Способ геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/04 

,(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

I

Изобретение относится к поискам и разведке месторождений твердых полезных ископаемых с помощью электрического тока.

Известен способ геоэлектроразведки, в котором контактным путем селективно воз-. буждают и измеряют электррхиг ическйе реакции на рудных материалах./вхадящих в ростав рудных тел 1./;

В случае близости измеряемых потеициа лов их трудно разделить друг от друга, и поэтому иельзя определить минеральный состав рудных тел.

Известен способ геофизической разведки рудных месторождений, основаниьгй иа возбуждении электрохимических реакций на границе оруднения с помощью электрического тока меняющейся силы, которые регистрируются в виде поляризационных кривых. Измеренные значения потенциалом сравниваю с эталонными значениями потенциалов известных материалов и судят о минеральном составе рудного тела 2).

Для рудных объектов (более 700-1000 м по простиранию и падению) необходимы источники, способные генерировать постоянный электрический ток силой в несколько ТЫ1 сяч и десятки тысяч ампер. Создание таких

источников пригодных для различных геогра фических условий и способных к передвижению при поисках и разведке месторожде.ний полезных ископаемых, представляет сложную ийжеиерио-техиическую задачу.

Цель предлагаемого способа - уменьшение мощности нсяользуемых источников:

Поставленная цель достигается тем, что в способе гео ектроразведки, в котором через поверхность рудного Tcvta пропускают постоянный ток, линейно возрастающий во времени и измеряют потенциал рудного тела отнрснтельно вмещающих пород, результатьг измерений представляк в форме длляризацианных крнвых зависимости лэмеренного потенциала от велнчины тока, судят о минеральном составе и размере рУдного тела путем сравнення измеренных значений потенциала с эталонными зиаченнямн потенциалов реакцней известных минералов ток пропускают циклами. В каждом цнкле ток изменяют от нуля до предельного зна нения, после чего его выключают и измеряют потенциал рудного тела, а следующий цикл начинают при значении потенциала, соответствующем потенциалу последней

электрохимической реакции, возбужл нной в предыдущем цикле.

На чертеже представлены результаты изиерений всех циклов в виде суммарной поляризации кривой рудного тела.

При прохождении электрического тока через границу рруденения с BwematouiHMH по родами протекают электрохимические реакции, в результате их возникают соотпетствующие продукты, которые самим током, цли другими силами (диффузия, инфильтрация и т. д.) отводятся из зоны реакций. Если скорость отвода продуктов реакции от реагирующей поверхности, больше скорости их образования, то интенсивность протекания реакции можно усилить, увеличивая силу пропускаемого тока. Если скорость отвода продуктов реакции меньше скорости их образования, то возникает явление предельной силы тока и под его влиянием к предшествувощей .реакции прибавляется новая, которая обеспечивает дальнейшее возрастание тока.

.После съемки поляризационной кривой с изменением -силы тока от нуля до максимума пропускания тока прекращается и возникшие продукты одной или нескольких реакций отводятся из зоны реакции силами неэлентрической природы (диффузия и др.) и исследуемая физико-химическая система: удное тело - вмещающее породы постепенно возвращается в. исходное состояние до пропускания тока. Этот процесс деполяризации в зависимости от конкретных физикохиМи.ческих условий, имеет разную длительность.При полной поляризации происходит повторный процесс возбуждения электрическим током электрохимических реакций к воспроизведешпо ранее регистрируемых про цессов.-Однако если не дожидаться полной деполяризации и начать новое воздействие током на границу оруднеиия с вмещающими

пороДаму с некоторого промежуточного соетояния исследуемой физико-химической системы,, между ее исходным состоянием и тем, в /котором -она находилась в момент прохол дения максимального тока, то вновь возбуждает ые процессы будут включать реакции, для которых успел завершиться процесс деполяризации, а также новые реакции, которые следуют за последней, достигнутой при пропускании максимального тока а первый раз. Соответственно реакции, для ко.торых не начался процесс деполяризации, не будут отражены на новой поляризацион-. ной кривой, которая- представляет собой участок суммарной обндей кривой. Отражаются процессы от физико-химического состояния рудного тела и вмещающих пород, при которых часть реакций прошли процесс поляризации и недеполярйзованы, до состояния системы, при котором протекает сумма реакций, включающая ранее возбужденные процессы и новые реакции, обусловленnwe повторным пропусканием тока. Чем меньше время деполяризации, тем выше

вдоль оси силы тока участок суммарной по. ляризационной кривой, фиксируемый при

повторном пропускании тока через рудное

тело. При достаточно большом времени де. поляризации наблюдаемая кривая отвечает

J только начальному участку суммарной поляризационной кривой.

Если ввести представление о цикле измерений поляризационных кривых,с изменением силы тока от нуля до максимума, возможного в конкретных условиях наблюдений, то, проводя измерения в несколько циклов при соответствующем выбранном времени деполяризации, можно последовательно зафиксировать всю псйяризационную кривую. За каждый цикл будет снят

5 только участок поляриз.ационной кривой. В каждый .новый цикл измерений регистрируемый участок перемещается вдоль оси тока. Он частично фиксирует кривую, записанную в предшествующий цикл и прибавляет новый участок кривой. Поскольку для двух 0 смежных циклов участки суммариой кривой частично перекрываются, то, накладывая их

i Друг на друга (со смещением вдоль оси силы тока) получают суммарную поляризационную кривую. Устанавливая по ней по5 теициалы и предельную силу тока реакций., определяют состав и размеры исследуемых рудных тел.

В зависимости от конкретных геологических условий время деполяризации между циклами измерений может быть разным и

30 устанавливается экспериментально или рассчитывается теоретически в каждом случае специально.

Число циклов наблюдений зависит oiвеличины максимального тока в каждом цикле. Чем больше максимальный ток, тем мень ibe нужно циклов для. регистрации суммарной поляризацио-ниой кривой. Наборот, увеличивая число циклов измерений, можно снизить величину максимального тока поляризации. В результате, при выбранном

40 значении максимальной силы тока можно исследовать при соответствующем числе циклов,объекты любых размеров.

Способ осуществляют следующим образом. .. Через Два питающих электрода, один из

5 которых может -быть заземлен во вмещающих породах, а другой в них, или внутри рудного тела, от внешнего источника пропускают электрический ток. Постепенным увеличением тока последовательно возбужда1от одну реакцию за другой на разных минералах. :Электрические процессы регистрируют в форме поляризационных кривых путем одновременной записи графической зависимости силой протекающего тока и электрохимическим потенциалом . на гра5J нйце рудного объекта вмещающей среды.. Электрохимический потегадиал устанавли-. вают с помощью.измерения/разности потенциалов между приемными электродами за вычетом омического напряжения иежду нми. Один из приемных электродов располагают во вмещающих пародах в произвольном месте, а другой на соответствующей точке профиля, или внутри рудного тела.(В последнем случае питающий и приемный электроды могут быть совмещены. Вычитание омического напряжения производят автоматически с помощью генератора компенсации, связанного с питающей линией, напряжение от которого алгебраически складывается с разностью потенциалов между приемными электродами на входе измерителя потенциалов. Так производят запись поляризационной кривой с изменением силы тока от нуля до максимума, Затем выключают ток и следят по показаниям измерителя потенциалов за изменениями электрохимического потенциала во время процесса деполяризации. Как только потейциал достигает значения потенциала предшествующей реакции или перехода к нему, включают ток и вновь изменяют его от нуля .до максимума, регистрируя в новый цикл изменение тока участка суммарной поляризационной кривой расположенной вдоль оси силы тока аыше первого. Далее опять выключают ток и следят за изменением потенциала в период деполяризации. После достижения значения потенциала предшествующей реакции вновь включают ток и регистрируют следующий участок суммарной поляризационной кривой в последующем цикле и т. д. Полученные отрезки суммарной поляризационной кривой соединяют друг с другом, совмещая поляризационные ступени соответствующих процессов.

На чертеже кривая 1 отражает регистрацию двух процессов при потенциалах .Н -0,2В (кислородная реакция) и приф, - 0,5В (реакция катодного в.осстановления пирита) по оси абсцисс отмечены.значения потенциала, по оси ординат - величина тока. Запись кривой 2 начата с по-: тенциала, при котором регистрируется в первом цикле кислородная реакция. На кривой 2 виден переход от регистрации кислородной реакции к пиритовой и переход к записи реакции на халькопирите при потенциале - 0.62В, фиксируемой при токе 200. После завершения второго цикла наблюдений и выключения тока, регистрация кривой 3 (третий цикл измерений) начата с потенциала, отвечающего регистрации. на пирите. Далее проведена запись перехода от пиритовой реакции к халькопиритовой, затем сайой реакции на халькопирите, участка перехода к следующей реакции на галените, {f -0,84В) и начала этой реакции. Аналогично сняты кривые 4 и 5 с регистрацией на кривой 4 реакций на галените и сфалерите (у - 1,28) и на кривой 5 реакций на сфалерите и водородного процесса на сумме всех минералов при потенциале N - 1,48В.:

По результатам наблюдений по отдельным циклам строят суммарную полярйзаци

онную кривую, путем сложения ее отрезков, записанных в виде кривых 1--5. При сложейии используют известные свойства поляризационных кривых, заключающееся в том. что потенциалы и предельная сила тока электрохимических реакций не зависят от угла яаклона прямолинейных отрезков, отражающих соответствующие электрохимические процессы. Это позволяет, совмещая участки кривых в области перехода от предшествующей реакции к последующей и меняя угол

10 наклона прямолинейных отрезков так, чтобы потенциал реакции оставался без изменения, достроить к кривой 1 кривую 2, затем кривую 3 и т. д. Результат сложения кривых 1-5 представляет собой суммарную 15 поляризационную кривую 6.Найденные по кривым 1-5 и суммарной кривой б значения потенциалов и определенной Силы тока реакций, используют для оп; ределения состава, размеров и запасов обi следованного рудного тела. 20

Применение предлагаемого способа геоэлектроразведки обеспечивает возможность изучения состава, размеров, запасов и других характеристик рудных тел без ограничения их размеров в зависимости от мощности

25 используемых источников электрического

i тока. Уменьшение мощносри. источника тока обуславливает снижение стоимости техни: ческих средств. Снятие ограничение по раз мерам обследуемых рудных тел позволяет Зй изучать тела вротяженидстью несколько км.

. Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, в котором через поверхность .рудного тела пропускают постоянный ток, линейно возрастающий во времени к измеряют потенциал рудного тела отноеительно вмещающих пород, результаты измерений Представляют в форме поляризационных кривых: зависимости измеренного потенциала от величины тока, и судят о минеральном составе и размере рудного тела путем сравнения измеренных значений потенциала с эталонными значениями потенциалов реакций известных минералоъ, отличеиощийся тем, что, с целью уменьшения мощности |{спользуемых источников тока, ток пропускают циклами, в каждом нз которых ток изменяют от нуля до предельного значения, после чего его выключают н намеряют потенциал (удного тела, а последующий цикл начинают при значении потенцнала, соответствующем - последней электрохнмической реакции, возбужденной в предыдущем цикле, по результатам измерений потенциалов по отдельным циклам строят суммарную поляризационную криву о рудного тела.

Источники информации, принятые во вниманнё при экспертизе

I. юге. Применения контактного способа поляризационных кривых для оцент кй рудопроявлення при разведке рудных месторождений. Сб. «Разведочная геофизика СССР на рубеже 70-х годов. М. «Недра. 1974, с. 375-380.

to f,-B