Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методическое обеспечение комплексных исследований тепловых свойств горных пород и руд на примере бокситовых месторождений Гвинейской республики

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методическое обеспечение комплексных исследований тепловых свойств горных пород и руд на примере бокситовых месторождений Гвинейской республики"

'и О г 9 1?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

МОСКОВСКИЙ ОРДОНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ вЕРГО ОРДЖСШЩЦЗЕ

На правах рукописи УДК 552.082:536

БАНГУРА МОХАЩЦ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ гогаых Г РОД И РУД НА ПРИМЕРЕ БОКСИТОВЫХ МЕСТОРОЖ' ЙИй ГВИНЕЙСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Специальность: 04.00.12 - Геа? теские методы поисков и развь, и месторождений П' ¡езных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени канд.^ч/га физико-математических наук

Москва - 1991,

Работа выполнена на кафедре технической физики и физики горных пород Московского ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочного института имени Серго Орджоникидзе.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Ю.А.Попов Научный консультант: кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Г.П.Шунейкин Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

Совета Д.063.55.03 в Московском ордена Трудового Красного Знама

117405, г. Москва, ГСП-7, В-485, ул. Миклухо-Маклая, д. 23. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

наук Г.А.Соловьев

кандидат физико-математических

наук В.И.Бочаров

Ведущая организация - Геологический институт АН СССР

ни геологоразведочном институте им. С.Орджоникидзе по адресу:

Автореферат разослан

1991 г.

Учены!! секретарь Споципвизированного Совета доктор ф.-и.н.

X

Ю.И.БЛОХ

ОПЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ —1

Актуальность теми диссертации. Комплаксше исследования тэллоЕЦХ свойств минералов, горных пород и рул являются неотъемлемой частью работ по изучению глубинного строения земной коры, построения физико-геологических моделей геологических объектов, при применении таких геофизических катодов поиска п разведки месторождений полезных ископаема, как тепловая аэрокосмическая съемка и терморазведка, при исследованиях теплового поля Земли в рамках фундаментальных исследо -ваний. В комплексе теплофизических измерений к наиболее отстающим направлениям можно отнести измерения температуропро -водности и тепловой активности-свойств, необходима при ро -шении перечисленных задач. Это требует создания и внедрения в практику геофизических работ новых теоретических и экспериментальных разработок для развития массовых и независимых измерений этих тепловых свойств.

В то же время до последнего времени оставались петро -физически слабо изученными бокситовые руды, относящиеся к важнейшим полезным ископаемым Гвинейской Республики, при этом данные об их тепловых свойствах практически отсугство -вали. В связи с развитием работ на бокситы на территории Гвинейской Республики получение данных о тепловых и других физических свойствах бокситовых руд и вмещающих пород и оценка информативности тепловых свойств для геолого-геофизи-ческлх исследований является актуальной задачей.

Цель работы. Повышение эффективности теплофизических исследований минеральных сред при поисково-разведочных ра -богах.

Основные задачи «следований.

1. Экспериментально-теоретическое обоснование метода -ки измерений тепловой активности образцов горных пород и руд.

2. Разработка установки для массовых детальных измерений тепловой активности образцов горных пород и руд при геофизических исследованиях.

3. Совершенствование методической базы тешофнзическпх исследований минеральных сред путей создания теоретических

и экспериментальных моделей метода сканирования для незави -симых измерений температуропроводности.

4. Получение данных о тепловых свойствах бокситов.Гвинейской Республики и. оценка перспективности использования тепловых свойств при геолого-геофизических исследованиях на примере одного из бокситовых месторождений Гвинеи.

В основе диссертации лежат материалы теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором в период. 1987-1991 г.г. в отраслевой неучно-исследовательной лаборатории ОНИЛтеглофизаческих методов Московского Ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочного института имени Серго Орджоникидзе.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые в практике геофизических исследований ооз -даны методика в экспериментальная установка, обеспечивающие массовые детальные измерения тепловой активности горных по -род в руд,необходимые, в частности, для обеспечения тепловой ввросьеыки.

2. Созданы в опробованы теоретические и экспериментальные иодадв метода сканирования, основанные на использовании »агульского и гармонического источников тепловой внергии.

обеспечивающие независимое определение температуропроводнос -ти минеральных сред.

3. Усовершенствована методика для независима массонгс детальных норазрушающих измерений температуропроводности минералов, горних пород и руд, исключающая влияние оптических характеристик поверхности изучаемых образцов на результаты измерений.

4. Получены датше о тепловых свойствах природных типов - бокситов и вмещающих их пород одного из крупнейшие бокситовых

месторождений Гвинейской Республики - месторождения Сангареди, показана высокая информативность тепловых свойств применительно к геолого-геофпзнчзским исследованиям.

Практическая ценность работы состоит в том, что соэда -но аппарагурно-методаческое обеспечение геплофизическлх исследований гелиотерыозонн применительно к задачам теплотой аэросъемки, найдены пути повышения эффективности исследования тепловых свойств минералов, горных пород и руд прп решении гео -термических и петрофизических задач фундаментального а прше -ладного характера, получены новые данные о комплексе физических свойсте одного из ценнейших полезных ископаемых Гвинейской Республики - бокситов.

Реализация и внедрение результатов иссгздований.

Полученные научные результаты используются в ВШИКАМ, в Московской опытно-методической комплексной аэрологической экспедиции, в работах отраслевой научно-исследовательской ла -боратории теплофизических исследований геологических объектов МГРИ, в Государственном геологическом музее им. В,И.Вернадского.

Апробация работы. Основные результаты, изложепные в дис-

сертации,докладывались на региональной конференции АН СССР "Теотершш и ее применение в региональных и поисково-разведоч-ида исследованиях" в 1989г., г. Свердловск , на заседа1ши Проблемного совета по электромагнитным натодам поисков и разведки полезных ископаемых геофизического факультета МЕРИ, на науч -ных конференциях МГРИ в 1988, 1989, 1990, 1991 г.г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы, включая тезисы доклада на региональной конференции.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Всегостраниц машинописного текста, 2 3 рисунков, А1 таблиц. Список литературы включает 9 6 наименований.

Работа выполнена в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории теплофизических исследований геологических объектов Московского Ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочного института имени Серго Орджоникидзе в рамках исследований по планам научно-исследовательских работ НИР Мингео СССР под научным руководством доктора физико-математических наук, профессора Ю.А. Попова.

Автор считает своим долгом поблагодарить научного руко -водителя, профессора Ю.А. Попова, научного консультанта, доцента Г.П.ЩунеШшна, а также сотрудников МГРИ В.В.Березина, Н.Д.Коваленко, А.А.Костюрина, В. М. Коросте лава, А. Г,¡.Манделл, Р.А.ГомускетчД.Д.Оникиенко за всестороннюю помощь и внимание при выполнении работы.

Диссертационная работа включает в себя следующие главы:

Глава I. Комплексные теплофиздческие измерения в геолого--г^офизнческих исследованиях.

Глава 2. Игтодака и экспериментальная установка для опре-

деления тепловой активности горных пород и руд на основа поперечно-линейного источника тепла.

Глава 3. Разработка и исследование методик определения температуропроводности минералов, горных пород и руд на осно -ва подвижных источников переменной мощности и скорости.

Глава 4. Результаты теплофизичэских исследований различных петрографических групп бокситов Западной Гвинеи месторож -дания Сангареди и некоторых минералов на основе разработанных методик.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе работы показана важная роль комплексных теплофизических исследований в геолого-геофизических работах и необходимость измерений, наряду с теплопроводностью, таких тепловых свойств минеральных сред, как температуропроводность и тепловая активность.

В го же время анализ современного состояния методов и средств определения температуропроводности и тепловой актив -ности минералов, горных пород и руд показал, что аппаратурно-методическое обеспечение измерений температуропроводности является недостаточным; методы непосредственного определения тепловой активности отсутствуют вообще, расчетный же путь определения тепловой активности (через теплопроводность и тем -пературопроводность) зачастую приводит к значительным погрешностям. Это обусловливает необходимость развития методической

базы комплексных теплофизических исследований минералов, гор-

1

ных пород и руд.

Первое защищаемое научное положение сформулировано нами следующим образом.

Созданию теоретическая и экспериментальная модели метода сканирования для назависимого измерения тепловой активности и реализующая их экспериментальная установка обеопочивают массовые. неразрущаюпвю бесконтактные измерения тепловой актив -ности образцов горных пород п руд в рамках поисково-разведочных работ, проводимых с помощью тепловой аэросъомш.

В работо описаны разработанные методика и экспериментальная установка для определения тепловой активности образцов горных пород и руд. В основу методики положена предложенная наш теоретическая модель подвижного поперечно-линейного ис -точилка с дифференциальной регистрацией температуря в двух точках образца, представляющая собой развитие одной из моделей метода сканирования (Попов Ю.А., 1982г.). При этом получили простую рабочую формулу для независимого определения тепловой активности исследуемого образца:

ного образца.

При практической реализации методики вашюе место занимает выбор параметров режима измерений, к которым относятся

влиянием на результат измерений ряда факторов, возникающих вследствие неадекватности теоретической и экспериментальной моделей, завлсяцах от параметров режима и характеристик реального «сточллка. К укаэгннкм факторам относятся: конечные раз -шры (длина п сирина) источника энергии, теплоотдача с поверхности, гэнечныэ голоска и сирина исследуемого образца, конеч-

скорость сканирования . рабочая база /I/, характеристики

обусловлено

нив размеры поля зрения регистратора температуры, нестабиль -ностъ скорости сканирования и мощности источника энергии. Анализ перечисленных составляющих погрешности определения тепло -вой активности показал, что наиболее значимой является погрешность вследствие конечной длины источника тепла; показано, что для ее минимизации при измерениях следует подбирать стандартный образец с тепловыми свойствами, близкими к свойствам исследуемого образца. Другие составляющие погрешности не превышают 2-3$. Использование дифференциальной регистрации температуры позволило исключить погрешность вследствие конечных размеров поля зрения регистратора температуры.

Оценка соответствия теоретической и экспериментальной моделей реальным условиям измерения позволила определить пара -метры режима измерений: ЯГ = 4-Ю-3 м/с; Д^/ =3-10~" м; Да/ = 4,5-Ю-2 м при длине источника Ь = м. Расчет-

ные значения составляющей погрешности измерений при выбранных параметрах режима составляют, например, для конечной длины источника при соотношении ТС.лпературопроводности исследуемого и стандартного образцов в пределах 0,7-1,4 . В то же время суммарное значение погрешности из-за других факторов не превышает 0,6%, чем в большинстве случаев можно пренебречь.

Создание экспериментальной установки, реализующей мето -дику измерений тепловой активности при выбранных параметрах режим;-., потребовало решения двух основных задач: создания полосового источника тепла и дифференциального регистратора темпе -ратуры. Источник, созданный на основе цилиндрической электро -лампы типа КГ-220-500 с внешним цилиндрическим отражателем, обеспечивает полосу нагрева размерами 60 х 80 ш с равномерным распределением мощности вдоль длинной оси. Регистрация темпе -

- б -

ратуры осуществляется бесконтактным способом ло ПК-излучению поверхности образца. В качестве чувствительных элементов ро -гистратора температуры использованы два пироэлектрических приемника излучения тала МГ-30, обеспечивающие оптимальный энергетический-рела;м в диапазоне регистрируемых температур 290-340К. Дифференциальный характер регистрации температуры пот -ребовал применения специальных мер по обеспечению идентичности характеристик преобразования датчиков тешературы: отбор приемников, использование одного объектива, общих модулятора и источника опорного излучения и др. Регистратор температуры обладает температурным разрешением около 0,08К, обеспечивает регистрацию излучеиия с двух площадок размером около 1x1 мм в плоскости предметов и находящихся на расстоянии 16 мм друг от друга.

Установка для определения тепловой активности образцов горных пород включает неподвижную платформу с размещенными на ней стандартным ц исследуемыми образцами, электропривод для перемещения с постоянной скоростью регистратора температуры и источника тепла относительно платформы, а также устройства обработки данных £ вывода результатов измерений. В качестве последнего использован комплекс технических средств КТС-87, обеспечивающий совместно с устройством управления автоматизацию эксперимента.

Созданная установка работает следупцим образом. После размещения на платформе стандартного и исследуемых образцов включают устройство управления, далее измерения проводят ав -токптжчвека. В процессе перемещения источника энергии и регистратора температуры происходит периодическое считывание сигналов датчиков температуры, их обработка и распечатывание результатов г?5»реш:С. Установка обеспечивает изшрения тепло -

вой активности в диапазоне 500-7000 Дк/(м К с) с погрешностью не более 10%.

Второе защищаемое научное положение.

Разработанные теоретические модели метода сканирования для измерения температуропроводности на 'основе источника переменной мощности, предложенное способн и установленные режимы экспериментальной реализации этих моделей с использованием импульсного и гармонического источников, а также непрэшвнодейст-вующего источника, движущегося о переменной скоростью, обеспечивают независимые экспрессные определения темпердтуропровод -ностд и расширяют возможности комплексных теплофизикеских исследований минералов, горных пород и руд.

Известная теоретическая модель импульсного источника основана на закономерностях температурного поля голубесконечно -го твердого тела, на поверхности которого в некоторый момент времени включен и перемещается с постоялной скоростью точечный источник тепловой энергии Попов Ю.А., 1982г.), при этом тем -пературопроводность можно определять по коэффициенту теплона -сыщения, поскольку избыточная предельная температура в точке наблюдения, перемещающейся вслед за источником на заданном расстоянии Д/, определяется выражением:

ТГ0 -.Т'.^аЛ),

«-Т- "Ж

где X - постоянная температура в квазистационарном режиме;

Н^Д)- коэффициент теплонасыщения, который характеризует степень приближения к вазиставдонарному режиму и возрастает от 0 до I с ростом времени £ .

На основании данной модели нам создана методика неза -виснмого измерения температуропроводности. С помощью теоретических и оксперямвнтяльных исследований получено семейство но-

мограмм видаТ=Т'(С1) для фиксированной скорости движения источника if и рабочей базы Л/, позволяющее определять тем -пературопроводность по измеренному периоду теплонасыцешя.

Результаты исследований показали, что данный способ может быть использован для измерения температуропроводности О, даже на образцах малых размеров протяженностью менее 10 м при установленных в работе параметрах рожшла измерений-Т)" о; Ю-2 м/с, Д/ а Ю~2 ¡л.

Нами предложен способ измерения температуропроводности, который основан на определении максимума' производной процесса установления температуры поверхности образца при действии импульсного источника.

Значение i qTCO/c^Jrnax UP;'- заданных параметрах режима измерений зависит от температуропроводности Q, и теплопроводности Я I однако величина отношения (с\Устано -вившемуся значению температуры "Г* определяется только значением температуропроводности. Поэтому, используя относитель -ный принцип измерений, то-есть определив значения установив -шойся температуры и максимум производной для исследуемого и стандартного образцов, неизвестная величина CL образца находится по формуле

Q-W-I

т*

'сг

1 а

ст

(dT(0/dt)

V

и

а

tnajC

tnax

относятся к стандартному об-

Х'де значения i ст разцу.

Поскольку в прльедепнув формулу значения I и ее максимально! производной входят в вида отношения, то ото оозво -

ляет измерять их в относительных единицах непосродственно по термограю,18. Введение стандартного образца позволяет, как и в. первом способе, исключить погрешность, связлшгую с пнерцион -ностыо регистрирующей системы.

Суммарная погрепность определения СI данной методикой но превышает 8-10$. Отличие значений , изморенных с помо -щьт описашой методики, от результатов, полученных методикой . параллельного сканирования, не превышает 5% но абсолютной ве -личипо.

В основу созданной методики гармонического источника положен один из вариантов метода сканирования, при котором моц- ■ ность подшгшого источника изменяется со временем по гармоническому закону с амплитудой ¿Т и частотой СО относительно среднего уровня С^' (Березин В.В., Костюрин Л.Л., 1985г.).

Наш получено решение уравнения теплопроводности для температуры на линии сканирования позади подвижного гармони -ческого источника на расстоянии Л/:

V р,<М|у| 2.1СЛ1Х1 Г

М/

Яа

Перюе слагаемое характеризует температурное поле неп-рерывво-двйствупцего подвияного источника постоянной мощности, второе обусловлено модуляцией мощности источника и представляет собой изменение избыточной температуры с течением времени.

На основе данного решения нами разработаны три основных варианта использования гариэнического источника тепловой энергии для комплексного определения С1 и "А : I) методика гер-

мониче с кого источника о изменением скорости,- 2) методика гар-■ монического источника с.изменением частоты модуляции; 3) методика гармонического источника с использованием относительных' измерений.

В основе методики гармонического источника с изменением скорости лежит зависимость амплитуда колебаний температуры 4Г от скорости сканирования. В работе получены расчетные соотно -шения, позволявшие из результатов двукратного сканирования со скоростями Dl определять температуропроводность Ct об-

разца.

Методика гармонического источника с изменением частоты аналогична рассмотренной виде, однако сканирование проводится с разными частотами и .

Наименьшей величиной погрешности измерения С'1 отличается третий вариант методики иронического источника, осно -ванный на относительных измерениях о использованием стандартного образца с известной температуропроводностью.

Анализ полученных расчетных соотношений показывает, что данный вариант методики гармонического источника позволяет измерять температуропроводность в диапазоне Расширение этого диапазона связано либо с увеличением скорое -та сканирования, либо уменьшением частоты, что в обоих случа -ях уменьшает пространственное разрешение. Для У. = 2 Гц и

'О' = м/с, получим Cl(na.x = 4*30 а пространствен -

ное разрешение при этом составит ¿X % 2,5 мм.

К?к наиболее перспективная для независимых определений температуропроводности высоконеодаородных образцов нами выб -рана теоретическая модель переменной скорости (Попов Ю.А., 1982г.), которая заключается в двукратном сканировании стан -

дартного и серхш исследуемых образцов точетакм источником тепло гол энергии и датчиком тешюратурп с различными скоростями й и ^ .

Иропг.'уществсг.ш данной модели лвллются простота ео реализации и независимость розультатс определения темнерагуро -проводности от излучательных сеопсгв поверхности стандартного п исследуемых об] азцсш, поскольку в рабочую формулу

входят только отношения температур, измеренных на одном и том же образце. В связи с этим при использовании рассмотри -ваемой методики отсутствует необходимость в наносении покрн-тая на рабочие поверхности образцов.

На основе теоретичесшн: и экспериментальных исследований нами установлены параметры режима измерений, обеспечивающие наименьшую величину систематической погрешности измерений. Показано, что в данной методике основной причиной появления систематической погрешности является неточачность .реального источника нагрева образцов. Проведенный анализ пока -знвает, что величина данной погрешности пе превышает допустимого значения 1% при следующих параметрах режима измерений - К в 5.106М~2 (1) = 1,5.ю~3 к) I Д/.З - 5«Ю~2 м{ ■ = 0,4 - 0,6.

Эксперимент шьно установлено, что расхождение результатов измерений на образцах о покрытием, выравнивающим оптя-чесгше характеристики образцов стандартного и нсследуоюго, и без него составляет менее 1%, чтб подтверждает теоретичее-

г.

кий вывод о возможности измерения температуропроводности с помощью данной методики без нанесешш на образцы покрытия, выравнивающего их оптические свойства.

Сравнительный анализ возможностей созданных методик измерений температуропроводности показал, что выбор той или иной методики должен определяться задачей исследоваш!й и изучаемыми образцами. Так, методики импульсного и гармонического источников обеспечивают комплексный, совместно с теплопроводностью /\ , характер измерений и предназначены в наибольшей степени для изу-.. чения относительно однородных образцов, причем применение импу- ■ льсного источника обеспечивает" измерение температуропроводноо -ти СХ двумя независимыми способами в ходе одного эксперимен -

в

та. Усовершенствованная методика переменного источника обеспе -чивает детальные измерения температуропроводности без нанесения специального покрытия на поверхность образцов.

На основе разработанных методик впервые получены данные о температуропроводности более чем 20 рудообразующих и породо -образующих минералов, для которых ранее подобные теплофизичес -кие измерения не проводились.

Третье защищаемое научное положение.

Тепловые свойства бокситов Гвинейской Республики, опре -деленные на основе созданной экспериментально-теоретической базы теплофизических измерений, отчетливо дифференцированы для разновидностей бокситов и вмещающих их пород, что создает прод-посылки для повышения эффективности геолого-геофизических ра -бот на бокситовых месторождениях.

. • В работе проведен анализ геологических данных бокситовых руд, который позволил выявить три этапа формирования бокситов одного из крупнейших бокситовых.месторождений Гвинеи- месторож-

дение Саигареди. Каждый этап начинается накоплением высокошт-ноземистшс продуктов сноса, а завершается перерывом осадкона ~ коплешя и развитием коры выветривания.

В пикней части разреза серии Сангароди залегают глины каолиновые; на глинах залегают бокситы бемит-гиббситовыз, объе -диняющие свиту Пора. На этих бокситах свиты Пора залегают бокситы гиббслг-бег.атовне, которые объединяют свату Дульсион. На этих бокситах залогают бокситы гпббсптового состава, объединяющие свиту Когон,

Внедрение изложению: в диссертации методических разработок в практику комплексных тешюфизическпх исследований,.

основанных на г,га годе сканирования, впер -вые позволило получить детальную информацию о тепловых свойст- . вах бокситовых руд Гвинеи, изучить зависимость их минерального и химического составов и оценить значимость тепловых свойств для геолого-геофнзическш: работ.

До последнего времени физические свойства различных ти .-пов бокситов были изучены недостаточно, информация о тепловых свойствах бокситов практически отсутствует. На основе создан -ной экспериментально-теоретической базы наш проведены измерения температуропроводности и тепловой активности основных ти -пов бокситов и вмещающих пород Гвинеи. Эти данные дополнены результатами определения теплопроводности, коэффициента тепловой неоднородности, магнитной восприимчивости и плотности ^^ этих не образцов (таблицы 1,2), которые также можно определять экслрессио, без разрушения образцов, в половых условиях, ш корну.

Из таблиц видно, что наблюдается закономерно« возрастание всех тепловых и других физических свойств от святн Поре

С

о

Таблица I

Результаты исследований тепловых и некоторых других физических свойств бокситов и выещавдих пород месторождения Сангареда

таКород" ' ! _ _ Физические • свойства

■ ! 61 ! 1 <Та ' } ё"

.Вт/(м К) Г ' {•

'Ор ■'аГ-'9а ' „

-3-ГГЧ-ГТГ" М

г/сь? : ГО^ёд.С И,

I

Свита Когон

'Гиббситовые бок- • ' ^

ситы (гравелиты) 6,22 0,34 5,45 0,53 4,65 0,58 0,29 0,08 2,15 0,02 0,18 0,01 10 К

• Свита Дульсион ' ■ " •

Бокситы бешт- • *

гиббситовые

(конгломераты) 5,10 0,61 4,09 '• 0,57 3,26 0,66 0,46 0,10 2,08 0,11 0,16 0,05 18 '

.Свита Пора

Бокситы гиббсит-' бемитовые, ооли— • товне к ПИ эолитовые 3,12 0,36 2,51 0,32 1,99 0,26 0,46 0,09 1,87 0,06 . 0,12 0,04 16

Глины каолиновые 1,03 0,17 0,92 0,20 0,85 0,19 0,20 0,06 1,58 0,05 0,09 0,01 9

Таблица 2

Результаты исследований тепловых и некоторых других физических свойств бокситов и тишающих пород месторождения Сангареди

Характеристика пород ! 1 Физические свойства

- I 1 сз; !

СЬца*? ! аср ! <з; '' Р ►©1 ' Р • Гер п

1 I Ю6 м2/с ; ¡' ю-3дя/(м2с:Нс) ; 1

Спита Когон

Гяббсг.топЕ2 бокситы (гравелиты) 2,55 0,32 1,89 0,33 1,56 0,26 3,91 0,18 3,65 0,31 3,36 0,33 ю

Сглтл Дуль сгон

Бокситы бемнт- габбсктовке (конглохжраты) 2,05 0,21 1,51 0,25 1,22 0,31 3,57 0,34 3,18 0,40 2,82 0,49 18

Ггатл Пог^

Еоксктн габбсят-

б^мятошм, ООЛД-

токм в (щзоли-ташо 1,54 0,14 1,19 0,10 0,94 0,14 2,78 0,27 2,48 0,33 2,20 0,22 16

Глг.гщ каоди-попио 0,72 0,13 0,59 0,14 0,50 0,14 1,57 0,20 1,48 0,16 1,42 0,15 9

к свите Когон, что связано с изменением минерального состава слагающих их бокситов. Увеличение тепловых свойств от свиты Пора к свите Когон обусловлено уменьшением бемитовой составляющей и соответственно уменьшением содержания Ni^O^ от 69,7$ до 61,4-64,5$. Установлено, что тепловые свойства продуктивных пород существенно отличаются от свойств вмещающих пород. При этом наиболее информативным параметром для петрофизического разделения бокситов и вмещающих пород является тепловая активность (диапазон изменения Рср = 3,65-1,48-Ю3 Дк/(м2К с1/2) ) и теплопроводность (диапазоном изменения 7ic£=5,45-0,92 Вт/(мК)).

Коэффициент тепловой неоднородности Jb изменяется от

0,20до 0,46 , что свидетельствует о довольно высокой неоднород-#

ности пород на микроуровне. Самая высокая микронеоднородность отмечена по свитам Дулъскон и Когон, что связано с их неодно -родным минеральным составом.

Б результате установлено, что применение теплофизических исследований на месторождении Сангареди позволяет проводить разделение бокситов на минеральные типы.

Высокий контраст руд по тепловой активности позволяет сделать вывод о перспективности геофизических работ с исполь -зованием тепловой аэросъемки.

■ Полученные результаты обусловливают целесообразность дальнейшего расширения петротепловых исследований в целях выяв -ления возможности применения метода сканирования при поисках и разведки месторождений бокситов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы заключаются в следующем. .

1. На основе анализа современного состояния аппаратурно-нетодической базы комплексных теплофизических исследований горных пород и руд применительно к задачам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых показаны.необходимость и пути развития методов'И средств для измерений' температуропроводнос- ' ти и тепловой активности минеральных- сред;".

2. Разработаны теоретическая- и "экспериментальная модели -метода измерения тепловой активности; пород п руд, позволяющие проводить независимое определение-этого, параметра с учетом, не однородности и.анизотропии образцов, и установить параметры режима измерений, обеспечивающие достаточнуюедега&тнозть предаю' - . жешшх моделей.

3.'Создана установка т л'массовых детальных бесконтакт -ных определений тепловой активности, пород и руд,; рбализующая предложенные теоретическую и экспериментальную модели- метода сканирования и обеспечивающая детальные теплофизические иссле -дования образцов при решении поисково-разведочных задач мето' - -дом тепловой аэросъемки.

4. Предложены теоретические и экспериментальные, модели метода сканирования для определения .температуропроводности на основе импульсного источника по периоду теплонасыщения и мак -симуму первой производной температуры, созданы методики изме -рений, реалшцунцие данные модели.

5. Усовершенствованы теоретические и экспериментальные основы измерений температуропроводности путем вариации скорости гармонического и непрерывнодействуюцего источников и вариации частоты гармонического источника, обеспечивание козапгся-

мое определение температуропроводности пород и руд с исключением влияния оптических характеристик поверхности на результаты измерений.'

. 6. На оснрве сравнительного анализа возможностей разра -боташшх методик измерений тепловых свойств пород и руд пока -но их место в петрогепловцх исследованиях и целесообразность применения созданных методик в конкретных случаях.

7. На основе разработанных методик проведены измерения и определены тепловые свойства более 20 образцов минералов, причем температуропроводность изученных минералов установлена впервые в практике петротепловых исследований. . 8. С использованием созданных методик измерений проведе -ны комплексные теплофизические исследования бокситовых руд и вмещающих пород одного из крупнеГг.:мх бокситовых месторождений Гвинейской Республики - месторождения Сангареди, определены их теплопроводность, температуропроводность и тепловая активность.

9. Установлен высокий контраст между основными типами ' бокситов, а также между бокситами и вмещающими породами, показана более высокая информативность тепловых свойств по отношению к плотности и магнитной восприимчивости при разделении бокситов на минеральные типы, по их физическим свойствам, показана перспективность теплофизических исследований применительно к ряду гволого-геофизическим задачам. Результаты измерений тепловой активности бокситов и вмещающих пород позволяют предполагать эффективность проведения тепловой аэросъемки на тер -ритории Гвинейской Республики.

По теме диссертации опубликованы работы:

1. Определение температуропроводности минералов и горных пород на осноре импульсного подрижного источника.-Изв. вузов. Геология и разведка, 1989,)Г9, С.72-77. В соавторстве с Поповым Ю.А., Мачдолем A.M.

2. Методики и аппаратура для определения тепловой активности образцов горичх пород.-Ил«.вузов. Геология и разведка, 1990,№1, С.90-96. В соавторстве с Коростелевым В.И., Манделем A.M., Поповым ¡O.A., Федоровым Ю.И.

3. Новые методики и аппаратура для массовых определений тепловых .свойств горных пород. "Геотермия и ее применение

в региональных и поисково-разведочных исследованиях". Тез. докладов Региональной конференции, 16-20 октября 1989г., г.Свердловск, С.ПО. В соавторстве с Поповым Ю.А., Корос- • толевым В.М., Манделэм A.M., Березиным В.В.

п<гдП riciuio н псчять 2о.04.1991. Объем I п*л. Тирэд. ШО окя» //33 Бнсилатно. Ротапринт КГРЛ. Москва, ул.!.'иклухо-(/аклзя, 23.