Description:

"Рудная геофизика: История разработки CSIRO высокотемпературных сверхпроводников rf SQUIDs для изысканий методом становления поля (TEM). A history of the CSIROs development of high temperature superconducting rf SQUIDs for TEM prospecting Catherine P. Foley,1 Keith E. Leslie,2 и Rex A. Binks3 из Научной и промышленной исследовательской организации Австралийского содружества (CSIRO) предлагают нашему вниманию историю разработки новых сенсорных систем для разведки минералов методом магнитных переходных процессов на основе сверхпроводимых высокотемпературных технологий SQUID (Сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков). З а последние 14 лет, CSIRO Industrial Physics разработала высокотемпературные сверхпроводящие сенсорные системы (HTS) SQUID для целей разведки методом становления поля (TEM). Первоначально работа выполнялась в сотрудничестве с BHP, теперь BHP Billiton, и был достигнут некоторый успех. Сотрудничество с BHP прервалось в 1998 после выполнения серии аэро-испытаний. Интерес к rf SQUID датчику возродился в 2000, когда он был успешно использован для оконтуривания целевых зон в Falconbridges Raglan, Квебек, на руднике. В результате, CSIRO заключила контракт на постройку версии сенсорной системы SQUID повышенной прочности для использования Falconbridge по соглашению об аренде. С сентября 2001 было построено и развернуто несколько систем CSIRO SQUID на трех континентах. Локальная австралийская компания, OuterRim Developments, получила лицензию от CSIRO на производство систем rf SQUID, которые теперь называются LANDTEM. Передача технологий от CSIRO к Outer-Rim Developments облегчаласьOuter-Rim, которая работала по субподряду с CSIRO в течение нескольких месяцев. В этой работе представлены и обсуждаются результаты нескольких основополагающих съемок SQUID. В конце работы приводится сравнение шумовых характеристик датчиков CSIRO HTS SQUID и феррозонда Bartington. Теоретические основы Использование датчиков B-поля для ЭМ методов переходных процессов (TEM) было простимулировано необходимостью разделять отклик ТЕМ от высокопроводящих целевых участков, например, никелевых сульфидных отложений, от проводящих вмещающих или проводящих перекрывающих пород (Spies, 1989). CSIRO разработала высокотемпературный сверхпроводимый датчик (HTS) на основе SQUID для наземных TEM. Разработки были начаты в 1991; первоначально работа поддерживалась как CSIRO, так и BHP, а съемки проводились Geoterrex (теперь Fugro Ground). Первая съемка 1993 года над месторождением серебра Cannington помогла идентифицировать природу данного месторождения (Foley et al., 1999). Вслед за уходом BHP в 1998 г. CSIRO сконструировала системы совместно с Falconbridge. Falconbridge использовала эти системы по соглашению аренды на три года, проводя съемку на сотнях погонных километров над перспективным участком Raglan (Osmond et al., 2002). После того как эта система была предложена для коммерческого использования третьими сторонами на четырех последовательных выставках конференции ASEG, Outer-Rim Development обратилась к CSIRO и, после переговоров начала производство системы LANDTEM SQUID для продажи или аренды согласно имеющейся лицензии. Первые испытания сообщения об открытии керамического материала в 1986 г., который стал супрепроводником при температурах жидкого азота, вызвало широкий интерес к этому новому материалу. Из-за обширных теоретических исследований в физике сверхпроводников, CSIRO была хорошо подготовлена для участия в изучении свойств этого нового материала. В 1989 команда CSIRO тестировала двух-переходные HTS SQUID, сконструированные полностью в CSIRO. В геофизической разведке датчики B-поля потенциально дают лучшую дифференциацию, чем катушечные датчики для целевых объектов, залегающих либо под проводящими перекрывающими породами или в пределах высокопроводимых вмещающих пород. Таким образом, датчики SQUID могут потенциально применяться для большинства съемок никель-сульфидных объектов, проводимых в Австралии. В 1991 Австралийская рудная компания, тогда называемая BHP, теперь BHP Billiton, после получения двух грантов на исследования совместно с правительством Австралии, вошла в сотрудничество с CSIRO на разработку SQUID в качестве датчиков B-поля для TEM зондирований. 1 cathy.foley@csiro.au 2 keith.leslie@csiro.au 3 rex.binks@csiro.au *Эта статья представляет собой слегка обработанную версию расширенных тезисов, представленных на Австралийском конгрессе по наукам о Земле в 2006 г., проводимом в Мельбурне, Австралия. (c) 2007 EAGE Первые совместные испытания CSIRO BHP в поле были предприняты в Coober Pedy, Австралия, в декабре 1992 (Foley et al., 1999). В 1993 значимость системы была продемонстрирована, когда BHP развернула датчики над перспективным объектом в Cannington, Qld. Превосходство датчика SQUID над системой группы обмоток Приемника направляющих векторов (RVR) было очевидным на поздних каналах времени, смотрите Рисунок 1. Также было очевидным преимущество на ранних временах датчиков B-поля над датчиками с катушкой (Lee et al., 2002). После этого первоначального успеха CSIRO и BHP преуспели в испытании датчиков SQUID для аэро TEM. Поскольку датчик SQUID работает как векторный вариометр, было важным разработать систему подвеса для уменьшения перемещения датчика SQUID во время работы. Эта работа была успешно предпринята BHP (Lee et al., 2001). CSIRO обнаружила и решила проблемы с системой SQUID при работе в воздухе, такие как необходимость регулировки давления резервуара с двойными стенками SQUID и необходимость проб (Braginski, 2003). Последние несколько лет CSIRO продолжала улучшение порога белого шума rf SQUID от нескольких pT Гц до порядка 300 fT Гц. После ряда начальных полетных испытаний ВНР доставила систему SQUID в Timmins, Канада, для сравнительных испытаний с применением традиционной катушечной системы (Lee et al., 2002). В результате этих испытаний BHP пришла к мнению, что хотя датчик SQUID имеет превосходные показания на последних временных каналах, это преимущество было недостаточным для продолжения разработки SQUID для аэроTEM. Сотрудничество между BHP и CSIRO прекратилось в 1998. Испытания в Raglan 2000-2001 В 1998 CSIRO продемонстрировала систему HTS SQUID как в Hobart ASEG так и на международном шоу на ярмарке в Ганновере 1998 г. В Raglan Falconbridge имела трудности при выделении золотых жил, расположенных на глубинах свыше 100 м (Osmond et al., 2002). Интерес к испытаниям SQUID для разведки TEM был подогрет, когда Falconbridge предложила CSIRO испытать систему SQUID в Raglan после рекомендации Ken Witherly из Condor Consulting. Два сотрудника CSIRO поехали в Raglan в мае 2000 для проведения этих испытаний с использованием трехосевых систем HTS rf SQUID. На основной частоте 5 Гц, датчики SQUID смогли выделить глубокие длинные массивные сульфидные участки линз золота на постоянном времени на глубине 200 м (Osmond et al., 2002). В результате этих последовательных испытаний CSIRO заключила договор на аренду и поставку двух систем SQUID с Falconbridge, с которыми будет работать Crone Exploration, Mississauga. CSIRO имел прототип, готовый к испытаниям в Raglan к маю 2001 (Leslie et al., 2003). Потребовалась дальнейшее придание системе износоустойчивости перед окончательным запуском в регулярное использование для съемки в сентябре 2001. Рисунок 1 Сравнение графиков SQUID по оси z (вверху) и графиков метода TEM с катушкой (снизу) для 23 временных каналов на профиле 1800 м. SQUID, используемая для этой съемки характеризовалась порогом белого шума ~1.4pT Гц. Рисунок 2 Система трехосевых аэродатчиков CSIRO SQUID, развернутая для первоначальных испытаний в Raglan, Квебек, Канада в мае 2000. Датчики SQUID были расположены под снегом для уменьшения шума, вызванного ветром. Рисунок 3 Прототип трехосевой системы LANDTEM. Рисунок 4 Сравнение измерений метода переходных связанных с системой приемников Crone, Raglan, май 2001. Crone выпустила две системы датчиков CSIRO HTS SQUID для скважин за последние пять лет использования. Системы доказали надежность в поле и обслуживались самой компанией Crone при необходимости, что устраняло необходимость возврата систем в Австралию из Канады на обслуживание. Испытания в WA 2000-2001 CSIRO провела два испытания в Западной Австралии, первое в октябре 2000, второе в мае 2001 г. Эти испытания проводились над никелевыми сульфидными месторождениями, расположенными в 500 км к востоку от Перта и захороненными под покрышкой. Эти целевые породы были обнаружены при проведении более ранних съемках со стандартным катушечным датчиком RVR. В первых сериях испытаний SQUID помещались ниже уровня грунта в целях уменьшения влияния помех от ветра. Передатчик Zonge и приемник EMIT SMARTem использовались для измерения отклика SQUID как в конфигурации "петля" так и в конфигурации sling-ram. Погружение датчика SQUID оказалось серьезной ошибкой, поскольку над откликами петли на последних временах доминировали отрицательные значения, смотрите Рисунок 4. Во время этого испытания целевой объект не наблюдался. Была сделана попытка объяснить отрицательные значения влиянием магнитной вязкости на поверхности почв; однако до настоящего времени нет четкого вывода. Во время второго испытания, предпринятого в мае 2001 г., датчик SQUID был помещен на поверхность почвы и отрицательный эффект не наблюдался. Во втором испытании был ясно идентифицирован никелевый сульфидный объект с помощью датчика SQUID." Ключевые слова: высокотемпературный, сульфидный, датчик squid, геофизик, датчик, leslie, компания, сравнение, outer-rim, использовать, development, специальный тема, шумный, значение, тема рудный, май, процесс, tem, hts, последний, западный австралия, break, отрицательный, foley сравнить, результат, отключение, csiro, ферромагнитный, эффект, уменьшение, целевой, eage, датчик csiro, сотрудничество, шум, landtem, график, целевой объект, система, расположить, съемка, raglan, ферромагнитный датчик, magnetometer, порода, канада, съёмка, squid magnetometer, наблюдаться, проводить, asten, airborne, июль, geophysics, рисунок, dart, squid, мая, murray, разведка tem, break июль, tritton, process, lam, переходной, electromagnetic, bhp, использование, основа, lee, exploration, developments, foley, csiro squid, csiro hts, сенсорный, mccracken, разработка, австралия, тема, пауза, порог, испытание, очевидный, станция, rf, рудный геофизик, аренда, control, спад, отклик, мс, метод, process control, spies, lewis, crone, проведение, система squid, panjkovic, сравнить, рисунок сравнение, необходимость, binks, osmond, производство, объект, panaitov, поле, hts squid, первоначальный, downey, специальный, turner, maddever, австралийский, рудный, успешный, falconbridge, система hts, поздний, поверхность почва, канал, показать, сентябрь, geophysical, разведка, bhp billiton