Способ геоэлектроразведки

 

О П И С А Н И 805225

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сецмапмстмчесиих

Распублми

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСЗЗУ (61): Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.0) 79 (21) 2709465j l8-25 (5!) М. Кл.з, G0l V 3/09 с присоединением заявки ¹â€” йвулвравевай «ввитвт

ССССО

10 лавам в366р4иннв в аткумтяй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02.8l. Бюллетень¹ 6 (53(УДК 550.837 (088.8) Дата опубликования описания 25.02.8l

1 (72) Автор:, изобретения

Ю. С. Рысс (1 ., К т т 0 т) E

X ff é þ ;.ð-..„

"®":- 1:с .",;

Всесоюзный научно-исследовательский методики н техники разведки (71) Заявитель.(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится .к поискам и раз-; . ведке месторождений твердых полезных ископаемых с помощью электрического тока.

Известен способ геоэлектроразведки, в котором контактным йутем селективно воз-. буждают и измеряют электрохимические реакции на рудных материалах, входящих в состав рудных тел (l).

В случае близости измеряемых потенциа, лов их трудно разделить друг от друга. и поэтому нельзя определить минеральный . состав рудных тел. t0

Известен способ геофизической разведки. рудных месторождений, основанный на воз-. буждении электрохимических реакций на границе оруднения с йомощью электрического тока меняющейся силы, которые регистри-. руются в виде поляризационных кривых. Измеренные значения потенциалом сравнивают с эталонными значениями потенциалов известных материалов и судят о минеральном составе рудного тела (2).

Для рудных объектов (более 700 †lО м ф 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 передви-. жению при поисках и разведке месторожде.ний . полезных ископаемых, представляет сложную инженерно-техническую задачу.

Цель предлагаемого способа — уменьшение мощности используемых источников:

Поставленная цель достигается тем, .что в способе геоэлектроразведки, в котором через поверхность рудного тела пропускают постоянный ток, линейно возрастающий во времени и измеряют потенциал рудного тела относительно вмещающих пород, результаты измерений представляют в форме реляризационных кривых зависимости вымеренного потенциала ot в е ли ч и нHы т ок а, судят о минеральном составе и размере рудного тела путем сравнения измеренных значений потенциала е эталонными значениями потенциалов реакцией известных минералов ток пропускают циклами. В каждом цикле ток изменяют от куля до предельного значения, после чего его выключают и изме--ряют потенциал рудного тела, а следующий цикл начинают при значении потенциала, соответствующем потенциалу последней

805225

:электрохимической реакции, возбужд »»ной» в предыдущем цикле.

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

При прохождении электрического тока через границу оруденения с вмеща»ощими по родами протекают электрохимические реакции, в результате их возникают соответствующие продукты, которые самим током, »»ли 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 предшествующей реакции прибавляется новая, которая обеспечивает дальнейшее возрастание тока.

После съемки поляризационной кривой с изменением силы тока от нуля до максиму ма пропускания тока прекращается и воз»»икш»»е продукты одной или нескольких реакций отводятся из зоны реакции силами неэлектрической при роды (диффузия и др. ) н исследуемая физико-х»»м>»ческая система: рудное тело — вмещающее породы постепенно возвращается в, исходное состояние до пропускания тока. Этот процесс деполяризации в зависимости от конкретных физикохимических условий имеет разную длительность. Прн полной поляризации происходит . повторный процесс возбуждения электрическим током электрохимических реакций к воспроизведению ранее регистрируемых про цессов. Однако если не дожидаться полной деполяризации и начать новое воздействие

" током на границу оруднения с вмещающими породам»» с некоторого промежуточного состояния исследуемой физико-химической системы, между ее исходным состоянием и тем, в котором она находилась в момент прохождения максимального тока, то вновь возбуждаемые процессы будут включать реакции, для которых успел завершиться процесс деполяр»»зац»»»», а также новые реакции, которые следуют за последней, достигнутой пр»» пропусканин максимального тока в первый раз. Соответственно реакции, для которых не начался процесс деполяризации, не будут отражены на новой поляризационной кривой, которая представляет собой участок суммарной общей 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, обусловленньы. повторным пропусканием тока, Чем меньше время деполяризации, тем выше вдоль осн силы тока участок суммарной по. ляризационной кривой, фиксируемый при повторном пропускании тока через рудное тело. При достаточно большом времени де.поляризации наблюдаемая кривая отвечает только начальному участку суммарной полярнзационной кривой.

Если ввести представление о цикле измерений поляризационных кривых .с изменением силы тока от нуля до максимума, возмо>кного в конкретных условиях наблюдений, то, проводя измерения в несколько циклов при соответствующем выбранном времени деполяризации, можно последовательно зафиксировать всю поляризационную кривую. За каждый цикл будет снят только участок поляризационной 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 смежных циклов участки суммарной кривой частично перекрываются, то, накладывая их друг на друга (со смегцением вдоль оси силы тока) получают суммарную поляризационную кривую. Устанавливая по ней потенциалы и предельную силу тока реакций., определяют состав и размеры исследуемых рудных тел.

B 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 от» величины максимального тока в каждом цикле. Чем больше максимальный ток, тем меньше нужно циклов для регистрации суммарной поляризационной кривой. Наборот, увеличивая число циклов измерений, можно снизить величину максимального тока поляризации. В результате, при выбранном значении максимальной силы тока можно исследовать при соответствующем числе циклов, объекты любых размеров.

Способ осуществляют следующим образом.

Через два питающих электрода, один из

45 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 возбуждают одну реакцию за другой на разных минералах. Электрические процессы регистрируют в форме полпризационных кривых путем одновременно" записи графической зависимости между силой протекающего тока и электрохимическим потенциалом. íà граяйце рудного объекта вмеща»ощей среды..

Электрохимический потенциал устанавливают с помощью измерения, разности потенциBJloB между приемными электродами за вычетом омического напряжения вежду яя805225 ми. Один из приемных электродов располагают во вмещающих породах в произвольном месте, а другой на соответствующей точ- ке профиля, или внутри рудного тела.,В последнем случае питающий и приемный электроды могут быть совмещены. Вычитание омического напряжения производят автоматически с помощью генератора компенса-. ции, связанного с питающей линией, напряжение от которого алгебраически складывается с разностью потенциалов между при» емными 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 эа изменениями электрохимического потенциала во время процесса деполяризации. Как только потеНциал 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 выше первого. Далее опять. выключают ток и следят за изменением потенциала в период деполяризации. После достижения значения потенциала предшествующей реакция вновь включают ток и регистрируют следующий участок суммарной поляризационной кривой в последующем цикле и т. д. Полученные отрезки суммарной поляризациониой кривой соединяют друг с другом, совмещая поляриэационные ступени соответствующих процессов.

На чертеже кривая отражает регистрацию двух процессов при потенциалах .ф, =

= -0,2В (кислородная реакция) и приф

= - 0,5В (реакция катодного восстановле- . ния пирита) по оси абсцисс отмечены значения потенциала, по оси ординат — величина тока. Запись кривой 2 начата с потенциала, 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

9 = -0,62В, фиксируемой при токе 20А,.

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 пихтовой реакции к халькопиритовой, затем самой реакции на халькопирите, учас1» ка перехода.к следующей реакции на галените. (.Р,„= - 0,84 В) и начала этой реак .ции, Аналогично сняты кривые 4 и 5 с ре- гистрацией на кривой 4 реакций на галени-. те и сфалерите ((= - 1,28) и иа кривой 5 реакций на сфалерите и водородного про: цесса на сумме всех минералов при потенциале Р = -1,48Â.

По результатам наблюдений по отдельным циклам строят суммарную поляризаци тем кривую 3 и т. д. Результат сложения кривых 1 — 5 представляет собой суммарную

>> поляризационную кривую б.

Найденные по кривым 1 — 5 и суммарной кривой б значения потенциалов и определенной силы тока реакций, используют для on; ределения состава, размеров и запасов об, следованного рудного тела..

Применение предлагаемого способа геоэлектрораэведки обеспечивает возможность изучения состава, размеров, запасов и других характеристик рудных тел без ограничения их размеров в зависимости от мощности используемых источников .электрического :,тока. Уменьшение мощности. источника тока обуславливает снижение стоимости техни: ческих средств. Снятие ограничение по раз, мерам обследуемых рудных тел позволяет

З0 изучать тела протяженностью несколько км.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, s котором

N:, через поверхность .рудного тела пропуска40

4й

5S онную кривую, путем сложения ее отрезков, записанных в виде кривых 1 — 5. При сложе- нии используют известные свойства поляризационных кривых, заключающееся в том, .нто потенциалы и предельная сил" тока электрохимических реакций не зависят от угла наклона прямолинейных отрезков, отражающих соответствующие электрохимические процессы. Это позволяет, совмещая участки кривых в области перехода от предшествующей реакции к последующей и меняя угол наклона прямолинейных отрезков так, чтобы потенциал реакции оставался без изменения, достроить к кривой 1 кривую 2, зают постоянный ток, линейно возрастающий во времени и измеряют потенциал рудного тела относительно 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 минералов, отличающийся тем, что, с целью. уменьшения мощности используемых источников тока, ток пропускают циклами, в каждом из которых ток изменяют от нуля до предельного значения, после чего его выключают и измеряют потенциал рудного тела, а последующий цикл начинают при значений потенциала, соответствующем- последней электрохимической реакции, возбужденной в предыдущем цикле, по результатам измерений потенциалов по отдельным циклам строят суммарную поляризациониую кривко рудного тела.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

805225

zu ув

Составитель Л. Воскобойников

Редактор К. Ковальчук . Техред А. Бойквс Корректор Л. Иван. Заказ 10643/68 Тираж 743 Подписное

ВН КИПИ Государственного комитете СССР по делам изобретений н открытий

1!3035, Москва, М(-ЗЬ, Раушсквя нвб., д. 4/5

Фнлнвл llO!l «йвтент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4

I. тУысс lO. С. Применения контактного способа поляризационных кривых для оцен-. ки рудопроявления при разведке рудных месторождений. Сб. <Разведочная геофизиха СССР на рубеже 70-х годов. М.

«Недра», 1974, с. 3?5 — 380.

2. Авторское свидетельство СССР № 360630, кл. G Ol V 3 00, !972 (прототип).