Способ ртутометрических поисков геологических объектов и устройство для его осуществления

1. Способ ртутометрических поисков геологических объектов, включающий измерение концентрации паров ртути на поверхности горных пород и суждение по аномально высоким их значениям о наличии искомого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа за счет исключения влияния помех, измеряют концентрации паров ртути, образовавшихся в результате несвободной диффузии.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее корпус, в котором размещен спиральный сорбирующий элемент с золотым покрытием, отличающееся тем, что корпус выполнен замкнутым со съемным дном из диффузионно-проницаемого для паров ртути материала.

Изобретение относится к поисковой геохимии и может быть использовано для поиска рудных месторождений, разломов и т.д. Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано также в любых технологических процессах, где необходим контроль за содержанием паров ртути в газах, в том числе агрессивных, а также в экологии.
В очень небольших количествах (n 10^-7 - n 10^-9%, где n = 1 - 9) ртуть содержится во всех горных породах, а руды многих полезных ископаемых характеризуются ее повышенными концентрациями n 10^-4 - n 10^-1%. Частичное восстановление ртути из всех форм ее нахождения в природе происходит при любых условиях, но чем менее прочна форма и выше температура, тем энергичнее идет образование паров. Очевидно, что в местах скопления ртути, находящейся в непрочных формах, концентрация ее паров будет выше, чем в окружающих породах. Обогащенными парами ртути оказываются и некоторые тектонические нарушения, связанные с глубинными горизонтами, и геотермальные зоны. Содержания ртути в атмосфере на высоте 1 м при нормальных условиях близки к n 10^-13 кг/м³, а вблизи рудных тел они могут быть на несколько порядков выше. Значительный градиент концентраций и парциальных давлений заставляет пары микрировать к поверхности. Высокий коэффициент диффузии ртути позволяет ее атомам, несмотря на относительно слабую проницаемость горных пород, перемещаться на сотни и тысячи метров, образуя ореолы ее рассеяния на больших удалениях от источников.
Изучение таких ореолов способствует решению задачи поиска месторождений, находящихся в "слепом" залегании или погребенных под дальнеприносными отложениями такой мощности, что другие методы геохимии или геофизики становятся неэффективными.
Известен способ ртутометрических поисков геологических объектов, включающий измерение концентраций паров ртути в приземной атмосфере и суждение по ее аномальным концентрациям и пространственному положению аномальных зон о наличии в земной коре геологического объекта с повышенным содержанием или повышенной проводимостью паров ртути.
Недостатком этого способа является его низкая надежность, обусловленная влиянием различного рода помех, в основном атмосферного характера.
Устройство для реализации этого способа состоит из кожуха, в котором размещены один или более золотых сорбентов, на которых ртуть накапливается некоторое время. Сорбенты выполнены съемными и могут быть отправлены в лабораторию на любой вид анализа.
Недостатком этого устройства является незамещенность его примесей химического, механического и другого происхождения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ ртутометрических поисков геологических объектов, осуществляемый с помощью известного устройства, включающий измерение концентраций паров ртути на поверхности горных пород и суждение по аномально высоким их значениям о наличии искомого объекта. Устройство для осуществления этого способа состоит из корпуса, в котором размещены спиральный сорбирующий элемент с золотым покрытием и нагревательные элементы.
Недостатком этого способа является его низкая точность, обусловленная плохой помехозащищенностью используемого устройства.
Целью изобретения является повышение точности способа за счет исключения влияния помех.
Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение концентраций паров ртути на поверхности горных пород и суждение по аномально высоким их значениям о наличии искомого объекта, измеряют концентрации паров ртути, образовавшихся в результате процесса несвободной диффузии, а в устройстве для реализации способа, состоящем из корпуса, в котором размещен спиральный сорбирующий элемент с золотым покрытием, корпус выполнен замкнутым со съемным дном из диффузионно-проницаемого для паров ртути материала.
Изобретение основано на следующих предпосылках. Экспериментально установлена достаточно высокая проницаемость атомами ртути латексной резины, полиэтилена, полистирола, целлофана и др. Время прохождения диффузионного фронта через латексную резину толщиной 0,1 мм 2-3 мин. Поскольку снаружи камеры парциальное давление всегда выше чем внутри, так как сорбент непрерывно поглощает атомы ртути из объема камеры, ртуть диффундирует через мембрану с некоторой скоростью, пропорциональной градиенту парциальных давлений по обе стороны полупроницаемой мембраны и коэффициенту диффузии ртути в ее материале. Количество накопленной ртути определяется ее содержанием в окружающей среде и временем экспозиции. Большая часть мешающих примесей (пыль, влага и т.д.), имея много меньшие коэффициенты диффузии, будет задерживаться мембраной. Таким образом происходит отделение ртути от основных мешающих веществ, позволяющее существенно повысить надежность и правильность измерений в газовых средах сложного состава, в том числе агрессивных, и исключить при этом использование каких бы то ни было насосов для отбора газовых проб.
На чертеже показана схема устройства для осуществления предлагаемого способа, где приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - спиральный сорбирующий элемент с золотым покрытием, 3 - съемное дно с полупроницаемой мембраной, 4 - резиновое кольцо (фиксатор мембраны), 5 - диффузионно-проницаемая для паров ртути мембрана; 6 - контактные выводы сорбента.
Корпус 1 изготавливают из материала, не взаимодействующего со ртутью. Спиральный сорбирующий элемент 2 представляет собой нихромовую спираль с золотым покрытием. Съемное дно 3, имеющее вырез в центре для прохода атомов ртути, плотно вставлено в корпус 1. Резиновое кольцо 4 предназначено для закрепления полупроницаемой мембраны 5, выполненной, например, из латексной резины, и помещено в кольцевой канавке на боковой поверхности дна, контакты 6 предназначены для подключения сорбента к источнику тока.
Способ реализуют следующим образом. Перепад началом работы сорбент нагревают, освобождая его от имевшейся ртути. Устройство плотно закрывают дном с мембраной и укладывают на поверхность горной породы стороной, где расположена мембрана. Время нахождения устройства на точке определяется величиной потока паров ртути и пределом обнаружения применяемого аналитического устройства. Пары ртути диффундируют через мембрану внутрь кожуха и накапливаются на спирали сорбента, а большая часть мешающих примесей задерживается мембраной. После окончания экспозиции устройство снимают с точки, переносят к измерительному устройству, съемное дно с мембраной удаляют, в устройство вставляют специальный вкладыш с углублением, в котором размещается спираль сорбента, и штуцером для подключения к газовым коммуникациям фотометра. Контактные выводы сорбента подключают к источнику тока, сорбент нагревается, и выделившиеся пары ртути потоком воздуха переносятся в устройство, где определяют их концентрацию. По наличию аномальных значений делают вывод о наличии рудного месторождения, тектонического нарушения или других геологических объектов.
Способ позволяет обнаруживать разнообразные рудные объекты являющиеся заметными источниками паров ртути, находящиеся в "слепом" или погребенном залегании вне какой-либо зависимости от наличия в горных породах, находящихся на поверхности, вторичных ореолов рассеяния ртути (кроме газовых). Способ очень прост и дешев, так как отсутствуют любые операции воздействия на горные породы, например, нагрев или бурение. Способ допускает проведение работ при любом характере поверхности без всяких ограничений на выходах коренных пород, в песках, на заболоченных местах и даже на открытых водных пространствах.