Лекции по Физике Земли

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943Газогидраты

Газогидраты- это продукт глубоководного химического процесса, в результате которого метан, выходящий из недр, соединяется с водой. Основным элементом газогидрата является кристаллическая ячейка из молекул воды, внутри которой размещена молекула горючего газа. Ячейки образуют плотную кристаллическую решетку, похожую на лед. Для образования такой интересной структуры необходимо определенное давление и температура воды. Например, газогидрат может образоваться в донных осадках при давлении 25 атм. и

температуре 0 градусов Цельсия. Если температура выше, то для образования газогидрата необходимо увеличение давления воды. Именно поэтому газогидраты встречаются в основном в океанах и морях на глубинах от 300-400 до 1000-1200 м.

•Серьезный интерес к новому виду топлива проявляют страны, не имеющие своих мощных запасов углеводородного сырья. Южная Корея и Японии совместно с РАН России начиная с 2002 года мы организовали уже несколько десятков экспедиций у северной оконечности Сахалина. Программа изучения обширна. Только в этом году проведено 16 морских экспедиций с целью изучения подводных залежей газогидратов. Помимо корейцев с этого года к изучению северных областей Тихого океана приступили китайцы и индийцы. Параллельно реализуют собственные исследования Великобритания, Германия, Франция, США, Канада, Австралия.

•Газогидраты- это единственный еще не разрабатываемый источник природного газа на Земле, который может

составить реальную конкуренцию традиционным месторождениям. По приблизительным оценкам, ресурсы газогидратных залежей на земном шаре составляют от 85 до 262 трлн кубометров метана. Считается, что в газогидратах углеводородного сырья содержится в 10 раз больше, чем в месторождениях нефти и газа.

•Благодаря исследованиям, проведенным в 80-90-е годы, запасы природного газа в гидратах континентальной и

шельфовой части России оцениваются от 100 до 1000 трлн куб. м. Правда, их извлечение со дна морей и использование для промышленных целей к настоящему времени представляет массу трудностей. «Дело в том, что поднятые на поверхность моря газогидраты очень быстро разлагаются на метан и обыкновенный лед. Потом метан улетучивается, а лед тает. Поэтому необходимо научиться извлекать газ прямо на глубине. Это потребует строительство подводных платформ, из которых потом можно перекачивать газ по трубам на специальные танкеры».

•По оценкам специалистов РАН, разработка месторождения газогидратов может быть не менее рентабельна, чем разработка крупного месторождения свободного газа, залегающего в подобных геологических и климатических условиях. Но несмотря на привлекательность использования газогидратов в качестве топлива, разработка новых месторождений может привести к ряду негативных последствий. Неизбежное выделение метана из газогидратов при их промышленной разработке в атмосферу усилит парниковый эффект. Проходка нефтяных и газовых

скважин через гидратсодержащие слои под морским дном может вызвать оттаивание гидратов и деформацию

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ФИЗИКА ЗЕМЛИ

Лекция 14 Радиоактивность Земли

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Радиометрическая съемка

Радиоактивное излучение

•Выделяется 3 основных типа р/а излучения:

A -частица – состоит из 2-х протонов и 2-х нейтронов и имеет положительный заряд (если присоединить 2 электрона – ядро He).

частица - электрон, испускаемый когда протон преобразуется в нейтрон +

электрон. Имеет отрицательный заряд.

В связи с наличием заряда эти частицы проникают через горные породы на несколько мм; в воздушной среде – на несколько см.

лучи - третий тип излучения. Они не имеют заряда и имеют большую

проникающую способность. Интенсивность излучения прогрессивно уменьшается по мере прохождения через материал: чем материал плотнее – тем быстрее. В зависимости от энергии излучения проникающая способность в воздухе – 100 м; в породе ½ метра.

Энергия гамма-излучения зависит от радиоактивного изотопа, который

испускает его. Этот параметр используется для диагностики.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Гамма-метод

•Наиболее распространенный прибор для измерения гамма-излучения – гамма-

спектрометр.

•Регистратор – большой проницаемый кристалл (обычно натриевого иода). Проходяцие гамма-лучи

вызывают импульсы света (сцинтилляцию). Величина импульса пропорциональна энергии гамма-излучения.

•Фотоумножитель –специальный световой усилитель, измеряющий каждый световой импульс. Прибор различающий гамма-лучи с

различной энергией гамма-спектрометр. Прибор, регистрирующий суммарное излучение-

радиометр.

•Природная радиоактивность почти полностью определяется наиболее распространенными

элементами – 238U, 235U, 232Th, 40K.

Гамма-спектрометр подсчитывает число распадов U, Th, K в секунду (или минуту) и их суммарное число. Если сумма > чем сумма U, Th, K –

присутствуют другие изотопы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943 Гамма-съемка

•Т.к. проникающая способность в воздухе гамма лучей до 100 м метод используется в наземном и аэро-

вариантах.

•Наземная съемка.

-Если гамма-спектрометр помещен на ровную пов-ть, большинство

фиксируемых лучей (60%) продуцируется линзовидным объемом. В плотных породах – объем меньше. Прибор фиксирует только часть лучей: некоторые направлены в другую сторону или поглощаются по пути. Это не принципиально – если проводится система измерений. Т.е. мы получаем график (карту) относительных измерений.

-Инструмент может быть калиброван на преобразование числа импульсов в концентрацию K, U, Th.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943Влияние геометрии разреза

•Количество импульсов зависит от телесного угла пород, относительно спектрометра:

- если спектрометр на краю блока - к-во импульсов уменьшено примерно на

½.

- если спектрометр у основания склона - к-во импульсов увеличено примерно

на 50%; в канаве – удвоено.

•Почва обычно имеет меньшую радиоактивность, чем коренные породы. Если почвенный покров – сантиметры – геологические контакты будут фиксироваться.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Аэросъемка

•Если спектрометр располагается выше поверхности Земли – зона влияния увеличивается. Т.к. время экспозиции на точке при аэросъемке уменьшается – увеличивается размер детекторного кристалла.

•Если пространственное разрешение аэросьемки невелико – в пределах выделенных аномалий выполняется наземная съемка. Часто она комплексируется с электромагнитной и магнитной съемками.

vk.com/club152685050Поиски| vk.com/id446425943урановых месторождений

•Придонные съемки. Спектрометр адаптируется для проведения съемок на морях, озерах, реках. Т.к. поглотительная способность воды много выше, чем у воздуха, инструмент буксируется вдоль поверхности дна.

•Пример – съемка уранового рудного тела в Северной Австралии:

-Высота съемки – 80 м по субширотным профилям с шагом 180 м. Кристалл – 50

литров.

-Результаты изучения выделенных аномалий:

1и 3 - рудные тела с запасами 50 000 и 30

000 тонн,

2и 4 – аномалии вторичной минерализации,

5 – (национальный парк).