Способ дифференциации разреза горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК сс ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ датОРСК 0 МУ СВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветныхи благородных металлов (Отделение экспериментальных исследований в г. Туле)(54) (57) 1. СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ РАЗРЕЗА ГОРНЫХ ПОРОД, включающий поляризацию и ее регистрацию, отличающийся тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путем получения информации о литологических разновидностях пород в условиях их естественногозалегания и повышения точности определения положения их границ в исследуемом разрезе, на горные породы, вскрытие скважиЯ 1)1167561 ной или горной выработкой, последовательно в различных точках их поверхности воздействуют тепловым потоком, обеспечивающим неизотермическое распределение температуры, определяют величину изменения потенциала и обусловившую его разность температуры, берут функционально связанное с минералогическим составом и структурой пород отношение потенциала поляризации к обусловившей его разности температуры, строят график зависимости этого отношения от координаты точек измерений, выделяют на графике аномальные экстремумы, превышающие двойную погрешность измерений, а по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих Е зон с точностью, соответствующей деталь- фр ности исследований, определяемой расстоя- %УФ нием между точками измерений.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие тепловым потоком осуществля- д ют до повышения температуры в точках воздействия в пределах 7 - 20 С. Фаей5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к георазведке месторождений полезных ископаемых, в частности к геоэлектроразведке методом поляризации горных пород тепловым потоком и может найти применение при изучении разрезов горных пород, вскрытых скважинами или горными выработками в процессе разведки рудных месторождений.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем получения информации о литологических разновидностях пород в условиях их естественного залегания, повышение точности определения положения их границ в исследуемом разрезе.Отличительные особенности предлагаемого способа заключаются в том, что поляризацию горных пород осуществляют не электрическим током, а тепловым потоком, локальные участки (точки) воздействия располагают последовательно с некоторым интервалом вдоль вскрытой скважинной или горной выработкой поверхности горных пород, в эпицентре каждого участка обеспечивают повышение температуры в пределах 7 - 20 С с неизотермичным распределением ее по поверхности участка от эпицентра к его периферии, величину поляризации определяют путем регистрации приращения потенциала на каждом участке и обусловившую ее разность температуры с последующим взятием их отношений, являющихся функцией минералогического состава, расчленение горных пород производят по выделенным на графике аномальным экстремумам, превышающим двойную погрешность измерений, и по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствующей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений.Кроме этого из способа исключают операции охлаждения, снятия воздействия электрического поля и повторного нагревания.На фиг. 1 представлены графики 1, 2, 3 зависимости приращения потенциала (Ь 1.1) от приращения температуры (ЬТ) в углистом алевролите (график 1), кварце (график 2) и в сульфидах пирит-халькопиритового состава (график 3); на фиг. 2 - -результаты точечного каротажа подземной по стенке подземной горной выработки одного месторождения; на фиг. 4 - результаты точечного каротажа по стенке подземной горной выработки другого месторождения.Графики, представленные на фиг. 1 получены в лабораторных условиях. Тепловой поток создается нагревателем в виде тонкого стержня, диаметром 6 мм, помещенного в песок соответствующего состава (размеры фракций 0,315-0,63 мм). В процессе прогрева проб в точке наблюдения измеряли потенциал Ц относительно точки в непрогреваемой части модели и температуру Т. Затем определяли величины Ы.1 = Ц в 13 С; ЬТ = Т - 20 С и строили графики Ь(3 = 1(дТ) Из графиков видно, что они отражают поляризационные процессы, интенсивность которых можно характеризовать величиной от ношений приращения потенциала к приращению температуры - . Эта величина (отЫ 1ношение) при дТ= 10 составляет: для углистого элевролита 0,8 мВ/град, кварца - 2,5 мВ/град, сульфидов + 1,5 мВ/град. Нарастание потенциала для сульфидов отличается ступенчатым характером: на графике видны один пик и три ступени в определенных температурных интервалах, что является типичным признаков поляризационных процессов. Исследуемые среды дифференцирются по величине и знаку отношения д - ,. По графику 1 также видно, что минимальное повышение температуры должно составлять не менее 7 - 10 С, так как при меньших ЬТ величины 611 могут оказаться соизмеримыми с ошибками измерений потенциала, составляющими иногда в производственных условиях 3 - 5 мВ. Верхний предел ЬТ целесообразно принять равным 18 - 20 С при весовой влажности исследуемых сред (пород) не более 4 - 5%. Дальнейшее увеличение ЬТ может приводить к замедлению роста и к спаду Ь 1.1, При более высокой влажности пород верхний предел дТ может несколько возрастать.Предлагаемый способ опробован в подземной горизонтальной скважине и по стенкам горных выработок на двух месторождениях.Вскрытые скважиной интервалы с вкрапленным оруднением галенита и серебра в метасоматически измененных фельзит-порфирах фиксируются по данным опробования керна повышенным содержанием в породах свинца и серебра (фиг. 2), Эти же интервалы (О - 2, 6 - 8, 10 - 12 м) характеризуются относительно повышенными положительными значениями отношения приращения потенциала к приращению температуры - .АУ дтВ интервале 10 - 12 м повышенное содержание серебра сопровождается фоновым содержанием свинца. Вероятно серебро здесь не связано с сульфидами, что нередко встречается на этом месторождении. Максимум отношения -- отражает в этом интервалел 0дтметасоматиты, являющиеся благоприятными концентраторами серебра вне зависимости от сульфидной минерализации. Повышенные содержания свинца в фальзит-порфирах и сферолит-порфирах (точки 1, 2, 3 фиг, 3) по стенке горной выработки, отражающие зоны с тонкой вкрапленностью галенита, сопровождаются и максимумами величины отношения . Глубоким отрицаЬУтельным минимумом (до -2,4 мВ/град) фиксируется серицитолит (точка 4, фиг. 3).1167561 0,5 1 д Ио +1 +2 В подземной выработке другого месторождения (фиг. 4) мощная кварцевая жила, сложенная трещиноватым кварцем (точка 1, фиг. 4), и мелкие зоны окварцевания (точки 2, 3 фиг, 4) в липаритах отмечаются существенно более высокими отрицательными значениями отношения ь - . (-1,6 - 3,0), чемЬУлипарит (точки 4, 5, 6). Границы выделяемых зон соответствуют точкам перегиба усредненных графиков (фиг. 3 и 4), обозначенных крестиками. Относительная ошибка определения -- по стенкам выработокЬУне превышает 10/. Амплитуда аномалий -- фиксирующих зоны с вкрапленными ЬУсульфидами и кварцевые зоны, как правило, многократно превышает эту величину.Способ осуществляется следующим образом.На каждой последовательной точке с определенным интервалом в скважине или на стенке горной выработки измеряют начальное значение температуры Т и потенциала естественного электрического поля 1.1, кратковременно воздействуют на горные породы тепловым потоком от теплогенератора, повышают температуру горных пород в пределах 7 - 20 С, измеряют потенциал 1.1 д и температуру Т в каждой точке после воздействия тепловым потоком, определяют приращение потенциала ЛУ = 13 - 11 и приращение температуры ЬТ = Та - Т берут их отношение Ь, являющееся функцией минералогического состава и структуры пород, строят график зависимости отношений от координаты точек измерений (фиг. 3 и 4), выделяют на графике аномальные экстремумы, превышающие двойную погрешность измерения, и по точкам перегиба графика (крестики, фиг, 3 и 4) в области аномальных экстремумов устанавливают границы зон различного минерального состава или участков неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствующей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений.Тепловой поток вызывает в пристеночной части ограниченных по своим размерам капилляров и пор горных пород ряд процессов, обусловливающих электрическую поляризацию: смещение граничной фазы (пленочной влаги) с подвижной частью двойного электрического слоя, диссоциацию минеральных частиц, их дегидратацию, термодиффузию ионов или ионных комплексов.Интенсивность этих процессов зависит от состава и структуры пород и, в конечном итоге, определяет степень активности пород к теплоэлектрической поляризации.В рудных скважинах способ можно осуществлять с помощью каротажных снарядов, содержаших датчики температуры и потенциала электрического поля (неполяризующийся электрод) с введением в них теп логенератора (например, электронагревателя), отделенного от датчиков теплоизолятором. При каротаже с непрерывно движущимся снарядом необходимо увеличивать длину и моь 1 ность теплогенератора.Предлагаемый способ позволяет отчетливо дифференцировать разрез горных пород, вскрытый скважиной или горной выработкой, по выделенным на графике аномальным экстремумам, превышающим двойную погрешность измерения, и по точкам перегиба графика в области аномальных экстремумов устанавливать границы зон различного минерального состава или неоднородностей внутри этих зон с точностью, соответствующей детальности исследований, определяемой расстоянием между точками измерений.35 Повышается информативность каротажных исследований рудных скважин и, следовательно, эффективность разведочных работ.-08- 1,Б Ж/ ФВ дТ граУ 2 Ф льЕ.Перес яков мборская 113 филиалРедактор А. ДолииичЗаказ 4433/45ВН СоставитеТехред И. ВТираж 748ИИПИ Государствепо делам изобрет35, Москва, Ж - 35,ППП Патент, г. нногоений иРаушУжгоро Корректор М. СПодписноеомитета СССРоткрытийкая наб д. 4/5д ул Проектная 4