Способ геофизической разведки рудиых месторождений

Всесоюзнан патент--о, . >:: ... скатт

27Î120 о И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Сома Советскна

Фопиалистичеоииа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21 g, 30(01

Заявлено 18.И1.1966 (№ 1092229/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 08.V.1970. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 18Х111.1970

МПК б Olv

УДК 550.837(088.8) Комитет по делам изобретений и отнрытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Ю. С. Рысс

Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки

СПОСОБ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ РУДНЫХ

М ЕСТОРОЖДЕН И Й

Известен способ 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 суммарные 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 вскрытия Нх горными выработками или скважинами.

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

Повышая постепенно силу питающего тока 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 внешнего электрического поля, регулируемого распределением питаюгцих заземлителей, каждая реакция будет распространена»а определенной части поверхности рудного тела. Поскольку ток входит и вытека10 ет с разных сторон рудного тела, в каждый момент течения процессов существует по крайней мере две реакции: катодная на участках вхождения тока и анодная на участках вытекания тока. В соответствии с происходя15 шими 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

20 пределению контактных разностей потенциала на границе оруденения соответствует свое значение,потенциала и структура аномального электрического поля, накладывающегося на питающее поле, в окрестностях исследуемых

25 рудных тел. Величины указанных потенциалов и структура аномального поля скачкообразно меняются со сменой реакций, протекаюших на границе руд.

Зависимость потенциала или другого эле30 мента структуры аномального поля от силы

270120

65 питающего тока представляет собой сложную поляризационную кривую. Эта кривая исходит из начала координат у, а не из точки равновесного потенциала оруденения и содержит информацию о протекании и катодных и анодных процессов, каждый из которых в общем случае отражается соответствующей ступенью поляризационной кривой (за исключением первой ступени при малой силе тока, отвечающей одновременному протеканию начальных катодного и анодного процессов).

Наблюдаемые кривые являются суммарными катодно-анодными поляризационными кривыми; отсекаемые на горизонтальной оси значения потенциалов реакций кажущиеся, а не истинные в связи с тем, что происходит сложение потенциалов катодных и анодных процессов, а величины потенциалов зависят от положения точки его наблюдения по отношению к исследуемому телу (чем. дальше от тела, тем меньше величина потенциала, которая приближается к истинной с приближением к границе тела) .

Чтобы из получаемых сложных катодноанодных поляризационных кривых определить истинные потенциалы реакции и по ним, сравнивая с табличными значениями потенциалов, установить минеральный состав исследуемого оруденения, необходимо выполнить следующие операции:

1. Снять суммарные катодно-анодные 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 анодные реакции, или наоборот.

2. Снять поляризационные кривые в разных точках окружающего оруденения пространства, Первая операция позволяет выделить из сложных поляризационных кривых отдельно катодные и анодные реакции и построить собственно катодные и анодные поляризационные кр ивые.

Исследуя значения потенциалов катодных и 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 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 этих кривых остаются не выделенными начальные катодная и анодная реакции, а также не определена исходная точка на оси ср, от которой должна начинаться поляризационная кривая.

Положение исходной точки определяет равновесный потенциал руды. Для полиметаллических руд, а также руд преимущественно:пиритового состава он равен примерно 0,1 — 0,0 в по каломельному электроду.

Таким образом, в большинстве случаев указанные значения исходного потенциала могут быть приняты непосредственно. Одним из способов нахождения начального потенциала является привязка всей поляризационной кривой к потенциалу реакции на каком-либо минерале, о котором заранее известно, что он входит в состав исследуемой руды. Такими минералами почти всегда могут служить пирит или магнетит.

Г1отснциалы начальной катодной и анодной реакций для изометрических тел вычисляются приближенно. Для этого рассчитывается доля смещения потенциала вдоль оси ср 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 поляризационной кривой. При анодной поляризации доля смещения потенциалов вдоль оси ср 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 найти 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 оруденения описываются как поведение потенциала двойного слоя где, — кажущийся потенциал реакции;

,— табличное значение потенциала реакции, равное потенциалу на границе тела; — расстояние от точки наблюдения до элемента ср, ловерхности dS, где протекает реакция с потенциалом;

dS„нормальная составляющая исследуемого элемента поверхности S;

А — нор мирующий множитель.

Таким образом, структура поля р„в окрестностях поляризационной границы характеризует, с одной стороны, геометрию и пространственное положение исследуемой границы по отношению к местам расположения точек наблюдений (т. е. величины r), с другой стороны, позволяет определить истинное значение потенциала реакции, поскольку гр, на поверхности S равно,. Нахождение по полю ср, геометрических особенностей границы оруденения и значений ср, представляет собой стандартную геофизическую задачу, решение которой имеется для многих тел разной формы.

Для сложных форм поверхностей указанное решение представляет значительные трудности, однако всегда может быть найдено с при

270120

Предмет изобретения

Редактор H. Джарагетти

Техред А. А. Камышиикова

Корректор Л. Фирсова

Заказ 2213 П Тираж 430 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 7К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типзграфня, пр. Сапунова, 2 менением вычислительных машин или моделирующих устройств.

Для варианта бесконтактного способа поляризационных кривых решение рассматриваемых задач упрощается. Этому опособствует следующее: а) возможность использования значении для разных реакций на разных минералах, что увеличивает число уравнений для определения одного и того же числа геометрических пара- 10 метров; б) возможность изменения структуры поляризационного поля, позволяющая исследовать отдельные участки рудного тела и упростить в некоторых случаях поляризационные кривые 15 (например, поляризация концевых частей вытянутых рудных тел); в) возможность определения табличных значений потенциалов реакций и особенностей их изменений при переходе от одной реакции 20 к другой для разных минералов. Последнее позволяет установить присутствие в рудах некоторых характерных минералов. Подставляя этих минералов в уравнение (1), находят положение границы тела (величины r), а за- 25 тем отыскивают р„соответствующие другим минералам.

Успешность решения рассматриваемых задач зависит от правильного расположения точек наблюдений поляризационных кривых, ко- ЗО торые целесообразно размещать по линиям, пересекающим основные элементы структуры поля.

Во многих случаях качественное определение минерального состава руд может быть вы- З5 полнено без проведения рассмотренных выше вычислений непосредственно по виду снимаемых поляризационных кривых. Форма поляризационных кривых зависит от набора минералов в рудном теле. Большинство генетических 40 типов руд характеризуется более или менее определенным минеральным составом. В связи с этим каждому типу оруденения отвечает свой тип поляризационных кривых.

Сущность бесконтактного способа поляри- 45 зационных кривых заключается в следующем.

Через два или несколько питающих электродов, расположенных во вмещающих породах, от внешнего источника пропускается постоянный электрический ток, которым на границе оруденения возбуждаются катодные и анодные электрохим ические 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 приемных 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 р„каждой реакции. По распределению значений р, в разных точках наблюдений устанавливают истинные значения потенциалов реакций q>„a также геометрию и пространственное положение границы исследуемого оруденения. Сравнивая полученные величины с их табличными значениями, определяют минеральный состав изучаемый руд.

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,