СПОСОБ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ Советский патент 1936 года по МПК G01V3/02 

Предлагаемый способ геофизических поисков и разведки полезных ископаемых основан на измерении электродных потенциалов заземления. Применяемые ныне методы электрической разведки, сталкиваясь с необходимостью работы с заземлениями в измерительной цепи, всегда стремятся устранить влияние электродных потенциалов путем применения так называемых не поляризующихся электродов. Новизна предложения заключается в использовании этих до сих пор считавшихся мешающими явлений.

Электропроводность почвы и всех горных пород - полупроводников обязана своим происхождением наличию в них капиллярной влаги. Поэтому, всякое металлическое заземление представляет собой цепь металл-электролит, в связи с чем на границе двух сред наблюдается скачок потенциала, величина которого определяется характером электрода и составом электролита

Применяя, согласно изобретению, специальные электроды, потенциал которых избирательно определяется концентрацией какого-либо аниона или катиона в растворе, можно наблюдения величины электродных потенциалов применить к геологическим исследованиям.

Ниже приводится описание предлагаемого способа в применении к геофизическим поискам месторождений полезных ископаемых.

В качестве продуктов, сопутствующие окислению и растворению месторождений полезных ископаемых, можно, например, указать 1) анион SO₄′′ и катион для всех сульфидных месторождений цветных металлов, катионы , , и др.; 2) для месторождений каменной соли, гипса, залежей калиевых солей, мирабилита и пр. различные хлориды и сульфаты, т.е. анионы Cl′, SO₄′′; 3) для месторождений бора (гидроборамита) анионы борных кислот, для мышьяковых месторождений анион ортомышьяковатой кислоты А₃О₄′′′ и т.д.

Для определения концентрации нужных ионов можно использовать электроды II рода (и, быть может, электроды III рода). Способ этот имеет преимущества перед другими приемами определения малых концентраций, так как не требует специального отбора проб и совершенно исключает химическую обработку и анализ. В технике физико-химических работ известен целый ряд электродов II рода, потенциал которых избирательно реагирует на концентрацию того или иного компонента раствора. Такие электроды обычно представляют собой металлическую пластину с нанесенной на ее поверхность труднорастворимой солью данного металла, концентрацию анионов которой в растворе требуется определить.

Пример. Потенциал свинцово-сульфатного электрода в испытуемом растворе избирательно реагирует на концентрацию аниона SO₄′′ в растворе (в почвенном электролите).

Или для определения концентрации хлоридов применяется серебряно-хлоридный электрод Ag(AgCl) в испытуемом растворе. Существуют также другие типы электродов II рода, потенциал которых в разной мере избирательно определяется концентрацией того или иного аниона или катиона, например, платино-свинцово-оксидный электрод Pt(PbO₂) в испытуемом электролите.

Потенциал этого электрода избирательно зависит от концентрации водородных ионов и связанных с ним анионов SO₄′′ (свободная серная кислота).

В общем виде математическая зависимость потенциала электрода от концентрации аниона в растворе выражается, уравнением

где R - газовая постоянная, Т - абсолютная температура, F - электрохимический эквивалент, n - число валентности иона, E_o′ - нормальный потенциал, А - концентрация ионов.

Для целей поисков полезных ископаемых наблюдения предлагается вести следующим образом. В точках на земной поверхности (или на небольшой глубине) по разведочным профилям, активный электрод погружается в землю и потенциал его определяется относительно нормального (не поляризующегося) электрода. Величина потенциала измеряется с помощью обычного полевого потенциометра.

Предлагаемый способ может быть применен и к разведке нефтяного месторождения.

Воды в районе нефтяных месторождений обычно содержат значительные количества растворенных солей вследствие наличия в составе осадочных пород соляных и гипсовых толщ. Связь концентрации нефти с "соляной структурой" общеизвестна.

В составе вод обычно то или иное участие принимают растворимые сульфаты, т.е. имеет место та или иная концентрация аниона SO₄′′. В то же время битуминозное вещество нефти, как известно, восстанавливает сульфаты и обеднение вод нефтеносных пластов содержанием аниона SO₄′′ отмечено многочисленными исследователями.

Это дает основание предлагать наблюдение электродных потенциалов вести при карротаже нефтяных скважин, считая, что переход нефтяного пласта скажется обеднением бурового раствора анионом SO₄′′, а следовательно, соответствующим изменением величины электродного потенциала.

Для этой цели используются сульфатные электроды.

Способ геофизических поисков и разведки, отличающийся тем, что, с целью наблюдения над величиной электродных поляризационных потенциалов, в качестве активных электродов применяют такие электроды, потенциал которых избирательно определяется концентрацией почвенных электролитов и грунтовых вод.