Постановка метода ВП на территории Завальевского графитового месторождения

    Поляризуемость η чешуйчатого графита характеризуется повышенными значениями (0,5-0,3) по отношению к поляризуемости вмещающих пород (для данного месторождения η_изб достигает значения 0,28).

    Удельное  электрическое сопротивление руды чешуйчатого графита метаморфического происхождения колеблется в очень широких пределах, что объясняется пестрым минеральным составом и невыдержанностью количественного соотношения примесей и графита. Наиболее часто встречающимися значениями ρ = (1 – 5)·10^-3 Ом·м соответствует руда чешуйчатого графита с содержанием последнего 10-15%. Понижение содержание чешуйчатого графита вызывает увеличение сопротивление.

    При построении геологической модели рассматриваемого объекта производим замену крутопадающего тела вертикальным. Такое упрощение вполне правомерно т.к. не приведет к заметному изменению интенсивности аномалии, только пропадет некоторая асимметрия графика измеренных величин, в данном случае  η_к, наблюдающаяся над наклонным пластом.

    Чтобы оценить вид и интенсивность  аномалии, которые могут быть получены над объектом поисков, выполняется решение прямой задачи для построенной геоэлектрической модели.

    Исходные  данные:

    1. Глубина залегания  h = 20м

    2. Мощность пласта    b = 60м

    3. Удельное сопротивление наносов  ρ₁ = 100 Ом·м

    4. Удельное сопротивление вмещающих пород ρ₂ = 1000 Ом·м

    5. Удельное сопротивление графитоносного  пласта ρ₃ = 1000 Ом·м

    6. Поляризуемость наносов η₁ = 0,02 отн.ед

    7. Поляризуемость вмещающих пород  η₂ = 0,02 отн.ед

    8. Поляризуемость графитоносного  пласта η₃ = 0,3 отн.ед 

    1. a) Расчет избыточной поляризуемости η_изб

        η_изб=η₃– η₂ =0,28 = 28%                                                                                      

    б) Расчет поляризуемости без учета влияния наносов η_на

        η_на0=η_изб · φ₀/180⁰=28·80⁰/180⁰=12,4%                                                               

    2. После расчетов приступаем к  построению графика η_на без учета влияния наносов над полученной геоэлектрической моделью (см. приложение 1).

    3. На второй стадии вычислений  рассчитываются значения необходимые для построения аномалии с учетом влияния наносов.

    а) Находим значения θ

m=ρ₃/ρ₁ =1000/100=10                                                                                           

B/h=60/20=3

    θ =0,2

    б) Расчет поляризуемости с учетом влияния наносов η_на^max

       η_на^max=θ·η_изб=0,2·0,28 = 0,05 = 5,6%                                                                   

    в) После расчетов приступаем к построению графика η_на с учетом влияния наносов над полученной геоэлектрической моделью (см. приложение 1).

    Расчет  показывает что над пластом вмещающих  гнейсо-кварцитовых пород интенсивность аномалии η_на достигает 5,6%. Таким образом, поставленная задача выявления графитоносной толщи может быть решена с помощью метода вызванной поляризации. Вертикальное залегание графитоносной толщи и разница в поляризуемости между вмещающими породами и графитоносным пластом предопределяет появление хорошо фиксируемой симметричной относительно центра тела аномалии. полученные результаты говорят о большой эффективности метода вызванной поляризации для решения поставленных геологических задач.

 

3. МЕТОДИКА  И ТЕХНИКА ПРОЕКТИРУЕМЫХ РАБОТ

МЕТОД ВЫЗВАННОЙ  ПОЛЯРИЗАЦИИ 

    Метод вызванной поляризации (ВП) основан  на изучении электрических полей, возникающих  в горных породах под действием электрического тока и имеющих электрохимическое происхождение связанное с процессами на контакте твердого вещества и внутрипоровой влаги.

    Данный  метод может применятся на всех стадиях  геологоразведочного процесса –  от изучения геологического строения районов с целью оценки их рудоперспективности, выявления площадей и участков, перспективных на нахождении месторождений, поисков МПИ до получения данных о морфологии и элементах залегания рудных тел и оценки их промышленной значимости, уточнения контуров рудных тел.

    Метод ВП применяется с использованием импульсов постоянного или переменного тока. При измерениях на постоянной токе параметром ВП служит кажущееся поляризуемость η_к – отношение разности потенциалов, измерений через определенное время после выключения тока, DU_вп и разности потенциалов измерений во время пропускания тока DU_пр, выраженное в процентах

                                             η_к=DU_вп/DU_пр ·100                                                                   

    При измерениях на переменном токе эффект ВП выражения или через параметр φ_вп или через кажущийся коэффициент частотной дисперсии К_д.

    При работах обязательно получения  данных о кажущемся удельном сопротивлении ρ_к, вычисляемой по формуле:

                                             ρ_к = К· DU_вп/I 

    где I – силы тока в питающей линии;

          К – геометрический коэффициент  установки;

          DU_вп – напряжения на приемных электродах.

    Детализация выявленных аномалий ВП проводиться  для: а) уточнения местоположения поляризующихся объектов, их формы и размеров; б) определение местоположения поляризующихся объектов и элементов их залегания в) выявления геологической природы аномалий.

    При ведении работ методом ВП используется аппаратура, различающаяся по своей  мощности, способу возбуждения поляризующего поля, изучаемым характеристикам, транспортабельности, помехоустойчивыми, - типа ВП-62,       ВПС-63, ВПП-70, ВПФ, СВП-74 и др.

    Источник  поляризуещего тока должен обеспечить силу тока в питающей линии

                                                I≥10·U_n·K/ρ_к·η_к                                                                                             

    где: I – сила тока;

            U_n – уровень помех, В;

            K – коэффициент удельного сопротивления, Ом·м;

            ρ_к – кажущееся удельное сопротивление, Ом·м;

            η_к – кажущаяся поляризумость, отн.ед. 

    Постоянство силы поляризуещегося тока во время  измерений должно быть с погрешностью не более 3%. Сопротивления изоляции силовых цепей должно быть не менее  10 Мом.

    При производстве работ в условиях сильных помех для получения достоверных данных могут быть использованы следующие приемы:

    а) проведение измерений на переменном токе;

    б) увеличение силы поляризуещего тока;

    в) проведение многократных наблюдений;

    г) уменьшение времени зарядки.

    Точность  измерений на отдельной точке оценивается по относительной погрешности, %,

                                                 δ=1/n · Σ|x_i – x_ср|/|x_ср| ·100                                                         

    где  δ – относительная погрешность;

    x_i – измеренное значение наблюдаемой величины;

    x_ср – среднее арифметическое измеренных  значений;

    n – число измерений. 

    При нормальных условиях наблюдений в ВП на постоянном токе δ_ср не должна превышать 5% для измерений η_к и 2,5% - для ρ_к. Первую оценку точности делают в процессе полевых работ.

    График  значений η_к, вычерчивается на миллиметровой бумаге с указанием участка работ, установки, режима измерений, горизонтального и вертикального масштабов, условных обозначений.

    Вертикальный  масштаб графиков должен обеспечивать понятное представление о величине и форме аномалии.

    Обоснования выбора метода ВП. Результаты решения  прямой задачи, полученные в предыдущем разделе показывают, что над пластом вмещающих гнейсово-кварцитовых пород интенсивность аномалии η_к с учетом влияния наносов достигает 5%. Таким образом, поставленная задача выявления графитоносной толщи может быть успешно решена методом ВП.

    Вертикальное  залегание графитоносного пласта и  большая разница в поляризации между вмещающими и графитоносными породами предопределяет появления хорошо фиксируемой, симметричной относительно центра тела аномалии.

    Полученные  результаты говорят о большой  эффективности использования метода ВП для решения поставленных задач.

    На  данной стадии описываемой методики и техники проектируемых работ, необходимо рассчитать сеть наблюдений и определить соответствующий ему масштаб съемки.

    При выборе сети требуется, чтобы аномалия выделялась не менее, чем не двух профилях, а на профиле в пределах аномалии располагалось не менее двух –  трех точек.

    Расстояние между профилями определяется исходя из ожидаемой длины объекта по простиранию (длина аномалии обычно несколько больше объекта). Для определения шага наблюдения по профилю следует воспользоваться графиком η_к (см. приложение 3) полученным в результате решения прямой задачи. Для этого оценим пороговое значение аномалии, т.е. минимальную интенсивность аномалии, при котором она может быть уверенно выделена.

    Из  графика аномалии η_к (см. приложение 1) оптимальным пороговым значением будет величина равная 3 фона. Следовательно определяемая ширина аномалии на этом уровне равна 60 м. Задаемся шагом равным 20 м с таким расчетом, чтобы аномалию зафиксировали 2-3 точки и расстоянием между профилями в 50 м. Такому шагу соответствует масштаб 1:5000.

    После этого можно приступить ко второму шагу расчетов. Необходимо определить разнос MN и найти размер установки АВ, который выбирается таким образом, чтобы аномалия от объекта поисков имела максимально возможную интенсивность. Разносы MN примем равным шагу сьемки, тоесть 20 м.

    1) разнос АВ≥10·(h + d·h/d+h) · ρ₃/ρ₁   

    где h – глубина залегания, м

          d – мощность графитоносного пласта, м

          ρ₃,ρ₁ – удельное сопротивление графитоносного пласта и наносов соответствено

    разнос  АВ ≥ 10 · (60 + (20 · 20/20 + 20) · 1000/100 = 1600 м

       

    Следовательно разнос АВ можно взять равным 1600м

    2) Расчет силы тока I