Способ геохимических исследований Советский патент 1982 года по МПК G01V8/02 G01V9/00 

Изобретение относится к геологической разведке геохимическими мето дами и может быть использовано для дистанционного определения концентр ции газов в атмосфере, например, в приземных слоях при поисках месторо дений полезных ископаемых по сопутс вующему им газу-индикатору методом резонансного рассеяния лазерного излучения. Известен способ дистанционного анализа газового состава атмосферы, основанный на методах резонансного рассеяния, комбинационного рассеяния и резонансного поглощения энерги лазерного излучения частицами газа. Этот способ реализуется путем дистанционного возбуждения частиц газа энергией,лазерного луча и регистрацией рассеянного или частично поглощенного луча лазера приемными устрой ствами с последующим прео разованием оптического сигнала в электрический 1 . Однако способ не обладает необходимой для поискового метода пространственной разрешающей способностью, ибо определяет интегральное содержание газа-индикатора по всей трассе лазерного луча. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ геохимических исследований, основанный на изучении содержания в атмосфере газов-индикаторов, сопутствующих месторождениям полезных ископаемых, путем возбуждения флуоресценции этих газов лазерны/ излучением 2. Импульсным лазером возбуждают спектр комбинационного рассеяния молекул-индикатора, затем телескопом, который в ре)химе передачи расширяет параллельный пучок лучей; принимают рассеянное комбинационное рассение КР-излучение на входную щель спектрального прибора, регистрируют и обрабатывают системой информации,

Известный способ обладает высокгш разрешающей способное гью по дальности, но не пригоден дпя анализа атомарного газз, i.-MeeT относите ы-ю НУЗкую увсуви тел очост ь . Это приводит к гневозмо)нност, применения этого споco(ia при низких содержаниях газа-индикатора ,

14елью -изобретения является поаьк рние эффективности гесх;--чх1цес:(5го нетодо поиска месторсядений полезных we копаемых и точности- определения ;огстранстзе-мчого поло хенин опеяпа г.-.н-индикэтсра путем возбуждег ия (Ьлуосе. цег1ции этих Гизоя лазеоны;. и ЗЛУчен11ем.

Поставленная цель ае гея те;-МТС в сгтособе геохимических иссле/юв:ний 5 основанном на изучении: содер на ния Q атгОсферв газов-н-: нди катеров, сопутствугои ил местосождениям полезных кЮкопаемых, путем возбужденип флуо|:1ес ценци: этих газов лазерьым излучением, -тмпулi. излунен:-1е лазера засщепляот iia два лу-а, имеющих различную длительность имгпльсов света; луц с меньшей длительностью импульса 1-аг1равляют вдоло исспедуемого профиля, : луч с дллгелноет ыо импульса дс:::сг:нительно pacij, ляют на несколько с., ; С -1розанны; лу-:з нагфавленных под у:лог к первому Л5чу, направление изг уме1-:ия котооого изменяют iB процессе н:.ме;:1ений и проводят сканирование исследуемого газового среола, при этом из-теряют интенсивность флуоресценции :аза, возникающей в точках пересе- ения лучей; и по величине инп--енсивности судят о хонцентрации газе-индикатооа. 5 но нктервалам между импульсами ф пуресценции определяют нрлстранст ве:-ное расг|ределение газа-- -:|-;дикатора ,

В процессе -образования месторо;н-де1-1ий полезных ископаемых руднь1е те-ла, как правило, окружаются породамх; в KCTOpbix имеются noE3b L;ei-:;-ih;e содер;ка ия элементов, непосредствен-ю не являющихся рудными кс1нпонен;-ам1| l-Jaприг ер; ореоль ртути установлен -; ;3: сульфидных место рожден i/i.я X различн ы :

типов; рТуТНЫХ; СурЬЬ ЯНЫХ,

колчеданных. Четкие ореолы рт-ути устноиленьг f-ia |- оверхнооти над нео тяны;-: зале)дами на глубине i , 5 км. Над

медно-колчедэ ными месторои(дс;ниями чонцентрация йода зыые фонового со .

r-vc-jK пок.взывает (лпециальные геохи --ч1ческис: исслец(зБания - ореолы таких газов, как йод, ртуть, бром и др , могут распространяться на рас стоянии до 300 м от основно-о рудного тела. Под действием современны геологииеских процессов указанные газы |-ерехс;1Дрт из связанного в минералах состояния в свободное, диф: зеренцируют и находятся в лриземном слое воздуха несколько метров), Регистра: ия содержания -/, пространственного распределения этих газов мочат дать сведения о наличии руд-, ного тела, залег.гющего на глубине .jHu и более метр)в.

На -чеотеже показана схема реализаMiiH :-:;едлои(енног(; способа.

Способ осущес-вляют следующим Г1азера ; проходит через оптический расширитель 2 и с помощью полпрозрачного зеркала 3 разделяется на два лума х и у, Луч ;,, .олительность свет-овОГС импульса которого ;-шньие за счет ог;тического затвора iD, чем у .л/ча у, направляется в облас- :з исспедуемого газового ореола. Луч ;- с -кЗМощью зеркала -i раси епляется на несколько с- иксиро анных в просрансгве лучей у. Yr, , . ,у, которые также направляются в область газового о ре о J-а 5 но под зглом к лучу х . В объемах, лересекс-:е мых одиовоеменно двумя лучами TOi-ки х. , х,, х ..-X,,) возникает сЬлу-орес цен;.ия Ггэза-индикатора,

Для регистрации топографии распределения аза--и - Д|/-катора е исследуе™ мом пространстве луч х сканирует адель лучей ус . . , . j).-,. Шаг сканирования зыб --1рается, исходя из требовани ч точности съемки.

:1мпульсные сигналы флуоресценции регистрируются зеркальным телескопом Ь. выделяются мон:охроматором J, лреобразуются Е электрический сигнал преобразоЕгателем 8 и пегистрируются регистоатором 9-Яо интенсивности сигналов судят о количестве исследуемого газа-индикат-ора в объеме, определяемом пересечением лазерных лучей. По интервалам времени г,,, Г ,, . . ,. г,, мекду зарегистрированными имлульсами флуопесценции определяют расстояния 2os . , I.p| ме):(ду телескопом и точк а м и в о 3 бу ж д е -ч и я фл у о р е с ц е и и, и и .

Н.з ocHOBR регистрации указанных двух парг1Г(етрс)В определяют пространствениуо топографию газового ореола.

Как показывают результаты лабораторных экспериментов, способ позволяет получать экспрессно информацию

0содержании газа-индикатора и его пространственном распределении с чувствительностью по содержанию

100 атом/см по координатам меньше

1м. Это обеспемисзает существенное повышение эффективности поиска месторождений, их оконтуриаания по газаминдикаторам широкого рассеяния.

Формула изобретения

Способ геохимических исследований основанный на изучении содержания в атмосфере газов-индикаторов, сопутствующих месторождениям полезных ископаемых, путем возбуждения флуоресц1енции этих газов лазерным излучением, отличающийся тем, что, с целью повышения .эффективности поиска месторождений полезных ископаемых и точности определения пространственного положения газового ореола, импульсное излучение лазера расщепляют на два луча, имеющих разную длительмость импyльcofз света, луч с меньшей длительностью импульса свет направляют вдоль исследуемого профиля, а луч с большей длительностью импульса дополнительно расщепляют на несколько фиксированных в пространстве лучей, направленных под.углом к первому, направление первого луча изменяют и проводят сканирование исследуемого газово|-о ореола, при этом измеряют интенсивность флуоресценции газа, возникающей в точках пересечения лучей, и по величине интенсивности судят о конц1;нтрации газа-индикатора, а по интервалам мекду импу)1ьсами флуоресценции определяют пространственное распределение газа-индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бирюлин В.П. и др. Геохимические поиски газонефтяных залежей методом дистанционной лазерной спектрометрии металла в пpиэeмfюм воздухе Геология нефти и гала, Н., Недра

J979, ff , 27-31.

2.Бобров Л.В, и др. Дистанционная регистрация спектров КР. Оптика и спектроскопия. 1975, т. 39, вып.5. 886-891 (прототип).