СПОСОБ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ РУДИЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Советский патент 1970 года по МПК G01V3/02 

Известен снособ геофизической разведки рудных месторождений, основанный на возбуждении и регистрации электрохимических реакций на границе оруденения при пропускании электрического тока с подключением источника непосредственно к рудному телу. Указанный способ не позволяет обнаруживать рудные месторождения, он применим только тогда, когда оруденение вскрыто.

Предложенный способ отличается от известного тем, что измеряют су.ммарные катодноанодные значения потенциалов поляризации оруденения в различных точках вмещающей среды при прямом и обратном направлениях поляризующего тока, затем определяют кажущиеся и истинные потенциалы реакций, по которым судят о минеральном составе, размерах и положении рудных тел.

Предложенный способ позволит обнаруживать рудные месторождения и устанавливать минеральный состав, размеры и положение отдельных рудных тел без предварительного йскрытия их горными выработками или скважинами.

Установлено, что при пропускании электрического тока через блоки иононроводящих горных пород, .включающих электроннопроводящие рудные залежи, на границе последних возникают электрохимические реакции.

и тем самым увеличивая плотность тока на границе оруденения, можно последовательно возбуждать на каждом участке поверхности руд одну реакцию за другой. В зависимости от структуры внещнего электрического ноля, регулируемого распределением питающих заземлителей, реакция будет распространена на определенной части поверхности рудного тела. Поскольку ток входит и вытекает с разных сторон рудного тела, в каждый момент течения процессов существует по крайней мере две реакции: катодная на участках вхождения тока и анодная па участках вытекания тока. В соответствии с происходящими реакциями на разных частях рудного тела устанавливаются контактные разности потенциалов, которые скачкообразно сменяются с увеличением числа идущих реакций при повышении силы питающего тока. Каждому рас пределению контактных разностей потенциала на границе оруденения соответствует свое значение .потенциала и структура аномального электрического поля, накладывающегося на питающее ноле, в окрестностях исследуемых рудных тел. Величины указанных потенциалов и структура аномального ноля скачкообразно меняются со сменой реакций, протекающих на границе руд. питающего тока представляет собой сложную поляризационную кривую. Эта кривая исходит из начала координат г/ф, а не из точки равновеспого потенциала оруденепия и содержит информацию о протекании и катодных и анод-5 ных процессов, каждый из которых в общем случае отражается соответствующей ступенью поляризационной кривой (за исключением первой ступени при малой силе тока, отвечающей одновременному протеканию начальныхю катодного и анодного процессов). Наблюдаемые кривые являются суммарными катодно-аподными поляризационными кривыми; отсекаемые на горизонтальной оси значения потенциалов реакций кажущиеся, а неis истинные в связи с тем, что происходит сложение потенциалов катодных и анодных процессов, а величины нотенциалов зависят от положепия точки его наблюдения по отношению к исследуемому телу (чем-дальше от тела, тем20 меньше величина потепциала, которая приблилсается к истинной с приближением к границе тела). Чтобы из получае1мых сложных катодноанодных поляризационных кривых определить25 истинные потенциалы реакции и ло ним, сравнивая с табличными значениями потенциалов, установить минеральный состав исследуемого оруденения, необходимо выполнить следующие операции: 1.Спять суммарные катодно-аподные поляризационные кривые при прямом и обратном направлениях пропускания питающего тока, т. е. возбуждая на одной и той же поверхности рудного тела сначала катодные, а затем 35 анодные реакции, или наоборот. 2.Спять поляризационные кривые в разных точках окружающего орудепения пространства. Первая операция позволяет выделить из 40 сложных поляризационных кривых отдельно катодные и анодные реакции и построить собственно катодные и анодные поляризационные кривые. Исследуя значения потенциалов катодных и 45 анодных реакций при изменении направления поляризации, т. е. сначала усиливая влияние катодных и ослабляя, роль анодных процессов, а затем производя обратные действия, выделяют отдельно каждую из катодных и анодных 50 реакций. В суммарных катодно-анодных поляризационных кривых отбирают ступени, относящиеся только к катодным и только к анодным реакциям и строят раздельные катодные и анодные поляризационные кривые. В этих55 кривых остаются не выделенными начальные катодная и анодная реакции, а также не определена исходная точка на оси ф, от которой должна начинаться поляризационная кривая. Положение исходной точки определяет равно-60 весный Потенциал руды. Для полиметаллических руд, а также руд преимущественно лири30занные значения исходного потенциала могут быть приняты непосредственно. Одним из способов нахождения начального потенциала является привязка всей поляризационной кривой к потенциалу реакции на како1М-либо минерале, о котором заранее известно, что он входит в состав исследуемой руды. Такими минералами почти всегда могут служить пирит или магпетит. Потенциалы начальной катодной и анодной реакций для изометрических тел вычисляются приближенно. Для этого рассчитывается доля смещения потенциала вдоль оси ф для анодной реакции при катодной поляризации поверхности. Полученная величина вычитается из всех значений потенциалов катодной поляризационной кривой и берется в качестве исходной для построения анодной ноляризационной кривой. При анодной поляризации доля смещения потенциалов вдоль оси ф составляет около половины общего смещения потенциалов. Вычислив эту половину, ее также следует вычесть из значений потенциалов катодной поляризационной кривой или прибавить к ней потенциалы анодной поляризационной кривой, Получаемые раздельные катодные и анодные поляризационные кривые позволяют паити кажущиеся потенциалы реакций, уменьшенные против истинных потенциалов в связи с удалением их точки наблюдения от границы рудного тела. Специальными исследованиями показано, что изменения кажущихся потенциалов реакций с удалением от поляризуемой границы орудепения описываются как поведение потенциала двойного слоя , . ,, т | | п кажущийся потенциал реакции; где фк Фт-табличное значение потепциала реакции, равпое потенциалу на границе тела; г -расстояние от точки наблюдения до элемента фт поверхности dS, где протекает реакция с потенциалом; dSn - нормальная составляющая исследуемого элемента поверхности S; А -нормирующий множитель. Таким образом, структура поля фк в окрестностях поляризационной границы характеризует, с одной стороны, геометрию и .пространственное положение исследуемой границы по отношению к местам расположения точек наблюдений (т. е. величины г), с другой стороны, позволяет определить истинное значение потенциала реакции, поскольку фк на поверхности 5 равно ф. Нахождение по полю фк геометрических особенностей границы оруденения и значений фт представляет собой стандартную геофизическую задачу, решение которой имеется для многих тел разной формы, менением вычислительных машин или моделирующих устройств. Для варианта бесконтактного способа поляризационных кривых решение рассматриваемых задач упрощается. Этому опособствует следующее: а)возможность использования значений срк для разных реакций на разных минералах, что увеличивает число уравнений для определения одного и того же числа геометрических параметров;б)возможность изменения структуры поляризационного ПОЛЯ, позволяющая исследовать отдельные участки рудного тела и упростить в некоторых случаях поляризационные кривые (например, поляризация концевых частей вытянутых рудных тел); в)возможность определения табличных значений потенциалов реакций и особенностей их изменений при переходе от одной реакции к другой для разных минералов. Последнее позволяет установить присутствие в рудах некоторых характерных минералов. Подставляя CT этих минералов в уравнение (1), находят ноложение границы тела (величины г), а затем отыскивают фт, соответствующие другим минералам. Успешность решения рассматриваемых задач зависит от правильного расположения точек наблюдений ноляризационных кривых, которые целесообразно размещать по линиям, нересекающим основные элементы структуры поля. Во многих случаях качественное определение минерального состава руд может быть выполнено без проведения рассмотренных выше вычислений непосредственно по виду снимаемых поляризационных кривых. Форма поляризационных кривых зависит от набора минералов в рудном теле. Больщинство генетических типов руд характеризуется более или менее определенным минеральным составом. В связи с этим каждому типу оруденения отвечает свой тип поляризационных кривых. Сущность бесконтактного способа поляризационных кривых заключается в следующем. Через два или несколько питающих электродов, располол енных во вмещающих породах, от внешнего источника пропускается постоянный электрический ток, которым на границе оруденения возбуждаются катодные и анодные электрохимические реакции. Число реакций последовательно увеличивается с увеличением силы питающего тока. Электрохимические реакции регистрируются в виде суммарных катодно-анодных поляризационных кривых, снимаемых при помощи неполяризующихся электродов, которые расположены во вмещающей породе. Схема размещения прие.мных электродов может быть потенциальной .или градиентальной. На каждой точке наблюдений снимаются две поляризационные кривые, соответствующие прямому и обратному направлению пропускаемого тока. В суммарных анодно-катодных кривых выделяются катодные и анодные поляризационные кривые. По последним определяют фк каждой реакции. По распределению значений фк в разных точках наблюдений устанавливают истинные значения потенциалов реакций фт, а также геометрию и пространственное положение границы исследуемого оруденения. Сравнивая полученные величины т с их табличными значениями, определяют минеральный состав изучаемый руд. Предмет изобретения Способ геофизической разведки рудных месторождений, основанный на возбуждении электрохимических реакций на границе оруденения электрическим током меняющейся силы и -последующей регистрации поляризационных кривых, отличающийся тем, что, с целью обнаружения оруденения и установления, помимо минерального состава, размеров и положения рудного тела, измеряют суммарные катодноанодные значения потенциалов поляризации оруденения в различных точках вмещающей среды при прямом и обратном направлениях поляризующего тока, по которым определяют кажущиеся и истинные потенциалы реакции