【正文】 核物探技術(shù) 馬永紅 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 概 述 定義： 射氣測(cè)量是利用射氣儀測(cè)量土壤空氣中的放射性氣體的濃度，并根據(jù)不同地點(diǎn)所測(cè)量到的放射性氣體濃度的分布規(guī)律來勘查鈾礦、解決某些地質(zhì)問題的一種放射性測(cè)量方法。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 分類： 常規(guī)射氣測(cè)量 α 徑跡測(cè)量 釙量測(cè)量 活性炭吸附測(cè)量 α 卡（杯）測(cè)量 222Rn 218Po 214Pb 214Po 210Pb 210Po 206Pb 214Bi 210Bi α164μs 氡及其子體 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 1）氡的物理常數(shù) 臨界溫度 ＋ 臨界壓力 108Pa 氣態(tài)時(shí)的密度 103g/cm3 液態(tài)時(shí)的密度 沸點(diǎn) － 65oC 固化溫度 － 71oC 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù) 1010Bq氡的體積 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣的性質(zhì) 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 2）射氣的溶解性 射氣能溶解在其它液體中。 溶解在液體中的射氣濃度與空氣中的濃度成正比，其比例系數(shù)稱為溶解度系數(shù)。 溫度增加，溶解度降低。例在 0oC時(shí) Rn溶解度系數(shù)為； 30oC時(shí)，溶解度系數(shù)為 。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣的性質(zhì) 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 3）固體物質(zhì)對(duì)射氣的吸附 所有固體物質(zhì)都不同程度地吸附氡。 活性炭、煤、橡膠、蠟吸附氡性能較好。 巖石中，粘土是好的氡吸附劑。 金屬的吸附氡能力很弱。 玻璃吸附氡的能力比金屬更弱。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣的性質(zhì) 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 1）射氣系數(shù) 射氣系數(shù)定義為 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 巖石和礦石的射氣作用 %1 00*21 ??NN?式中： N N2分別為在某一時(shí)間間隔內(nèi)巖石析出的射氣與產(chǎn)生的全部射氣。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 2）影響射氣系數(shù)的主要因素 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 巖石和礦石的射氣作用 ① 巖石破碎程度高，射氣系數(shù)增大。 ②溫度增高，巖石射氣系數(shù)增大。 ③濕樣品的射氣系數(shù)略低于干樣品。 ④風(fēng)化巖石的射氣系數(shù)高于原生巖石。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 1）擴(kuò)散作用 (1) 當(dāng)存在濃度梯度時(shí)，射氣由濃度高的地方向濃度低的地方遷移稱為擴(kuò)散。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 描述擴(kuò)散作用的參數(shù)為 擴(kuò)散系數(shù) K。 擴(kuò)散系數(shù)－當(dāng)濃度梯度為一個(gè)單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的氣體量。其單位為： cm2/s。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 1）擴(kuò)散作用 (2) 除 擴(kuò)散系數(shù) 外，尚用 擴(kuò)散長度 來描述射氣的擴(kuò)散。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 擴(kuò)散長度 l－當(dāng)某一點(diǎn)的射氣濃度減少到原始射氣濃度 1/e時(shí)，該點(diǎn)離射氣源的距離。 擴(kuò)散長度反應(yīng)了射氣濃度隨距離減弱的特性。 ??KKl ??1 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 2）對(duì)流作用 當(dāng)存在壓力差時(shí)，射氣從壓力高的地方向壓力低的地方流動(dòng)，稱為對(duì)流。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 對(duì)流作用 的大小用對(duì)流速度來描述。單位： cm/d 對(duì)流作用 的研究較少。被認(rèn)為是影響射氣運(yùn)移的重要作用之一。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 3）抽吸作用 當(dāng)土壤和空氣的溫度存在差異時(shí)，若空氣溫度高，由于熱的作用，水蒸氣蒸發(fā)，使地下氡氣不斷向上遷移，這種作用叫 抽吸 。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 溫度差異越大， 抽吸 作用越大。 抽吸 作用是近幾年提出的氡氣遷移方式之一。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 4）地下水的搬運(yùn)作用 由于氡可以溶解在水中，所以氡可以在地下水的帶動(dòng)下，被遷移到很遠(yuǎn)的地方。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 5）伴生氣體的壓力作用 氡是一種微量氣態(tài)元素，在很多情況下它可以在其它濃度較大的土壤氣體（如 O、 N、 CO2）擴(kuò)散壓力的推動(dòng)下向地表遷移。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 6）地?zé)嶙饔? 當(dāng)存在地?zé)崽荻葧r(shí)，氣體可以由溫度高的部位向溫度低的部位遷移。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 （ 7）其它作用 還有一些其它因素，如地震應(yīng)力引起的毛細(xì)壓力的變化，大氣壓力的縱深效應(yīng)等，都可能引起氡的遷移。 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －應(yīng)用核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在介質(zhì)中的遷移 氡氣的遷移，一般不是單一因素，而應(yīng)該是由綜合因素引起的。在研究氡氣遷移時(shí)，應(yīng)該考慮各種影響因素。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在土壤氣體中的分布與射氣異常的形成 射氣在土壤中的分布與下列因素有關(guān)： ① 巖石或土壤中放射性核素含量（主要是 Ra、 Th）； ② 射氣系數(shù)； ③ 射氣的運(yùn)移與射氣的衰變； 由于決定射氣析出、影響射氣運(yùn)移的因素眾多，因此，一般說來，無法通過理論公式來計(jì)算射氣的運(yùn)移等。但理論公式對(duì)于工作方法選擇、地質(zhì)解釋還是有價(jià)值的。 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在土壤氣體中的分布與射氣異常的形成 正常場(chǎng)： 由土壤或巖石中正常放射性核素存在形成的射氣濃度，稱為射氣底數(shù)或者射氣正常場(chǎng)。 花崗巖地區(qū)射氣底數(shù)： 150～ 260 Bq/L 異常場(chǎng)： 通常把高于正常場(chǎng) 2 ～ 3倍的射氣濃度定為工作區(qū)的異常下限。大于等于異常下限的區(qū)域，稱為異常場(chǎng)。 沉積巖地區(qū)射氣底數(shù)： 40～ 75 Bq/L 射氣的性質(zhì)和射氣暈的形成 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 射氣在土壤氣體中的分布與射氣異常的形成 當(dāng)浮土下有鈾礦體時(shí)，能不斷地放出射氣。其中一部分射氣可進(jìn)入巖石孔隙或土壤及大氣中。隨著鈾等核素的不斷衰變，礦體內(nèi)的射氣濃度不斷增大，驅(qū)使射氣向四周濃度較小的地方逸散。使部分氡可以從地下到達(dá)地表。形成以礦體為中心的向四周降低的射氣異常。射氣的濃度在礦體上方幾至十幾 m的范圍內(nèi)都有顯著的增高，所以可以根據(jù)氡射氣濃度的增高來發(fā)現(xiàn)鈾礦床。 鈾礦體形成的射氣場(chǎng) 分布示意圖 射氣分布的理論計(jì)算 當(dāng)射氣由礦體向地表遷移時(shí)，單位時(shí)間內(nèi) dx層中射氣量的改變與通過 dx層底面和頂面的射氣流之差、以及單位時(shí)間內(nèi)在 dx層中衰變的射氣量有關(guān)，它們之間的關(guān)系為 第 5章 常規(guī)射氣測(cè)量 －核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院－ 層狀礦體上面非放射性浮土中的射氣分布 ? ? ? ? dxSNdQdxSNdtd ????????? ?dx x Q Q+dQ N－ dx層中的射氣濃度； S－ dx層的面積； Q－通過 dx層底面流入的射氣量； NSdx－ dx層中的射氣量。 ? ? ? ? d