levitra bitcoin

+7(495) 725-8986  г. Москва

Журналы

  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Серия
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал
  • Журнал

А.А. Акимова,  (Ростехнадзор)

В.Н. Киляков,  (ЛУКОЙЛВолгоградНИПИморнефть)

Ю.И. Солодовников,  (ООО “Промтехбезопасность”)

И.Г. Цигельницкий,  (ООО “ЮжГазэнерджи”)

С.Ю. Якубовский,  (ЛУКОЙЛ-Оверсис)

Журнал «Геология Нефти и Газа» # 2008-6
Радоновые аномалии

 

Наша планета как динамическая структура в различных точках имеет место разгрузки напряженно-деформационного состояния. Одним из ее показателей в сейсмически-активных районах Земли является выброс в атмосферу аномально высоких концентраций глубинных газов. В асейсмичных районах также отмечаются проявления напряженно-деформационного состояния земли, которое выражено в периодических колебаниях интенсивности потока газов, свободно разгружающихся в атмосферу (Акимова А.А., 1983). При этом независимо от интенсивности потока газов центры их разгрузки в пространстве остаются несмещенными. В составе потока газов, свободно разгружающегося в атмосферу земли, наряду с метаном, водородом и гелием, повсеместно установлено присутствие инертного газа – Rn-222. Его уникальные физические и радиометрические свойства: инертность, малый период полураспада (3,82 сут), наличие дочерних продуктов распада – изотопов металла – послужили основанием для его изучения и использования в качестве одного из индикаторов при установлении зон разуплотнения геологического разреза.

Радоновая съемка, проведенная на нефтегазовых месторождениях Ниж­него Поволжья, выявила наиболее высокие концентрации Rn с объемными активностями до 106 Бк/м3, что совпадает с литературными данными [2] – 6,7·105 Бк/м3 и даже превышает их. Съемка проводилась на исследуемых участках в течение 1 года 4 раза для обоснования сезонных и метеорологических изменений, влияющих на концентрацию эманации в подпочвенном воздухе.

Радон является основной эманацией естественного материнского изотопа – Ra. Вариации распространения Ra в земле составляют (2-6)·10-12 г/г [4], соответствуют максимальным объемам активности – » 2·105 Бк/м3. Совершенно очевидно, что максимальные измеренные концентрации Rn в подпочвенном воздухе не могут быть обусловлены распадом Ra, так как максимальные значения активности последнего в глинах почв не превышают 2·105 Бк/м3. При радиоактивном равновесии Rn с содержащимся в глинах Ra такая концентрация маловероятна, поскольку коэффициент эманирования Rn из глин значительно < 1. Близким к 1 он будет только в песке, однако и содержание Ra в песке меньше, чем в глинах, в 3-5 раз [4] и потери Rn из верхних слоев почвы происходят быстро. Косвенным подтверждением приведенных выводов являются измерения g-активности на поверхности почвы. Разницы между результатами g-измерения на 3-5 порядков не было выявлено. Все это свидетельствует о том, что высокие концентрации Rn в подпочвенном воздухе могут быть привнесены извне (с нижних слоев). Если предположить существование геохимического барьера осаждения Rn на пути продвижения к поверхности в результате его высокой растворимости в нефти, он должен перемещаться к дневной поверхности за счет некоего механизма. Более высокое содержание Ra приурочено либо к месторождениям U, либо к определенным пластам, линзам. Но, чтобы доставить Rn в поверхностные слои, нужен механизм выноса.

Радоновые аномалии
 

Рис. 1. ФРАГМЕНТ РАДОНОВОЙ СЪЕМКИ ЧЕРНУШИНКО-ЛОГОВСКОГО ЛИЦЕНЗИОННОГО УЧАСТКА
Концентрация Rn, Бк/м3: 1 – > 105, 2 – 104-105, 3 – < 104; 4 – массив аномалий Rn; 5 – сплошные горизонтали; 6 – структуры, подготовленные сейсморазведкой; аномалии с концентрацией Rn, Бк/м3: 7 – 104-105, 8 – < 104; 9 – разуплотнение пород геологического разреза, обусловленное разрывными нарушениями

 

При опытных расчетах доказано, что Rn не сможет быстро мигрировать до дневной поверхности в таких концентрациях. При миграции Rn в газовой фазе он достаточно сильно разбавляется и не может содержать аномально высоких концентраций. Это наглядно показывают результаты радоновой съемки, где установлена высокая вертикальная проводимость разреза в районе с мощной толщей осадочных пород (рис.1).

Геохимическая модель миграции Rn формируется за счет разрывных нарушений на глубине (на уровне фундамента) и разуплотненных зон, в осадочной толще пространственно связанных с ними. Обогащенные Rn флюиды глубоких горизонтов разбавляются УВ-газами осадочной толщи, что доказывается опытными результатами с дифференциальными значениями аномалии объемной активности Rn по площади. Аномалии имеют кольцевую форму, что отражает активизацию миграционных процессов по разуплотненным субвертикальным каналам, формирующимся над залежами УВ (Акимова А.А., 1990). При этом формирование ловушки вмещающей залежи, очевидно, связано с глубинным строением района.

В основе большинства математических подходов к миграции Rn из недр земли на дневную поверхность лежит диффузионно-конвективная модель с учетом убыли Rn за счет радиоактивного распада, которая описывается следующей зависимостью [5]:

Радоновые аномалии
 

где J – ток частиц Rn в пористой среде в результате диффузии и конвекции; l – постоянная распада Rn, с-1; N – число частиц Rn в единице объема пористой среды, см3; S – интенсивность эманирования частиц, см3с.

В результате решения обратной задачи при эффективном коэффициенте диффузии D = 3×10-2 см2/с и скорости конвекции n = 6×10-4 см/с для получения объемной активности порядка 106 Бк/м3 эманации нужно около двух суток, чтобы мигрировать с глубины 3 км до почвенных слоев и иметь начальную концентрацию порядка 109 Бк/м3. Это при условии, что расчет был произведен при постоянных скоростях и с учетом прохождения Rn через рыхлые породы. Проведенные исследования авторов статьи показывают, что концентрация Rn имела суточные вариации объемной активности – с 104 до 106 Бк/м3; на ее миграцию существенно влияют: малый период полураспада и особенно его дочерние продукты распада, которые, являясь тяжелыми изотопами металлов, вносят порядка 98 % дозового вклада и обладают качественно значимыми сорбирующими свойствами на стенки горных пород по сравнению с Rn. На основе выделения короткоживущих дочерних продуктов распада в атмосфере и созданы все радиометрические приборы, регистрирующие эманации. Из приведенных данных можно предположить, что достаточно резкие скачки высоких концентраций Rn обусловлены поднятием газовых струй с эманацией, образовавшейся в фундаменте земли. Газовые струи выносят Rn в верхние слои горных пород с такой скоростью, что он не успевает распадаться. Таким образом, создается высокая активность Rn, которая регистрируется в подпочвенном воздухе на глубине 0,5-1,0 м. Формирование высоких скоростей газовой фазы обусловлено, скорее всего, высокими давлениями фундамента земли, которые образуются в ядре нашей планеты и находят выход в разуплотнениях пород геологического разреза, обусловленных разрывными нарушениями. Эти давления настолько высоки, что описанная модель для переноса Rn в глубинном геологическом пространстве не работает. Можно предположить, что в верхних слоях геологического разреза создаются условия для следующих параметров: диффузия, конвективный перенос, фильтрационные потоки, геотермальные градиенты. Не последние роли в данном процессе играют геологическое строение, метеорологические и климатические условия, а также сейсмическая и тектоническая деятельность рассматриваемого участка территории. В зависимости от объекта и масштаба исследований факторы, определяющие аномальные концентрации Rn в подпочвенном воздухе, могут носить региональный или локальный характер. Геологическое пространство при прогнозировании радоносодержания должно быть проанализировано с точки зрения различных вещественных, структурных и динамических особенностей с учетом техногенного вмешательства.

Таким образом, основными составляющими формирования концентрации Rn в подпочвенном воздухе являются следующие показатели.
  1. Эманирующая способность кристаллического фундамента и битуминозных осадочных пород.
  2. Градиенты давления в земной коре, создающие высокие скорости миграции газовой смеси, содержащей Rn.
  3. Процессы сорбции – десорбции Rn и его короткоживущих дочерних продуктов распада горными породами, подземными водами и нефтью.
  4. Высокая скорость всплывания газовых пузырей с Rn и его сохранение при миграции в верхней части разреза.
Радоновые аномалии
 

Рис. 2. РАДОНОВАЯ СЪЕМКА В РАЙОНЕ ВЫХОДА НА ПОВЕРХНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Содержание объемной активности Rn в грунте, Бк/м3: 1 – 106, 2 – 105, 3 – 104; 4 – сплошные горизонтали (проведены через 20 м); 5 – родники

 

Дополнительное влияние на объемную авктивность Rn в подпочвенном воздухе относится к гидрогеологическим и геоморфологическим особенностям местности. В течение 2005 г. проводилась радоновая съемка в Жирновском районе Волгоградской области на участке Памятно-Сасовского нефтяного месторождения (рис. 2). Установлено, что с понижением рельефа местности на дне балки объемная активность Rn в воздухе увеличивается. Если на высоких, проветриваемых участках поверхности концентрация Rn в воздухе составляла < 40 Бк/м3 (< 4 Бк/м3 по [1]), то в балках, пониженных местах рельефа, – 2·103 Бк/м3, что даже выше норм радиационной безопасности – НРБ-99. В течение 1 года проводился забор воды, взятой из родников, для исследования активности Rn. В лаборатории на l-анализаторе были получены повышенные активности Rn, которые находились в пределах от 680 до 860 Бк/л (Солодовников Ю.И., 2005), что уже приравнивается к естественным радоновым источникам. Согласно [1], в зоне геотектонических нарушений концентрация Rn в воде может достигать 670-1300 Бк/л.

Результаты радоновых съемок на местности широко применяются для картирования геолого-динамических зон (разломов, грабенов). Все перечисленные тезисы о поведении Rn в геологическом пространстве создают условия для непрерывного мониторинга за ним в качестве геоэкологического индикатора напряженного состояния земли. Это подтверждается аномально высокими концентрациями Rn в периоды, предшествующие землетрясениям, непредвиденным выбросом УВ-газов в угольных шахтах [3], изменением напряженности атмосферного электрического поля и геологического массива перед оползневыми процессами и многим другим.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Ларионов В.В. Радиометрия скважин. – М.: Недра, 1969.
2. Ларионов В.В. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка / В.В.Ларионов, Р.А.Резванов. – М.: Недра, 1988.
3. Рудаков В.П. К вопросу о природе эманационных (радоновых) предвестников землетрясений // Геохимия. – 2003. – № 2.
4. Сахаров В.К. Радиоэкология: учеб. пособие. – СПб.: Лань, 2000.
5. Яковлева В.С. Оценка скорости конвекции Rn в грунтах по измеренным значениям поровой активности / В.С.Яковлева, Н.К.Рыжакова // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. – 2003. – № 5.


©  А.А. Акимова, В.Н. Киляков, Ю.И. Солодовников, И.Г. Цигельницкий, С.Ю. Якубовский, Журнал "Геология Нефти и Газа" - 2008-6.
 

 

 

SCROLL TO TOP
viagra bitcoin buy

������ ����������� �������@Mail.ru