Геофизика_1 / ЕП 1

_т

В природных условиях изменение физико-химической обстановки в объеме среды, занимаемой рудным телом, а также непостоянство минералогического состава последнего приводят к тому, что скачок потенциала на границе рудного тела и вмещающей среды оказы­вается непостоянным. Относительное изменение э. д. с. двойного слоя приводит к возникновению электрического поля, а поскольку сама рудная залежь и вмещающие ее породы обладают конечной проводимостью, то это поле обусловливает электрический ток, текущий как во вмещающих породах, так и внутри рудной залежи. Таким образом, рудная залежь и вмещающая ее среда образуют своеобразный природный элемент, внутренней цепью которого является само рудное тело, а внешней — вмещающие породы. Катод этого элемента обычно приурочен к верхней части рудного тела (рис. 88).

Рассмотрим влияние некоторых из перечисленных выше факто­ров на характер естественного поля.

В табл. 7, составленной по данным Г. Б. Свешникова [30], основ­ные рудообразующие сульфидные минералы расположены в ряд по убыванию их среднего электродного потенциала. В данном случае этот потенциал определялся в нормальном растворе КС1 по отно­шению к нормальному водородному электроду.

Таблица 7

Минерал

Потенциал минерала, В

Марказит . Пирит . . . Халькопирит Арсенопирит Борнит. . . Пирротин . Петландит . Галенит . . Молибденит Сфалерит . Шмальтин .

0,56

0,46; 0,48; 0,42; 0,48; 0,41; 0,46; 0,48

0,42; 0,38; 0,33

0,35

0,29; 0,35

0.30; 0,34; 0,25

0,22

0,25; 0,14; 0,25; 0,29; 0,15; 0,14

0,14

0,12

0,11; 0,12

Из табл. 7 следует, что относительное изменение скачка потен­циала на контакте рудная залежь — вмещающая порода, обусловлен­ное различием минералогического состава руды для разных частей залежи, в случае зонального распределения минералов может достиг­нуть нескольких сотен милливольт.

В том случае, когда воды, омывающие рудное тело, богаты суль­фидными ионами, скачок потенциала на его поверхности зависит главным образом от рН растворов. Весьма характерно для суль­фидных месторождений определяющее влияние на характер двой-

154

ного слоя сульфидных ионов, а также ионов железа —Ре³⁺ и Ре²⁺. От концентрации этих ионов в растворах зависит окислительно-восстановительный потенциал последних.

К природным образованиям, обладающим электронной проводи­мостью, относятся, как это указывалось в гл. I, залежи графита и графитизированных пород, а также антрацитов. Эти породы в бла­гоприятных геологических условиях также могут явиться источни­ками естественного электрического поля. В том случае, когда в состав графита, графитизированных пород или антрацитов входят рассеян­ные сульфиды, механизм возникновения естественного поля близок к таковому для сульфидных залежей.

При отсутствии сульфидов графит и антрацит ведут себя в при­родных условиях как инертные электроды и их потенциал опре­деляется окислительно-восстановительным потенциалом омывающих растворов, который зависит главным образом от концентрации в растворах кислорода.

Наличие относительных изменений э. д. с. двойного слоя на контакте электронно-проводящих минералов и растворов не является достаточным условием для существования естественного поля. Элек­трический ток, возникающий во вмещающих породах и внутри залежи, приводит к электрохимическим реакциям в катодной и анод­ной областях. Продукты этих реакций поляризуют природный эле­мент и, соответственно, уменьшают естественное поле в окрестно­стях рудной залежи. Лишь в том случае, когда продукты реакций механически выносятся из катодной и анодной областей или уни­чтожаются какими-либо природными химическими агентами, есте­ственное поле вокруг рудной залежи может существовать, практи­чески не изменяясь, очень длительный срок.

Основными природными деполяризаторами являются подзем­ные воды, омывающие рудную залежь и приносящие в катодную и анодную области деполяризующие вещества — главным образом кислород. В районах с горным рельефом большую роль в процессе деполяризации может играть денудация.

Экспериментальные исследования, выполненные рядом исследо­вателей (Е. А. Сергеев, А. С. Семенов, Г. Б. Свешников и др.), по­казали, что относительные изменения скачка потенциала на контакте сульфидных залежей с вмещающими породами достигают несколь­ких сотен милливольт. Следует отметить, что для подобных измере­ний используют горные выработки и скважины, которые неизбежно нарушают естественный режим циркуляции подземных вод и их химический состав в той области, в которой ведутся измерения. Таким образом, изменяются основные факторы, определяющие ис­следуемое явление. В этом отношении методика изучения источни­ков локального естественного поля в их природных условиях не может считаться достаточно разработанной.

Другим источником естественных электрических полей, суще­ственным для электроразведки, являются электрокинетические про­цессы, сопутствующие фильтрации подземных вод через поры горных

155