核子地球物理勘探

hezi diqiu wuli kantan
核子地球物理勘探
nuclear geophysical prospecting

   利用中子、光子等基本粒子同介质原子核相互作用，以寻找矿产资源或解决某些地质问题。本应属于核子地球物理勘探的范畴，但它主要是测量地壳内的天然放射性强度。核子地球物理方法通常与所寻找的矿产资源有特定的关系，这种方法的特点是直接的，并且是短程的。这些方法通常用于钻孔（井）、坑道、海底、地表露头以及地球化学样品的分析工作中。较为普通的核子地球物理勘探方法有：
　一般中子测井　主要是指中子-γ测井和中子-中子测井。当中子源释放出的快中子同介质原子核发生碰撞时，它就会失掉自己的部分能量，减低速度并最后变成热中子。如果原子核的质量和中子质量相近，中子损失的能量就多。氢原子核同中子的质量基本相等，中子在含有大量氢的含水层和含油岩层里最容易受到减速，速度减慢了的热中子容易被岩石中的原子核所俘获，并伴随而释放出γ射线,这就是中子-γ测井。在油田地质勘探中，使用中子-γ测井方法,从测量到的γ射线的强弱就可以了解岩层中含氢量的多少，进而也就可以用它来划分多孔岩层和测定它们的孔隙度(图1[中子测井示意图]　在煤田地质勘探中,由于碳是中子的良好减速剂,所以煤层在一般中子测井曲线上视孔隙度读数较高。
　中子寿命测井　或称中子衰减时间测井。它是测量热中子被地层俘获所需时间与深度变化关系的一种测井方法。
　测井探管中的中子发生器（中子管）断续地释放出初始能量为14兆电子伏的脉冲中子束，快中子与井液和地层原子核发生连续碰撞而很快地被减速成热中子。从脉冲快中子变为热中子的瞬间起，到热中子大部分（约63.7％）被周围物质吸收时止，热中子所经过的这段平均时间就称作热中子寿命。不同岩性的地层和不同的孔隙液体，对中子的吸收不一样，中子的寿命也就不一样，因此，可以利用它来区分油水层，划分油、气、水界面。
　中子γ能谱测井　包括快中子非弹性散射γ能谱测井、中子俘获γ能谱测井和中子活化 γ能谱测井。这3种γ射线之间有一定的时间延迟，因而有可能从时间上将这3种不同作用过程所产生的γ射线区分开来（图2[ 3种不同γ射线的时间分布][对不同油水含量所求得的碳氧比]　中子活化测井　主要是把地质样品放在反应堆、加速器或其他中子源所提供的中子束中进行照射、活化而产生放射性同位素,根据放射性同位素的半衰期,和它所释放出的γ射线能量和强度，鉴定出所测定的元素及其含量。这种分析技术的主要优点是：①灵敏度高，热中子活化分析对80多种元素的分析灵敏度达到 10(～10(克，少数元素达到10(或10(克；②分析速度快，精度高；③多元素同时分析；④非破坏性分析；⑤不易污染和不受试剂空白的影响；⑥可以对化学性质非常接近的元素进行分析。
　中子活化测井就是中子活化分析技术在测井中的应用。目前主要应用于寻找铜、镍矿体并确定其含量。海底中子活化测量主要用于普查海底锰结核矿(图3[

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