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

ствия H несоответствия данных КСПК н опробования при увязке рудных интервалов. Такой анализ необходим для каждого конкрет­ ного участка.

Рассмотренные обстоятельства являются некоторым ограниче­ нном для использования КСПК' при увязке рудных интервалов. Из сказанного следуют возможности детального изучения характера рудных зон и тел. В частности, применяя КСПК, можно более по­ дробно, чем по одному опробованию, проследить изменения в рас­ пределении рудного вещества и тем самым достигнуть наиболее верного представления о размещении скоплений полезных компо­ нентов в разных блоках. Это в свою очередь характеризует запасы месторождений.

Отмеченные различия в отражении пространственного поведения рудных минералов по результатам опробования и КСПК будут в общем случае также разными при сравнении с данными метода заряда, который является одним из наиболее употребляемых средств современной методики при увязке рудных интервалов. Возможности этого метода отличаются от возможностей КСПК и возможностей опробования. Отличия обусловлены тем, что, с одной стороны, метод заряда, прослеживая электрические связи, в одинаковой мере отра­ жает электронов и ионопроводящие зоны, в то время как метод КСПК — только электронные. С другой стороны, отмечаемые мето­ дом заряда проводящие зоны не дифференцируются по минеральному или вещественному составу, тогда как последнее является весьма существенным. Дифференциация может осуществляться опробова­ нием и методом КСПК.

Особенности метода заряда имеют свои преимущества н недо­ статки. Например, в случае сближенных кондиционных участков больших размеров по методу заряда оруденение фиксируется как одно тело, что удовлетворительно будет совпадать с данными опро­ бования и экономическими требованиями. Однако таким же единым образованием по результатам метода заряда будут представляться разобщенные кондиционные участки на заметных расстояниях друг от друга, что уже не является правильным отражением действитель­ ности, но что верно устанавливается КСПК. Сказанное особенно резко проявляется, если размеры кондиционных участков будут небольшими.

Рассмотренные возможности использования опробования керна, метода заряда н КСПК для увязки рудных интервалов показывают, что они различны и дополняют друг друга. По-видимому, в сложных случаях целесообразно применение всех трех приемов, которые, отражая разные стороны распределения рудного вещества, по­ зволяют наиболее полно охарактеризовать места его скопления. Очевидно, что для каждого конкретного участка всегда можно вы­ брать необходимую рациональную систему точек опробования (сква­ жины или горные выработки) и мест контакта для заряда и КСПК, чтобы решение задачи об увязке рудных интервалов было верным при минимальных затратах времени и средств.

ОЦЕНКА ПОЛОЖЕНИЯ РУДНОЙ ЗАЛЕЖИ

Поляризационные кривые, получаемые при наблюдениях КСПК, непосредственно не содержат информации о положении и элементах залегания обследуемого рудного объекта. В этом смысле КСПК резко отличается от других геофизических и геохимических методов, кото­ рые используют пространственное распределение изучаемых пара­ метров — геометрическую структуру поля — и тем самым характе­ ризуют геометрические свойства исследуемых образований, лишь отчасти отражая вещественный состав. Для метода КСПК наоборот. Его основное назначение — определить минеральный и веществен­ ный состав геологических объектов, который в общем случае может быть представлен в различных геометрических формах. Достигая изучения состава, метод КСПК утрачивает способность отражать элементы залегания обследуемых тел.

В рассматриваемом плане возможности метода сходны с возмож­ ностями аналитических методов: химическим, спектральным, полярографическим, люминесцентным, термическим и др.

Как известно, эти методы, определяя состав вещества, вовсе не характеризуют его геометрических особенностей. Следовательно, КСПК, хотя и ведет свое происхождение от поисково-разведочных геофизических методов: естественного электрического поля, вы­ званной поляризации и заряда — в известной мере преимущественно является аналитическим, предназначенным для анализа рудного вещества в его естественном залегании в природных условиях. Можно предположить, что методы анализа больших объемов и масс горных пород будут применяться при геологических исследованиях. Собственно всегда было стремление иметь подобные методы, а еще лучше, чтобы они совмещали в себе аналитические и поисково-гео­ метрические функции. Однако, по-видимому, только с развитием общего уровня науки и техники создание, так сказать, поисковоаналитических методов становится реальным.

Если в самих поляризационных кривых отсутствует информация о положении и элементах залегания исследуемых рудных тел, то такая информация заключена в величине сопротивления компенса­ ции, которую нужно применить, чтобы получить поляризационные кривые. Действительно, легко видеть, что чем дальше от обследу­ емого объекта расположен приемный каломельный электрод, тем ■больше падение напряжения во вмещающих породах и тем больше должно быть сопротивление компенсации при съемках поляриза­ ционных кривых. Следовательно, при наблюдении совмещенные поляризационные кривые при разном положении приемного кало­ мельного электрода можно установить, что сопротивление компенса­ ции будет тем меньше, чем ближе к изучаемому оруденению, и на­ оборот. Если каломельный электрод перемещается по какому-либо наземному профилю, то при указанных условиях съемки, сопроти-

вленне компенсации і?комп имеет над оруденением минимум, а струк­ тура распределения і?комп отражает элементы залегания рудного объекта. В общем случае размещения каломельного электрода на площади по серии профилей, а также по скважинам — вертикаль­ ным профилям — можно получить структуру поля Дкомп, которая характеризует положение и элементы залегания обследуемого рудного тела.

Структура поля і?комп по своему смыслу довольно близка к струк­ туре электрического поля, используемого в методе заряда, хотя н не равна ей. Различия связаны с несколькими обстоятельствами.

Во-первых, в методе заряда в случае съемки способом потенциала разность потенциала измеряется между условным нулем и точкой, где помещается подвижный электрод; в случае съемки способом градиента — между точками приемных электродов. В методе КСПК В кшп отражает падение напряжения на участке между рудным телом и местом расположения перемещающегося каломельного приемного электрода. Все три сравниваемые разности потенциалов не равны друг другу, хотя н могут быть пересчитаны со взаимным переходом от одной к другой.

Во-вторых, величина і?комп кроме падения напряжения во вме­ щающих породах характеризует разности потенциалов на других линейных элементах схемы КСПК: на подводящих проводах, внутри самого рудного тела и т. д. Это значит, что только часть падения напряжения на і?комп в КСПК находится в соответствии с разностью потенциалов в методе заряда.

Отмеченные различия в структуре поля і?комп и поля, изучаемого методом заряда, не позволяют отождествлять их друг с другом и не­ посредственно пользоваться для анализа структуры поля і?комп параметрами, установленными для метода заряда. Однако характе­ ристики, известные для метода заряда, с учетом сущности измеря­ емых разностей потенциалов вполне применимы для понимания структуры поля Якомп. Например, наиболее близкое положение рудного тела, отмечаемое максимумом потенциала метода заряда, фиксируется минимумом В лом„. Изменение формы тела, отражаемое в соответствующем изменении потенциала заряда, имеет обратную картину на кривой і?комп и т. д. Как для метода заряда различные электрические неоднородности окружающей среды выделяются на кривых потенциала или его градиента, так и соответствующие изме­ нения будут отражаться на кривых Дкомп.

Из сказанного более или менее очевидны возможности н методика съемки КСПК для выявления положения изучаемых рудных объек­ тов. Эти возможности достаточно близки к возможностям метода заряда. Однако более трудоемкие наблюдения КСПК, чем методом заряда, в общем случае вряд ли оправданны для достижения поста­ вленной цели. Вместе с тем, есть такие варианты, когда применение КСПК для оценки положения и элементов залегания рудных тел предпочтительнее метода заряда или целесообразно их сочетание. Эти варианты резкого несоответствия масштабов зон проводимости

представлены непромышленными проводящими минералами (пири­ том, пирротином, графитом) пли обводненными трещинами и соб­ ственно рудными объектами с полезными компонентами. По­ скольку КСПК отражает состав руд, постольку характеризуемый им объект будет соответствовать именно тому, в котором содер­ жатся полезные минералы, а не всей проводящей зоне в целом. Благодаря этому можно выделить участки руд среди пиритизированных н пирротинизнрованных зон, а также графитистых по­ род. В таких случаях возможности метода заряда ограниченны и трудоемкость работ методом КСПК вполне оправдана достигаемой целью.

Сами поляризационные наблюдения могут быть построены таким образом, чтобы экономичнее и точнее решить задачу. Для этого целесообразно сосредоточить исследования на изучении реакции на каком-либо полезном минерале (галените, халькопирите, пентландцте н т. п.), подбирая для соответствующей реакции вели­ чину Ккомп. Еще лучше для ускорения измерений снимать поля­ ризационные кривые одновременно при нескольких положениях приемного каломельного электрода н при одном постоянном выбран­ ном сопротивлении компенсации. В этом случае, удаляясь от иссле­ дуемого объекта, поляризационные кривые будут все более «раскомпенспрованными», и чем дальше, тем больше наклоненными к оси ср. Тогда наклон прямолинейных участков, характеризующих реакцию, может быть принят мерой для оценки расстояния между объектом и каломельным электродом. Этот наклон удобно выражать величиной дер/д і = A/?KÙMn, которая будет минимальна над оруденением и воз­ растать с удалением от него.

При такой методике съемки А/?комп может быть положительным и отрицательным в зависимости от выбора постоянного значения сопротивления компенсации. Наиболее целесообразно подобрать исходное сопротивление компенсации для точки вблизи места кон­ такта в оруденение пли для точки, которая предположительно наи­ более близко расположена к рудам. Во время съемки поляриза­ ционной кривой при отмеченном положении приемного электрода подбирается сопротивление компенсации так, чтобы прямолинейный участок поляризационной кривой, отражающий электрохимиче­ ский процесс на выбранном минерале, был бы несколько наклонен. Это обеспечит изменение в угле наклона прямолинейного отрезка в пределах значений Аі?комп, не переходящих в отрицательную область.

Описанные исследования могут проводиться для реакций на раз­ ных минералах и можно прослеживать проявления каждого мине­ рала в отдельности. Если эти минералы не одинаково распростра­ нены в пространстве, то соответственно и изменения Аі?комп вдоль линий наблюдений будут разными, отражающими места, где раз­ мещен тот или другой минерал. Отсюда вытекает возможность про­ слеживать методом КСПК зональность минерального и веществен­ ного состава внутри рудного образования. Особенно это существенно

для случая выделения участков руд среди пиритовых или пирротиновых зон, а также среди графитистых пород, но может быть полез­

медно-никелевых н т. д.

Рассмотренная методика оценки положения п элементов залега­ ния рудных тел, а также характеристика зональности минералов в оруденении с помощью КСПК пока еще слабо разработана п опро­ бована. Здесь существует много вариантов поведения кривых Дкомп или Аі?комп, которые требуют детального исследования. Вместе с тем принципы применения КСПК для указанных задач вполне ясны и могут быть использованы в соответствующих конкретных ситу­ ациях.

§ 19

ВОЗМОЖНОСТИ КСПК ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЙ РУДНЫХ ОБЪЕКТОВ РАЗНОГО ТИПА

Как всякий метод исследования, КСПК может быть полезен при ре­ шении доступных для него задач. В соответствии с этим применение метода имеет свои условия и ограничения. С накоплением опыта и то и другое может измениться. Тем не менее целесообразно более или менее точно оценивать возможности метода на соответствующих этапах его развития.

Одним из условий использования метода является значение потенциалов реакций на минералах, входящих в состав рудных тел, и различие этих потенциалов как по величине (см. табл. 1), так и по числу реакций для каждого минерала. Представленная таблица потенциалов реакций характеризует 10 основных мине­ ралов. Указанные минералы входят в состав многих типов место­ рождений н обусловливают возможность применения КСПК для обследования широкого круга объектов. Тем не менее, пока наи­ более целесообразно использование КСПК для изучения колче­ данных, полиметаллических, медно-никелевых и халькозіш-пири- товых руд. Возможности КСПК для характеристики других типов руд требует дальнейших исследований. Можно полагать, что с уве­ личением числа минералов в таблице потенциалов и опыта работ, объектами КСПК могут стать магнетитовые, пиролюзптовые, ан­ трацитовые, кобальтовые, висмутовые, мышьяковые, золоторудные и другие месторождения.

Определенные ограничения в применении метода обусловлены возможностями диагностики широкого круга минералов при их совместном нахождении в оруденении. Вопрос связан с тем, что близость значений потенциалов реакций на соответствующих ми­ нералах приводит к значительным трудностям их разделения при поляризационных измерениях. Повышение разрешающей способ­ ности диагностики минералов является одним из главных па-

нералов отчасти отражаются текстурой руд и удельным сопротив­ лением руд и минералов. С этой точки зрения рудные объекты мо­ гут быть разделены на три группы: с хорошей, средней и плохой электрической связью минералов.

Хорошопроводящие руды, характеризуемые массивной, полос­ чатой, прожилковой, петельчатой и тому подобными текстурами, очевидно, являются наиболее благоприятными объектами для КСПК. Любое ухудшение связей приводит к занижению размеров объекта по данным КСПК, а следовательно, и к расхождению в оценке объ­ екта геологическими методами и методом поляризационных изме­ рений.

Оруденение, обладающее плохой электрической связью мине­ ралов, обычно имеет вкрапленную текстуру. В пределах рудной зоны агрегаты минералов отличаются сложной конфигурацией и разными размерами. Сами они находятся на разных расстояниях друг от друга. Чем больше расстояния между ними и больше от­ ношение этих расстояний к их линейным размерам, тем больше будет выражена самостоятельная роль каждого такого агрегата. Наоборот, при сближенных расстояниях между скоплениями суль­ фидов, они могут приобретать характер либо одного образования, либо разобщенных изолирующими прослойками отдельных рудных агрегатов. Размеры рассматриваемых образований и связь их друг с другом в свою очередь обусловливают характер скоплений дру­ гого масштаба и т. д.

При весьма разобщенном сочетании рудных агрегатов и, наобо­ рот, при их близком расположении и благоприятном химизме норо­ вых вод каждое такое образование будет вести себя при съемке КСПК как отдельный объект. В первом случае — как очень малень­ кий, а во втором — большой. Влияние других удаленных подобных же объектов на результате измерений практически не будет ска­ зываться.

В промежуточных вариантах сочетания рудных агрегатов и их скоплений, особенно при наличии между ними прослоек высокого сопротивления, в наблюдения КСПК войдут эффекты близлежа­ щих образований. Влияние последних будет сказываться в несколь­ ких проявлениях.

1. Возбуждающиеся электрохимические реакции на соседни скоплениях увеличивают число ступенек на поляризационной кри­

вой и сглаживают ее форму. Этому способствует разная степень компенсации линейных элементов для каждой реакции.

2. Находясь на разном расстоянии от исследуемого скопления, каждое другое скопление, включаясь в электрохимический про­ цесс при разной силе тока в питающей цепи, образует последова­ тельность непрерывно возбуждающихся реакций на фоне других

реакции, то на ближайших поверхностях соседних скоплений про­ текают анодные, а на удаленных поверхностях — катодные реакции. В зависимости от величины потенциалов реакций катодных и анод­ ных процессов, количества соседних скоплений и расстояний до них от исследуемого образования на поляризационной кривой могут наблюдаться изгибы в положительную или отрицательную область потенциалов. Сложное поведение потенциалов будет и при одном каком-либо значении силы тока, если его наблюдать во времени (последнее, в частности, проявляется в «ленивом» движении стрелки измерителя потенциалов).

4. Поскольку на соседних скоплениях протекают электрохи­ мические реакции, постольку постепенно накапливаются допол­ нительные продукты побочных реакций. При деполяризации током основного образования деполяризация близлежащих агрегатов про­

того, неполное восстановление исходных условий на соседних скоп­ лениях приводит к невоспроизводимости поляризационных кривых, снимаемых при одной и той же скорости, одном и том же сопротив­ лении компенсации и т. д.

Перечисленные признаки влияния на поляризационные кривые несвязанных между собой агрегатов рудных минералов служат для распознавания варианта «вкрапленного» оруденения.

На рис. 22 показаны несколько кривых при исследовании вкрап­ ленной рудной зоны на участке в Воронежской области. Рассматривая кривые 6, 8 и 7, снятые при одинаковой скоростп и одном и том же сопротивлении компенсации, можно видеть, что они заметно отличаются друг от друга. Особенно резко это проявляется при силе тока около 2 а, при которой отмечается включение дополнительного процесса, ведущего себя по-разному при повторении съемки поля­ ризационной кривой. Кривая 1 получена при большом сопротилении компенсации, а кривая 4 при несколько меньшем его значении. По этим кривым видно, что при изменении компенсации можно по­ лучить кривые с прямолинейными участками, расположенными в разных интервалах вдоль оси потенциалов. По мере повторения наблюдений форма кривых постепенно меняется. На кривой 3, ко­ торая получена после кривой 2 и еще ряда кривых, не приведенных на рисунке, можно видеть, что выпуклость при силе тока до 3 а на­ правлена в обратную сторону, чем на ранее снятых кривых. Послед­ нее указывает на изменение условий возбуждения реакций на со­

седних агрегатах. Обращение выпуклости кривой сопровождается увеличением времени деполяризации и значительным ухудшением воспроизводимости наблюдений.

Рис. 22. Поляризационные кривые, святые на вкрапленном медно­ никелевом оруденеппи.

Кривая 3 снята с большей скоростью, чем при наблюдениях кривых 2, 4—8, а также продолжена в область больших значений силы тока. На кривой не видно резкого проявления процесса при силе тока 2 а. Вся кривая имеет более или менее плавный вид с уча­ стком, похожим на прямолинейный при потенциале —1,6 в. С из­ менением компенсации (кривая 2) указанный потенциал при тех же значениях силы тока не устанавливается. Вместе с тем на кривой 5 виден новый прямолинейный участок при тех же значениях силы

оба рассматриваемых понятыя находят в величине удельного сопро­ тивления руд. Из опыта работ известно, что для рудных тел, име­ ющих удельное сопротивление меньше единиц ом-метров, наблюда­ ются удовлетворительные поляризационные кривые. Однако и на высокоомных рудах, например Коунрад с его известным вкраплен­ ным типом руд, поляризационные кривые также удовлетворительны. Вместе с тем на некоторых проводящих зонах Кольского полуострова «вкрапленный» эффект проявляется весьма резко.

Очевидно, в каждом конкретном случае необходимо опытным пу­ тем решать вопрос о целесообразности дальнейшего применения на участке метода КСПК. Это тем более кажется правильным, что и сам полученный результат достаточно определенно характеризует ка­ чество обследуемого объекта.