Bài viết với một số nội dung: cơ sở thăm dò phóng xạ và địa vật lý hạt nhân; tương tác của bức xạ với vật chất; cơ sở của các phương pháp địa vật lý hạt nhân; phương pháp phổ Gamma hàng không; thăm dò phóng xạ; cơ sở của các phương pháp thăm dò phóng xạ; các phương pháp đo khí phóng xạ; ứng dụng các phương pháp thăm dò phóng xạ và địa vật lý hạt nhân...
Trang 1S a tin d e r c c , K u rt s , C e n g i z E., a n d N o r m a n A , 2007 In tr o d u c -
tion to this special section: CSEM The Leaditĩg Edge: 323-325.
S p i c h a k V V (E d ito r ) , 2 0 0 6 E l e c t r o m g n e t i c s o u n d i n g o f t h e
E a r t h 's i n t e r i o r M e t h o d s i n G e o c h e m i s t r y a n d G e o p h y s i c s
V o l u m e 40: 380 pgs Elsevier.
S t e v e n c , 2 0 1 0 T e n y e a r s o f m a r i n e C S E M f o r h y d r o c a r b o n
e x p l o r a t i o n Geophysics Vol 75, N o 5: 7 5 A 6 7 -7 5 A 8 1
T h a k u r N.R and R ajput s., 2011 E xp lo ra tio n o f gas hydrates:
Geophysical techniques Spritĩger.293 pgs.
Yaram anci u , M iille r-P e tk e M , 2009 SNM R - A u n iq u e tool
fo r hydrogeophysics The Leading Edge.28/10:1240-1247.
Z h d a n o v M S , 2 0 1 0 E l e c t r o m a g n e t i c g e o p h y s i c s : N o t e s f r o m
t h e p a s t a n d t h e r o a d a h e a d Geophysics. 7 5 /5 : 7 5 A 4 9 -7 5 A 6 6
Z h d a n o v M s., 2 0 0 9 G e o p h y s i c a l E l e c t r o m a g n e t i c T h e o r y a n d
M e t h o d s M e t h o d s in G e o c h e m i s t r y a n d G e o p h y s i c s ,
V o l u m e 43: 8 3 1 Elsevier.
KoMapoB B A, 1980 3^eKTpopa3Be4Ka M e T O A O M B b i3 B a H H O Ì! riO/iflpM33LỊMM " H e 4 p a " 3 9 2 c rp /ĩeHUHỉpad. yieHMHrpa4CK(X'
OTAeyieHMe.
ÍĨKỹoBCKMM KD B., PeHap4 M B., 1 991 3/ieKTpopa3Be4Ka
Bbicuiee Oõpcuoeanue /ĩeuum padcK oe om deA eH ue. "H e ờ p a3 6 0 crp M o c k ổ k u
Thăm dị phĩng xạ và địa vật lý hạt nhân
L ê K h á n h P h ồ n K h o a D ầ u k h í,
T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c M ỏ Đ ị a c h ấ t , H à N ộ i
N g u y ề n Đ ì n h C h â u T r ư ờ n g Đ ạ i h ọ c K h o a h ọ c v à C ơ n g n g h ệ A G H , K ra k o v v ( B a L a n )
Giới thiệu
H iện tư ợ n g p h ĩ n g xạ đã đ ư ợ c B ecquerel phát
h iện v à o năm 1896 và đã m ang lại n h iều ứ n g d ụ n g
quan trọng trong n h iểu lĩn h vực, trong đ ĩ cĩ Đ ịa
chất học Từ đầu th ế kỷ 20 tính chất p h ĩ n g xạ bắt
đẩu đư ự c ứ n g d ụ n g trong n g h iên cứu địa chất và
đã phát h u y tác d ụ n g to lớn trong đ iểu tra thăm d ị
m ỏ urani, các m ỏ k h ốn g sản khác cộ n g sin h v ớ i
các chất p h ĩ n g xạ, trong xác đ ịn h tuổi địa chất của
các thành h ệ đ ât đá và trong n g h iên cứu các n g u ồ n
địa n hiệt, n g h iê n cứ u m ơi trường, v v N g à y n ay
n hờ sự phát triển của kỹ thuật hạt nhân, cơ n g tác
thăm d ị p h ĩ n g xạ và địa vật lý hạt nhân đ ư ợ c áp
d ụ n g cĩ h iệu quả đ ê giải q u y ết h àn g loạt n h iệm vụ
của n g h iê n cứ u địa chât.
- Tìm kiếm các m ỏ p h ĩn g xạ urani, thori và kali.
- Tìm kiếm các q uặn g k hơn g p h ĩn g xạ cĩ quan h ệ
cộn g sinh hoặc k hơn g cộn g sinh với các k hốn g vật
giàu các n g u y ên tố p h ĩn g xạ.
- Phục vụ ch o cơn g tác v ẽ bản đ ổ địa chât.
- Phục v ụ ch o cơn g tác địa chất thuý văn, địa chất
cơn g trình, địa chât m ơi trường.
- Phục vụ ch o cơn g tác thăm d ị và đánh giá trử
lư ợn g dầu khí.
- Phục vụ ch o cơn g tác thăm d ị và đánh giá trừ
lượng than.
- Xác đ ịnh thành phần và hàm lư ợn g các n gu yên
tố p h ĩn g xạ và k hơn g p h ĩn g xạ của các m ẫu thơ
nhường, đá, khống thạch, v v
- Xác đ ịnh tuổi địa chất tuyệt đối.
- Xác định các tham s ố m ật độ, đ ộ ầm, đ ộ rỗng của các m ẫu đá.
- D ự báo đ ộ n g đất, v v
Cơ sờ thăm dị phĩng xạ và địa vật lý hạt nhân
P hĩn g xạ là h iện tượng tự phân rã của hạt nhân
n g u y ên tử hay thay đ ơi trạng thái năng lư ợ n g của nĩ
và phát xạ b ứ c xạ alpha hoặc beta và cĩ thê k èm theo
b ức xạ đ iện từ n h ư tia gam m a hay tia X M ột n gu yên
tố cĩ th ể cĩ n hiều đ ồn g vị, n h ừ n g đ ổ n g v ị cĩ tính chất p h ĩn g xạ gọi là đ ổn g vị p h ĩn g xạ Sự phân rã
p h ĩn g xạ m ang tính chất n gẫu nhiên, n ĩ xảy ra theo
m ột xác suất nhất đ ịnh gọi là hằng s ố p h ân rã và ký
h iệu là X H ằn g s ố n ày đặc trưng ch o đ ổ n g vị p hĩn g
xạ và k hơn g phụ thuộc vào bất kỳ đ iểu k iện ngoại
cảnh nào Đ ơn vị của X là nghịch đảo của thời gian
(1/giây, 1/phút, 1/giờ, 1/ngày, v.v ) C hu k ỳ bán rà với ký h iệu T1/2 là khoảng thời gian cẩn thiết đê
lư ợ n g đ ổ n g vị p h ĩn g xạ giảm đi m ột nửa d o phân rã
p h ĩn g xạ Sự liên quan giữ a chu kỳ bán rã và hằng
SỐ phân rã đ ư ợ c biểu thị bằng cơn g thức: Ti/2 = In2/A Tùy thuộc vào n guồn gốc, các đ ổ n g v ị p h ĩn g xạ
đ ư ợ c chia thành các đ ổn g v ị p h ĩn g xạ tự nhiên,
đ ổ n g v ị nhân tạo và đ ổn g vị p h ĩn g xạ cĩ n gu ổn gốc
vũ trụ Các đ ổ n g vị p h ĩn g xạ tự n hiên chủ yếu ở trong ba dãy p h ĩn g xạ, đĩ là d ãy urani đ ứ n g đầu là
đ ổ n g vị 238u (T1/2 = 4,5 X 109 năm); dãy artino - urani đứng đẩu là đổng vị 235u (T1/2 = 7,1 X 108năm) và dãy thori đ ứ n g đầu là đ ổn g vị 232Th (T1/2 = 1,4 X 10u,năm)
Đ ặc đ iếm của các dày p h ĩn g xạ tự n h iên là trong
Trang 2m ôi d ày đ ểu có các đ ổ n g vị có phân rã alpha (a), có
các đ ổ n g vị có phân rã p và kết thúc của m ỗi d ãy là
các đ ổ n g vị chì bển vừng Trong m ỗi dãy đ ểu có
đ ồn g v ị ờ th ế khí, các đ ổ n g vị ờ thê khí đểu là các khí
tro và ch ú n g bị phân rã alpha M ột s ố đ ổ n g vị khi
phân rã phát ra hạt alpha hoặc hạt beta và có thê
phát ra tia gam m a.
Tương tác của bửc xạ với vật chất
Bức xạ p h ón g xạ có th ế là các hạt m ang điện, tia
gam m a, tia X hay neutron; m ỗi loại bức xạ tương tác
với vật chất d ư ới n h ừ n g h ình thức khác nhau Đối
với các hạt m ang đ iện n h ư hạt nhân nặng m ang
điện, alpha, proton hay beta khi tư ơng tác với vật
châ't, ch ú n g chủ yêu gây ra ion hóa Khi tương tác
với vật chất, các bức xạ đ iện từ có thê tương tác với
các đ iện từ hoặc với hạt nhân của n g u y ên tử Có
nhiều d ạn g tư ơng tác, n h ư n g trong thăm d ò p h ón g
xạ và địa vật lý hạt nhân, ba loại tương tác chính
được quan tâm là h iệu ứng q uan g điện, tán xạ
C om p ton và h iệu ứ n g tạo cặp.
T ư ơ ng tác của n eutron với vật chất phụ thuộc râ't
nhiểu vào n ăng lư ợ n g của neutron Vì neutron là hạt
không m ang đ iện n ên n ó k hôn g chịu tư ơng tác
C oulom b của h àng rào đ iện tử và d ễ dàng tư ơ n g tác
với hạt nhân n g u y ên tử C ó n hiều d ạng tương tác
giừa n eu tron với vật chất, n h ư n g trong địa vật lý hạt
nhân các tư ơng tác chủ yếu sau đây đ ư ợ c quan tâm -
va chạm k h ôn g đàn hổi, va chạm đàn hổi, bắt g iừ
phát xạ và phàn ứ n g hạt nhân.
Máy m óc thiết bị
N g u y ê n tắc của tâ't cả các đầu d ò bức xạ p h ón g xạ
đ ều d ự a trên cơ sở tương tác của bức xạ với vật chất
Tùy thu ộc vào bản chất của các đầu dò, n gư ời ta chia
các đầu d ò thành hai loại: loại thụ đ ộ n g và loại tích
cực Loại thụ đ ộ n g là n h ừ n g đầu d ò m à khi có tác
đ ộn g của bứ c xạ p h ón g xạ thì đ ể lại các vết ở đầu dò,
các vết này đ ọc đ ư ợ c sau khi đẩu d ò đ ư ợ c xử lý bằng
các p h ư ơ n g pháp thích hợp Đ ầu d ò nhiệt quang,
đầu d ò vết, phim đ ều thuộc loại đ ầu d ò thụ động
Loại đ ầu d ò tích cực là các loại ốn g đ ếm cần có
n gu ồn đ iện n u ôi n h ư ố n g đ ếm chứa khí, ốn g đ ếm
nhấp nháy, ố n g đ ếm bán dẫn Khi bức xạ p h ón g xạ
tương tác vớ i các đ ầu d ò này thì sinh ra các đ iện tử
và ion h oặc các tia sáng, các đ iện tử, ion hay tia sáng
được ch u yển thành các tín hiệu xu n g đ iện và đ ư ợc
ghi b ằng các m áy đ ếm tư ơng ứng.
Các m áy thu bức xạ p h ón g xạ thường bao gồm
đẩu d ò bức xạ , bộ k huếch đại và bộ ghi.
Cơ sở của các phương pháp thảm dò phóng xạ
H àm lượng các n guyên tố phóng xạ tự nhiên phụ
thuộc vào loại đá, đ iểu kiện địa chất Tâ't cả các
p hư ơn g pháp p hón g xạ dựa vào việc xác định hàm
lượng của các đ ổng vị phóng xạ tự nhiên, đặc biệt là hàm lượng của m ột hay nhiều đ ổng vị n h ữ ^ u , ^ u ,
^ u , ^ThT Ra, ^ R a , ^ R a , ^ R iC ^ R n , 210Pb, 210Po hay trong các đối tượng nghiên cứu như đá, nước, không khí, v v đ ể phục vụ các m ục đích địa chất đưa
ra như: tìm kiếm thăm dò quặng phóng xạ, đât hiếm
và các khoáng sản có hàm lượng urani và thori cao, vẽ bản đ ổ địa chất, xác định tuổi đá, hoặc các nhiệm vụ khác có liên quan đến các nguyên tố phóng xạ.
Cơ sờ của các phương pháp địa vật lý hạt nhân Các p hư ơn g pháp địa vật lý hạt nhân dựa vào
v iệc n gh iên cứu trường p h ón g xạ thứ cấp sinh ra khi chiếu lu ồ n g p h ón g xạ sơ cấp vào đ ố i tư ợng n ghiên cứu T h ông thư ờn g trong Địa vật lý hạt nhân, các bức xạ sơ câp và thứ cấp thường là tia gam m a hay neutron Sự phân b ố các bức xạ thứ cấp trong m ôi trường phụ thuộc vào các thông s ố vật lý, địa chất và thành phẩn hóa h ọc của m ôi trường Trong Địa vật
lý hạt nhân chủ yếu sử d ụ n g các n gu ồn phát ra bức
xạ gam m a là 137Cs, ^C o, 133Ba, còn các n gu ổn phát
n eutron là Po-Be, A m -Be, 252Cf h oặc các m áy phát neutron Trong Đ ịa vật lý hạt nhân còn có các
p h ư ơ n g pháp địa chất thủ y văn đ ổ n g vị (ĐCTVĐV) Các p hư ơn g pháp Đ CTVĐV đư ợc áp d ụ n g rất rộng rãi trong Đ ịa chất thủ y văn và dầu khí.
Thăm dò phóng xạ
Có n hiều p h ư ơ n g pháp thăm d ò p h ón g xạ, sau
đ ây m ô tả tóm tắt các p hư ơn g pháp thăm d ò p hón g
xạ p h ố d ụ n g ờ V iệt N am và trên th ế giới.
Phương pháp phổ gamma hàng không
Đ o v ẽ p h ổ gam m a h àng k h ôn g là p h ư ơ n g pháp
d ù n g m áy p h ố gam m a với ố n g đ ếm nhâp nháy có kích thước lớn, th ôn g thư ờn g n gư ờ i ta d ù n g nhiều tinh t h ể N al(Tl), kích thước m ỗi tinh t h ể lOcm X
lOcm X 40cm gh ép lại, th ể tích tốn g cộn g tới 50dm 3 hoặc có th ể hơn Khi đ o vẽ, tiến hành bay ở đ ộ cao từ 40m tới 130m đ ế phát hiện nhanh các dị thường
p h ón g xạ và bản chất của n gu ồn gây ra dị thường,
ch o p h ép địa p h ư ơ n g hoá các d iện tích triển v ọ n g đ ê khảo sát m ặt đất H iện nay p h ư ơ n g pháp này cũng
đ ư ợ c d ù n g đ ể v ê bản đ ổ địa chất - địa hoá và tìm
k iếm các k hoán g sản phi p h ón g xạ (TR, Ta, Nb, p,
M o, A u, Al, Sn, v.v ) có quan h ệ cộn g sinh hoặc quan h ệ k hôn g gian với các đới phân b ố dị thường của U(Ra), Th và K.
Phương pháp gamma mặt đất (phương pháp gam m a đường bộ)
Trong p hư ơn g pháp này m áy đ o bức xạ gam m a xách tay đư ợc d ùn g đ ể đ o bức xạ gam m a của đất đá, quặng, phát h iện dị thường p hón g xạ, xác định hàm
lư ợn g các n gu yên tố p hón g xạ và giải quyết các vâh
đ ề địa chất hữu quan Các phư ơn g pháp gam m a mặt
Trang 3đất được phân thành p hư ơn g pháp gam m a tổng và
p hư ơn g pháp phô gam m a.
P hương pháp gam m a tồng là phương pháp đ o
cư ờ ng đ ộ bức xạ gam m a phát ra từ các đ ổn g vị p h ón g
xạ tự nhiên mà không đ ê ý đ ến năng lượng của các
bức xạ gam m a ghi đ ư ợc (năng lư ợ n g bức xạ gam m a
ghi đư ợc thường từ trên 50keV đ ến 3MeV).
D ựa vào năng lượng và hiệu suất phát tia gam m a
của các đ ổng vị trong ba dãy p h ón g xạ tự nhiên và
của đ ổn g vị ^K, n gười ta đã xác đ ịnh được các m ức
năng lượng của các tia gam m a phát ra đặc trưng cho
m ỗi dãy phóng xạ N h ư tia gam m a có năng lượng
l,46M eV đặc trưng cho ^K, tia gam m a có năng lượng
l,76M eV đặc trưng ch o d ãy urani còn tia gam m a có
năng lượng 2,61 MeV đặc trưng cho dãy thori
Phương pháp p hổ gam m a m ặt đất là phương pháp đo
cư ờ ng đ ộ bức xạ gam m a ở các m ức năng lượng khác
nhau Chính vì th ế mà ta có thê xác định bản châ't của
n gu ồn gây ra trường bức xạ gam m a là d o urani, thori
hay kali hoặc cả ba gây ra Thông tin này sè p hục vụ
trực tiếp cho điểu tra địa chất, tìm kiếm thăm d ò
khoáng sản và nghiên cứu m ôi trường.
Phương pháp gamma và phổ gam m a công trinh
P hư ơ ng pháp gam m a và p h ổ gam m a côn g trình
là đ o gam m a và p h ổ gam m a trên các via lộ h oặc
cô n g trình khai đào P hư ơ ng p háp n ày đ ư ợ c d ù n g đ ể
xác đ ịnh trực tiếp hình d ạng và kích thước thân
q u ặn g ở các via lộ b ể d ày và hàm lư ợ n g các n g u y ê n
tố p h ón g xạ của vật thê hay thân quặng gây ra dị
th ư ờ n g p h ón g xạ.
Các phương pháp đo khí phóng xạ
C ó hai kỹ thuật đ o khí p h ón g xạ là kỹ thuật đ o tức
thời và kỹ thuật đ o tích lũy Kỹ thuật đ o tức thòi có
tên gọi là phương pháp khí p h ón g xạ còn các kỹ thuật
đ o tích lũy gồm p h ư ơ n g pháp đ o vết alpha và
p hư ơn g pháp than hoạt tính.
Sau đây là vài nét cơ bản v ề các phương pháp đã
k ể ở trên.
P h ư ơ n g p h á p k h í p h ó n g x ạ (p h ư ơ n g p h á p e m a n )
Phương pháp khí p h ón g xạ là phương pháp đ o
tức thời nồng đ ộ khí p h ón g xạ trong đâ't (tại các h ố
sâu từ 60cm đ ến 80cm bằng m áy đ o khí p hón g xạ
nhằm m ục đích phát h iện các thân quặng urani, thori
d ư ới đất phủ, xác định các đới cấu tạo hoặc các đói
d ập vờ, vạch ra ranh giới tiếp xúc của các đá Đ ộ sâu
khảo sát của phương pháp khí p h ón g xạ từ vài m ét
đ ến hàng chục mét Các m áy d ù n g phô biến ở Việt
N am là m áy RAD-7 (Mỹ), AB-5 (Canada) hay A lpha-
Guard (Đức).
P h ư ơ n g p h á p đ o tíc h lũ y
Phương pháp đo vết
Phương pháp đ o v ết là p h ư ơ n g pháp đ o tích lũy
n ồ n g đ ộ khí p h ón g xạ, đẩu thu làm bằng nhựa tử
chất d ẻo đặc biệt Khi hạt n hân của khí rađon (thoron) phân rã sê phát ra hạt alpha, hạt này tư ơng tác với m iến g nhựa đ ế lại ở đ ó vết tích, sau khi xừ lý,
ta đ ếm đ ư ợc các vết trên m iến g nhựa, trên cơ sờ đ ỏ
có thê xác định n ồn g độ khí p h ó n g xạ Vì p h ư ơ n g pháp này có giá thành cao, thòi gia n đ o dài d o vậy
p h ư ơ n g pháp đ o v ết chỉ tiến h ành trong n h ừ n g trường hợp cẩn thiết.
Phương pháp than hoạt tính
P hương pháp than hoạt tính g ồm có đầu thu là
m ột thỏi than hoạt tính được đ ê trần trong khoảng không khí có rađon Các n gu yên tủ’ khí radon bị than hoạt tính hâp thụ, sau đó d ù n g các d u n g dịch hừu ca (toluene, xáng) đ ể tách các n gu yên tử radon ra khỏi thòi than và trộn d u n g dịch đó với chất n hấp nháy ở thê lỏng và đo bằng m áy đ ếm nhâp nháy Bằng cường
độ bức xạ đ o được và đ ư ờng cong chuẩn ta có thế xác định được hàm lượng radon trong k h ôn g khí Phương pháp này thường d ù n g đê đ o radon trong không khí trong phòng, và các nơi ở, làm việc, v.v
Địa vật lý hạt nhản Các p h ư ơ n g pháp địa vật lý hạt n hân chủ yếu
d ù n g các n g u ồ n phát tia gam m a và neutron Các
n gu ồn đ ổ n g vị gam m a thư ờn g d ù n g 137Cs phát tia gam m a đ ơn năng với năng lư ợ n g 660keV và n gu ồn cobalt ^ C o phát tia gam m a có n ăn g lư ợ n g 1.117keV
và 1.333keV.
Các n gu ồn phát neutron dựa vào phản ứng alpha - neutron Tùy thuộc vào p hư ơn g pháp sản sinh ra neutron, các n guồn được chia thành các loại đ ổn g vị
và m áy phát neutron Các n gu ồn đ ồ n g v ị thường ở
d ạng bột hỗn hợp của n guyên tố berili và m ột đ ổ n g vị phát tia alpha như radi, poloni, hay am erici N goài các
n guồn trên còn có n gu ổn califom i ( ^ C í) , là đ ổn g vị
có hai dạng phân rã, phân rã alpha với xác suât 0,97
và phân tách với xác suất 0,03, khi phân tách thì phát
ra neutron M áy phát neutron dựa vào phản ứng (d,n) Các ion deutri được gia tốc đ ập vào bia triti và bắn ra neutron, các hạt neutron phát ra tù’ máy phát
có năng lượng 14MeV Sau đây giới thiệu tóm tắt các
p hương pháp địa vật lý hạt nhân.
Phương pháp gamma - gamma mật độ Phư ơ ng pháp gam m a - gam m a m ật đ ộ dựa vào
sự tương tác C om p ton của bức xạ gam m a với vật chất Khi chiếu vào đối tư ợng n g h iên cứu (m ôi trường địa chất) chùm bức xạ gam m a có năng lượng trên 500keV và thu đư ợc các bức xạ tán xạ gam m a có
n ăng lư ợn g trên 200keV C ư ờng đ ộ bức xạ gam m a tán xạ ghi đ ư ợ c phụ thuộc chủ y ế u v à o s ố đ iện tử trong m ột đơn vị thê tích, s ố đ iện tử này lại phụ thuộc vào m ật đ ộ của m ôi trường n ên có th ể đo đ ư ọc
m ật đ ộ của m ôi trường n gh iên cứ u T hiết bị chính trong p hư ơn g pháp gam m a - gam m a m ật độ gổm có
n gu ồn phát bức xạ gam m a và ố n g thu bức xạ
Trang 4gam m a Giửa n gu ồn và ốn g thu có vật chắn bằng chì
đ ể n găn các b ứ c xạ gam m a đi thắng từ n gu ồn đ ến
Ống thu N g u ổ n phát là n gu ồn 137Cs hay ^Co.
Phương pháp gamma - gamma chọn lọc
Khác vớ i p h ư ơ n g pháp gam m a - gam m a m ật độ,
p hư ơn g pháp gam m a - gam m a chọn lọc lại dựa vào
h iệu ứ n g hâ'p thụ q uan g điện xảy ra khi bức xạ
gam m a tương tác với vật chất Trong p hư ơn g pháp
gam m a - gam m a chọn lọc ta cũ n g phát bức xạ
gam m a n h ư n g ch ú ng có n ăn g lư ợn g thấp và thu bức
xạ gam m a tán xạ N h ư n g cư ờ ng đ ộ bức xạ gam m a
tán xạ lại p hụ thuộc chủ yếu vào s ố z của m ôi
trường, s ố z lại tỷ lệ vớ i hàm lư ợ n g các n g u y ên tố
nặng n h ư sắt, chì, v v có trong m ôi trường n ghiên
cứu N g u ồ n gam m a đ ư ợ c d ù n g trong p hư ơn g pháp
gam m a - gam m a chọn lọc thư ờn g là n gu ổn có năng
lượng k h ôn g cao Trong Đ ịa vật lý hạt nhân, chủ yêu
d ù n g n g u ồ n 1 3 7Cs.
Phương pháp phân tích huỳnh quang
T ư ơ ng tự n h ư p h ư ơ n g pháp gam m a - gam m a
chọn lọc, p h ư ơ n g pháp phân tích h u ỳn h q uan g cũng
dựa v à o hiệu ứ n g hấp thụ q uan g đ iện khi bức xạ
gam m a hay tia X tương tác với vật chất N g u ồ n phát
bức xạ gam m a hay tia X có năng ỉư ợn g thấp thư ờn g
dưới lOOkeV, bức xạ thu đ ư ợc là bức xạ đặc trưng
phát ra khi các n gu yên tử của các n g u y ê n tố trong
m ôi trường bị kích thích N ăn g lư ợ n g đặc trưng phụ
thuộc vào số z của nguyên tố bị kích thích và tuân
theo đ ịn h luật M osley (năng lư ợn g của bức xạ đặc
trưng X tỷ lệ v ớ i bình p h ư ơ n g của s ố z của n g u y ên
tố bị kích thích phát ra) N g u ồ n gam m a thường đư ợc
sử d ụ n g trong p h ư ơ n g pháp h u ỳ n h quang thường là
n g u ổ n cadim i (109Cd) phát ra bức xạ gam m a có năng
lư ợ n g 88,03keV.
Phương pháp neutron - neutron (n - n)
Cơ sở của phương pháp này dựa vào quá trình làm
chậm neutron nhanh, khi di chuyển trong m ôi trường,
neutron va đập với các n guyên tử của m ôi trường sẽ
mât dần năng lượng và trở thành neutron nhiệt Đ ộ
m ất m át năng lượng lớn nhất khi neutron va đập vói
các hạt nhân của n guyên tố hydro (vì khối lượng của
hydro bằng khối lượng của neutron) N gu ổn phát
neutron thường d ùn g là n guồn Pu - Be hay A m - Be.
Phương pháp neutron - gamma (n - y )
Cơ sở của p h ư ơ n g p háp này cũng tương tự n hư
p h ư ơ n g pháp n - n, chỉ khác là phát neutron nhanh
và ghi bứ c xạ gam m a.
Phương pháp neutron - xung
Cơ sở của p h ư ơ n g pháp neutron - xu ng là dựa
vào việc phát ra các xu ng neutron và đo thời gian
sô n g của neutron N eu tron phát ra từ m áy phát có
n ăng lư ợn g 14MeV, khi neutron di ch u y ên trong m ôi trường sè bị va chạm k hôn g đàn hổi, sau đ ó lại va chạm đàn hồi và cu ối cùng bị hâp thụ bời các hạt nhân K hoảng thời gian kê từ khi neutron phát ra
đ ến khi bị hấp thụ phụ thuộc vào đ ộ chứa nước và
h àm lư ợ n g các n g u y ên tó có tiết d iện đ ộ n g hấp thụ cao n h ư chlor, bor, v v vì vậy p h ư ơ n g pháp
n eutron - xu n g đ ư ợ c sử d ụ n g rộng rãi trong thăm dò dầu khí.
Phương pháp kích hoạt neutron
P h ư ơ n g p háp n ày chủ y ếu đ ư ợ c sử d ụ n g trong
p h ò n g thí n gh iệm P hư ơ ng p háp kích h oạt n eutron
d ự a v à o việc đưa n g u y ê n tố p hân tích thành đ ổ n g
v ị p h ó n g xạ nhân tạo bang cách ch iếu m âu phân tích b ằng ch ù m n eu tron n h iệt và ghi bức xạ (th ư ờ n g là bức xạ gam m a) d o đ ổ n g vị đ ư ợ c thành tạo phát ra.
N g o à i n h ữ n g p h ư ơ n g pháp trên, trong địa vật lý hạt nhân còn d ù n g n h ữ n g p hư ơn g pháp khác như:
p h ư ơ n g pháp hấp thụ neutron cộn g h ường, phư ơn g
p háp M ossbauer, n h ữ n g p h ư ơ n g pháp này h iện nay chưa phát triển m ạnh m è.
ứng dụng các phương pháp thăm dò phóng xạ
và địa vật lý hạt nhân Thăm dò các mỏ quặng urani, thori và các khoáng sàn cộng sinh đồng hành với các chất phóng xạ Phương pháp gam m a hàng không là phương pháp rất có hiệu quả và kinh t ế cho việc thiết k ế m ạng lưới tìm kiếm khoáng sản và v ẽ bản đ ổ địa chất, khoanh các vù n g dị thường p hón g xạ và định hướng
ch o các côn g tác tìm kiếm thăm d ò tiếp theo Phương pháp gam m a đ ư ờng bộ d ù n g đ ể xác đ ịnh trực tiếp ranh giới các vỉa và khoanh những dị thường phóng
xạ Phương pháp p h ổ gam m a đ ư ờng bộ xác định trực tiếp hàm lượng urani, thori và kali của các lớp đất đá trong hào, lò và các vết lộ địa chất.
P hư ơ ng pháp đ o n ồ n g đ ộ khí radon hay thoron trong khí đất có h iệu quả cao trong thăm d ò các thân
q uặn g urani và thori, đặc biệt trong n h ữ n g trường
h ợp thân q u ặn g có lớp phủ dày m à p h ư ơ n g pháp gam m a đ ư ờ n g bộ k hôn g có h iệu quả V iệc đ o n ồng
đ ộ radon trong khí đất còn g iú p cho việc xác định các đới đứt gãy, các đới v ỡ vụ n bô su n g ch o côn g tác
n gh iên cứu cấu tạo địa chất của v ù n g n gh iên cứu Sự thay đ ổi hàm lư ợn g khí radon trong khí đất còn có
th ể có liên quan đ ến đ ộ n g đất.
Trong Địa vật lý lỗ khoan, p h ư ơ n g pháp gam m a
tự n hiên d ù n g đ ể xác định các lớp đ ất-đá đã được khoan Đ ôi với côn g tác tìm kiếm thăm d ò khoáng sản p h ón g xạ, p h ư ơ n g pháp phô gam m a tự nhiên
d ù n g đ ể xác đ ịnh hàm lư ợn g urani, thori và kali của các lớp đâ't đá và quặng p h ón g xạ.
Trang 5Thăm dò và khai thác dầu khí
P hư ơ ng pháp gam m a tự n hiên d ù n g đ ể xác định
m ặt cắt địa chất lỗ khoan, trên cơ sở đó xác định các
ló p chứa dầu khí P hư ơ ng pháp gam m a - gam m a
m ật đ ộ kết hợp với p h ư ơ n g pháp neutron - neutron
d ù n g đ ể xác định m ật độ, đ ộ rỗng của các thành hệ
ch ứ a dầu Trong tìm kiếm dầu khí các n gu ồn gam m a
th ư ờ n g d ù n g là n g u ồ n 60Co hay 137Cs Các n gu ồn
n eu tron thường là 252Cf hoặc Pu-Be hay Po-Be
P h ư ơ n g pháp n eutron - xu n g p hụ c vụ ch o việc xác
đ ịn h ranh giới dầu - khí, dầu - nước Thời gian sốn g
của n eu tron phụ thuộc vào hàm lư ợn g h ydro và của
các n g u y ê n tố có tiết d iện đ ộ n g hấp thụ neutron
n h an h (như chlo, bor) và neutron n hiệt cao có trong
m ô i trường n gh iên cứu Trong m ỏ dầu khí thì thời
g ian số n g của n eutron dài nhất ở các thành h ệ chứa
khí, trung bình ở thành h ệ chứa dầu và n gắn nhất ở
thành h ệ chứa nước Trong p hư ơn g pháp neutron
x u n g phải d ù n g m áy phát neutron.
Thăm dò và khai thác than
P hư ơ ng pháp gam m a tự nhiên xác định v ị trí, bể
d ày các via than và các vỉa đá vây quanh Bằng
p h ư ơ n g pháp p hổ gamrna tự nhiên ta có th ể xác địrih
đ ộ tro của than, tổ hợp các p hư ơn g pháp gam m a tự
n hiên, gam m a mật đ ộ ta có th ể xác định đ ộ tro, đ ộ ẩm
và qua đ ó xác định đư ợc nhiệt năng của than Trong
các Ống đ o mật độ, n guồn 137Cs hoặc n guồn ^ C o với
Ống đ o BGO thường đư ợc dùng.
Thăm dò và khai thác khoáng sản kim loại
Trong thăm d ò và khai thác k hoán g sản kim loại
các p h ư ơ n g pháp gam m a - gam m a chọn lọc, p h ư ơ n g
p h á p gam m a hâp thụ và p h ư ơ n g pháp phân tích
h u ỳ n h quang đ ư ợc sử d ụ n g m ột cách rộng rãi đ ê xác
đ ịn h hàm lư ợn g các kim loại n h ư chì, sắt, đ ồ n g ở các
đ ớ i chứa quặng và các m ẫu quặng.
Phương pháp kích hoạt d ùn g đ ê xác định thành
phần hóa học của m ẫu đá, đặc biệt trong việc xác định
hàm lượng nickel thì chỉ có phương pháp bắt giừ
neutron - gam ma là có hiệu lực Trong thăm dò m angan
cả hai phương pháp bắt giữ neutron - gam m a và kích
h oạt neutron đểu có hiệu quà.
ứ ng dụng địa vật lý hạt nhân trong các lĩnh vực khác
ứ n g d ụ n g tro n g x á c đ ịn h tu ổ i tu y ệ t đ ố i b ằ n g p h ư ơ n g
p h á p p h ó n g xạ
V iệc xác định tuối tuyệt đối của các th ế địa chất
b ằn g p hư ơn g pháp p h ón g xạ dựa vào quy luật cùa
sự phân rã p h ón g xạ và tỳ s ố giửa s ố lượng của đ ổn g
v ị m ẹ (có tính p h ón g xạ) và s ố lư ợn g của đ ổ n g vị con
(th ư ờ n g là đ ổn g vị bển đư ợc sinh ra do sự phân rã
trực tiếp của đ ồ n g v ị m ẹ hay d o sự phân rã của các
đ ồ n g vị con có trong dãy của đ ổ n g vị m ẹ) Tỷ s ố này
đư ợc b iểu thị b ằng côn g thức: N c(t)/N (t) = (ex* - l ) = (e (in2/Ti/2)t _ 1), trong đ ó t là tu ố i của th ể n g h iê n cứu, Nc(t), Nm(t) là s ố lư ợ n g (số hạt nhân) của đ ổ n g vị con
và đ ổ n g vị m ẹ ở thời gian t, X, và Ti/2 là h ằ n g s ố p hân
rã và chu kỳ bán rã của đ ổ n g vị m ẹ Đ iều kiện áp
d ụ n g các p h ư ơ n g p háp xác đ ịn h tu ổi tu y ệ t đ ối bằng các p h ư ơ n g pháp p h ón g xạ là: 1) Sự thay đ ối v ề s ố
lư ợn g của tất cả các đ ổ n g v ị củ a d ãy p h ó n g xạ trong
th ể địa chất chỉ d o sự phân rã p h ón g xạ gây ra m à
k hôn g bị tác đ ộ n g cùa bât cứ quá trình địa chất nào; 2) SỐ lư ợ n g của các đ ổn g v ị của d ãy trong th ể địa chất ở thời đ iểm đầu tiên (lúc thành tạo) đ ều đ ư ợ c biết; 3) H ằn g s ố bán rã cùa tất cả các đ ổ n g vị k h ôn g
bị thay đ ổi trong su ốt thời gian địa chất.
Có n h iều p h ư ơ n g pháp xác đ ịnh tuổi tu yệt đối, việc áp d ụ n g p h ư ơ n g pháp n ào tùy th u ộ c vào tu ối của đ ối tư ợng địa châ't và các đ iểu k iện của p h ò n g thí n gh iệm H iệu quả của p h ư ơ n g p h áp tốt nhất khi tuổi của đ ố i tư ợng n gh iên cứ u k h oản g từ d ư ớ i m ột
đ ến bốn lần Ti/2 của đ ổ n g v ị m ẹ Ví d ụ đ ê xác đ ịn h tuổi của đá có tuổi trên m ột tỷ năm thì các p h ư ơ n g pháp có h iệu quả là urani - chì ( ^ u - 2 0 6Pb), kali- argon (40K - 4 0Ar) hay rubidi - stronti (87Rb - 87Sr) Các đ ổ n g vị m ẹ của các n hóm p h ón g xạ n ói trên đ ều
có Ti/2 trên 4 tỷ năm Đ ối v ớ i n h ữ n g đ ố i tư ợng có chứa các chất hữu cơ có tuối k h ôn g quá 2 0 0 0 0 năm thì p h ư ơ n g p háp 14C (Ti/2 = 5.700 n ăm ) đ ư ợ c xử
d ụ n g Đ ổ n g vị 14c cù n g v ói hạt p roton đ ư ợ c tạo ra
d o p hản ú n g hạt nhân của n eu tron v ớ i n itro 14N có trong k h ôn g khí, sau khi thành tạo thì 14c lại kê't h ợp với oxy tạo thành I4CƠ2 và cũ n g n h ư các p hân tử của các CƠ2 khác đư ợc hấp thụ bởi các quá trình trao đ ổi của các sinh vật và thực vật Sau khi các cơ th ể n ày chết đi thì lư ợ n g các hạt nhân 14c g iảm d ẩn th eo quy luật phân rã p h ó n g xạ Bằng cách so sán h giữ a s ố
lư ợn g hạt nhân 14c vớ i s ố lư ợ n g 14c có tron g k h ôn g khí ta có th ế tính đ ư ợc tuối của đ ối tư ợ n g có chứa chất h ữ u cơ đó.
ứ n g d ụ n g tro n g đ ịa c h ắ t th ủ y v ă n
Trong địa chất thủy văn đ ổ n g v ị tri ti (ký h iệu
3H) (T1/2 = 12,32 năm ) thường đ ư ợ c quan tâm Đ ổ n g vị này cùng với đ ổn g v ị 12c đ ư ợ c tạo ra m ột phần do phản ứ ng hạt nhân của neutron với 14N , m ột phẩn do phản ứ n g neutron với 6Li H àm lượng trung bình của tri ti trong nư ớc m ưa ở đất liền là 10 UT, n ư ớ c m ư a ở đại d ư ơ n g chi là 1 ƯT N h ư vậy, bằng cách xác định hàm lượng 3H trong n ư óc ta có th ế xác đ ịnh đư ợc
n gu ồn nước là nước lục địa h ay nước đại d ư ơ n g hoặc nước pha trộn UT là đ ơn vị đ ế biểu d iễn hàm lượng của triti có trong nước và đ ư ợ c tính từ tỷ s ố giữa s ố hạt nhân của n gu yên tử triti (3H) với s ố n g u y ên tử
h ydro (!H) có trong nước H àm lư ợn g của triti trong
m ẫu n ư ớc là 1UT khi trong m ẫu nư ớc đ o cứ có 1018
n gu yên tử hydro (JH) thì có m ột n g u y ê n tử triti ( H).
Trang 61 UT tương đ ư ơ n g với hoạt tính của m ột lít nước,
bang 0,12 Bq vớ i giả thiết là trong m âu nước đ ó chi có
các phân tử nư ớc mà không có n hữ n g đ ổng vị phóng
xạ khác ngoài triti.
M ột trong n h ừ n g p h ư ơ n g pháp xác định vận tốc
n ước d ư ớ i đât là p h ư ơ n g p háp đ ổ n g vị p h ón g xạ
Trong p h ư ơ n g p h áp này, n h ữ n g d u n g d ịch chứa các
đ ổ n g vị p h ó n g xạ nhân tạo có đời sốn g ngắn n h ư
1311 (Ti/2= 8,02 n gày) hay 35s (Ti/2= 87 ngày) thường
đư ợc sử d ụ n g D u n g d ịch có chứa các đ ổn g v ị p h ón g
xạ đ ư ợ c thả v à o lô khoan và sau đ ó đ o hàm lượng
các châ't p h ó n g xạ trong n ư ớ c ờ các lỗ khoan khác
Bằng việc xác đ ịn h k hoản g cách giữ a các lỗ khoan và
n ổng đ ộ đ o đ ư ợ c của chất p h ón g xạ trong n ư ớc theo
thời gian ở các lỗ khoan quan sát, ta có thê tính đư ợc
vận tốc chảy củ a nước d ưới đất.
ứ n g d ụ n g tro n g x â y d ự n g
Xác đ ịn h h àm lư ợ n g các n g u y ên tố p h ón g xạ
trong các n g u y ê n vật liệu xây d ự n g có th ế hạn c h ế
đ ư ợ c liều lư ợ n g p h ón g xạ có hại ch o n gư ời và vật
Xác đ ịnh n ồ n g đ ộ khí radon trong khí đất p hục vụ
cho việc d ự đ o á n tiềm năng khí radon trong nhà ở Ớ
các n ư ớ c Châu  u đã có luật p h òn g tránh tác hại do
radon g â y ra, bằng cách hạn c h ế n ồng đ ộ radon
trong k h ôn g khí Vì vậy trước khi xây các côn g trình
cho n g ư ờ i ở h ay làm việc, phải xác định n ồn g đ ộ khí
radon trong khí đâ't và d ù n g các b iện pháp p h òn g
trừ khí radon trong k h ôn g khí nhà ở.
P hư ơ ng p h áp gam m a - gam m a m ật đ ộ còn đư ợc
d ù n g trong k iểm tra côn g trình xây d ự n g n h ư kiểm
tra n ền m ó n g sân bay, chân cầu, v v
An toàn phóng xạ
Một số khái niệm cơ bản trong an toàn phóng xạ
Khi b ứ c xạ p h ó n g xạ tư ơ n g tác vớ i vật chất thì
ch ú n g bị m ất n ăng lư ợn g làm cho các n gu yên tử bị
ion hóa gây ảnh h ư ờ n g đ ến các t ế bào sốn g Đ ể biểu
thị m ứ c đ ộ tư ơ n g tác của bứ c xạ vớ i cơ th ế và đánh
giá đ ộ n g u y h iểm khi làm v iệ c với bức xạ p h ón g xạ,
khái n iệm v ể liề u lư ợn g bứ c xạ p h ó n g xạ đ ư ợ c xác
lập Trong an toàn p h ón g xạ, ta có các loại liều lượng
như: liều ch iếu, liều hấp thụ, liều tư ơng đ ư ơ n g, liều
h iệu d ụ n g và liề u gánh.
- Liều chiêu (X) là tổn g đ iện tích của các ion củng
dấu sinh ra trong k h ôn g khí khô khi tương tác với
bức xạ p h ó n g xạ (đại lượng này thư ờn g d ự n g cho
các b ứ c xạ đ iện tử) Đ ơ n vị của liều chiếu là c /k g
- Liều hẩp thụ (D) là năng lượng của bức xạ bị hấp
thụ khi tương tác với vật chất Đ ơn vị của liều hấp thụ
là G y (grey) G y là liều lượng hấp thụ bằng lj/k g.
- Liều tương đương (H) là đại lư ợn g bằng tích của
liều hấp thụ D với trọng s ố bức xạ Wr, (H = D.VVr),
đ a n v ị của liều tư ơng đ ư ơ n g là siv ơ (Sievert, ký h iệu
là Sv).
- Liều hiệu dụng - cùng m ột liều tương đương,
n hư n g khi tác đ ộng với m ôi cơ quan của cơ th ế thì đ ộ
n gu y hiểm lại khác nhau Đ ê đánh giá đư ợc đ ộ n gu y hiểm người ta đưa ra khái niệm liều hiệu d ụ n g He: He = IVVt.Ht, trong đó Wt là trọng số của ca quan
T trong cơ thế, H t - Liều tương đ ư ơng m à cơ quan T nhận được Đ ơn v ị của liều hiệu d ụ n g cũng là Sv.
- Liều gánh là sự tích liều h iệu d ụ n g trong m ột
thời gian nhất đ ịn h (x), cơ th ể số n g có th ể bị chiếu d o các n g u ồ n ở n goài (chủ yếu là n g u ồ n gam m a) và
cũ n g có th ể bị tác đ ộ n g của n gu ồn b ên trong cơ th ể
có trong thức ăn, nư ớc u ốn g và trong k h ôn g khí V ì vậy, ta có liều chiếu trong, được tính n h ư sau:
t+T
h e , = \ H c m
t
- Liều hiệu dụng tống cộng là tổn g của liều chiếu
n goài (Hn) và liều chiếu trong (Ht); ta có Hx = Hn + Ht
và Ht = Hp+Hd; trong đó: Hp - liều chiếu trong qua
đ ư ờ n g h ô hấp và Hd là liều chiếu trong qua đ ư ờ n g tiêu hóa Đ ơn vị của liều gánh và liều h iệu d ụ n g tốn g cộn g thư ờn g là Sv/năm
Một số định mức về an toàn phóng xạ
P hôn g bức xạ tự n hiên là n h ữ n g b ứ c xạ ion hóa
g ồm bức xạ v ũ trụ và bức xạ của các chât p h ón g xạ
tự n h iên (có ở lớp đât đá trên b ể m ặt của Trái Đất, ờ lớp khí q u yển gần m ặt đất, trong thực phẩm , n ư ớ c
u ống, trong cơ th ể con người) Liều lư ợn g trung binh
d o p h ôn g bức xạ tự nhiên gây ra trên Trái Đâ't là 2,43m Sv/năm Theo ủ y ban an toàn bức xạ quốc t ế ICRP n ếu liều bức xạ tự n h iên h iện thời tử 10
m Sv/n ăm trở lên thì bắt đẩu cẩn có các can thiệp làm giảm T uy nhiên, trong m ột s ố trường h ợp n ếu liều
bứ c xạ tự n hiên h iện thời khoảng gần 10 m Sv/n ăm -
ta có th ể xem xét n g u y ê n nhân gây ra m ức liều tự
n h iên cao n h ư vậy đ ể tìm cách khắc phục.
Trong trường hợp có n gu ồn p h ón g xạ d o h oạt
đ ộ n g của con n gư ơi gây ra thì theo 'T iêu chuẩn an toàn Q u ốc t ế cơ bản" của IAEA và Tiêu chuẩn an toàn bứ c xạ của V iệt N am , giớ i hạn liều h iệu d ụ n g
đ ối với nhân viên có tiếp xúc vớ i bức xạ là 20m Sv/n ăm còn đ ối vớ i dân ch ú n g liều h iệu d ụ n g là
lm S v /n ă m k h ôn g k ể p h ôn g bức xạ tự nhiên.
Hệ phương pháp nghiên cứu môi trường phóng xạ
H ệ p h ư ơ n g p háp n gh iên cứu m ôi trường p h ón g
xạ phải đảm bảo đ ủ đ ể xác đ ịnh đ ư ợ c giá trị tổn g liều tư ơng đ ư ơ n g bức xạ.
- Xác đ ịnh liều chiếu ngoài: p h ư ơ n g pháp đ o suâ't liề u tương đ ư ơng, đ o suất liều bức xạ gam m a hay còn g ọi là đ o cư ờ n g đ ộ bức xạ gam m a.
- Xác định liều chiếu trong do các chất phóng xạ xâm nhập qua đ ường hô hâ'p: đ o nồng độ khí phóng xạ
Trang 7trong không khí bằng phương pháp khí phóng xạ,
phương pháp đo vết alpha.
- Xác định liều chiếu trong do các chât p hón g xạ
xâm nhập qua đ ường tiêu hóa: thu thập và phân tích
hàm lư ợn g các n gu yên tố p h ón g xạ trong các m ẫu
nước ăn, các m ẫu thực phẩm
Tài liệu tham khảo
Q u y p h ạ m k ỹ t h u ậ t t h ă m d ò p h ó n g x ạ , 1998 Bộ công nghiệp,
1998. H à N ộ i 100 tr.,
C z u b e k J a n , 1 975 G e o f i z y k a J ạ d r o w a [ t r o n g Z a r y s G e o f iz y k i
S t o s o w a n e j (F a jk l e w ic z z ) ] W yd Geoỉogiczne: 6 5 4 -7 3 1
W a r s z a w a [ ti ế n g B a la n ].
IA E A , 1996 I n t e r n a t i o n a l b a s i c s a í e t y s t a n d a r d s f o r p r o t e c t i o n
a g a i n s t i o n i z i n g r a d i a t i o n a n d f o r t h e s a í e t y o f r a d i a t i o n
s o u r c e s V ie n n a 3 7 9 p g s
I n t e r n a t i o n a l A to m ic E n e r g y A to m ic , 1999 N u c l e a r G e o p h y s ic s
a n d i ts a p p l i c a t i o n s Technical Reports Series. 3 9 3 p g s
L ê K h á n h P h ồ n , 2 011 P h ó n g x ạ m ỏ v à p h ó n g x ạ m ô i t r ư ờ n g Đại học M ó Địa Chất ấn hành. H à N ộ i 5 6 tr.
L ê K h á n h P h ồ n , 2004 T h ă m d ò p h ó n g x ạ N X B Giao thông Vặn tải. H à N ộ i 2 8 8 tr.
L u ậ t n ả n g l ư ợ n g n g u y ê n tử L u ậ t s ố 1 8 /2 0 0 8 /Q H 1 2 3 0 tr.
H o b h k o b r o , 1989 P a4 M O M eT p P ad M O M eT p n M e cK aíỉ p a 3 B e 4 K a
Heờpa ÁeHUHrpaA-406 c r p
Thăm dò trọng lực
T ô n T íc h Á i K h o a V ậ t lý ,
Trư ờ ng Đ ạ i học K h o a học T ự nhiên (Đ H Ọ G H N ).
Giới thiệu
Thăm d ò trọng lực là m ột trong n h ừ n g p h ư ơ n g
pháp địa vật lý ứ n g d ụ n g, nhằm n gh iên cứu cấu tạo
địa chất các phần trên của Trái Đất, tìm kiếm và
thăm d ò các k hoán g sản P hư ơ ng pháp này dựa vào
v iệc n gh iên cứu trường hấp dẫn d o các khối đất đá
g ây ra bằng cách đ o các thay đ ổi (biến thiên) của nó
V iệc đ o đạc thư ờn g đ ư ợc tiến hành trên m ặt đất
h oặc trên m ặt biển, trong k hôn g gian.
Có th ể phân chia lịch sử phát triển p hư ơn g pháp
trọng lực thành hai giai đoạn lớn Giai đoạn thứ nhất
từ trước cho đ ến sau Đại chiến th ế giới lần thứ nhất, là
giai đoạn đặt cơ sở cho các vấn đê' lý thuyết vê' phép
đ o trọng lực Giai đoạn thứ hai từ sau Đại chiến th ế
giới lẩn thứ nhất cho đến nay, là giai đoạn áp d ụn g
rộng rãi phư ơn g pháp trọng lực và phát triển chi tiết
lý thuyết và thực n ghiệm của bộ m ôn này.
Ớ V iệt N am trong n h ừ n g năm 30 của th ế kỷ
trước, m ột s ố nhà địa vật lý n gư ời Pháp với các d ụ n g
cụ con lắc đã tiến hành đ o trọng lực tại m ột s ố điểm
Từ sau 1954, các nhà địa vật lý V iệt N am đã bắt đẩu
sử d ụ n g rộng rãi p h ư ơ n g p háp trọng lực Trên M iền
Bắc, bản đ ổ trọng lực 1:500.000 đã đư ợc thành lập và
hiện nay bản đ ổ trọng lực với tỳ lệ này đã được
thành lập ch o toàn bộ lãnh thổ Các bản đ ồ với tỳ lệ
lớn hơn đã đư ợc thành lập cho m ột sô v ù n g có triến
vọ n g tìm kiếm dầu khí và m ột s ố khoáng sàn khác
Phương pháp trọng lực đ an g đ ư ợ c d uy trì và phát
triến trong sự n gh iệp n ghiên cứu dẩu khí và các
khoáng sản ở nư ớc ta.
Trọng lực của Trái Đắt Trọng lực của Trái Đất Tại m ỗi đ iếm trên mặt đât, trọng lực g là lực tổng
hợp của hai lực: lực hấp dẫn Nevvton F và lực ly tâm
c do Trái Đất quay xung quanh trục của n ó gây ra [H l] Lực hấp dẫn tác d ụ n g lên m ột đ a n vị khối lượng chính là cư ờ ng đ ộ của trường hâp d ẫn và có giá trị bằng gia tốc truyền cho đ ơn vị khối lư ợ n g đó.
ỶX
Hình 1 Định nghĩa trọng lực.
Trong hệ SI, gia tốc đư ợc đ o bằng m /s2, tuy nhiên trong thăm d ò trọng lực, n gư ời ta d ù n g đ ơ n vị cm /s2
Đ ơn vị này đ ư ợc đặt tên là Gal đ ê tư ờ n g nhớ đến côn g lao của nhà bác h ọc n gư ờ i Italia G alileo G alilei.
Trục quay của Trái đất