Взрыв находит минералы
Дата публикации: 02-06-2014Рубрика: ЮТ №3 1984 год
Тема: Наука и техника пятилетки
Все новые и новые способы изобретают ученые, чтобы быстрее, надежнее и дешевле находить полезные ископаемые. На службе у геологов тончайшие методы химического анализа, им помогают космические съемки, аэрофотосъемки, разработаны приборы, в которых работают электрические и магнитные поля. Но поиск продолжается. И вот не так давно зарегистрировано еще одно открытие. Но прежде несколько слов о… проигрывателе.
Напомним принцип его работы. Записанные на дорожке грампластинки колебания передаются на пьезоэлемент — кристалл кварца. На гранях этого кристалла образуются электрические сигналы. Свойство кварца преобразовывать механические колебания в электрические ученые Института физики Земли АН СССР решили использовать для поиска полезных ископаемых. Точнее — руд металлов. Ведь, как известно, кварц нередко соседствует под землей с залежами железа, меди, никеля…
Небольшой взрыв в районе предполагаемого месторождения, по расчетам физиков, вызовет в породе ударную волну. Наткнувшись на рудное тело — каменный мешок, в котором природа прячет свои сокровища,— волна заставит кварц, сопутствующий руде, подать «голос» — электрический сигнал. Антенна, установленная на поверхности, уловит этот сигнал, а по времени от момента взрыва до регистрации электрического эха можно будет вычислить, на каком расстоянии от места взрыва находится руда,— ведь скорость волны в породе измерить нетрудно.
Эксперименты показали: метод работает. Но сигнал подземного «звукоснимателя» оказался слишком слаб — антенна сверхчувствительного радиоприемника улавливала его лишь на расстоянии в несколько десятков метров.
Как сделать метод эффективнее? Повышать чувствительность приемника? Увеличить мощность взрыва?..
Что записано на грампластинке, то вы и слышите из проигрывателя. Точно так же исследователи ждали от кварца отклика на низких частотах, тех, с которыми ударяли по рудному телу волны экспериментальных взрывов. И долгое время никто не обращал внимания на странную помеху, возникавшую, как назло, именно во время взрывов. А когда обратили — помеха оказалась не помехой. Наряду со слабым сигналом исследователи обнаружили в тысячи раз более мощный отклик в радиодиапазоне, куда прежде никому и в голову не приходило «заглянуть». Звукосниматель вопроизвел то, что не записано? Нет. Эксперименты повторили на другом месторождении, где кварца не было. Мощные радиосигналы сопровождали каждый взрыв. Стало ясно: пьезоэф- фект ни при чем.
По расчетам исследователей, которыми руководил доктор физико-математических наук Г. А. Соболев, получалось, что чуть ли не вся энергия взрыва переходит в электромагнитное излучение! Может быть, под землей работает необычный, неизвестный пока преобразователь энергии? В это трудно было поверить. Скорее, размышляли ученые, руда под воздействием волны высвобождает накопленную веками энергию.
Проверить это предположение решили в лабораторных условиях. Химический анализ ничего нового не показал: руда как руда, сульфиды меди, окислы меди… Физические испытания образцов руды не дали ничего. Даже сигналов. Пресс размеренно бил по образцам, а приемник молчал… Лишь после того как чувствительность приемника повысили до предела, сквозь шумы уловили импульсы, похожие формой на те, мощные.
Природу этих еле уловимых сигналов сумели установить: как известно, давление вызывает в руде микротрещины. В момент разлома их стенки электризуются и излучают энергию. То же, видимо, происходит под землей, когда по рудному телу ударяет взрывная волна. Но почему же там эта энергия во много раз больше? Может быть, помогают подземные электрические поля?
Состав руды неоднороден, а земля содержит влагу, соли, то есть она — электролит. А разнородные проводники в электролите, как известно, вырабатывают электричество. Какое отношение это может иметь к парадоксу, с которым столкнулись ученые? Будь под землей, к примеру, усилитель, работа которого немыслима без электроэнергии, все стало бы ясно: микротрещины дают маленькие сигналы, усилитель усиливает… Но ведь усилителя нет и быть не может!
И тут снова вспомнили о химическом составе руды. Окислы, » сульфиды… Ведь это же полупроводники! В руде их кристаллы перемешаны в самых различных сочетаниях, образуют полупроводниковые переходы разной проводимости, как в транзисторах и тиристорах! Конечно, чистота этих полупроводниковых приборов, созданных природой, в сотни тысяч раз ниже, чем у современных, построенных человеком, но ведь в руде их несметное количество! Словно тысячи каскадов усилителя, они повышают и повышают излучаемую энергию! Для практики это необычайно важно — нет ни одного металла, руды которого не содержали бы в себе этих полупроводников!
Эксперименты подтвердили предположения ученых. Мало того, исследования показали,
что руда каждого металла имеет свой, присущий только ей «радиоголос», и даже когда под землей перемешаны руды разных металлов, по форме импульса, которым месторождение отвечает на взрыв, можно точно определить, какие именно руды, какого качества и в какой пропорции находятся под землей!
Благодаря новому открытию Земля сама рассказывает, где находятся подземные сокровища, и показывает, какие именно!
Есть у нового открытия и другие применения. Например, борьба с так называемыми горными ударами. Небольшие, незаметные на поверхности сдвиги пород могут привести к авариям в шахтах, подвергают опасности жизни людей. Эти сдвиги можно «услышать» с помощью приемника ультразвуковых сигналов, но ультразвук сильно поглощается породой, поэтому обнаружить опасный участок не всегда просто. А зондирование даже слабыми взрывными волнами позволяет безошибочно находить опасный участок на расстоянии нескольких километров — ведь чем больше вероятность сдвига, тем больше давление на руду и количество микротрещин, вызванное взрывом.
И еще. Полупроводниковые включения обнаружены в граните — основной горной породе районов, наиболее подверженных землетрясениям. Так что вскоре, возможно, «радиоголос» минералов будет предсказывать и землетрясения.
И. ЗВЕРЕВ
Рисунок А. МИТРОФАНОВА