AT300694B - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Erzen insbesondere in Bohrlöchern - Google Patents

Description

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    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung von Erzen insbesondere in Bohrlöchern. 



  Die meisten der bekannten geophysikalischen Methoden zeigen nicht direkt eine Erzmineralisation an, sondern es werden auf gravimetrischem, elektrischem, magnetischem oder sonstigem Wege Anomalien in der äussersten Erdkruste festgestellt. Diese Anomalien müssen interpretiert werden. Oftmals sind die Messergebnisse vieldeutig, so dass Versuchsbohrungen vorgenommen werden müssen. Bei den sogenannten Vollbohrungen wird   
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Meter Bohrlochtiefe. Kernbohrungen, die meistens aufwendiger sind als Vollbohrungen, erbringen zwar "Kerne", diese sind jedoch öfters fein zermahlen oder es treten an den entscheidenden Punkten Kernverluste auf, so dass eine Aussage über den Umfang einer Mineralisation in der Bohrlochwand problematisch wird. 



   Zweck der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zu schaffen, bei dem Erzminerale in der Bohrlochwand direkt angezeigt werden. Dieses Verfahren beruht auf den anschliessend dargelegten theoretischen Grundlagen. 



   Im Labor wurde festgestellt, dass zwischen einer Bezugselektrode   (z.   B. Kalomelelektrode, Kupferplatte, Goldscheibe) und einem gut leitenden   Erzmineral   (z. B. Kupferkies, Silberglanz, Bleiglanz), wennsie in einen Elektrolyten   (z. B. KCl-Lösung,   Bergwasser) eintauchen, ein Potential auftritt, das mit dem Galvanipotential zweier verschiedener Metalle zu vergleichen ist. Dieses Potential ist bei Wahl einer fixen Bezugselektrode charakteristisch für das jeweilige Erzmineral. 



   Am anstehenden Gestein überlagern eine Reihe anderer Potentiale, die erwähnten Galvanipotentiale, die zwischen einem Erzmineral und einer Bezugselektrode entstehen, Spannungen, die vom Betrieb gleichstrombetriebener Grubenlokomotiven herrühren ; Filterpotentiale, die auftreten, wenn das Wasser in den Poren der Gesteine bewegt ist ; Kontaktpotentiale an verschiedenen   geologischenschichtungen   und Konzentrationsspannungen, die auf Schwankungen und lokale Unterschiede der Ionenkonzentration des Porenwassers und Stollenwassers zurückzuführen sind. Diese Potentiale sollen insgesamt als Überlagerungspotential Uü bezeichnet werden. 



   Bei einer Potentialmessung zur Identifizierung von Erz interessiert allein das Galvanipotential, das Überlagerungspotential muss separiert werden. Dies kann geschehen, indem an einem Messpunkt das Gestein zweimal mit zwei verschiedenen Elektroden,   z.   B. mit einer Fer als auch mit einer Cu-Elektrode kontaktiert wird. Man misst zwei Potentiale, deren Vergleich Rückschlüsse auf die Vererzung   zulässt.   



   Wenn nämlich die Elektroden einer Sonde die Bohrlochwand kontaktieren, können zwei Arten von Kontakten auftreten : einerseits elektrolytischer Kontakt, wenn die Elektrode taubes Gestein bzw. dessen Porenwasser berührt, und anderseits Erzkontakt, wenn die Sondenelektrode auf einem gut leitenden Erzmineral aufliegt. 



   Verwendet man   als Bezugselektrode eine Kupferplatte   und   alsSondenelektroden eineCu- und   eine Fe-Elektrode   (Mcu   und MFe), so gelten folgende Potentialgleichungen :
1) elektrolytischer Kontakt : 
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 d. h., die Differenz der gemessenen Potentiale entspricht dem Galvanipotential Eisen gegen Kupfer, das in einem Vorversuch ermittelt werden kann. 



   2. Erzkontakt 
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Bei Erzkontakt sind die beiden mit der kupfernen und der eisernen Messelektrode gemessenen Potentiale gleich hoch. Das Vorhandensein von Erzen kann daher erfindungsgemäss dadurch festgestellt werden, dass nacheinander zwei Sonden-Elektroden aus verschiedenem Material mit der zu untersuchenden Stelle in Gegenwart eines Elektrolyten (Porenwasser, Bergfeuchte) in Berührung gebracht werden und die gegenüber einer Bezugselektrode auftretenden Potentialdifferenzen festgestellt werden, die bei Erzkontakt den gleichen Wert haben 

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 und sich bei taubem Gestein um das Galvanipotential zwischen den Sondenelektroden unterscheiden. 



   Um die Art der Vererzung festzustellen, misst man zunächst die im betreffenden Mutungsgebiet (Lagerstätte) überhaupt   auftretenden GalvanipotentialezwischenErzmineralien und der gewählten Bezugselektrode, z.   B. einer Cu-Platte. Als Elektrolyt wird Bergwasser verwendet. Man erhält für jedes Erzmineral einen Potentialwert   Up y-. Die Bezugselektrode muss natürlich nicht aus Kupfer sein, Als Bezugselektrode kann prinzipiell jedes Material dienen, sofern es nicht vom Elektrolyten, d. h. in der praktischen Anwendung vom Bergwasser in nicht   kalkulierbarer Weise korrodiert wird. Anzuraten sind Edelmetalle (Cu, Ag, Au, Pt) oder die Verwendung von   S tandardelektroden (Kalomelelektrode).    



   Anschliessend misst man das galvanische Potential der vorhandenen Erzminerale gegen die gewählte Bezugselektrode (hier   Cu).   Nach Gleichung (4) oder nach Gleichung (5) lässt sich der Wert   Up bestimmen,   wenn man Uü an einem unmittelbar benachbarten Punkt mit elektrolytischem Kontakt ermittelt. Die dafür notwendige Voraussetzung, dass Uü innerhalb des Abstandes der beiden Punkte nur unwesentlich variiert, ist im allgemeinen   erfüllt.   Aus der Höhe von    HERZ   kann man auf die Art des kontaktierten Erzes schliessen, wenn man den erhaltenen Wert mit bei bekannten Erzen bemessenen Werten vergleicht. 



   Zur Durchführung des Verfahrens dient vorteilhafter Weise eine Bohrlochsonde mit mehreren entlang einer Umfangslinie angebrachten Elektroden, Um für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens brauchbar zu sein, müssen bekannte derartige Einrichtungen (vgl. USA-Patentschrift   Nr.   2,695, 820) insoferne abgeändert werden, dass die Sondenelektroden aus verschiedenem Material bestehen und wahlweise über ein Tiefpassfilter an ein hochohmiges Gleichstrom-Millivoltmeter anschliessbar sind, das mit einer Bezugselektrode verbunden ist. 



   Anschliessend wird an Hand der Zeichnungen weiter erläutert : Fig. l stellt eine Messsonde von der Seite und teilweise im Schnitt dar. Fig. 2 ist die zugehörige Schaltanordnung. 



   Der Grundkörper der zylindrischen   Bohrlochsonde-]-besteht   aus einem zylindrischen Plastikrohr, an dem in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse je drei Sondenelektroden --2-- aus Kupfer und drei Sondenelektroden-3-- aus Eisen abwechselnd angeordnet sind. Die Sondenelektroden --2, 3-- haben die Form von Kugeln mit einem Durchmesser von etwa 1. cm, die von   Stahlbändern -4- federnd   an die Bohrlochwand gedrückterden. Durch Verdrehen der Sonde um 600 erfolgt ein Wechsel der Elektroden an der jeweiligen Kontaktstelle. 



   Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Sondenelektroden-2 und 3-über einen mehrpoligen Schalter --7-und ein   Tiefpassfilter --6- an   ein Gleichstrom-Millivoltmeter --5-- wahlweise anschliessbar, das die Potentialdifferenz zu der nicht dargestellten   Bezugselektrode --8-- misst. Während   des Messvorganges befinden sich sowohl die Kontaktstelle der jeweils mit dem Voltmeter verbundenen Sondenelektrode mit dem anstehenden Gestein als auch   die Bezugselektrode-8-in   einem elektrolytisch leitenden Medium. Dieses ist im Falle eines von einem Stollen aus vorgetriebenen Bohrloches das Stollenwasser, im Falle eines von der Oberfläche aus geführten Bohrloches feuchtes Erdreich.

   Durch Messung der zwischen Sondenelektroden-2, 3-aus verschiedenem Material einerseits und der Bezugselektrode --8- anderseits auftretenden Spannungen kann nach dem oben geschilderten Grundsätzen leicht festgestellt werden ob Erzkontakt vorliegt und welche Art von Erz kontaktiert wurde, Durch das beschriebene Verfahren können Erzadern,   oder-klüfte   mit Mächtigkeiten bis herunter zu einigen Millimetern auf einfache Weise festgestellt werden, 
PATENTANSPRÜCHE : 
1.

   Verfahren zur Feststellung von Erzen insbesondere in Bohrlöchern, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander zwei Sonden-Elektroden aus verschiedenem Material mit der zu untersuchenden Stelle in Gegenwart eines Elektrolyten (Porenwasser, Bergfeuchte) in Berührung gebracht werden und die gegenüber einer Bezugselektrode auftretenden Potentialdifferenzen festgestellt werden, die bei Erzkontakt den gleichen Wert 
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Claims (1)

1. nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dassdiegemessenenPotentialdifferenzentroden (2,3) aus verschiedenem Material bestehen und wahlweise über ein Tiefpassfilter (6) an ein hochohmiges Gleichstrom-Millivoltmeter (5) anschliessbar sind, das mit einer Bezugselektrode (8) verbunden ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die in an sich bekannter Weise federnd gelagertenSondenelektroden (2, 3) durch Ausnehmungen der rohrförmigen Bohrlochsonde (1) nach aussen gedrückte Kugelelektroden sind.