Параметрические измерения в естественных условиях

 

5.4.1. Параметрические измерения выполняют с целью изучения осредненных значений электрических свойств горных пород и полезных ископаемых в естественных условиях залегания. Полученные характеристики наиболее тесно приближаются к реальным их значениям, определяющим распределение электромагнитного поля при проведении электроразведочных работ.

5.4.2. С помощью параметрических измерений определяются средние значение следующих величин: удельное сопротивление ρ_ср, поперечное сопротивление Т_ср, суммарная продольная проводимость S, вызванная поляризуемость η_Ср, коэффициент поглощения радиоволн К_ср, магнитная проницаемость μ_cp и др. В случае анизотропных сред определяются соответствующие перечисленным величинам их поперечные N_t,продольные N_lи квадратичные N_m = √N_tN_lпараметры, а также коэффициенты анизотропии сред

(125)

 

где на место N_l,1 можно подставить ρ_t, 1, η_t, 1,K_t,1 соответственно.

5.4.3. Параметрические измерения выполняются на естественных обнаженныхсредах, в горных выработках скважинах и на участках с наиболее полно геологически изученными разрезами.

Параметрические измерения проводятся как самостоятельный вид работ и выполняются по одиночным профилям, маршрутам, в отдельных пунктах на участках обнажений, по линиям разрезов, вскрытых скважинами или горными выработками либо изученных обычными геологическими методами, а также у одиночных скважин или группы скважин, расположенных на одном разведочном профиле либо непосредственно по стволу скважины.

Параметрические измерения осуществляются стандартными геофизическими методами (см. соответствующие разделы настоящей инструкции): ЭП, ВЭЗ, ДЭЗ, ДЭМП, ПЕЭП, ВП, ВЭЗ-ВП, ЗС, МПП, скважинной электроразведки (ДЭМП-С, ВП-С, МПП, РВП) и каротажа (КС, ЕЭП-С, МЭП, МСК, БКЗ, РВП, резистивиметрии и др.). Интерпретация данных измерений проводится приемами, разработанными для указанных методов.

Для характеристики рудных тел и месторождений как объектов исследования методами электроразведки производится оценка размеров электрически связанных рудных скоплений методами заряда, электрической корреляции и др.

При проведении параметрических измерений применяется серийная электроразведочная аппаратура (см. 3.1.1) и стандартное оборудование.

Параметрические измерения выполняются с различными размерами установок с целью выяснения характера неоднородности исследуемой среды для оценки его влияния при проведении электроразведочных работ.

Участки для параметрических измерений должны располагаться по возможности в местах наиболее простого геологического строения, с тем чтобы было воз можно определять исследуемые параметры характеризуемой среды непосредствен но из данных наблюдений или в результате интерпретации последних. Линейные размеры обнажений исследуемой среды должны не менее чем в два-три раза пре восходить размеры используемых установок.

Не рекомендуется проводить параметрические наблюдения на участках резко пересеченного рельефа и с установками, результаты измерений с которыми могут быть искажены влиянием рельефа, так как точность учета этого влияния существующими методами недостаточна.

Пункты ВЭЗ, ДЭЗ и ЗС должны располагаться на участках сред, не имеющих отчетливо выраженных неоднородностей в горизонтальном направлении в пределах наибольших разносов питающих линий. Выбор участков производится на основании предшествующих наблюдений методами профилирования.

Параметрические измерения методами ВЭЗ, профилирования, ДЭМП и МПП выполняются на участках развития коры выветривания и мощных покровов рыхлых отложений с целью оценки их как мешающих факторов. В результате изучения должны быть получены данные об изменении электрических свойств в разрезе в зависимости от состава, мощности образований и положения в рельефе.

Параметрические измерения в подземных горных выработках рекомендуется проводить с симметричными установками малых размеров, напримерl_AB=1÷2 располагая их в центре вертикальной стенки, свободной от технических сооружений. Изготовление установок производится в соответствии с общими требованиями

Документация параметрических наблюдений и контроль качества измерений производятся согласно требованиям настоящей инструкции в зависимости от используемого метода.

5.4.4. Аппаратуру типа ИЭМС-Зм можно применять для параметрических измерений на обнажениях и в горных выработках. В этих случаях используется микроустановка AMNBс разносом l_AB ⁼ 1,5÷3,0 м. Максимальное значение удельного сопротивления пород, которое можно измерить с этими приборами, не превышает 5000 Ом·м.

При параметрических измерениях установка AMNB подключается к датчику (преобразователю) прибора с помощью проводов значительной длины. Эти провода являются источником дополнительных помех за счет собственного сопротивления паразитной электрической связи между питающей и приемной линиями, а также от наводок внешних источников.

В лабораторных условиях ток через исследуемый образец стабилизирован не зависит от сопротивления образца а определяется схемой прибора и поэтому известен заранее. В результате отсчет прибора прямо пропорционален сопротивлению образца. При параметрических измерениях ток оказывается зависящим от сопротивления заземления и не может быть определен заранее. Поэтому необходимо измерять ток, протекающий между электродами А и В.

5.4.5. Методика проведения параметрических измерений такова.

1. Собирают установку AMNB и подключают к ней измерительную аппаратуру согласно схеме прил.140.

2.Закорачивают перемычкой электроды М и N иснимают отсчеты А_σ и А_ε, определяемые влиянием подводящих проводов. Если отсчеты оказываются слишком велики, перемещают прибор относительно установки, ищут расположение проходов. соответствующее минимальным отсчетам.

3. Снимают перемычку между электродами Ми N,проводят новое измерение. Полученные отсчеты А_σ и А_ε записывают.

4. Подключают прибор к установке согласно схеме прил. 140. Проводят измерения, снимая отсчеты А_σ и А_ε.

5. При необходимости снять частотную характеристику переключают прибор на другую рабочую частоту и проводят новый цикл измерений согласно п. 2-4.

5.4.6. Величину AU/Iрассчитывают по формуле

(126)

где А_σ — отсчет при закороченной линии MN; А”_σ— отсчет при снятой перемычке между М и N; А```_σ— отсчет, полученный при измерении дополнительного резистора рк определяют, пользуясь известной формулой

 

(127)

 

Если используется установка AMNBи при этом К = 2πа, где а — расстояниемежду электродами Ми N, то

 

(128)

 

При параметрических измерениях приходится снимать три отсчета: А'_σ, A”_σи А```_σ. Отсчеты А_ε играют вспомогательную роль и в расчетах не учитываются, так Как считается, что активное сопротивление породы много больше реактивного.

 

5.5. ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОПОТЕНЦИАЛОВ ОБРАЗЦОВ

5.5.1. Изменчивость термоэлектрических свойств типоморфных минералов, отобранных с геологических объектов (геофизические, геохимические, шлиховые аномалии, рудоносные площади, рудопроявления, коренные и россыпные месторождения, рудные тела, рудные поля, узлы и районы), изучается с целью разбраковки и выделения из них перспективных для проведения дальнейших поисково-разведочных работ.

5.5.2. Изменчивость термоэлектрических свойств типоморфных минералов используется для решения следующих геологических задач:

1) определения уровня эрозионного среза и размаха оруденения прогнозируемых геологических объектов для выбора и постановки необходимых видов поисково-разведочных работ;

2) составления карт эрозионного среза площадей, используемых для построения прогнозно-металлогенических карт и оценки перспектив геологических объектов;

3) поисков россыпных месторождений и оценки перспектив коренных источ­ников, питающих эти россыпи.

Результаты исследования электрических свойств минералов используются также для решения вопросов генезиса рудных месторождений, сопоставления геологических объектов, расшифровки природы некоторых геофизических аномалий и решения других прикладных задач.

Изучение термоэлектрических свойств типоморфных минералов проводится на всех стадиях поисков, разведки и освоения геологических объектов. Оно комплексируется с геофизическими методами естественных и вызванных потенциалов, гравиразведкой, магнитометрией, с геохимическими методами поисков по первичным и механическим ореолам рассеяний, с разведкой объектов горными и буровыми работами и разными геологическими методами.

Для выполнения работ по изучению электрических свойств минералов привлекаются геологи и геофизики, имеющие дополнительную подготовку по геологии рудных месторождений, минералогии и методам исследования рудного вещества, владеющие аппаратурой для измерения электрических свойств минералов и методикой их интерпретации. Эти работы являются физико-минералогическими.

5.5.3. При комплексировании физико-минералогических методов с другими геолого-геофизическими методами выполняются следующие виды работ.

1. В пространстве изучаемых геологических объектов отбираются образцы, которые содержат типоморфные минералы, характеризующие условия их образования. Эти образцы отбираются из естественных обнажений (коренные выходы пород и руд горных и речных систем), горных выработок, буровых скважин, а где это возможно, из плотика и рыхлых отложений россыпей, горных склонов и т. д. Отбор образцов производится с учетом требований, предъявляемых к ним условиями решения геологической задачи и техническими условиями измерения.

В качестве типоморфных минералов отбираются в основном пирит, арсенопирит и некоторые другие. Основным типоморфным минералом месторождений базальтоидного ряда формаций является пирит, а гранитоидного ряда - арсенопирит. Отбираются и другие минералы, например золото, касситерит, галенит, магнетит, несущие полезную генетическую и геолого-геофизическую информацию, получаемую в результате физико-минералогических исследований.

2. Ведется геологическое обеспечение физико-минералогических работ. Все отобранные образцы сопровождаются геологическим описанием, привязкой на картах, погоризонтных планах, продольных или вертикальных проекциях рудных тел, разрезах и других графических документах в масштабах проводимых геофизических и геологических работ. Сеть отбора образцов определяется обнаженностью геологических объектов и детальностью разведочных работ.

3. Измеряются электрические свойства минералов, изучается минеральный состав образцов, обрабатываются результаты исследований, дается интерпретация результатов. Полученные данные увязываются с геологическими, геофизическими и другими исследованиями.

4. Составляются и оформляются карты, погоризонтные планы, продольные или вертикальные проекции, разрезы, отражающие изменчивость термоэлектрических свойств минералов в пространстве геологических объектов, а где это сделать невозможно, получают информацию об изменчивости свойств отдельных объектов или их частей.

5.5.4. При решении геолого-геофизических задач определяются и используются следующие параметры: & —измеренная термоэлектродвижущая сила, сокращенно термоэдс, мВ или мкВ; δ — систематическая относительная погрешность измерений термоэдс; σ— случайная средняя квадратичная погрешность измерений термоэдс; ΔT — установленная разность температур между термоэлектродами; Т — температура окружающей среды, при которой измеряется термоэдс; α = (1—δ) &/ ΔT — коэффициент термоэдс, мВ/°С или мкВ/°С; N — число измерений термоэдс на одном минерале или группе минералов, представляющем или представляющих свойства образца в определенной точке или области пространства геологического объекта; n_р, n_n— число измерений тэрмоэдс дырочной и электронной проводимости в общем числе измерений N = (n_р + n_n); D_p =n_p/N; D_n⁼ n_n/N— относительные доли измерений термоэдс соответственно дырочной и электронной проводимости, характеризующие соответствующие относительные содержания минералов дырочной и электронной проводимости (D_p + D_n = 1);

— среднее значение коэффициента термоэдс по результатам измерений в минерале или группе минералов, представляющих свойства образца в определенной точке или области пространства геологического объекта;

— средний квадратичный разброс коэффициентов термоэдс в минерале или группе минералов, представляющих свойства образцов в определенной точке или области пространства геологического объекта.

5.5.5. В связи с неоднородностью минералов и существенной изменчивостью термоэлектрических свойств в пределах отдельных образцов термоэдс минералов определяется так называемым зондовым методом, когда горячий, а иногда и холодный электроды выполнены в виде заостренного стержня-зонда. При этом холодный термоэлектрод, как правило, имеет температуру окружающей среды Т, а горячий нагревается относительно холодного термоэлектрода на ΔТ,°С. Конструкции термозондов различаются в зависимости от формы и вида минералов, подлежащих исследованию (зерна, штуфы, аншлифы). В состав прибора для измерения термоэдс кроме термозондов обычно входит усилитель постоянного тока с регистрирующим прибором, а также вспомогательное оборудование: микроскоп для измерений в мелких минеральных включениях по аншлифам, приспособления для установки и контроля разности температур между термоэлектродами, инструменты для регулировки и проверки прибора.

Для определения термоэдс типоморфных минералов и выявления изменчивости их свойств в пространстве геологических объектов используется прибор ТЭДС-1 или другая аналогичная аппаратура.

5.5.6. Тип термоэлектродов для измерения термоэдс выбирается в зависимости от формы исследуемых образцов минералов (зерна, аншлифы, штуфы, шлихи). Более затруднителен и менее определен выбор разности температур между термоэлектродами. Большая разность температур обеспечивает соответственно получение относительно больших значений термоэдс, однако при температурах выше 100— 120°С значительно ускоряется процесс появления окисной пленки на горячем термозонде, обычно изготовляемом из меди. Кроме того, сопоставление результатов измерения термоэдс и производных параметров, например коэффициентов термоэдс, может быть при этом затруднено из-за наличия в ряде случаев значительной зависимости коэффициента термоэдс от температуры.

При выборе малой разности температур между термоэлектродами увеличивается погрешность за счет колебаний температуры окружающей среды, а регистрируемые на более чувствительных пределах измерений значения термоэдс подвержены влиянию помех, наводок и других мешающих факторов. Поэтому разность температур между термоэлектродами выбирается в пределах от 40 до 75 °С. Основная погрешность измерения термоэдс определяется уменьшением установленной начальной разности температур при введении термоэлектродов в тепловой и электрический контакты с минералом. Степень изменения исходной разности температур для данной конструкции термозондов определяется теплофизическими свойствами минералов, которые изменяются в зависимости от их генезиса в значительных пределах, а также размерами и формой исследуемых минералов. Среднее значение этой погрешности для каждого типа месторождения учитывается как относительная систематическая поправка к получаемым в процессе измерений результатам δ, а средний квадратичный разброс значений σ, характерный для каждого типа месторождений, показывает случайную погрешность измерений.

Результаты измерений термоэдс заносятся в журнал (прил. 141). Число измерений каждого образца минерала или нескольких минералов (например, в виде порошка), представляющих свойства образца в определенной точке или области пространства геологического объекта, выбирается в зависимости от допустимой погрешности определения усредненных параметров. Относительная погрешность этих параметров в зависимости от числа измерений определяется величиной 1/√N.Закономерная изменчивость термоэлектрических свойств минералов обычно уверенно проявляется при выполнении на каждом образце 15—20 измерений, что соответствует определению усредненных значений с погрешностью около 25%. При обработке множества усредненных значений и построении по ним карт изменчивости свойств минералов в пространстве геологических объектов погрешности метода в значительной мере уменьшаются по мере увеличения числа образцов. Построение карт изменчивости термоэлектрических свойств типоморфных минералов в пространстве геологического объекта осуществляется путем вынесения на планы разрезов вертикальных или продольных проекций рудных тел, найденных усредненных параметров и соединения точек с одинаковыми значениями этого параметра изолиниями. Определение уровня эрозионного среза следует производить по картам изменчивости параметра D_p (D_n).Совместное изучение карт изменчивости (а) и σ (а) позволяет решать более сложные задачи формирования геологического объекта, в частности прогнозировать зоны продуктивного оруденения, определять границы зоны промышленного оруденения, и решать ряд других задач в соответствии с методическими рекомендациями.

Расчет средних статистических параметров и построение карт может осуществ­ляться на ЭВМ по специальной программе.

5.5.7. Интерпретация результатов осуществляется по изменчивости электрических свойств типоморфных минералов в соответствии с методическими рекомендациями.

5.5.8. При проведении физико-минералогических работ необходимо выполнять правила безопасности, установленные для камерального периода лабораторных исследований, а в полевой период при отборе образцов следует руководствоваться едиными правилами ведения геологоразведочных и горных работ.

5.5.9. В результате полевых работ комиссии по приемке материалов представляются журналы отбора образцов в соответствии с требованиями действующей инструкции по отбору образцов, геологические разрезы, погоризонтные планы и карты с вынесенными номерами привязанных образцов. Масштабы используемых графических приложений соответствуют масштабом проводимых геолого-геофизических работ на изучаемом объекте. При организации измерений электрических свойств типоморфных и других минералов в полевых условиях, кроме того, могут представляться журналы результатов измерений, карты, погоризонтные планы или вертикальные проекции рудных тел и разрезы, характеризующие изменчивость термоэлектрических свойств минералов, состава руд и других минералогических и геологических параметров исследуемого объекта, полезных для интерпретации результатов геолого-геофизических работ с учетом требований, изложенных в 5.1.13.