Способ дифференциации разреза горных пород Советский патент 1985 года по МПК G01V3/00 G01V9/00 

Изобретение относится к георазведке месторождений полезных ископаемых, в частности к геоэлектроразведке методом поляризации горных пород тепловым потоком и может найти применение при изучении разрезов горных пород, вскрытых скважинами или горными выработками в процессе разведки рудных месторождений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения информации о литологических разновидноетях пород в условиях их естественного залегания, повышение точности определения положения их границ в исследуемом разрезе. Отличительные особенности предлагаемого способа заключаются в том, что поляризацию горных пород осуществляют не электрическим током, а тепловым потоком, локальные участки (точки) воздействия располагают последовательно с некоторым интервалом вдоль вскрытой скважинной или горной выработкой поверхности горных пород, в эпицентре каждого участка обеспечивают повышение температуры в пределах 7-20°С с неизотермичным распределением ее по поверхности участка от эпицентра к его периферии, величину поляризации определяют путем регистрации приращения потенциала на каждом участке и обусловившую ее разность температуры с последующим взятием их отношений, являющихся функцией минералогического состава, расчленение горных пород производят по выделенным на графике аномальным экстремумам, превышающим двойную погрешность измерений, и по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствуюшей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений. Кроме этого из способа исключают операции охлаждения, снятия воздействия электрического поля и повторного нагревания. На фиг. 1 представлены графики 1, 2, 3 зависимости приращения потенциала (AU) от приращения температуры (AT) в углистом алевролите (график 1), кварце (график 2) и в сульфидах пирит-халькопиритового состава (график 3); на фиг. 2 - результаты точечного каротажа подземной по стенке подземной горной выработки одного месторождения; на фиг. 4 - результаты точечного каротажа по стенке подземной горной выработки другого месторождения. Графики, представленные на фиг. 1, получены в лабораторных условиях. Тепловой поток создается нагревателем в виде тонкого стержня, диаметром 6 мм, помещенного в песок соответствующего состава (размеры фракций 0,315-0,63 мм). В процессе прогрева проб в точке наблюдения измеряли потенциал и относительно точки в непрогреваеМОЙ части модели и температуру Т. Затем. определяли величины ди U-U20°C; ЛТ Т-20°С и строили графики ЛЦ f (дТ) Из графиков видно, что они отражают поляризационные процессы,интенсивность которых можно характеризовать величиной от ношений приращения потенциала к приращению температуры -|Ц-. Эта величина (отношение) при дТ 10°С составляет: для углистого элевролита 0,8 мВ/град, кварца - 2,5 мВ/град, сульфидов + 1,5 мВ/град. Нарастание потенциала для сульфидов отличается ступенчатым характером: на графике видны один пик и три ступени в определенных температурных интервалах, что является типичным признаков поляризационных процессов. Исследуемые среды дифференцируются по величине и знаку отношения -. По графику 1 также видно, что минимальное повышение температуры должно составлять не менее 7-10°С, так как при меньших дТ величины AU могут оказаться соизмеримыми с ошибками измерений потенциала, составляющими иногда в производственных условиях 3-5 мВ. Верхний предел ЛТ целесообразно принять равным 18-20°С при весовой влажности исследуемых сред (пород) не более 4-5%. Дальнейшее увеличение AT может приводить к замедлению роста и к спаду AU. При более высокой влажности пород верхний предел AT может несколько возрастать. Предлагаемый способ опробован в подземной горизонтальной скважине и по стенкам горных выработок на двух месторождениях. Вскрытые скважиной интервалы с вкрапленным оруднением галенита и серебра в метасоматически измененных фельзит-порфирах фиксируются по данным опробования керна повышенным содержанием в породах свинца и серебра (фиг. 2). Эти же интервалы (О-2, 6-8, 10-12 м) характеризуются относительно повышенными положительными значениями отнощения приращения потенциала к приращению температуры -Ш-. В интервале 10-12 м повышенное содержание серебра сопровождается фоновым содержанием свинца. Вероятно серебро здесь не связано с сульфидами, что нередко встречается на этом месторождении. Максимум отношения -Щ- отражает в этом интервале метасоматиты, являющиеся благоприятными концентраторами серебра вне зависимости от сульфидной минерализации. Повышенные содержания свинца в фальзит-порфирах и сферолит-порфирах (точки 1, 2, 3 фиг. 3) по стенке горной выработки, отражающие зоны с тонкой вкрапленностью галенита, сопровождаются и максимумами величины отношения -|. Глубоким отрицательным минимумом (до -2,4 мВ/град) фиксируется серицитолит (точка 4, фиг. 3).

В подземной выработке другого месторождения (фиг. 4) мощная кварцевая жила, сложенная трещиноватым кварцем (точка 1, фиг. 4), и мелкие зоны окварцевания (точки 2, 3 фиг. 4) в липаритах отмечаются существенно более высокими отрицательными значениями отиощения - (-1,6-3,0), чем липарит (точки 4, 5, 6). Границы выделяемых зон соответствуют точкам перегиба усредненных графиков (фиг. 3 и 4), обозначенных крестиками. Относительная ощибка определения по стенкам выработок не превыщает 10%. Амплитуда аномалий -, фиксирующих зоны с вкрапленными сульфидами и кварцевые зоны, как правило, многократно превыщает эту величину.

Способ осуществляется следующим образом.

На каждой последовательной точке с определенным интервалом в скважине или на стенке горной выработки измеряют начальное значение температуры Т и потенциала естественного электрического поля U, кратковременно воздействуют на горные породы тепловым потоком от теплогенератора, повыщают температуру горных пород в пределах 7-20°С, измеряют потенциал Ua и температуру Т в каждой точке после воздействия тепловым потоком, определяют приращение потенциала ди Uj-Ui и приращение температуры дТ Tj-TI берут их отнощение , являющееся функцией минералогического состава и структуры пород, строят график зависимости отнощений от координаты точек измерений (фиг. 3 и 4), выделяют на графике аномальные экстремумы, превыщающие двойную погрещность измерения, и по точкам перегиба графика (крестики, фиг. 3 и 4) в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или участков неоднородностей внутри этих зон

U5 1.0 Рё% +1 +2 f J

с точностью, соответствующей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений.

Тепловой поток вызывает в пристеночной части ограниченных по своим размерам капилляров и пор горных пород ряд процессов, обусловливающих электрическую поляризацию: смещение граничшэй фазы (пленочной влаги) с подвижной частью двойного электрического слоя, диссоциацию ми неральных частиц, их дегидратацию, термодиффузию ионов или ионных комплексов. Интенсивность этих процессов зависит от состава и структуры пород и, в конечном итоге, определяет степень активности пород к

, теплоэлектрической поляризации.

В рудных скважинах способ можно осуществлять с помощью каротажных снарядов, содержащих датчики температуры и потенциала электрического поля (неполяризующийся электрод) с введением в них теп0 логенератора (например, электронагревателя), отделенного от датчиков теплоизолятором. При каротаже с непрерывно движущимся снарядом необходимо увеличивать длину и мощность теплогенератора.

Предлагаемый способ позволяет отчет5ливо дифференцировать разрез горных пород, вскрытый скважиной или горной выработкой, по выделенным на графике аномальным экстремумам, превышающим двойную погрешность измерения, и по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливать границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствующей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений.

Повышается информативность каротажных исследований рудных скважин и, следовательно, эффективность разведочных работ.

ЛТград

Фиг.Ъ

1. СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЙ РАЗРЕЗА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий поляризацию и ее регистрацию, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения информации о литологических разновидностях пород в условиях их естественного залегания и повыщения точности определения положения их границ в исследуемом разрезе, на горные породы, вскрытие скважиной или горной выработкой, последовательно в различных точках их поверхности воздействуют тепловым потоком, обеспечивающим неизотермическое распределение температуры, определяют величину изменения потенциала и обусловившую его разность температуры, берут функционально связанное с минералогическим составом и структурой пород отношение потенциала поляризации к обусловившей его разности температуры, строят график зависимости этого отношения от координаты точек измерений, выделяют на графике аномальные экстремумы, превышающие двойную погрешность измерений, а по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствующей детальС2 ности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие тепловым потоком осуществляют до повышения температуры в точках воздействия в пределах 7-20°С. HU, О сл Ot)

, 4 т град