В монографии рассмотрены теоретические и экспериментальные данные о быстрых процессах вызванной поляризации (БВП), изучаемых в методе ранней стадии вызванной поляризации (ВП). Приведены наиболее важные свойства БВП, их связь с электрохимическими параметрами и вещественным составом природных электронных проводников. На основе лабораторных исследований представительных коллекций рудных минералов показаны закономерности поведения их временных параметров БВП в зависимости от условий рудообразования. Описаны факторы, ограничивающие применения традиционных методик полевых наблюдений ВП, особенности полей ВП, измеряемых во время пропускания нестабилизированного тока, предложена методика полевых наблюдений БВП. Теоретически и экспериментально обоснована методика измерений БВП в токовой линии с линейными заземлениями, лежащая в основе автоматизированной непрерывной съёмки БВП в движении при мелкомасштабных съёмках и каротаже скважин. Анализируются принципы интерпретации полевых наблюдений амплитудных и временных параметров БВП. Сформулирована геологическая информативность БВП при крупномасштабных поисках и разведке рудных месторождений, на конкретных примерах показаны перспективы наземных съёмок в движении и при каротаже скважин путём измерений БВП в токовой линии.

Для специалистов-геофизиков, геологов, занимающихся геофизическими поисками и разведкой рудных месторождений, аспирантов, магистрантов, студентов.

Табл. 24. Ил. 155. Библиогр.: 98 назв.

Проблема глубинных поисков оруденения, связанного с сульфидами, была и остаётся одной из основных в теоретической и прикладной геологии. Она возникла вследствие резкого сокращения легко открываемых месторождений к концу первой половины XX в. Техническая возможность решения задачи казалась реальной, когда геологи овладели современными скоростными методами бурения колонковых скважин с алмазными и твёрдосплавными коронками. Но бурение вслепую, по площадям, оказалось достаточно дорогим. Геохимические методы в условиях перекрытых первичных и вторичных аномалий также оказались неэффективными.

Потребовалась разработка геофизических методов выявления перспективных площадей с сульфидной минерализацией. Один из таких методов основан на явлении вызванной поляризации, связанной с переходными процессами. Однако нередко метод ВП оказывался не эффективным в зонах развития толщ многолетнемёрзлых пород и углеродистых формаций, далеко не всегда содержащих сульфиды. Он не позволял надёжно выявлять в толщах так называемых чёрных сланцев зоны продуктивной сульфидной минерализации.

В 1950—1960-х годах в результате известных теоретических и экспериментальных исследований двойного электрического слоя и кинетики спада максимумов вызванной поляризации было установлено, что процесс спада неодинаков в разных промежутках времени. Оказалось, что на ранних временах, измеряемых миллисекундами, вид кривых спада ВП как для разных минералов, так и для одних и тех же, различающихся по условиям залегания, парагенезисами и химическим составом, индивидуален. Наиболее информативными оказались изменения временных параметров быстрых электрохимических переходных процессов — быстрых переходных процессов вызванной поляризации (БВП), вызываемых зондированием короткими импульсами тока.

Один из авторов предлагаемой читателю книги, доктор технических наук А. П. Карасев, используя теоретические исследования В. А. Комарова, в эксперименте и натурных условиях разработал новый метод изучения спада вызванной поляризации на ранних временах (РСВП).

Начиная с конца 1950-х годов в Читинском филиале ЦНИГРИ, а затем в ЗабНИИ Мингео СССР организовалась инициативная группа молодых исследователей (Г. И. Князев, Р. С. Сейфулин, А. П. Карасев, В. И. Красников и др.), которая проводила комплексное изучение электрических свойств сульфидов и других рудных минералов с целью создания теоретической основы использования их электрофизических характеристик для выяснения причинно-следственных связей в системе: минеральные тела разных уровней организации (от минерального индивида и парагенезиса до рудных тел и месторождений и вмещающих их горных пород) — физическое поле на поверхности и в недрах Земли.

В результате было установлено, что физическая природа результирующих кривых, получаемых различными полевыми методами геофизики, достаточно сложна. В каждом конкретном случае зависит как от особенностей химического состава минералов и их ассоциаций, так и опосредованно от условий их образования. Детальное изучение разных по составу и формам вхождения примесей природных минералов (пирит, арсенопирит, галенит и др.), а также синтезированных в Воронежском университете их аналогов позволило установить принципиальные зависимости в системе состав-свойство.

Одним из перспективных в теоретическом и прикладном аспектах оказалось направление изучения ранней стадии вызванной поляризации. Методологической основой исследований было сравнительное изучение кривых БВП на ранних временах у различных сульфидов (пирит, арсенопирит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.) и групп индивидов одного и того же их минерального вида, образовавшихся в различных условиях и частях зональных построек, включающих рудное тело и зону околожильных изменений.

Весьма плодотворным оказалось изучение кривых БВП пирита, в структуре которого основными дефектами, обусловленными соотношением серы и железа и условиями кристаллизации, является мера отклонения от стехиометрии. На примере исследования полной зональности ряда жил Дарасунского месторождения золота было показано периодическое, ритмичное изменение состава пиритов, обусловившее аналогичное изменение их термоЭДС и золотоносности. Авторы книги установили, что кривые БВП пирита и других сульфидов также имеют тенденцию к ритмичному изменению как в поперечных, так и продольных разрезах изученных рудных тел. Более того, выявлено направленное изменение этих кривых, осложнённое их ритмичными флюктуациями. Оно является универсальным и легко может быть объяснено с позиции теории триад.

В политриадных рудоносных жилах от зоны околорудно-изменённых пород к осевым частям жильных тел, содержащих сульфиды, последние могут повторяться неоднократно. Сульфиды находятся преимущественно в срединной части триады, между алюмосиликатами, являющимися их субстратом, и кварцем, завершающим каждую триаду и весь процесс формирования рудного тела. При этом свойства сульфидов и кварца ритмично, но в принципе однонаправленно изменяются.

Особое значение для современной России, более 60% территории которой находится в зоне развития многолетней мерзлоты, имеет теоретическое обоснование возможности использования в этих условиях геофизических методов электроразведки. Авторы успешно развивают это относительно новое направление в области связи ВП с процессами в мёрзлых и талых горных породах. Показано, что приведённые скорости спада ВВП, полученные на моделях мёрзлых пород, значительно больше, чем на талых. Экспериментально доказано, что минералого-геохимические процессы в условиях зоны криоминералогенеза протекают интенсивно и решающее значение для возможности реализации в этих условиях методов ВП является плёночная вода. Пока выполнены исследования на зёрнах псаммитовой размерности, тогда как в природных условиях, особенно в зонах окисления сульфидных месторождений в черносланцевых толщах, широко развиты структуры пелитовой размерности и глинистые минералы. Поведение воды на них иное и требует специальных исследований как в талом, так и мёрзлом состоянии, особенно при температурах около нуля градусов, где свойства воды и электролитов могут быть существенно другими. Тем не менее полученные данные уже являются основой для практического использования метода БВП при картировании криогенных систем в полевых условиях.

На огромном статистически представительном материале многих месторождений различных рудных формаций с использованием явления типоморфизма в работе показаны мера и контрастность полученных различий кривых БВП. Авторам удалось не только получить для пирита, в меньшей мере для арсенопирита, чёткие критерии различия рудного и безрудного процессов, но и разработать полевой метод фиксирования аномалий в стационарных условиях и, что особенно важно, в движении. Для решения этой задачи изучены особенности измерений БВП в токовой линии. Это позволило автоматизировать процесс измерений при непрерывном движении измерительной установки и создать аппаратурно-технологический комплекс, позволяющий вести съёмки вызванной поляризации в движении. С использованием этой системы впервые в нашей стране и мире проведены мелкомасштабные съёмки БВП.

Предлагаемая читателю монография является ярким примером законченной научно-прикладной работы, сочетающей фундаментальное разноаспектное исследование физических и физико-химических процессов ВП и создание новой технологии съёмки и интерпретации данных метода для практики геолого-разведочных работ.

ОТ РЕДАКТОРА
д-р геол.-минерал. наук Г. А. Юргенсон

Книги на ту же тему

1. Электроразведка, Якубовский Ю. В., 1973
2. Электроразведка: Справочник геофизика, Тархов А. Г., ред., 1980
3. Новые методы инженерной геофизики, Бондаренко В. М., Викторов Г. Г., Демин Н. В., Кульков Б. Н., Лумпов Е. Е., Христич В. А., 1983
4. Электромагнитные методы разведки в рудной геофизике, Светов Б. С., Петровский А. Д., Ершов Е. М., Каменецкий Ф. М., Коваленко В. Ф., Франтов Г. С., Фролов А. Д., Шауб Ю. Б., 1966
5. Полевая геофизика, Знаменский В. В., 1980
6. Комплексирование геофизических методов при решении геологических задач. — 2-е изд., перераб. и доп., Никитский В. Е., Бродовой В. В., ред., 1987
7. Интерпретация данных сейсморазведки методом отражённых волн, Пузырев Н. Н., 1959
8. Высокоточная гравиразведка, Немцов Л. Д., 1967
9. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов, Авдонин В. В., Ручкин Г. В., Шатагин Н. Н., Лыгина Т. И., Мельников М. Е., 2007
10. Геотермический метод исследования толщ мёрзлых пород, Редозубов Д. В., 1966
11. Геологические основы поисков и разведок рудных месторождений, Смирнов В. И., 1954
12. Основные параметры природных процессов эндогенного рудообразования. В 2-х томах (комплект из 2 книг), Кузнецов В. А., ред., 1979
13. Вопросы изучения и методы поисков скрытого оруденения, 1963