Файл: Рысс Ю.С. Поиски и разведка рудных тел контактным способом поляризационных кривых.pdf

1. Несмотря на кажущуюся ясность, тем не менее совершенно не очевидно, что понимать под поверхностью рудного тела и поверх­ ностью рудных минералов на внешней границе рудного образования. Как известно, пространственное распределение рудного вещества для многих типов руд весьма сложно. Обычно контур рудных тел, изображенный на геологических планах и разрезах, является услов­ ным и в самых общих чертах ограничивает области, включающие полезный компонент с содержанием, экономически выгодным для эксплуатации. Такой контур, как правило, достаточно далек от реальных границ физического распределения рудного вещества в виде прожилков, вкрапленников, скоплений агрегатов рудных минералов разной текстуры и т. д. Вместе с тем этот контур практически нужен для эксплуатации и характеристики запасов месторождений. Из­ учение его является одной из целей геологической разведки.

Для электрохимических измерений, учитывающих реакционные поверхности, рассмотренное различие между ними и сложными поверхностями отдельных прожилков и скоплений как в макро-, так и в особенности в микромасштабе, совершенно очевидны. Тем более очевидна их несопоставимость с контурами рудных тел, изобра­ жаемых на разрезах. Переход от реагирующих поверхностей к более общим физическим поверхностям, а от них к обобщенным контурам рудных образований составляет чрезвычайную трудность исполь­ зования электрохимических наблюдений для определения величины поверхности рудных тел.

2. Связь между предельной силой тока реакции и величиной поверхности, а следовательно, и предельная плотность тока реакции постоянны при прочих равных условиях. Изменение условий меняет значения предельной плотности тока реакций. Указанные изменения могут быть в общем случае большими. Например, в зависимости от изменения скорости протекания электрохимических процессов, характеризуемого величиной dl/dt, предельная сила и плотпость

тока реакций меняются пропорционально т dl/dt. Роль других факторов может быть столь же значительной. В частности, существен­ ные изменения возможны за счет термодинамических факторов физико-химического состояния поверхностей и т. д. Учет различных факторов, в л и я ю щ и нах величину предельной плотности тока реак­ ций, представляет вторую серьезную трудность в ее использовании для характеристики величины поверхности и линейных размеров рудных тел.

Чтобы преодолеть отмеченные трудности и приблизиться к реше­ нию поставленной задачи можно использовать следующий путь.

Пусть рудное образование представлено прожилками, ответвле­ ниями, апофизами и скоплениями рудного вещества, разнообразно ориентированными в пространстве. На разрезах и планах рассматри­ ваемые образования отражаются совокупностью некоторых контуров. В пределах очерченных контуров отдельным компонентам — мине­ ралам или химическим элементам — могут быть приписаны усред­ ненные значения содержания. Границы представляемого рудного

тола надежно обоснованы скважинами и л и горными выработками н не являются одним из вероятных вариантов, отстраиваемых в про­ цессе разведки месторождения по мере накопления фактических данных. Если с рассматриваемым рудным телом провести наблюдения методом КСПК и получить поляризационные кривые, то предельную силу тока І пр каждой из обследованных реакций можно сопоставить с общей величиной поверхности 5 рудного тела в целом:

(15)

■* пр

и с величиной поверхности S 1 того минерала, на котором протекает реакция:

(16)

пр

где индекс I приписывается конкретному минералу.

Долю поверхности выбранного минерала на всей поверхности оруденения можно определить как пропорциональную содержанию С1 этого минерала в рудах:

где nil, d i, Vi, h u a £ — масса, удельный вес, объем, высота н коэф­ фициент, учитывающий форму и распределение агрегатов минерала в рудном теле; М, d, v, h, а — соответствующие величины для всего рудного тела.

Отсюда следует, что величина поверхности избранного минерала пропорциональна его содержанию в рудном теле и всей поверхности

Коэффициент Л’іоо имеет размерность обратную плотности тока н представляет собой некоторый аналог обратной величины пре­ дельной плотности тока реакции. Его удобно обозначить как коэф­ фициент перехода между предельной силой тока реакции и поверх­ ностью рудного тела при условии, что все рудное тело, залегающее в естественных природных условиях, на 100% сложено одним мине­ ралом с индексом I. К\оо учитывает природу электрохимической

реакции, физико-химические условия протекания электрохимиче­ ского процесса, геометрические особенности размеров, формы и рас­ пределения в оруденении зерен и скоплений исследуемого минерала. Таким образом, ÄJ00 является сложной величиной, учитывающей комплексное влияние разнообразных факторов.

Если К \оо, /<Тоо • ■• будут сохранять более или менее постоян­ ные значения в широком диапазоне геологических условий, включая

75* Û

*jû

50 -

Рис. 18. Поляризационные кривые, снятые па медно-нике­

и содержание обследуемых минералов, то указанные коэффициенты могут служить для определения в достаточно простой форме вели­ чины поверхности и по ней линейных размеров рудных тел. По­ стоянство коэффициентов К 100 можно экспериментально проверить на многих рудных объектах. Если оно действительно существует, то отыскание коэффициентов К і00 и будет решением задачи опре­ деления но предельной силе тока электрохимических реакций величины поверхности рудных тел.

В случае изменения коэффициентов К 100 должны выявиться факторы, которые его обусловливают. Тогда для решения задачи потребуется количественный учет влияющих условий, которые нужно выразить соответствующими параметрами.

Постоянство коэффициентов А’10о или их функциональные изме­ нения для разных геологических условий в общем случае не оче­ видны, но тем не менее их можно предполагать. Такое предположение основывается на том, что, несмотря на всю сложность геологических явлении, они закономерны. Эти закономерности при надлежащем выборе формы могут быть выражены более пли менее просто, по край­ ней мере в первом приближении. Во многих случаях такого при­ ближения достаточно для практических целей. Оно может быть улучшено, если в этом возникает необходимость.

Описанный подход к определению величины поверхности и линей­ ных размеров рудных тел по предельной силе тока электрохимиче­ ских реакций был применен при изучении месторождений разных масштабов и разных типов. Выше обращалось внимание на парал­ лельное увеличение предельной силы тока реакций п размеров руд­ ных тел. На рис. 18 приведены результаты наблюдений поляриза­ ционных кривых на отдельных телах трех медно-никелевых место­ рождений Кольского полуострова. Все обследуемые тела однотипны по минеральному составу (пирротин, пентландит, халькопирит), но отличаются размерами, содержанием минералов и геологическими

чпевые, прожилковые и прожилково-вкрапленные с участками сплошных сульфидов. Оруденение приурочено к перидотитовым массивам, залегающим среди филлитовой толщи, насыщенной графи­ товыми прослоями. Внешняя поверхность рудного тела I I соста­ вляет около 52-103 м2. Среднее содержание пентландита — 19,1%; халькопирита около 10%. Оруденение залегает среди гнейсов и пред­ ставлено сплошными и прожнлково-вкрапленными рудами с большей

На рис. 18 видно, что на всех трех рудных телах при катодном процессе выделяется реакция с потенциалом —0,35 в, протекающая на пентландите. Предельная сила тока этой реакции убывает в ряду от тела I к телу I I I в соответствии с уменьшением величины их поверхности и размеров. Таким образом, чем больше поверхность тела, тем больше предельная сила тока реакции.

Кроме реакции на пентландите, на представленных кривых для рудных тел I I и I I I наблюдается процесс при потенциале —0,6 в. Он соответствует совместной реакции на халькопирите и пирротине. На рудном теле I I I рассматриваемый процесс имеет предельную силу тока 16 а, на теле I I больше 25 а, а на теле I он, очевидно, еще больше. Следовательно, для этой реакции справедлива та же законо­

мерность: чем больше размеры тела, тем больше предельная сила тока реакции.

Аналогичный эффект можно видеть для реакций при потенциалах положительнее —0,3 в на телах I и II, отвечающих кислородному процессу и для халькопирптовой анодной реакции на телах / п III.

Из полученных данных следует увеличение предельной силы тока каждой отдельной реакции, которое соответствует увеличению вели­ чины поверхности и размеров рудных тел.

В табл. 5 приведены значения коэффициентов К і00, вычисленные из наблюдений поляризационных кривых и геологических сведений для двух медно-никелевых и одного полиметаллического рудных тел. Указанные три тела наиболее подробно изучены с помощью скважин и горных выработок, что позволяло надеяться на достаточ­ ную надежность отображения контура тел на геологических планах и разрезах. Для этих же тел можно было с наибольшей степенью надежности оценпть среднее содержание слагающих их минералов

Т А Б Л И Ц А 5

Коэффициенты перехода Кюо

стан)

Из табл. 5 видно, что для каждой реакция на соответствующем минерале коэффициент К 100 имеет свою величину. Для одной и той же реакции на одном минерале, находящемся в разных рудных телах (катодный процесс на пентлапдите в медно-никелевых телах), зна­ чения коэффициентов К і00 весьма близки. Различия коэффициен­ тов /1 loo Для разных процессов относительно невелики н колеблются в пределах от 100 до 500 м2/а. Для исследованных катодных