авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Повышение эффективности геофизических методов при малоглубинных исследованиях

-- [ Страница 3 ] --

Таким образом, при изучении подземных пустот комбинацией методов МПВ и MASW выяснено, что пустотное пространство отображается на всех типах сейсмических разрезов (Vp, Vs и ), но совершенно по-разному. На скоростных разрезах продольных волн положение пустот выглядит зоной понижения Vp (или раздува изолиний скоростей), при этом преломляющие границы обычно испытывают локальное погружение. На разрезах поперечных волн наблюдается неоднородная изменчивость скоростной характеристики, в ряде случаев проявляется кажущееся повышение Vs в районе объекта. Поведение коэффициента Пуассона выражается в появлении контрастных аномалий пониженных значений в районе местоположения пустотного пространства на фоне относительно однородного распределения в окружающих породах. Это позволяет утверждать, что одним из наиболее подходящих параметров выделения подземных пустот является коэффициент Пуассона.

Результаты испытаний технологии совместной обработки данных сейсморазведки МПВ и MASW показали, что, используя практически стандартную систему наблюдений МПВ, без снижения производительности полевых работ, можно повысить информативность исследований в 3 раза (вместо одного разреза Vp, получить разрезы трех параметров: Vp, Vs и ). Опробование новой методики работ успешно проведено в производственных условиях на ряде геологических объектов (см. стр.3).

3. На основе реализации возможностей новых технологий обоснован рациональный комплекс геофизических методов для изучения верхней части геологического разреза, позволяющий повысить достоверность и информативность исследований.

Выбор комплекса определяется:

  • возможностями отдельных геофизических методов для изучения рыхлых отложений и кровли коренных пород;
  • оптимальным соотношением количества геофизических методов и качества получаемых результатов.

Обязательным этапом работ были исследования на контрольных профилях с известным геологическим строением. Главным критерием при выборе рабочих методов являлась корреляция с результатами бурения и другой имеющейся геологической информацией.

Основные методы и техника исследований:

  • Электроразведка на постоянном токе: метод естественного поля (ЕП), вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), дипольно-осевое профилирование (ДОП). Используемая аппаратура: «ЭРА», «ЭРА-МАКС», «АНЧ-1», «Березка».
  • Индукционная электроразведка: дистанционные индукционные зондирования (ДИЗ), индукционные дистанционно-частотные зондирования (ИДЧЗ), дипольное электромагнитное профилирование (ДЭМП), метод переменного естественного электрического поля (ПЕЭП), амплитудно-фазовые измерения (АФИ), радиокип ДВР и СДВР. Аппаратура: «ДЭМП–СЧ», «ФАГР–2», «МЧЗ–8», «ОМАР-2м».
  • Сейсморазведка МПВ и MASW. Аппаратура: сейсмостанция «Синус–24М».
  • Магниторазведка. Аппаратура: магнитометры «МПП-203», GEM «GSM-19TG», «POS-1».

В качестве дополнительных методов в некоторых случаях применялись гравиразведка (Scintrex «Autograv CG-5») и радиометрия («СРП-68-01»).

При изучении россыпных месторождений золота Дальнего Востока начальный этап работ состоял в определении возможностей геофизики при поиске и разведке золотоносных ложков. Для этого была проведена контрольная съемка разведанных участков россыпных месторождений несколькими геофизическими методами: ВЭЗ, ДИЗ, ДЭМП, ДОП, ЕП, ПЕЭП, радиокип ДВР, магниторазведкой и радиометрией. Затем было проведено сравнение данных по бурению с геофизическими планами и разрезами. От дальнейшего использования методов ЕП, ПЕЭП и радиометрии пришлось отказаться, ввиду отсутствия видимой корреляции. При этом отмечена хорошая сходимость результатов ДИЗ и ДЭМП с бурением: совпадает характер поведения удельного электрического сопротивления (УЭС) с поверхностью плотика, а повышенные значения отношения H/Hr тяготеют к участкам с высокими содержаниями золота (0,5 6 г/т). Сравнение результатов ВЭЗ и геологических колонок скважин позволило сопоставить геоэлектрические разрезы с реальными литологическими границами и вычислить невязку в определении глубины, которая оказалась равной 5 – 10 %. Дальнейшие работы подтвердили возможность получения информации о плотике (рельеф, глубина залегания) и не опровергли вероятность обнаружения областей концентрации золота с помощью геофизики. В качестве поисковых критериев по выявлению скрытых ложков определены зоны пониженных значений УЭС, выделяемые с помощью индукционной электроразведки (ДЭМП, ДИЗ) в местах повышенной мощности рыхлых отложений (по данным ВЭЗ). Наличие положительных аномалий магнитного поля Та и параметра H/Hr можно учитывать в качестве дополнительных вероятностных факторов, выделяющих зоны металлоносности. Основные геофизические поисковые критерии на целиковых россыпях Дальнего Востока, Восточной Сибири и Урала совпадают при условии низкоомных рыхлых отложений и высокоомного плотика. Однако в ряде случаев эти сопротивления близки или даже имеют обратную зависимость. Поэтому использование одного электрометрического признака для локализации погребенных россыпей оказывается недостаточно. Это подтверждается работами на Березовском рудном поле, где в результате бурения инженерно-геологических скважин был обнаружен сохранившийся целиковый участок погребенного русла ручья. Объект отличается тем, что все методы выделения ложков здесь оказались малоэффективными. ВЭЗ, сделанные на профиле, выявили 2-слойный характер электрических свойств разреза: верхний слой с УЭС 20 – 25 Ом·м соответствует суглинкам, сопротивление второго слоя (85 – 110 Ом·м) оказалось эквивалентным для аллювиальных песков и коренных пород (сланцев). Геоэлектрический разрез ДИЗ также получился малоконтрастным, без характерной для ложков "воронки" пониженных сопротивлений, аномалии магнитного поля отсутствовали. Возникла необходимость привлечения дополнительного метода

исследований, которым стала сейсморазведка МПВ (рис. 7).

Рис. 7. Качественный геоэлектрический разрез ДИЗ (а) и скоростной сейсмический разрез МПВ (б) в районе погребенного русла ручья (Березовское рудное поле).

Сплошной линией выделены преломляющие границы, пунктиром граница по ВЭЗ

После проведения сейсморазведочных работ на профиле и обработки результатов были получены положения двух преломляющих границ и скоростной разрез продольных волн. Первая сейсмическая граница связана с сильно разуплотненными грунтами зоны аэрации, вторая граница уверенно коррелирует с поверхностью плотика, определенной по данным бурения. С учетом положения подошвы суглинков, выделенной ВЭЗ (пунктирная линия на рис. 7), и кровли коренных пород, отбитой сейсморазведкой (вторая сплошная линия на рис. 7, б), была определена глубина заложения ложка и мощность аллювиального слоя. Работы на Березовском полигоне показали преимущества совместного применения электроразведки и сейсморазведки при поиске погребенных русел и доказали принципиальную возможность литологического расчленения рыхлых отложений с помощью геофизических методов.

Интерес к Полдневскому месторождению демантоидов (Свердловская обл.) вызван тем, что основная россыпь по р. Бобровке уже в значительной степени переработана, а коренные источники так и не были найдены.

Рис. 8. Карты геофизических полей на Полдневском участке [3]:

а карта аномального магнитного поля (Ta, нТл); б карта ПЕЭП (Ex, мкВ/м). Сокращения: Sp серпентиниты, tC тальк-карбонатная порода, Px пироксенит,

Chl-Ser-Q хлорит-серицит-кварцевый сланец, Gr гранат (демантоид)

Известные коренные месторождения и рудопроявления демантоидов приурочены к трещиноватым зонам в серпентинизированных гипербазитах, где гранат локализуется в сериях мелких трещин. Задача геофизических работ состояла в картировании тел серпентинитов и выделении тектонических нарушений с целью выявления коренных источников. Как известно, серпентинизированные породы отличаются повышенной магнитной восприимчивостью, над ними характерны положительные магнитные аномалии, что и наблюдается в центральной части участка (рис. 8, а ). По высоким значениям градиента магнитного поля выделены отдельные блоки в строении участка и линейные зоны, предположительно связанные с контактами пород разного состава и тектоническими нарушениями. На карте переменного естественного электрического поля (ПЕЭП) наблюдаются довольно интересные линейные аномалии напряженности электрического поля (рис. 8, б ), указывающие на наличие вертикальных границ раздела в разрезе. При этом все аномалии находятся в пределах серпентинитовых тел, выделенных магнитной съемкой. Дистанционные индукционные зондирования, пройденные по профилю ПР3, выявили в районе аномалии ПЕЭП депрессию в рельефе коренных пород с пониженными значениями УЭС. Характер проводящей зоны выяснен в ходе заверки аномалии горными работами. Разведочная канава, пройденная в субширотном направлении между ПР2 и ПР3, вскрыла в интервале 45–55 м русло погребенного ручья, при опробовании которого найден крупный кристалл демантоида весом более 1 карата. Результаты исследований указывают на принципиальную возможность выявления погребенных россыпей и, в перспективе, коренных источников демантоидов с помощью геофизических методов.

Задача изучения ВЧР с литологическим расчленением часто ставится в инженерно-геологических изысканиях и в частности при обследовании гидротехнических сооружений. Пример применения метода ВЭЗ при обследовании Нижне-Исетской плотины г. Екатеринбурга приведен на рис. 9.

Рис. 9. Геоэлектрический разрез ВЭЗ южного фланга плотины Нижне-Исетского пруда

Как видно из рисунка, методом ВЭЗ достаточно хорошо расчленяются основные структурные горизонты плотины (основание, глинистое ядро и насыпь), с определением глубин их залегания.

ДИЗ позволяют выделять как горизонтальные, так и вертикальные границы разделов, а также локальные возмущающие объекты внутри однородной среды. Такого рода объект можно наблюдать в теле плотины на интервале 90-95 метров, на глубине около 7 метров. Аномальный объект выделяется сложным характером УЭС и "раздувом" сейсмических преломляющих границ (рис. 10).

 Качественный геоэлектрический разрез ДИЗ южного фланга плотины-9

Рис. 10. Качественный геоэлектрический разрез ДИЗ южного фланга плотины Нижне-Исетского пруда, с нанесенными сейсмическими преломляющими границами

Выявленная аномалия связана с остатками прежнего сооружения в теле плотины и предположительно является элементом старого водослива или дренажного колодца. Еще одна неоднородность в районе отметки 60 м проявляет себя пониженными сопротивлениями и небольшой депрессией второй преломляющей границы. Считается, что данная аномалия обусловлена каверной в основании плотины.

Преимущества использования дополнительных сейсмических и электрометрических параметров показаны на примере комплексных опытно-методических работ на хромитоносных массивах. Вкрапленные хромовые руды характеризуются очень широким диапазоном изменения физических свойств. Традиционно используемые методы исследований – гравиметрия и магнитометрия – не всегда могут отличить руды от вмещающих пород. Поэтому нахождение дополнительных геофизических параметров, по которым можно было бы идентифицировать рудные тела, является актуальной задачей. В качестве таковых были исследованы упругие и электрические свойства разреза. Контрольные профили на двух ультраосновных массивах Среднего Урала были размечены рядом со старыми карьерами, из которых добывали хромовую руду, остатки которой видны в обнажениях по бортам карьеров. На Первомайском массиве (Режевской р-н Свердловской обл.) густовкрапленные хромовые руды отразились двумя положительными гравитационными аномалиями ( интервалы 45–60 м и 70–80 м): 0,2 и 0,15 мГал, ко второй из которых приурочена отрицательная магнитная аномалия в 1800 нТл (рис. 11).

На скоростных разрезах Vp и Vs значимых изменений на аномальных участках не наблюдалось. Разрез коэффициента Пуассона оказался более информативен: во-первых, он подтвердил выделенную границу рыхлых отложений (по < 0,2), во-вторых, показал локальное понижение значения коренных пород в зоне второй аномалии (65–80 м). На профиле существует еще одна слабая аномалия всех трех параметров (в интервале 10–20 м): gлок = 0,04 мГал, Та = -400 нТл,

= 0,26, возможно связанная с зоной малой рудной минерализации.

Рис. 11. Результаты геофизических работ на Первомайском массиве.

Графики аномального магнитного поля Та, локального гравитационного поля gлок; разрез коэффициента Пуассона () с сейсмической преломляющей границей. Штриховкой показаны местоположения известных рудных тел на профиле

На Ключевском массиве (в окрестностях г. Двуреченска) вкрапленные хромовые руды также выделились пониженными значениями магнитного поля и коэффициента Пуассона кроме того, проявились аномалии электрических свойств разреза: повышение УЭС и поляризационно-частотного эффекта PFEi над рудными телами, с фазовыми сдвигами электромагнитного поля на границах. Проведенные работы показали определенную перспективность использования комбинированной сейсморазведки и индукционной электроразведки при поиске альпинотипных хромитовых месторождений, перекрытых рыхлыми отложениями.

На основании выполненных диссертантом исследований ряда различных геологических объектов предложен рациональный комплекс геофизических методов по изучению ВЧР, включающий в себя: электрические зондирования на постоянном токе (ВЭЗ), индукционные зондирования (ДИЗ), комбинированную сейсморазведку (МПВ и MASW) и магниторазведку.

Для получения качественной характеристики геологического разреза служат индукционные зондирования, которые позволяют получить не только геоэлектрический разрез УЭС, но и разрезы других электрометрических параметров: эффективной продольной проводимости Sэф, параметра неоднородности H/Hr, электромагнитного параметра среды P, индуктивной частотной дисперсии PFEi. Построение разрезов разных параметров позволяет получить больше информации о структуре и локальных неоднородностях малоглубинных объектов. Основным инструментом литологического расчленения рыхлых отложений по электрическим свойствам являются ВЭЗ в различных модификациях. Сейсморазведка МПВ уверенно выделяет границу коренных пород и рыхлых образований, что не всегда удается сделать методом ВЭЗ. Использование продольных и поперечных волн позволяет получить больше информации о геологической среде и выйти на упругие характеристики разреза в естественном залегании. Магниторазведка служит для выделения структурных особенностей коренных пород и локализации разрывных нарушений.

Заключение

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

  1. Разработана, изготовлена и испытана в производственных условиях многофункциональная 2-канальная приемно-регистрирующая аппаратура, обеспечивающая усиление, аналого-цифровое преобразование и запись геофизических сигналов в частотном диапазоне 10 – 48 000 Гц. Главное назначение аппаратуры «ОМАР-2м» – работа в качестве аудиомагнитотеллурической станции. Кроме того, она может быть использована для работ другими геофизическими методами и выступать как универсальный приемник для электромагнитных методов разведки.
  2. Изготовлены и откалиброваны индукционные датчики переменного магнитного поля нескольких типов для совместной работы с аппаратурой «ОМАР-2м» методами АМТЗ и радиокип СДВР. В составе приемного комплекса применена специальная схема включения датчиков электромагнитного поля для расширения динамического диапазона измеряемых сигналов и снижения уровня промышленных помех.
  3. Выявлен новый параметр, характеризующий поляризационные свойства разреза: электрический параметр гармоник (Пг). Для выделения аномалий разреза опробованы построения других электрометрических параметров.
  4. Предложена и опробована в полевых условиях методика работ комбинацией методов МПВ и MASW, базирующаяся на технологии совместной обработки преломленных и поверхностных волн.
  5. В ходе сейсмических исследований на ряде объектов обнаружена возможность идентифицировать подземные пустоты по поведению коэффициента Пуассона. На основании полученных результатов предложен способ локализации подземного пустотного пространства.
  6. Исходя из результатов опытно-методических и производственных работ разработан рациональный комплекс геофизических методов по изучению ВЧР, включающий электроразведку на постоянном и переменном токе, комбинированную сейсморазведку и магниторазведку. Данный комплекс может с большой эффективностью применяться при:
  • поиске россыпных месторождений благородных металлов и драгоценных камней;
  • поиске и разведке коренных месторождений твердых полезных ископаемых, залегающих на небольших глубинах;
  • обследовании грунтовых гидротехнических сооружений;
  • инженерно-геологических изысканиях под строительство.


Список опубликованных работ по теме диссертации.

В журналах, определенных ВАК:

  1. Давыдов В. А. Применение малоглубинной сейсморазведки для изучения подработанных территорий // Известия вузов. Горный журнал. 2010. №4. С. 111–116.
  2. Давыдов В.А., Бакаев В.П. Использование комплекса геофизических методов на шахте «Северная» Березовского рудника // Известия вузов. Горный журнал. 2008. №8. С.175–182.
  3. Давыдов В.А., Муравьев Л.А., Бакаев В.П. Опытные геофизические работы на Полдневском месторождении демантоидов // Известия вузов. Горный журнал. 2010. №6. С. 97–104.

В других сборниках, журналах и материалах конференций:



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.