Метод ЕП в поисках месторождений меди

              Уральский Государственный  Горный Университет

                                 Факультет Геологии  и Геофизики

                                 Кафедра Геоинформатики

                                

        Курсовая работа

       По дисциплине «Разведочная геофизика»

Тема: «Метод ЕП в поисках месторождений меди »

                                                                    Студент: Шмалёв Н.В

                                                                    Группа: Гин-08

                                                                    Преподаватель: Лясик Мария Васильевна 

             Екатеринбург

     2011 год. 

                                               Содержание

• Электроразведка                                                                         2
• Метод ЕП                                                                                    3

• Физические  основы метода ЕП                                                 4

• Области применения метода ЕП                                               7

• Аппаратура  метода ЕП                                                               8
• Месторождения медных руд                                                      8
• Список литературы                                                                    12

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Электроразведка

Электрическая разведка, или электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики— науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых

Методы  электроразведки

В электроразведке  сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных  исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости  от принципа исследования их можно  разделить на следующие группы: методы сопротивлений (методы постоянного  тока) и электромагнитные методы. Рассмотрим сущность методов.

Методы  сопротивлений

Методы  сопротивлений основаны на пропускании  в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении  напряжения, вызванного этим током, с  помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение, можно вычислить  сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить, к какой  части подповерхностного пространства это сопротивление относится. Увеличение разноса токовых электродов влечет увеличение глубинности исследования и является зондирующим фактором для вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Кроме ВЭЗ к группе относятся его модификации, основанные на измерении амплитуд (ВЭЗ-ВП) и фаз (ВЭЗ-ВПФ) поля вызванной поляризации, однополюсное комбинирование (ОКЭЗ) и дипольное (ДЭЗ) электрическое зондирование, а также электропрофилирование (ЭП), при котором разносы не меняются, а вся установка перемещается по профилю или площадке. В последние десятилетия метод сопротивлений применяется в модификации двух- и трехмерной томографии на постоянном токе (Electric Resistivity Tomography).

Методы  сопротивлений не относятся к  электромагнитным методам, т.к. хотя в  реальности применяется не постоянный, а низкочастотный ток, но магнитное  поле в данной группе методов не фигурирует. По данным методов сопротивлений можно узнать распределение в среде удельного сопротивления и вектора вызванной поляризации.

Электромагнитные  зондирования применяют главным  образом при региональных, структурно-картировочных  и разведочных исследованиях, когда  ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определения  последовательности залегания пластов  и картирования тектонических структур, в частности при поисках месторождений  нефти и газа. Электротомография применяется для задач рудной разведки, экологических и инженерно-геологических задач.

Индукционные методы

К группе методов относится огромное количество различных модификаций, суть которых  можно описать следующим образом. Под влиянием переменного электрического или магнитного поля в земле за счет феномена магнитной индукции возникает  электромагнитное поле. Зная точно  параметры источника поля, можно  измерять различные электрические  и магнитные компоненты индуцированного  поля, восстанавливая по ним параметры  среды. В отличие от методов сопротивлений, где зондирующим параметром является разнос, в индукционных методах кроме  размеров установки глубинность зависит также от частоты тока в генераторе (подгруппа частотных зондирований - ЧЗ) или от времени регистрации после выключения тока в генераторе (подгруппа зондирований становлением поля - ЗС). Также к этой группе методов относится относительно новый метод зондирований вертикальными токами. При переносе по профилю или площади установки с постоянными размерами, частотой или временем, получают электромагнитные профилирования.

Математический  аппарат обработки данных индукционной электроразведки гораздо сложнее  методов сопротивлений. При работе в области высоких частот на сигнал влияет не только электропроводность среды, но также ее диэлектрическая  и магнитная проницаемость.

Ввиду особенных условий выделяют в  отдельную группу методы скважинной электроразведки, хотя методы геофизического исследования скважин (ГИС) не ограничиваются электроразведочными методами.

Скважинная электроразведка

Скважинной  электроразведкой называют способ объёмного  изучения межскважинного пространства, основанный на возбуждении и изучении поля как внутри скважин, так и  на поверхности земли, а также  на электромагнитном просвечивании  окружающей среды между скважинами, сюда относят все варианты электрического профилирования в скважинах (ЭПС), методы вызванной поляризации (ВПС, ВПФС), естественного электрического поля (ЕЭПС, ПЕЭМПС), электрической корреляции (МЭК), погруженных электродов (МПЭ), в том числе методы электрического (МЗ) и магнитного (МЗМ) заряда, контактный и бесконтактный способы поляризационных кривых (КСПК, БСПК), а также все виды скважинного электромагнитного профилирования, основанные на изучении поля дипольного источники (ДЭМПС), незаземлённой петли (НПС), переходных процессов (МППС), радиоволновое просвечивание (РВП) и др. Скважинные модификации применяют для поисков залежей полезных ископаемых в околоскважинном и межскважинном пространствах, изучения формы, размеров и компонентного состава залежи, а также для увязки результатов наземных и скважинных наблюдений. 

В данной курсовой работе рассмотрим метод  естественного электрического поля.

Метод естественного электрического поля (ЕП)

- метод электроразведки, основанный на изучении локальных естественных электрических полей, образующихся в земной коре вследствие происходящих в ней различных физических и химических процессов. Установлена связь наблюдаемых естественных электрических полей с некоторыми типами месторождений полезных ископаемых, а также с определенными горными породами и гидрогеологическими процессами. Лучшие результаты дает при поисках сульфидных месторождений, графита, картировании пиритизированных и графитизированных пород. Применяется на стадии поисково-съемочных и детализационных работ в масштабах 1:50000 и крупнее. Глубинность метода до 100 м. Для производства работ разбивается прямоугольная сеть наблюдений. Точки измерения располагаются по прямолинейным маршрутам вкрест простирания рудных тел и комплексов пород. Густота точек выбирается в зависимости от размеров рудных тел и характера решаемых задач. В каждой точке с помощью электроразведочного потенциометра ЭП-1 или электронного стрелочного компенсатора ЭСК-1 измеряется потенциал или градиент потенциала электрического поля. Для устройства заземлений используются неполяризующиеся электроды. Результаты измерений представляются в виде графиков изменения потенциала вдоль маршрута и карт равных значений потенциала. Существенно искажают результаты метода ЕП блуждающие токи в земле, возбуждаемые промышленными электрическими установками, расположенными вблизи участка работ. Помехи могут быть созданы также интенсивными естественными электрическими полями, вызванными фильтрацией вод в горных породах, диффузией водных растворов и др. Существуют специальные способы борьбы с помехами, в ряде случаев позволяющие снизить их уровень или же учесть их влияние при обработке материалов.

Физические  основы метода ЕП

 

 

Механизм  образования окислительно-восстановительных потенциалов

Электрическое поле ОВ-происхождения возникает  при разделении зарядов в ходе окисления вещества. Окисляющийся объект является гальваническим элементом, для возникновения которого необходимы:

1) контакт  проводников с различными типами  проводимости (электронным и ионным) и

2) различие  ОВ-условий в различных местах контакта этих проводников.

В геологическом  разрезе условия для образования  гальванического элемента возникают  на телах из минералов с электронной  проводимостью (сульфиды, графит и уголь-антрацит), если эти тела находятся в водонасыщенных породах с ионной проводимостью. Изменение ОВ-условий на контакте электронного проводника и вмещающей среды связано с уменьшением содержания кислорода с глубиной. В верхней части электронного проводника складывается окислительная обстановка, а в нижней - восстановительная. Окисление вещества представляет собой уход электронов (отрицательных зарядов) из кристаллической решетки, и в верхней части тела на внешней стороне контакта накапливается отрицательный заряд, а на внутренней - положительный. На нижней стороне происходит восстанов-ление (поглощение электронов), и на контакте с внешней стороны накапливается положительный заряд. Процесс идет непрерывно, происходит устойчивое разделение зарядов, и электрическое поле существует долгое время.

 

Фильтрационный  механизм возникновения ЕП. I - двойной  электрический слой, II - прочно связанная  вода, III - рыхло связанная вода.

Поля  фильтрационного происхождения  возникают в ходе разделения зарядов  при смещении носителей заряда потоком  воды при фильтрации через пористую среду. Для возникновения фильтрационного  поля необходимы:

1) контакт  веществ в твердой и жидкой фазе,

2) поток  жидкости (градиент давления) в среде  и

3) пористая  структура твердой фазы.

Фильтрационные  поля возникают в напорных водоносных слоях. На стенках пор скелета  породы, представленного в значительной степени силикатными мине-ралами образуется двойной электрический слой. Катионы (положительные ионы) кристаллической решетки силикатов по размеру больше анионов и поэтому выходят на поверхность. Из-за этого молекулы воды, в которых положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислорода образуют электрический диполь, притягиваются к стенке поры отрицательными полюсами, образуя слой сильно связанной воды. При этом катионы смещаются в сторону жидкой фазы, не теряя связи с кристаллической решеткой. К слою сильно связанной воды притягиваются другие молекулы воды, образуя слой рыхло связанной воды, в котором молекулы сохраняют некоторую подвижность. Молекулы воды при этом ориентируются положительными ионами внутрь поры. Поток жидкости сдвигает рыхло связанную воду как целое вдоль поры. На выходе из поры возникает избыток катионов (положительный заряд), а на входе - их недостаток (отрицательный заряд). Движение в порах ламинарное, жидкость - вязкая, и скорость потока максимальна по оси поры. Диаметр поры должен позволять образование рыхло связанной воды в области высоких скоростей потока. При постоянном потоке разделение зарядов устойчиво, и поле существует долгое время.

Поля  ДА-происхождения возникают в водонасыщенной пористой среде при разделении зарядов за счет различной подвижности ионов электролита различного знака и их различного взаимодействия с двойным электрическим слоем. Для возникновения ДА-поля необходимы:

1) контакт  веществ в твердой и жидкой фазе,

2) жидкая  фаза в виде раствора электролита  и

3) пористая  структура твердой фазы.

При локальном  изменении минерализации (концентрации электролита) в жидкости начинается процесс диффузии - выравнивания минерализации  за счет пере-распределения ионов. Катионы имеют большую подвижность, чем анионы, поэтому покидают область высокой минерализации быстрее. В пористой среде на дальних от этой области концах пор образуется избыток катионов (положительных зарядов), а вблизи нее - избыток анионов (отрицательных зарядов). Кроме диффузии в среде происходит адсорбция анионов, которые притягиваются к двойному электрическому слою. Для возникновения ДА-поля в середине поры должно быть некоторое пространство, не занятое связанной водой.

Области применения метода естественного  поля

Геологические и инженерно-геологические задачи, решаемые методом ЕП, определяются происхождением поля. ОВ-поля возникают на залежах сульфидных руд и каменного угля-антрацита, в зонах пиритизации и графитизации, а также при коррозии металла в грунте. Интенсивные фильтрационные поля возникают в горной местности и в областях питания и разгрузки водоемов, в том числе - в местах развития карстовых явлений, и при фильтрации воды через земляные плотины. ДА-поля из-за низкой интенсивности заметны чаще при каротаже скважин на терригенных пластах.

Метод ЕП применяется для решения следующих задач:

• в разведочной геофизике:

1) поиск  и разведка месторождений сульфидных  руд и месторождений каменного  угля;

2) геологическое  картирование тектонических границ;

3) поиск  и разведка месторождений подземных  вод;

4) поиск  областей питания и разгрузки  водоемов;

• в инженерной геофизике:

1) поиск  мест карстово-суффозионных процессов;

2) мониторинг  состояния плотин;