книги из ГПНТБ / Рысс Ю.С. Поиски и разведка рудных тел контактным способом поляризационных кривых

Смысл наблюдаемых эффектов сводится к тому, что, поскольку электрохимические реакции протекают на внешней поверхности электронопроводящего объекта, постольку место контакта внутри него для возбуждения и регистрации процессов безразлично. А так как в случае возбуждения одного и того же тела из разных точек контакта на его поверхности протекают одни и те же реакции, то они и будут зарегистрированы в виде одних и тех же поляризацион­ ных кривых. И наоборот, если точки контакта находятся в разных телах, то соответственно на их поверхности возбуждаются реакции, которые по-разному проявляются на поляризационных кривых.

Осуществление работ КСПК по увязке рудных пересечений может быть выполнено различными способами. Один из них заключается в последовательном проведении обычных поляризационных наблю­ дений с помещением контакта для возбуждения п регистрации поля­ ризационных кривых сначала в один, затем во второй, третий и другие увязываемые рудные интервалы. При таких работах место вспомогательного питающего электрода, а также место приемного каломельного электрода может сохраняться и л и меняться. У описы­ ваемого способа есть преимущества и недостатки. Его недостаток: в случае получения одинаковых поляризационных характеристик для двух увязываемых интервалов нельзя утверждать, что они принадлежат одному телу. В самом деле, возможен вариант совер­ шенно одинаковых двух рудных тел, при котором также будут оди­ наковы результаты измерений. Хотя такой вариант маловероятен,, однако он возможен, что и обусловливает неуверенность в решении задачи об увязке рудных интервалов описываемым способом. Вместе с тем у названного способа есть большие преимущества. Они заклю­ чаются в том, что если интервалы относятся к разным телам, а это всегда устанавливается однозначно, то с помощью наблюдений будут получены характеристики для обоих тел и не нужны допол­ нительные исследования.

Другим вариантом увязки рудных пересечений является следу­ ющий. В один из увязываемых интервалов помещается питающий электрод для возбуждения электрохимических реакций. Приемный электрод, используемый для регистрации поляризационных кривых,, находящийся внутри тела, один раз совмещается с питающим, а вто­ рой раз устанавливается в другом интервале. Снимаются две поля­ ризационные кривые с одним и вторым положением приемного элек­ трода. В общем случае может быть несколько приемных контактов в разных интервалах с одновременной записью поляризационных кривых для каждого электрода. При этом, так же как и в первом способе, места приемного каломельного и вспомогательного пита­ ющего электродов могут быть одними и теми же пли разными. Для одновременной регистрации кривых с несколькими электродами в рудном теле нужны соответствующие коммутирующие и измеря­ ющие устройства в аппаратуре.

У рассматриваемого способа увязки рудных пересечений имеется важное преимущество по сравнению с первым — однозначный

ответ о принадлежности обследуемых интервалов к одному рудному образованию. В самом деле, так как в этом способе приемная н пита­ ющая цени соединяются только посредством рудного тела, то нали­ чие его между точками питающего и приемного контактов приводит к одинаковым поляризационным кривым независимо от положения приемного контакта. В случае же, если обследуемые интервалы оказываются в разных телах, то кривая, снятая с приемным электродом, находящимся в рудном теле, в котором нет питающего электрода, существенно отличается от кривой при совмещении питающего и приемного контактов.

Вид поляризационной кривой, снятой с контактом для возбужде­ ния реакции в одном теле и с контактом для пх регистрации в другом теле, весьма сложен. Измеряемые разности потенциалов состоят из падения напряжения во вмещающих породах; контактной раз­ ности потенциалов на границе второго тела, которые в свою очередь определяются потенциалами катодных реакций с той стороны тела, где в него втекает ток, и анодных реакций со стороны тела, где ток вытекает; сложной разности потенциалов, поступающей на измери­ тель со стороны компенсационной цепи и состоящей из омического падения напряжения на сопротивлении компенсации и подводящих проводах; нелинейной контактной разности потенциалов от тела, куда помещен питающий электрод, и разности потенциалов ионо­ проводящей среды между двумя телами. Эта сумма разностей потен­ циалов с изменением силы питающего тока ведет себя сложно и резко отличается от «нормальной» поляризационной кривой. Бла­ годаря этому варианты связанных и несвязанных рудных интерва­ лов отчетливо различаются между собой и тем самым обеспечивают удовлетворительное решение задачи об увязке рудных пересе­ чений.

Однозначность ответа для связанных и несвязанных рудных интервалов, достигаемая при использовании рассматриваемого спо­ соба увязки, является его большим преимуществом. Вместе с тем работы указанным способом требуют больших хлопот, чем первым. Они сводятся к тому, что необходимо устанавливать второй приемный контакт с помощью выносной лебедки или дополнительного подъем­ ника, проводить одновременную регистрацию кривых с приемным контактом, совмещенным и не совмещенным с питающим электродом; выполнять дополнительные измерения с установкой во втором интер­ вале питающего электрода, если увязываемые пересечения оказались принадлежащими разным телам.

В каждом конкретном случае выбор способа увязки должен быть индивидуальным в зависимости от имеющихся обстоятельств. Однако предпочтительнее именно второй способ, поскольку его результаты достоверны во всех случаях.

Со станцией КСПК-1 одновременно запись двух кривых — при совмещенных и разобщенных питающих и приемных электродах — осуществляется следующим образом. От контакта во втором интер­ вале, где расположен приемный электрод, опускаемый с дополни­

тельной лебедки, провод подводится к выносному переключателю, к которому также подсоединяется провод от приемного контакта, сов­ мещенного с питающим, переключатель соединяется с измерителем потенциалов. Кривые регистрируются при попеременном подключении то одного, то другого приемного электрода с помощью выносного переключателя с соответствующим отключением и включением пера самописца. Записываемые па бланке кривые выглядят в виде частых дискретных точек.

Поляризационные кривые на разных телах не одинаковы, в ка­ честве иллюстрации могуп? служить ранее приведенные результаты наблюдении (см. рис. 11—18), а также любые другие. Куда сложнее доказать принадлежность разных интервалов к одному телуНа рис. 18 демонстрировался такой пример при рассмотрении во­ проса об области распространения электрохимических £>еакцпй. Наблюдения проведены по второму способу увязки. На рисунке видно полное совмещение кривых для разных рудных пересечении,

Выделение тел и их положение в пространстве явилось ре­ зультатом анализа геологических материалов. Вместе с тем предполагалось, что южное пересечение в штольне также принад­ лежит телу № 2.

Питающий контакт при измерениях КСПК располагался в пере­ сечении тела № 2 восточным штреком. Приемный электрод в одном слушав помещался рядом с питающим, а в других — в пересечениях рудных тел рассечкой или штольней. Кроме того, для учета влияния рельс, имеющих разветвленную сеть в пределах выработок, в одном из вариантов наблюдений приемный контакт подсоединялся к нпм.

На рис. 19 катодная кривая 2 и анодная кривая 1 сняты при совмещенном контакте питающего и приемного электродов в восточ­ ном штреке. Катодная кривая 3 — приположеппн приемного элек­ трода в рассечке 11, катодная кривая 4 — при контакте приемного электрода в штольне, катодная кривая 5 — при контакте приемного электрода с системой рельс.

На кривой 1 отмечены процессы при потенциалах —0,45; —0,54; —0,75 и —1,15 в. Этп процессы отвечают реакциям соответственно на пирите, халькопирите, галените и сфалерите. Менее четно выде­ ляется анодный процесс при потенциале +0,15 в (халькопирит) и начало следующего процесса (кривая 1). По полученным данным в исследуемом теле устанавливается наличие пирита, халькопирита, галенита и сфалерита.

По значениям предельной силы тока отдельных реакций с учетом скорости съемки кривых (dl/dt ~ 5 ма/сек) н усредненного содержа­ ния меди и свинца рассчитаны величина поверхности п возможные линейные размеры обследованного рудного тела.

Расчет размеров полиметаллического рудного тела на месторождении Узбекистана

Исходные геологические сведения

^сР= 6.5;

^Ср = 4,6 при -^ -= 15 ма/сек;

^Gn= 7,9;

^= 9.4.

Ре з у л ь т а т ы о п р е д е л е н и я

Величина поверхности S , ІО3 м2

По расчету величина поверхности тела, к которому принадлежит использованное пересечение в штреке, составляет около 50-103 м2. Это соответствует при линзообразной форме тел линейным размерам по простиранию Іі и падению Іг одному из следующего набора произ­ ведений Z1 X Z2 ■ 80 X 300; 90 X 275; 100 X 250; 120 X 210; 158 X 158; 210 X 120; 250 X 100; 275 X 90; 300 X 80. Судя по приведенному набору цифр, исследованное тело имеет средине раз­ меры и может включать в свой состав пересечения руд в рассечке и штольне.

На кривой 3 (рис. 19), снятой при помещении приемного элек­ трода в рассечке и сохранении питающего электрода в штреке, отме­

чаются те же процессы п при тех же значениях предельной силы тока реакций, что и на кривой 2. Тем самым устанавливается иден­

в восточном штреке и рассечке 11, в которые помещались питающий и приемный электроды при съемке поляризационных кривых, при­ надлежат к одному рудному телу.

На кривой 4, снятой при положении приемного электрода в пере­ сечении рудного тела штольней и прежнем размещении питающего электрода в штреке, процессы, отмечаемые на кривых 2 и 3, не нашли отражения. Кривая 4 отличается от 2 и 3. Следовательно, рудное пересечение в штольне не связано с рудным телом № 2. Вид кривой 4, характеризующийся ее резким поворотом при силе тока больше 4 а, указывает на то, что процессы; отмечаемые на теле № 2 при силе тока до 15 а и более, на теле № 1 завершаются в пределах 3—4 а.

В соответствии с различием в предельной силе тока реакций на пер­ вом и втором обследуемых телах линейные размеры тела № 1 должны быть не более первых десятков метров.

Кривая 5, как и кривая 4, также не отражает процессов, отмеча­ емых на кривых 2 и 3. Поскольку кривая 5 снята при расположении питающего электрода в рудном пересечении штрека и с приемным электродом, присоединенным к системе рельсов и других железных конструкций рудничного оборудования, то различие наблюдаемых кривых указывает на отсутствие гальванической связи между рель­ сами и железными конструкциями рудника, с одной стороны, и руд­ ным телом № 2 — с другой. По значению силы тока, при которой кривая 5 начинает поворачивать влево в системе координат I — ф (см. рис. 19), можно оценить, что размеры сети железных конструкций в руднике достаточно большие. Поскольку соотношение доли силы тока, протекающего через первое тело и втекающего

врельсы, не известно, постольку достаточно строго судить о раз­ мерах системы рельсов, воздуходувов и другого рудничного обору­ дования по проведенным наблюдениям нельзя. Фактически же эта система достаточно разветвлена и распространена на большой' площади.

Приведенные наблюдения КСПК для увязки рудных пересечений

вштреке, рассечке, штольне, а также системы металлического обору­ дования рудника показывают, что пересечения в восточном штреке

месторождения помимо магнетита содержат небольшую примесь сульфидов. Размеры рудных тел значительные, что не позволило изучить все реакции на обследованных телах, поскольку с имев­ шейся аппаратурой (макет КСПК) достигнуть силы тока более 18— 20 а было невозможно. На рис. 20 показаны план обследуемого участка (б), один из разрезов (в) и поляризационные кривые (а), снятые при контакте в рудные интервалы, скв. 64 на глубине 89 (кривые 2, 2) и 139 м (кривые 3—5) и скв. 135 на глубине 183 м (кривая 6).

Как видно из рис. 20, кривые 2 и 6, полученные при контакте в скв. 64 на глубине 89 м и в скв. 135 на глубине 183 м, совпадают друг с другом, отличаясь на постоянный сомножитель, связанный с компенсацией падения напряжения во вмещающих породах. Это указывает на принадлежность увязываемых интервалов к одному объекту. Оценка величины поверхности и линейных размеров тела подтверждает большую длину тела и расположение скв. 64 и 135, находящихся на расстоянии 500 м, в пределах одного рудного объекта.

Иное положение наблюдается при сравнении с полученными дан­ ными результатов измерений при контакте в интервал скв. 64 на глубине 139 м. На кривых 3—5 не регистрируются отдельные элек­ трохимические процессы. Такой вид кривой, как будет рассмотрено

в § 19, соответствует разобщенным агрегатам рудных минералов. Тем самым устанавливается, что обследуемый интервал иного каче­ ства, чем предыдущие, и, следовательно, не образует с ними единого тела. Действительно, как видно из разреза, этот интервал находится ниже дайки, секущей оруденение, и в ином сорте руд. По-видимому,

Рис. 21. Результаты наблюдений КСПК на участке с системой медиотткелевых лпнз (Печенгская свита, Кольский полуостров).

Схематический план расположения лпнз (а) и схематические разрезы через тела № 3 ( 6 ) , 2 (в) и 10 (г ) , в которые помещались приемные электроды при съемке поляризационных кривых.

1 — филлиты; 2 — перидотиты; з — серпентиниты: 4 — габбро; 5 — вкрапленность сульфи­ дов; в — медно-никелевая руда; 7 — тектонические нарушения; 8 — места заземления.

указанная часть оруденения отделена от основного рудного тела и не образует с ним одного объекта.

Принципы и методика увязки рудных интервалов с помощью КСПК могут быть использованы для установления связей между рудными линзами, соединяющнмнся между собой тонкими непромыш­ ленными проводниками. Это позволяет обнаруживать присутствие новых линз, которые пока еще не вскрыты скважинами. На одном из участков Кольского полуострова оруденение залегает в продуктив­ ной Печенгской свйте п представлено линзами с размерами по про­ стиранию н падению в десятки и первые сотни метров (рис. 21). Состав линз типичный для медно-никелевых руд', пирротин, пент-

ландит, халькопирит. Линзы располагаются вдоль структуры пре­ имущественно северо-западного простирания и приурочены главным образом к местам сопряжений продольных и поперечных нару­ шений.

Между линзами рудная зона представлена прожилками пирро­ тина с небольшим количеством пентландита и халькопирита. Как прожилин, так и сами линзы сочленяются и перемежаются с графитистыми тонкими прослоями среди вмещающих филлитов. Толщина прожилков и графитистых прослоек колеблется от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Непосредственно проследить переход одного прожилка в другой между горными выработками не пред­ ставляется возможным. Однако в тех местах, где это можно видеть, их взаимное сочленение указывает на вероятное соединение отдель­ ных прожилков друг с другом в непрерывные цепочки. Число таких цепочек по визуальным наблюдениям невелико. Сочетание рас­ смотренных цепочек с линзами образует единую систему, предста­ вляющую собой вытянутые нити, на которые нанизаны или к ним присоединены отдельные линзы. В отмеченных линзах сосредоточены основные запасы меди и никеля. Количество линз на участке пре­ вышает 10. Линзы отстоят друг от друга на расстоянии в десятки и сотни метров. Общие размеры системы линз по простиранию более 1 км (см. рис. 21).

Питающий контакт был помещен в линзу № 3, приемные рас­ полагались: а) в линзе № 3 в 36 м от питающего; б) в линзе № 2, которая находилась на расстоянии 68 м от питающего и в) в линзе № 10 на расстоянии 660 м от питающего. Полученные кривые для всех трех мест приемного контакта практически совпадают друг с другом. Одинаковость кривых, снятых при разном положении кон­ такта приемной линии, указывает на принадлежность мест контакта к одному рудному образованию. Тем самым устанавливается, что все три линзы связаны друг с другом и связи выполнены электронопроводящнми минералами. Поскольку в горных выработках в про­ межутках между линзами можно видеть прожилки пирротина и гра­ фита, то, вероятно, именно эти минералы соединяют линзы друг с другом.

Расчет количества отдельных минералов и сульфидов в целом показал, что масса их больше, чем учтенная в известных линзах. Отсюда можно сделать вывод о вероятном наличии еще некоторых линз, которые входят в состав их общей системы, но пока еще ие обнаружены скважинами и горными выработками.

Из приведенных примеров видно, как может быть выполнена увязка рудных пересечений с помощью КСПК. Однако нужны не­ которые оговорки, которые определяют рамки применения метода для решения рассматриваемой задачи. Первая из них относится к характеристике обследуемых рудных тел. Как следует из самой сущности метода, увязка рудных интервалов возможна только в том случае, если они принадлежат единому электронопроводящему обра­ зованию, представленному массивными, прожилковыми или про-

жилково-вкрапленными рудами. Оруденение, состоящее из разоб­ щенных сульфидных агрегатов, не может быть объектом для увязки его пересечений с помощью КСПК. Трудности возникают, если увя­ зываемые интервалы принадлежат к существенно неэквипотепциальному оруденению. Отмеченные моменты относятся к характеристике рудных образований, пригодных для исследования КСПК.

Другая оговорка, которую следует пметь в виду, состоит в том, что необходимо четкое разграничение понятий рудного тела и рудной зоны в физическом и экономическом отношении. Обычным является вариант, когда имеется некоторое минеральное образование, которое в соответствии с принятыми кондициями для полезного компонента состоит из нескольких кондиционных участков, располагающихся в общей минерализованной зоне с содержанием интересующих эле­ ментов ниже требуемого предела. При различных сочетаниях раз­ меров I кондиционных участков и расстояний d между ними общее минеральное образование оценивается по-разному. При малых I и больших d обычно говорят о минерализованной рудной зоне. На­ оборот, при больших I и малых d считается, что имеется одно рудное тело.

При промеяіуточных значениях I и d, в зависимости от типа полезного ископаемого, условий возможной эксплуатации место­ рождений и точки зрения исследователей рассматриваемое мине­ ральное образование характеризуется либо как рудное тело, либо как рудные тела в минерализованной рудной зоне, либо как просто рудная зона. Если учесть, что особенности связи рудных минералов, включая полезные п непромышленные (иапример, пирит) минералы, могут совпадать и не совпадать с существующими представлениями о кондициях для искомых компонентов, то различия в отнесении увязываемых рудных интервалов к одному или разобщенным объектам по данным КСПК и опробованию керна скважин в некоторых слу­ чаях могут быть значительные.

Это обстоятельство в свою очередь имеет разное значение. В ча­ стности, если распространение хорошей связи минералов более или менее совпадает с участками кондиционных руд и расстояния d между ними значительны, задача может быть решена. При указанных условиях результаты увязки с помощью КСПК будут правильными как в случае установления принадлежности обследуемых интервалов к одному телу внутри кондиционного участка, так и в случае констатации разных тел для интервалов, относящихся к разным кондиционным участкам. Если же при больших I и малых d оруденение экономически целесообразно считать одним телом, то при интервалах, относящихся к разным кондиционным участкам, они будут оценены методом КСПК как не составляющие единого образо­

вания.

Очевидно, можно проанализировать различные варианты соче­ тания кондиций на полезные компоненты для руд каждого типа, размеров кондиционных участков, расстояний между ними и условий электрической связи минералов, которые укажут случаи соответ­