Компьютерные программы для поиска полезных ископаемых

Место и основная роль ГИС в геологических исследованиях определяются как интеграция, анализ и комплексная интерпретация разнотипных данных, разработка прогнозов, моделирование и планирование дальнейших действий, представление результатов в терминах целевого геологического свойства и в картографической форме . При таком подходе ГИС в геологии будет не только средством преобразования формы представления информации и справочно аналитического обслуживания, а прежде всего средством достижения конечных целей геологических исследований.

Типы пространственных задач, которые решаются в геологии с применением геоинформационных систем, можно с достаточной степенью условности разделить на пять групп:

Создание всех видов собственно геологических и тематических карт. Решение задач геологического прогнозирования. Создание карт распределения геологической продукции и информации: а) по административным районам; б) по геологическим структурам. Создание двумерных и трехмерных моделей подсчета запасов полезных ископаемых и карт в изолиниях. Мониторинг различных аспектов геологической среды. Все эти виды задач различаются по целям, содержательному наполнению и используемому программному обеспечению. Одной из основных задач использования ГИС-технологий является составление цифровой модели (ЦМ) геологической карты с последующим выводом ее на печатающее устройство в виде традиционной карты.

Этот вид работ является одной из самых сложных геологических задач, решаемых с помощью ГИС. Практические выгоды от использования цифровых геологических карт: полная систематизация имеющегося картографического материала с возможностью оценки изученности площади; доступ к программным средствам, автоматизирующим рутинные операции по составлению карт и вплоть до увязки соседних профилей, горных и буровых выработок, дешифрирования аэро — и космоснимков; возможности оверлея различных слоев; редактирования и внесения правки при появлении новых данных (в идеале при наличии развитых программ интерполяции требуется лишь пополнение слоя фактического материала). Кроме этого, обеспечивается возможность использования геологической графики в любом виде, быстрой смены легенды и раскраски карт, изменения значков на карте; упрощается издание карт; создание производных тематических карт; реализация стандартных операций со слоями: сложение, объединение, анализ различий; упрощается переход от масштаба к масштабу, генерализация крупномасштабных карт; реализация пространственных запросов к базам данных; измерение площадей и расстояний на картах, пространственных сопоставлений; прогнозирования и др.

Для решения задач геологического картирования, прогноза и поисков месторождений полезных ископаемых, создано достаточно большое количество компьютерных систем, часто называемых также компьютерными технологиями, по комплексному анализу геолого-геофизических данных. Эти системы или технологии нельзя строго назвать геоинформационными, поскольку в основе их построения отсутствует та или иная географическая система, т.е. обычно отсутствует покоординатная привязка наблюденных значений и результатов обработки, на результаты анализа не проводятся измерения и наблюдение выделяемых линейных, площадных и поверхностных геологических объектов. Однако различные задачи недро- и природопользования с помощью таких систем, с привязкой данных в относительных координатах, решаются не менее эффективно, чем геоинформационными системами. Большинство подоб ных компьютерных технологий является развитием соответствующих автоматизированных систем комплексного анализа, появление которых было связано с оснащением геологоразведочных организаций персональными мпьютерами в конце 80-х и начале 90 -х годов прошлого столетия. В то же время, в отличие от автоматизированных систем, такие технологии содержат распределенные базы данных по измерениям различных геофизических методов и оригинальные технологические решения по их комплексной интерпретации. К наиболее развитым, в смысле использования современных методов математической статистики, корреляционно-регрессионного и факторного анализа, байесовского подхода в распознавании образов и безэталонной классификации, относятся компьютерные системы РЕГИОН (В.В. Марченко, Б.А. Чумаченко – Международный НИИ проблем управления), КОМПАК (В.В. Ломтадзе, ПГО «Иркутскгеология»), КОСКАД-3 D (А.В. Петров, А.А. Никитин, МГГРУ), ПАНГЕЯ (ЗАО «Пангея»), Mult Alt (Ф.М. Гольцман, Д.Ф. Калинин, Т.Б. Кали нина – ВИРГ – Рудгеофизика и др.). Система РЕГИОН, реализующая байесовский подход при распознавании геообъектов, зарекомендовала себя при прогнозе и поисках месторождений редких и радиоактивных элементов, в 1989г. отмечена Госпремией СССР. Основой построения системы КОМПАК являются методы факторного и компонентного анализов. Эта система получила широкое распространение в Восточной Сибири при прогнозе и поисках рудных и нефтегазоносных месторождений. Система КОСКАД-3D [28] содержит широкий набор методов распознавания с обучением и безэталонной классификации, в частности, модифицированный метод К-средних, реализованный А.В. Петровым для коррелированных между собой признаков. Отличительной чертой этой системы я вляется использование так называемых генетических алгоритмов обработки и комплексного анализа, т.е. адаптивных алгоритмов в скользящих окнах «живой формы». В таких алгоритмах весовые коэффициенты при обработке данных выбираются с учетом изменения корреляционно -спектральных свойств поля в окрестности каждой точки анализа. Другой особенностью системы КОСКАД является ее направленность на выделение слабоконтрастных геообъектов на базе теории методов обнаружения сла бых сигналов.

Система КОСКАД-3D полностью адаптирована в ГИС ИНТЕГРО, а также в специализированную систему об работки данных сейсморазведки НЕДРА, реализованную Д.П. Земцовой в Краснодарской опытнометодической экспедиции «Союзморгео» [15]. На основе систем НЕДРА и КОСКАД-3D создана технология прогноза коллекторов и углеводородонасыщения для малоразмерных залежей нефти и газа [25]. Система КОСКАД -3D испоьзуется при обработке и комплексном анализе сейсмических атрибутов по региональным профилям (геотраверсам).

Широкое признание в России и за рубежом (в частности в Китае) получила система ПАНГЕЯ. Ее отличительной особенностью является воз можность использования всех видов данных, несущих информацию о строении месторождений полезных ископаемых. Система ПАНГЕЯ содержит наиболее полный комплект программ для решения задач геокартирования, моделирования нефтегазовых объектов и их прогноза по комплексу сейсмических атрибутов. Технология многомерной (комплексной) обработки и интерпретации в этой системе базируется на алгоритмах классификации с обучением и без обучения, а также включает широкий спектр корреляционно-регрессионных зави симостей между различными сейсмическими атрибутами и физическими свойствами, использование фиктивных (модель-ных) эталонов при прогн озе. При распознавании зон трещиноватости в карбонатных коллекторах применяется теория фракталов. Система ПАНГЕЯ, также как и система КОСКАД-3D, успешно применяется при прогнозе месторождений твердых полезных ископаемых по комплексу данных потенциальных полей. Основой системы Mult Alt являются статистические алгоритмы распознавания образов [13]. Отличительная ос обенность этой системы состоит в автоматизированном способе построения моделей геообъектов по комплексу геофизических полей, сочетающем алгоритмы оценивания искомых параметров и распознавания образов. На первом этапе комплексного анализа строятся модели распределений физических свойств по отдельным геофизическим полям, а на втором этапе осуществляется комплексирование таких распределений с использованием алгоритмов распознавания образов. При этом априори назначается набор искомых альтернативных объектов и задаются эталонные площади распределения физических параметров для каждого объекта, а при их отсутствии – диапазоны значений физических свойств, хара ктерные для каждого из искомых альтернативных объектов. Эти эталонные области и диапазоны возможных значений физических параметров используются для построения решающих правил. Входными данными при комплексном анализе по разрезу (или в плоскости наблюдений) являются значения петрофизических параметров, заданных в точках прямо-угольной сети. Результаты анализа получают для всех точек задания входных данных и они представляются в виде номеров (или цветов) искомых альтернатив и вероятностей их определения. Результаты также визуализируются в виде цветовых разрезов комплексных геолого-геофизических моделей объектов и разрезов вероятностей построенных объектов. Все указанные выше системы комплексного анализа в настоящее время дополняются программно -алгоритмическим обеспечением по количественной интерпретации геофизических данных с целью получения моделей изучаемых геообъектов.

В системе КОСКАД -3 D реализованы: приемы корреляционного зондирования потенциальных полей для оценки формы и глубины залегания контактных поверхностей; компенсирующий фильтр Колмогорова- Винера по разделению аномалеобразующих источников, залегающих на разных глубинах, разбиение глубинного сейсмического разреза по комплексу динамических и кинематических атрибутов на однородные области, отражающие основные элементы геологического строения земной коры по геотраверсам.

В системе ПАНГЕЯ на основе аналитического продолжения потенциальных полей и по инверсии гравитационного и магнитного полей реализуется выделение перспективных участков в отложениях палеозойского комплекса Западной Сибири. Для тех же отложений создана методика построения структурных карт поверхностей и карт толщин по результатам интерпретации данных 2 D- и 3D- сейсморазведки. В системе Mult Alt осуществлена компьютерная технология для построения модели геосреды по комплексу потенциальных (гравимагнитных) и электромагнитных полей. Использование данных геофизических исследований скважин в комплексе с данными 2 D- и 3D-сейсморазведки и потенциальных полей в системе ПАНГЕЯ позволило более эффективно решать задачи прогноза залежей углеводородов и тем самым завоевать широкий рынок для этой системы в Китае и других странах. Отличительной особенностью геоинформационной системы ГЕО 2.5 (Гитис В.Г.) направленной на прогноз землетрясений и построения картминерагенического прогноза, является широкое использование экспертных оценок.

Каротажные станции подразделяются на самоходные, установленные в одном или двух транспортных средствах (автомобиле, вездеходе), и несамоходные (смонтированные в контейнерах). Аппаратура каротажной станции (лаборатории) состоит из силового трансформатора, источников питания аппаратуры скважинных приборов, различных наборов из пультов электрического, радиоактивного, акустического методов геофизических исследований скважин (пульты для других методов сменные), регистраторов, пульта управления и пульта контроля каротажа с датчиками глубины, натяжения и магнитных меток кабеля. По форме регистрации информации и системе управления каротажные станции подразделяются на аналоговые, цифровые и программно-управляемые от бортовой ЭВМ. Подъёмник состоит из спуско-подъёмного агрегата, на барабане лебёдки которого намотан кабель (одно-, трёх- или семижильный), кабелеукладчика и системы роликов для спуска кабеля в скважины. Спуско-подъёмный агрегат приводится от двигателя транспортного средства (в несамоходных каротажных станциях — от дизеля или электродвигателя). В комплект каротажной станции входит также смотанное устройство для электрического соединения с промысловой сетью и датчиками и проявочное устройство (при использовании фоторегистраторов). Применяемые каротажные станции имеют от 2 до 8 каналов аналоговой регистрации и 6-16 — цифровой регистрации, мощность источника питания до 500 ВА, скорость подъёма кабеля 10-10 000 м/ч.

СЕЙСМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ — служит для регистрации колебаний земной поверхности, вызываемых землетрясениями. В зависимости от решаемых задач сейсмические станции подразделяются на опорные и региональные. Опорные сейсмические станции предназначены для регистрации сейсмических сигналов в основном на эпицентральных расстояниях свыше 2000 км. Эти станции снабжены стандартной сейсмической аппаратурой: короткопериодными сейсмографами высокой чувствительности (в полосе пропускания 10-0,7 Гц), широкополосными сейсмографами средней чувствительности (10-0,05 Гц), часть станций оснащена длиннопериодными сейсмографами средней чувствительности (0,2-0,015 Гц).
Региональные сейсмические станции используются для регистрации близких землетрясений с эпицентральными расстояниями до 2000 км. Эти станции оснащены короткопериодной аппаратурой, а также регистрируют сильные движения в полосе частот 10-0,1 Гц.
Все сейсмические станции мира ведут регистрацию землетрясений по единому времени (среднее Гринвичское), проводят первичную обработку сейсмограмм (измеряются времена прихода — моменты вступлений различных сейсмических волн и их динамические параметры). Эти сведения по государственным каналам связи направляются в соответствующие центры обработки.

Сейсмические станции работают в соответствии с инструкциями и руководствами, подготовленными как в международных организациях, так и в национальных сейсмологических службах. Мировая сеть насчитывает свыше 2000 стационарных сейсмостанций, в т.ч. на территории России свыше 350 (1985).

Сейсмические станции CCCP составляют Единую систему сейсмических наблюдений, несущих постоянную службу срочных сообщений о сильных и ощутимых землетрясениях мира, всей территории CCCP и отдельных его регионов. Данные наблюдения сейсмических станций (параметры гипоцентров землетрясений, магнитуды) систематически публикуются в общесоюзных, региональных и республиканских изданиях: сейсмологических бюллетенях и каталогах, ежегодниках «Землетрясения в CCCP». Сейсмологические сведения сейсмических станций имеют важное значение для прогноза горных ударов, для разработок в области инженерной сейсмологии и при поиске полезных ископаемых.

Ультрапортативная сейсмостанция Es-3000 представляет из себя измерительный модуль, подключаемый к переносному компьютеру (Notebook) посредством сетевого кабеля (Ethernet). Регистрирующий модуль включает 8 или 12 каналов, без возможности расширения. Программное обеспечение ESOS управляет работой системы по записи данных, обработка осуществляется программой SIPQC или SeisImager/2D.

Сейсмостанция SmartSeis является полностью автономным устройством со встроенным компьютером. SmartSeis осуществляет контроль за «шумами» и выполняет измерения сигнала в режиме автоматического выбора усиления. Контролировать качество полученных данных можно прямо в поле по ЖК-дисплею и с помощью встроенного принтера. Имеется интегрированная программа интерпретации МПВ (SIPT). Емкости внутреннего винчестера хватает на несколько дней работы, записанные данные могут быть переданы для дальнейшего изучения на внешний компьютер, с использованием протокола связи RS-232, либо при помощи флоппи-диска.

Специальный полевой вычислитель (система накопления и обработки) для регистрирующих блоков Geometrics Geode. Включает от 3 до 64 каналов записи, цветной ЖК-дисплей, принтер и дисковод. Позволяет контролировать до 4 отдельных линий на основе модулей Geode.

Универсальный сейсмический регистратор Geode, конфигурация: 3, 6, 8, 12, 16, или 24 канала в модуле, устойчивом к погодным условиям в поле. Geode работает как с портативной ЭВМ под Windows 95/98/NT, так и с полевым вычислителем Strata Visor NZ в усиленном корпусе. Отдельные приборы Geode работают с использованием программного обеспечения SGOS, которое содержит основные функции сейсмообработки, применяемые при инженерно-геологических работах . Позволяет работать с вибрационными источниками сигналов. Имеет расширяемую конфигурацию: несколько блоков Geode могут быть соединены вместе, образуя системы с множеством каналов и линий (до 1000 каналов). Комплектуется компьютерным программным обеспечением для обработки данных МПВ и МОВ.

источник

Общий анализ программ, найденных в англоязычном и русскоязычном сегментах Google. Построение проекций кристаллической решетки и определение видов кристаллов. Определение абсолютного и относительного возраста горных пород. Создание схем скважин.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разнообразие компьютерных программ для геологических исследований и моделирования

2. Общий анализ программ, найденных в англоязычном и русскоязычном сегментах Google

3. Распределение программ по разделам геологии.

Цель работы: изучить всё разнообразие современных компьютерных программ, используемых в геологии.

1. Составить базу данных по геологическим программам: максимально возможный перечень геологических программ, рассортированный по специфике и возможностям.

Первый этап: изучить геологические программы в русскоязычном сегменте интернета через поисковые наборы «геологические программы», «геологические компьютерные программы», «программы для геологических исследований», «программы для геологического моделирования». В поисковых названиях слово «геологических» следует поочередно замещать более узкоспециальными названиями: геофизических, литологических, стратиграфических, палеонтологических, сейсмологических, минералогических.

Второй этап: изучить геологические программы в англоязычном сегменте интернета через поисковые наборы «geological programs», «geological computer programs», «programs for geological researches», «programs for geological modeling (analysis)». В поисковых названиях слово «geological» следует поочередно замещать более узкоспециальными названиями: geological computer programs, petrographic, stratigraphy, paleontologic, seismological.

2. Изучить возможности каждой программы в описаниях к программе и провести грубую классификацию по следующим признакам: специализация (для каких целей и каких наук предназначена программа), популярность.

3. Оценить популярность программ по рейтингам поисковой системы Google. Рейтинг оценивается по количеству ссылок в Google, где дается указание на данную программу.

4. Изучить возможности каждой программы в описаниях к программе и провести тонкую классификацию по прикладным признакам, которые даны в описании, например: определение минералов, построение геологических разрезов, построение филогенетических деревьев, объемное моделирование геологических тел и пр. Результаты занести в таблицу Excel

5. Провести статистическую обработку данных.

Методика выполнения работы и научная новизна.

Выполненная работа сделана с помощью Интернет-ресурсов и программы

Microsoft Excel. При обработке результатов данных в Excel использовались такие формулы, как «СУММ», «СРЕДНЕЕ». «СУММ» использовалась для подсчета общего количества всех прикладных признаков, «СРЕДНЕЕ» применялась для расчета общей популярности всех программ. В работу были скопированы таблицы, диаграммы и гистограммы из Excel. Организационная схема была сделана с помощью команд: «Вставка» — «Фигуры» — «Последние использованные фигуры».

В настоящее время сильно развиваются программирование, кибернетика и такое явление, как ГИС (геоинформационные системы). Следовательно, создается очень много программ, с помощью которых можно исследовать большое количество геологических явлений. Отсюда появляется необходимость создания классификации геологических программ, чтобы не было неопределенности с их специализацией.

2 Общий анализ программ, найденных в англоязычном и русскоязычном сегментах Google.

Таблица 1. Общие данные по прикладным признакам программ, найденных в англоязычном сегменте Google

источник

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Компьютерные технологии подсчета запасов полезных ископаемых

Специальность: 130101- Прикладная геология

Квалификация (степень) выпускника: специалист (горный инженер – геолог)

Составитель: доцент кафедры ГРМПИ

1. Цели и задачи дисциплины:

Компьютерные технологии подсчета запасов давно и весьма успешно используются в геологоразведочной практике во всем Мире, а в последние годы все шире применяются в России. Данная дисциплина должна рассматриваться как теоретическая, методологическая и практическая база, с помощью и на основе которой студент сможет достаточно оперативно включиться в производственный процесс разведки и освоения месторождений.

Цель преподавания дисциплины – дать знания в области современных компьютерных технологий подсчета запасов твердых полезных ископаемых

Задачи дисциплины: ознакомить студентов всей последовательности процедур, заложенных в большинство программных продуктов для моделирования месторождений, а также научить студентов самостоятельно моделировать месторождения и подсчитывать запасы на примере программного продукта MICROMINE компании Micromine Pty Ltd.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Курс «Компьютерные технологии подсчета запасов полезных ископаемых» входит в состав вариативной части дисциплин профессионального цикла подготовки специалистов по направлению «Прикладная геология» и изучается студентами данной специальности в течение 9 семестра после прохождения большей части как базовой части математического и естественнонаучного циклов, так и специальных дисциплин.

Для освоения дисциплины обучающийся должен обладать устойчивыми знаниями как по дисциплинам математического и естественнонаучного цикла (математике, информатике, статистическим методам, математическим методам моделирования), так и профессионального (общей геологии, структурной геологии, основам гидрогеологии, минералогии, петрографии, литологии, основам учения о полезных ископаемых, промышленным типам неметаллических, металлических, твердых горючих полезных ископаемых, геологии месторождений углеводородного сырья и др.).

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК-4, ОК-7, ОК-9, ОК-12, ПК-2, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-10, ПК-12, ПК-13, ПК-14, ПК-21, ПК-22, ПК-23, ПК-24, ПК-25, ПСК-1.1, ПСК-1.6, ПСК-2.3, ПСК-3.5, ПСК-4.3.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: теоретические основы и методы подсчета запасов месторождений полезных ископаемых; основные понятия, связанные с компьютерными методами оценки месторождений, термины и определения в области классификации; правила и порядок проведения классификации запасов;

Уметь: грамотно подготовить базу геологоразведочных данных и исходные данные для подсчета запасов; работать в пакете MICROMINE: импортировать исходные данные, проводить проверку данных, загружать данные в трехмерную среду VizEx, оконтуривать геологические объекты, строить каркасную модель, создавать блочную модель, подсчитывать запасы разными методами.

Владеть: приемами и навыками компьютерного моделирования и подсчета запасов различных геологических объектов.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы.

Самостоятельная работа (всего)

Другие виды самостоятельной работы:

5.1. Содержание разделов дисциплины

Наименование раздела дисциплины

Теоретические основы и методы подсчета запасов МПИ.

Основные этапы освоения месторождений твердых полезных ископаемых и подсчета запасов. Структура и функции Государственной комиссии по запасам (ГКЗ). Понятия и показатели, используемые при подсчете запасов в России и за рубежом. Кондиции для подсчета запасов полезных ископаемых, определение параметров оруденения, используемых при обосновании кондиций. Традиционные и компьютерные методы подсчета запасов. Организационные, научные и методические основы проведения компьютерного подсчета запасов различных типов полезных ископаемых.

Моделирование месторождений полезных ископаемых.

Задачи, решаемые с помощью горно-геологических информационных систем (ГГИС). Типы ПО. Моделирование геологической среды в ГГИС. Общая схема и последовательность операций моделирования месторождений. Исходная информация для компьютерного моделирования и подсчета запасов. Графическая и текстовая информация. Базы геологических данных. Первичные и вторичные базы данных. Способы проверки баз данных. Ввод графической информации. Привязка растровых изображений. Статистический анализ при компьютерном моделировании. Цифровые модели поверхностей методом триангуляции Делоне. Композиты по содержанию. Методы оконтуривания рудных тел, ошибки оконтуривания. Геометризация рудных тел. Каркасное моделирование. Сложные случаи при построении каркасов (расщепления каркасов, самопересечения каркасов и способы борьбы с ними и т. д.). Способы пересечения каркасов. Оценка объемов и полигональная оценка запасов.

Блочное моделирование. Пустая блочная модель. Материнские блоки. Связь изменчивости с размером блока. Подавление ураганных содержаний. Анализ, контроль и группировка исходной информации для геостатистического анализа (статистика, выделение однородных совокупностей (доменов)). Виды и параметры интерполяции количественных параметров оруденения в блочную модель. Метод обратных расстояний. Эллипсоид поиска и его параметры. Композиты по длине пробы. Геостатистический анализ. Вариограмма. Непрерывность и зона влияния. Поведение около начала. Анизотропия. Наличие тренда. Вложенные структуры. Геостатистические модели. Допустимые геостатистические модели. Всенаправленная вариограмма, вариограмма вдоль скважин, направленные вариограммы. Комплексирование вариограмм. Перекрестная проверка. Кригинг как один из методов интерполяции параметров оруденения в геологическом пространстве. Разновидности кригинга: обычный, простой, универсальный, индикаторный. Влияние выбора модели вариограммы на кригинг. Влияние выбора эффекта самородка. Экранный эффект. Классификация ячеек блочной модели по достоверности запасов при интерполяции содержаний.

Подсчет и классификация запасов и ресурсов.

Подсчет запасов. Оценка извлекаемых запасов руды. Погрешности подсчета запасов и методы их оценки. Классификация запасов месторождений твердых полезных ископаемых. Методическое и нормативно-правовое обеспечение применения компьютерных технологий подсчета запасов. Российские и зарубежные стандарты. Оптимизация разведочной сети на разных этапах геологического изучения месторождения. Разведочная сеть и способы ее оптимизации на основе компьютерной модели.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

Наименование обеспе-чиваемых (последующих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

источник

Дата добавления: 2013-12-24 ; просмотров: 5321 ; Нарушение авторских прав

Геофизические методы поисков применяются для выявления и изучения геофизических аномалий, связанных с полезными ископаемыми. Геофизические методы составляют предмет специальных курсов. Здесь мы рассмотрим основные принципы применения этих методов для поисков. Главным условием успешного применения геофизики при поисках является тщательный, вдумчивый анализ геологической природы геофизических аномалий, устанавливаемый при их совмещении с геологическими и геохимическими материалами, изучении вещественного состава и физических свойств пород на поверхности и в разрезе аномалий.

Геофизические методы подразделяют:

— по возможности обнаружения полезных ископаемых — на прямые и косвенные;

— по характеру аномалий – на магниторазведку, гравиразведку, электроразведку, сейсморазведку, радиометрические, ядернофизические. Реже применяются термометрические и биофизические методы. Прямые геофизические методы поисков применимы для ограниченного вида полезных ископаемых, чаще эти методы используются как косвенные.

Магниторазведка – это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли, древнейший геофизический метод поисков. Как прямой метод применяется для поиска МПИ, сложенных минералами-ферромагнетиками. Их число невелико – магнетит, титаномагнетит, пирротин. Для поисков магнитных руд измерение напряженности магнитного поля применяется с XVIII в.

Форма аномалий зависит от строения аномалиеобразующих объектов, различаются линейные (в том числе знакопеременные полосовые), изометричные, иногда концентрически-зональные. В зависимости от наличия и концентрации ферромагнетиков характер аномалий меняется от четких положительных, сопряженных с такими же четкими отрицательными до размытых неконтрастных отрицательных. Последние обычно создают геофизический фон. На картах максимумы магнитного поля (значения выше условного нуля, рассчитанного для каждого конкретного региона) показаны синим тоном, отрицательные – розовым. Интенсивность поля отражается густотой окраски. Примеры крупнейших месторождений, выявленных магнитометрическими методами – месторождения КМА, гора Магнитная.

Основными параметрами геомагнитного поля являются полный вектор напряженности и его составляющие по осям координат. Значения параметров магнитного поля Земли зависят, с одной стороны, от намагниченности всей Земли как космического тела (нормальное поле), а с другой стороны, разной интенсивности намагничивания геологических формаций, обусловленной различием магнитных свойств пород и напряженности магнитного поля Земли как в настоящее время, так и в прошедшие геологические эпохи (аномальное поле). От других методов разведочной геофизики магниторазведка отличается наибольшей производительностью (особенно аэромагниторазведка).

Магниторазведка также широко применяется при геологическом картировании, структурных исследованиях, поисках полезных ископаемых, изучении геологической среды. Магнитные методы применяются не только для поисков и разведки, но и для глобальных исследований геомагнетизма и палеомагнетизма.

Косвенное использование магниторазведки основано на заметном, хотя и не столь контрастном, как в вышеприведенных примерах, различии магнитных свойств у слабомагнитных и немагнитных пород и руд. Магниторазведка позволяет уточнять распространение породных комплексов, в том числе и потенциально рудоносных. Например, базальты и риолиты, граниты и роговики четко различаются на магнитных картах масштаба 1:25 000-1:50 000- 1:100 000, а на их контактах часто концентрируются разнообразные руды. Положительные аномалии умеренной интенсивности отражают кимберлитовые трубки на платформах (при условии, если здесь нет траппов, «заглушающих» сигнал от кимберлитов). Концентрически-зональные знакопеременные аномалии отражают многофазные интрузии, в том числе ультраосновных-щелочных, карбонатитовых и других рудоносных пород. Узкие линейные аномалии и зоны градиентов (т.е. области резкого перепада значений поля) отражают и прослеживают (в том числе под задерновкой) разрывные нарушения, часто рудоконтролирующие. На площади развития терригенных пород положительные аномалии обычно фиксируют пирротинизацию пирита в зонах сульфидной вкрапленности. Такие пирротинизированные участки связаны с зональным термальным метаморфизмом и в целом совпадают с зонами метаморфогенного биотита («биотитовые купола»). На периферии последних концентрируется рудное золото. Некоторые немагнитные руды (например, медно-цинковые колчеданные) становятся магнитными при наложении на них более позднего контактового метаморфизма в связи с послерудными интрузиями – например, на Сибайском месторождении выделяются медно-пирротиновые и медно-магнетитовые руды на пересечении медно-цинковых колчеданных залежей дайками диабазов.

Наряду с обычной площадной магниторазведкой масштаба 1:25 000-1:50 000-1:100 000 (как правило, выполненной в аэроварианте), отражающей общую структуру рудного поля, рудного узла, для детальных поисков часто используют детальную профильную наземную магниторазведку (с шагом наблюдений 1-20 м), выявляющую локальные магнитовозмущающие объекты, (например, слабо магнитные контактовые зоны немагнитных кварцевых жил среди таких же немагнитных песчаников и сланцев). Такие детальные профили обязательно сопровождаются тщательной документацией каменного материала (по коренным выходам и высыпкам среди задерновки) для достоверной геологической интерпретации аномалий. Детальной наземной магнитометрией в речных долинах можно выявить участки скопления шлихового магнетита, отражающие благоприятные условия для накопления тяжелых минералов, в том числе промышленно ценных (золото, алмазы и др.).

Таким образом, магниторазведка — наиболее универсальный метод, который при нынешнем уровне аппаратурной точности может эффективно применяться в любых физико-геологических условиях для решения многих геологических задач.

Примерами геологическими задачами, стоящих перед магнитометрией, являются:

— картирование и обнаружение скрытого магматизма, с которым генетически связано оруденение;

— поиск, определение морфологии и параметров тел магнитных пород и руд;

— в совокупности с другими геолого-геофизическими методами, структурно-тектонический анализ изучаемых площадей.

При обработке и интерпретации магнитометрических данных используются различные виды фильтров и трансформаций (в 1D и 2D вариантах), а также методы определения морфологии аномалиеобразующих объектов и их глубин.

В 2D варианте применяются различные сглаживающие фильтры, продолжение магнитного поля вверх и вниз, выделение региональной составляющей, снятие тренда, выделение высокочастотной составляющей, расчёт горизонтальных и вертикальной производных, редукция к полюсу. Путём применения совокупности фильтров строятся карты кажущейся магнитной восприимчивости.

Магниторазведка в режиме 3D дает локализацию в плане (путём построения карты аналитического сигнала) аномалиеобразующих источников и определяет глубины до них. Количественные оценки, полученные по этой методике довольно точны. Использование компьютерной техники и соответствующего программного обеспечения позволяет оперативно производить обработку и интерпретацию измеренных данных прямо в полевых условиях.

Магниторазведка – один из самых простых по устройству традиционно применяемой аппаратуры, по исполнению и дешевых геофизических методов. В то же время современные приборы – протонные и квантовые магнитометры с точностью наблюдений до 0,002 нанотесл, несмотря на высокую стоимость (до 50-80 тыс. долларов), позволяют эффективно решать задачи поисков немагнитных ПИ (нефти, алмазов, золота, платины и др.), в том числе в скважинном варианте. Такие сверхточные замеры позволяют детально расчленить геологический разрез даже по незначительному различию в содержании ферромагнетиков, с выделением слабо аномальных интервалов, некоторые из которых (например, насыщенные углеводородами, сопровождаемые повышенной концентрацией сероводорода Н₂S и поэтому концентрирующие пирит и замещающий его магнитный пирротин) могут иметь прямое поисковое значение. Другой пример – медистые песчаники Приуралья часто содержат незначительную, но почти повсеместную примесь магнетита и поэтому также могут выделяться высокоточной магниторазведкой. Аналогичным образом слабая пирротинизация вмещающих пород, часто имеющая место на контакте немагнитных кварцевых жил, в том числе рудных, позволяет обнаруживать и прослеживать такие объекты.

Глубинность наземной и аэромагнитной разведки при благоприятных условиях достигает 500-2 000 м.

Гравиразведка, гравиметрическая разведка, метод разведочной геофизики, основанный на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности. Информация о гравитационном поле позволяет устанавливать строение изучаемых площадей на различных глубинах по распределению в земной коре геол. тел разл. плотности. При региональных исследованиях гравиразведка решает задачи тектонического и литолого-петрографического районирования и геологического картирования, составления прогнозных карт. Детальная гравиразведка применяется для уточнения геол. строения перспективных участков, поисков и разведки различных полезных ископаемых в их пределах. Гравиразведка применяется также при решении задач инженерной геологии и геодезии.

В силу дороговизны и сложности методики редко применяется при детальных поисках. Обычно материалы гравиметрических съемок имеют масштаб 1:100 000 -1:500 000 и используются для расшифровки наиболее крупных элементов тектонического строения, имеющих глубинную природу. Гравиразведка эффективно выявляет (по резким отрицательным аномалиям) соляные купола (положительные структуры для нефти), невскрытые гранитные массивы (перспективные структуры для редких металлов), мощные зоны дробления (контролирующие размещение многих рудных и неметаллических ПИ), создающие дефицит плотности пород и силы тяжести.

В некоторых металлогенических зонах, сложенных на поверхности слабо контрастными по удельной плотности терригенными породами, подмечена закономерная приуроченность рудных полей и узлов определенного типа к максимумам силы тяжести, предположительно отражающим залегание на глубине магматических масс основного состава. Таковы, например, золото-антимонитовые рудные поля в Адыча-Тарынской рудной зоне Вост. Якутии, ртутные месторождения Нагольного кряжа в Вост. Донбассе.

Неизмененные массивы ультрабазитов и габбро, мощные покровы базальтов выделяются четкими максимумами, а участки серпентинизации, зоны рассланцевания и гидротермального изменения в них – такими же минимумами. Зоны градиентов (гравитационные ступени, читаемые по сгущению изоаномал) отражают продольные разломы, коленообразные смещения гравитационного поля в плане, тупиковые окончания линейных аномалий – поперечные нарушения. И те, и другие, а особенно их сопряжения имеют рудоконтролирующее значение. Детальная гравиразведка (масштаб 1:10 000-1:50 000) применяется редко, обычно там, где есть шансы обнаружить крупные скопления аномально тяжелых руд, например, хромитов, не выявляемых другими геофизическими методами, а также для выявления линейных зон дробления и гидротермального окварцевания, часто золотоносных.

В Башкирии гравиразведка впервые была проведена в 1931 г. в Ишимбайском районе и способствовала открытию Ишимбайского месторождения нефти. В 1930—50‑е гг. объемы гравиразведочных работ с целью поисков углеводородов в платформенной части значительно возросли. В начале 1940‑х гг. разработан комплекс геофизических методов поисков и разведки рифовых массивов, включающий гравиразведку и электроразведку. В 1950—56 гг. проводились исследования по выявлению геологической природы аномалий гравитационных полей. На основе данных измерения гравитационного поля составлена схема тектонического районирования Башкортостана в масштабе 1:500 000, которая была использована при поиске нефтяных и газовых месторождений. В 1960—70‑е гг. на всей территории Башкирии проводилась гравиметрическая съёмка масштаба 1:200 000, составлены гравиметрические карты всей территории РБ в масштабе 1:200 000. В комплексе с др. геофизическими методами проведена гравиметрическая съёмка в масштабе 1:50 000 в Магнитогорском мегасинклинории, уточнены геологическое строение вост. части республики и направление поисковых работ на различные полезные ископаемые. В результате съёмок построены карты аномалий силы тяжести в масштабе 1:50 000. В 1970—80 гг. гравиразведка в масштабе 1:10 000 (в комплексе с электроразведкой и магниторазведкой) проводилась в Бурибайском, Сибайском, Абзелиловском, Учалинском рудных районах РБ с целью поисков руд цветных металлов. В результате исследований открыты глубоко залегающие рудные залежи Юбилейного медноколчеданного месторождения и перспективные на колчеданные руды рудопроявления Самарское, Ташкулинское, Северо-Мамбетовское, Хворостянское и др. В железорудных районах Башкирского Урала гравиметрические съёмки в масштабе 1:10 000 выполнены на большинстве известных рудных полей. С 1995 г. данные гравиразведки используются при издании Государственной геологической карты РФ в масштабе 1:200 000. С 2000 г. в РБ ведутся комплексные исследования додевонских отложений платформенной части РБ по системе региональных профилей с целью определения их углеводородного потенциала, включающие гравиразведочные работы.

В осевой части Магнитогорского мегасинклинория, к югу от г. Магнитогорска, в Кизильской структурно-фациальной зоне, сложенной на поверхности однообразными по составу и физическим свойствам известняками, выделяются вытянутые в меридиональном направлении резкие отрицательные аномалии силы тяжести. Некоторые из них, сопряженные с положительными магнитными аномалиями, могут отражать невскрытые массивы гранитоидов, подобные Магнитогорской интрузии, с которой связано одноименное месторождение железных руд.

Заверка бурением некоторых локальных аномалий силы тяжести на Сибирской и Канадской платформах в 1980-1990-е гг. привела к открытию «слепых» (не выходящих на поверхность) кимберлитовых трубок, в том числе алмазоносных. На этих объектах замеряемый приборами дефицит плотности горных пород создают не столько сами глубоко залегающие кимберлиты, сколько деформации перекрывающих их пород (например, в Якутии это нередко «просадки» в горизонтальной толще пермских отложений над погребенными ими трубками взрыва).

В настоящее время локальные отрицательные аномалии силы тяжести, сопровождаемые геохимическими аномалиями золота и его спутников (As, Ba, Ag, Pb, W и др.), используются для оконтуривания площадей оценки прогнозных ресурсов рудного золота категории Р₂ при поисковых работах ОАО «Башкиргеология» в Учалинском районе.

Глубинность гравиразведки достигает первых километров.

Электроразведка – раздел геофизических методов исследования геологического строения Земли, основанный на дифференциации горных пород и руд по электропроводности, диэлектрической и магнитной проницаемости, поляризуемости и электрохимической активности. Обширная группа методов, использующих замеры характеристик природных и искусственно созданных электрических полей наиболее часто применяется для поисков металлических руд и подземных вод. Наиболее применяемые разновидности площадных (профильных, проводимых с поверхности) работ: ВЭЗ – вертикальное электрозондирование, СЭП – симметричное электропрофилирование, ВП – вызванной поляризации, ЕЭП – естественного электрического поля.

В скважинах также используются различные методы, в частности КС (каротаж сопротивлений), выполняемый путем измерения силы тока в питающей и напряжения в приемной линиях и вычисления кажущихся сопротивлений ρ_к пород при перемещении измерительного зонда вдоль скважины при отсутствии обсадных металлических труб. Контакт питающих и приемных электродов со стенкой скважины осуществляется либо через буровой раствор, заполняющий ствол скважины, либо (в сухих скважинах) путем специального прижима электродов к стенке. При работах в скважинах, заполненных водой, измерения могут выполняться непрерывно в процессе перемещения зонда, в сухих скважинах измерения выполняются в точечном режиме. Результатом каротажа являются каротажные диаграммы (графики зависимости ρкот глубины). При интерпретации каротажных диаграмм определяется положение границ пород, пересекаемых скважиной, и их удельных электрических сопротивлений. В Башкирии при поисках колчеданных месторождений популярен также МЗ — метод заряда, изучающий электрический потенциал или градиент потенциала на поверхности земли. Потенциал создается в скважине искусственным источником тока в заряжаемом теле. Заряжаемым телом может служить либо опускаемый в скважину мешочек с солью, создающий при растворении электролит с повышенной электропроводностью (гидрогеологический вариант), либо вскрытый скважиной рудный проводник. Изучение эквипотенциальных линий на поверхности земли позволяет судить в первом случае о направлении и скорости фильтрации подземных вод, во втором — о протяженности и конфигурации проводящего рудного объекта.

Обычно в электроразведке замеряют электрическое сопротивление пород, через которые пропускают постоянный или переменный ток. Чем меньше сопротивление, тем больше содержание проводящих минералов – рудных (сульфидов, оксидов железа и др.), графита, а также подземных вод, особенно минерализованных. В разрезе рудоносных кор выветривания, содержащих продуктивные залежи, часто можно выделить несколько стратифицированных горизонтов, если их составляющие достаточно контрастно различаются по физическим свойствам в пределах реальной чувствительности электроразведочных методов. Электроразведочные исследования на рудных полях проводятся для уточнения основных структурных характеристик верхней части разреза и прослеживания положения геологических границ в межскважинном пространстве. С их помощью в корах выветривания решаются следующие задачи:

— определение морфологии (границ) подошвы и мощности перекрывающих неоген-четвертичных отложений;

— определение границы дресвяно-глинистых образований коры выветривания с подстилающими коренными породами;

— определение положения и типа тектонических нарушений;

— выявление аномалий, связанных с оруденением;

— определение положения уровня подземных вод.

Площадные электроразведочные работы опережают бурение и начинаются с опытно-методических работ на эталонных профилях. Целью последних является уточнение методики проведения работ и оценка эффективности в реальных условиях площади. В качестве эталонной используют разведочные линии, на которых имеются скважины с полными данными опробования, позволяющими провести сопоставление полученных результатов с характеристиками геологического разреза. Кратко рассмотрим практические особенности применения метода ВЭЗ — вертикального электрозондирования на примере конкретного поискового проекта.

ВЭЗобычно проводится в трехполюсном варианте. Длина питающей линии выбирается в зависимости от геоэлектрических свойств разреза и определяется шириной перспективной площади, нуждающейся в изучении. Замеры проводятся по профилям, положение которых параллельно расположению будущих буровых линий. Расстояние между профилями составляет 100-200 м, а в пределах наиболее перспективных участков 50 м. Шаг наблюдений на профиле составляет 20 м, а при детализации – 10 м. Профили ВЭЗ совпадают с таковыми для геохимического опробования. В качестве источника тока используются сухие батареи. Измерения проводятся автокомпенсатором АЭ-72. Для заземления питающей линии используются железные стержни длиной до 1 м. Контроль качества измерений осуществляется повторными замерами в количестве не менее 5% от общего объема работ. Относительная случайная погрешность не должна превышать уровень 5%.

Первичная обработка и интерпретация данных ВЭЗ будет проводиться на качественном уровне, путем построения разрезов в изолиниях кажущегося сопротивления ρ_k в Ом×м. Эти данные должны позволить получать представление о пространственной изменчивости положения контрастных геоэлектрических горизонтов и ориентировке в плоскости разрезов тектонических нарушений по перегибам изолиний. Результаты качественной интерпретации геофизических данных будут использованы для коррекции программы бурения, при увязке разрезов и построении трехмерных моделей.

Количественная обработка на ЭВМ и интерпретация полученных результатов включают определение глубин залегания геоэлектрических горизонтов с соответствующими удельными электрическими сопротивлениями. Построение разрезов ВЭЗ выполняется на ЭВМ.

Результаты площадных работ методом ВЭЗ – уточнение объемной структурной модели рудного поля, реконструкция разнонаправленных зон рассланцевания, контролирующих оруденение. Электроразведка позволяет уверенно экстраполировать по площади результаты гидрогеологических наблюдений в кустах скважин.

На примере Уваряжского рудного поля в Баймакском районе можно показать парадоксальный на первый взгляд случай выделения сульфидной рудной зоны протяженной полосой повышенных значений ρ_к — до 1500-2000 Ом×м и более на фоне 300-500Ом×м. Казалось бы, физически противоестественное выражение зоны дробления с токопроводящим прожилковым и сплошным сульфидным оруденением в виде полосы с максимальным электрическим сопротивлением может быть объяснено насыщенностью рудной зоны баритом и кварцем — минералами с очень высоким электрическим сопротивлением, фактически изолирующими низкоомные сульфидные залежи. В этом случае зона представляет безусловный интерес с точки зрения оценки перспективной площади при разведке золотосодержащих кварц-баритовых метасоматитов, как самостоятельного типа потенциально промышленного типа руд.

Модификацией метода ВЭЗ является электрическая томография, осуществляемая с использованием многоканальных (многоэлектродных) установок, применяется при детальных исследованиях двумерно неоднородных разрезов. В этой модификации вдоль профиля наблюдений устанавливается набор электродов, расположенных на равных расстояниях. При этом электроды многократно используются в качестве как приемных, так и питающих. Обработка и интерпретация данных электрической томографии ведется с помощью специального программного обеспечения.

Метод ЕЭП – естественных электрических полей. Методы естественного электрического поля основаны на связи электропотенциалов этих полей с направлением и интенсивностью процессов, отражающих окислительно-восстановительные реакции в горных породах и рудах. В методе ЕЭП применяются два способа наблюдений: способ потенциала, когда на каждой точке измеряют потенциал по отношению к какой-либо общей точке профиля, и способ градиента потенциала, при котором измеряется разность потенциала между соседними точками. Интерпретация, как правило, выполняется на качественном уровне.

Метод ЕЭП весьма эффективен при поисках сульфидных руд и месторождений типа «железных шляп». Зоны окисления богатых сульфидных залежей выражаются контрастными аномалиями естественного электрического поля, достигающего значения до нескольких вольт (достаточно воткнуть в разных местах проводки, соединенные с лампочкой, чтобы она светилась), фактически это большие природные «батарейки». На изучении естественных электрических полей, обусловленных диффузионно-адсорбционными и фильтрационными процессами в породах, основаны способы обнаружения мест питания, фильтрации и разгрузки естественных и техногенных вод. Каротажные замеры электрических потенциалов в скважинах позволяют выделять сухие и водоносные пласты, зоны сульфидной минерализации. Метод ЕЭП в разных вариациях позволяет обнаруживать и локализовать в пространстве места коррозии металлических конструкций.

Кроме того, известно, что над месторождениями углеводородов также наблюдаются естественные электрические поля. Глубина нефтяных и газовых залежей, с которыми связаны эти аномалии, составляет 200-3700 м. Причина возникновения таких аномалий не ясна, возможно, в связи с миграцией углеводородов вверх по разрезу над залежами возникают «топливные гальванические элементы», роль электродов играют сульфиды и легко окисляемые (либо восстанавливаемые) вещества. Верхняя часть и покрышка резервуара обычно имеют отрицательный заряд. Выше по разрезу располагается зона вторичного пирита (3-5%) и кальцита. Пирит образуется при диффузии углеводородов и их воздействии на окислы железа. Часть кислорода из оксидов переходит в свободное состояние. При воздействии кислорода верхняя часть сульфидного ореола снова окисляется, в нем возникает «гальванический элемент» с силой тока до 1 В. Подобные гальванические элементы возникают также за счет изменения окислительно-восстановительного потенциала подземных вод, дренирующих через зону пиритизации. Таким образом, по разрезу пород, перекрывающих залежи, наблюдается чередование разно заряженных зон.

Наиболее интенсивные знакопеременные аномалии ЕЭП возникают на региональных водоупорных горизонтах. В Волго-Уральской нефтеносной провинции одним из них является иреньский ангидритовый горизонт кунгурского яруса перми, залегающий на глубинах от 50-70 м до 200 м и более. Следовательно, выявление на сравнительно небольших глубинах аномалий ЕЭП в сочетании с геохимическими аномалиями элементов-индикаторов нефти (Ni, V, Co, Cu, Zn, гелия и др.) позволяет прогнозировать глубоко залегающие залежи.

Метод вызванной поляризации (ВП) выполняется путем изучения вторичного электрического поля, обусловленного электрохимическими и электрокинетическими процессами, возникающими при пропускании тока в горных породах, содержащих минералы с электронным типом проводимости и внутрипоровую влагу. Интенсивность процесса ВП — поляризуемость — определяется с использованием трех основных способов измерения.

1) Измерение ВП в импульсном режиме основано на регистрации разности потенциалов в приемной линии во время и через определенное время после выключения прямоугольного импульса тока в питающей линии. Изучаемая кажущаяся поляризуемость вычисляется как отношение вызванной поляризации через фиксированное время после отключения питающего тока к напряжению возбуждающего тока.

2) Амплитудно-частотные измерения поляризуемости основаны на изучении поля при пропускании в питающих линиях переменного тока двух различных частот. Параметр поляризуемости (PFE) вычисляется как отношение разности эффекта на низких и высоких частотах к электрическому полю на низкой частоте.

3) Фазово-частотные измерения основаны на фиксации сдвига фаз основной гармоники в приемной линии относительно токовой.

При геологической интерпретации результатов метода ВП используют установленные связи выявленных параметров с вещественным составом пород или их состоянием (мерзлое — талое) и судят о наличии рудных минералов и электропроводящих тел. Максимумы ВП отражают зоны вкрапленных сульфидных руд. Метод заряда в скважинах фиксирует глубоко залегающие зоны проводимости, часто связанные со сплошными сульфидными рудами.

Вариациями электроразведки являются методы радиоволнового (длинноволнового) просвечивания. Этот метод применяется при поисках кимберлитов под покровом траппов, где не работает магниторазведка.

Для поисков кварцевых жил применяют еще одну оригинальную разновидность электроразведки – пьезоразведку. Кварц – сильнейший пьезоэлектрик, электризуемый даже при малейших механических нагрузках. Возбуждая упругие колебания в почве (часто обычным ударом кувалды), можно фиксировать наведённый пьезоэлектрический эффект от кварцевых жил, скрытых под задерновкой.

Опыт успешного применения электроразведки насчитывает много десятилетий. Еще в 19020-ые годы первый опыт её применения в Таналык-Баймакском рудном районе Башкирии привел к открытию богатых залежей золото-медных сульфидных руд в Тубинской группе месторождений.

Глубинность электроразведки обычно не превышает 100 м, в скважинном варианте она возрастает до первых километров.

Сейсморазведка — раздел разведочной геофизики, основанный на изучении характера распространения в земле упругих волн, которые вызываются искусственными взрывами или ударами. Упругие волны от источника возбуждения в толще земли распространяются во все стороны, претерпевают при этом отражение и преломление от различных геологических границ, и частично возвращаются к дневной поверхности, где регистрируются специальными приборами — сейсмоприемниками, которые преобразуют механические колебания почвы в электрические. Скорость распространения упругих волн в толще земли находится в прямой зависимости от литологического состава пород, что позволяет по данным сейсморазведки. в комплексе с гравиразведкой строить геологические разрезы до глубин, не доступных бурению. Измеряя время прохождения упругой волны до отражающей или преломляющей поверхности и умножая его на скорость, можно определять путь волны (глубину залегания) до этой поверхности). А если в разрезе имеется несколько отражающих поверхностей, то по данным сейсморазведки представляется возможным определять структурный план геологических образований. Таким образом, сейсморазведка в геологии играет определяющую роль в решении структурных вопросов, особенно это касается структур, перспективных для поисков углеводородного сырья. В зависимости от типа упругих волн и методики проведения полевых работ существует несколько модификаций сейсморазведочных методов. Наиболее распространенными модификациями являются следующие: метод преломленных волн (МПВ), корреляционный метод преломленных волн (КМПВ), метод отраженных волн (МОВ), метод общей глубинной точки (МОГТ), глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), а в параметрических скважинах проводят вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) для определения скорости упругих волн в различных породах.

Сейсморазведка очень широко применяется при поисках структур, контролирующих размещение нефти и газа на платформах. Поскольку нефтеносные структуры имеют значительные размеры, часто измеряемые десятками и сотнями квадратных км, то обычно достаточно сравнительно редкой сети сейсмических профилей для выявления структур. Глубинность таких поисков измеряется километрами. Пример весьма эффективного современного применения сейсмики при поисках нефти – геологоразведочные работы компании ЛУКОЙЛ в новом, ранее слабо изученном районе — Северном Прикаспии, где 100% пробуренных скважин оказались результативными.

При рудных поисках, особенно в корах выветривания, применяют микросейсмическую съемку, её глубинность обычно ограничена 100 м. Рассмотрим её применение по корреляционному методу преломленных волн (КМПВ).

КМПВ обычно проводится на тех же профилях, что и электроразведочные наблюдения, в комплексе с ними. Длина годографа обычно составляет 100-200 м. Шаг расстановки сейсмоприемников – 2,5-5,0 м. В качестве источника возбуждения сейсмических сигналов используют груз массой 30 кг. Сейсморазведочные работы проводятся при фиксировании продольных волн вертикально ориентированными сейсмоприемниками «СВ-20».

Наблюдения проводятся методом встречных годографов путем размещения пунктов возбуждения в двух точках – в 50-100 м от первого и последнего сейсмоприемников. Регистрация сейсмических сигналов производится сейсмостанцией «ТАЛГАР-3».

Обработка и интерпретация сейсморазведочных данныхпроводится путем построения годографов вступлений фаз прямых и преломленных продольных и поперечных волн. По встречным годографам, соответствующим одним и тем же геосейсмическим границам, рассчитываются скорости распространения упругих колебаний (продольных волн — Vp, поперечных -Vs). Глубины преломляющих границ рассчитываются на ЭВМ.

В основу геологической интерпретации сейсморазведочных материалов положен универсальный критерий – потеря корреляции сейсмических волн. Учитываются общие геофизические параметры (скорости распространения упругих колебаний), границы раздела, которых можно будет трактовать, как литолого-стратиграфические или тектонические. Кроме того, проводятся обязательные прямые сопоставления со значениями удельного сопротивления в геоэлектрических полях, совместный анализ структуры геоэлектрического и сейсмического полей, обычно демонстрирующие высокую сходимость с результатами бурения, что должно подтверждать геологическую природу аномалеобразующих объектов и объективность тех и других построений.

Микросейсмика эффективна также при изучении техногенных объектов, прежде всего отвалов вскрыши месторождений, всё больше привлекающих интерес, как источники ценных минералов и горных пород. Отвалы формируются ярусами, по мере развития горных работ. Поверхность каждого яруса в процессе укладки многократно укатывается (и при этом трамбуется, уплотняется) автотранспортом и землеройной техникой, затем перекрывается новым ярусом. В результате в разрезе отвала образуется серия относительно плотных поверхностей, фиксируемых сейсмическими волнами.

Глубинность сейсморазведки – до 8-10 км, что превращает её в практически единственный надежный способ прогнозы глубоко залегающих месторождений углеводородов.

Радиометрические методы основаны на измерении естественной радиоактивности пород и руд. Они применяются как прямые методы при поисках радиоактивных руд (урана, тория, радоновых вод) и как косвенные при других поисках. Радиометрическая съемка обычными радиометрами проводится одновременно с обычными съемочными маршрутами (так называемые массовые поиски). Благодаря различию в естественной радиоактивности картируются радиометрией разновременные фазы внедрения гранитов, в том числе редкометальных, отбиваются контакты разных пород. Некоторые породы и руды, будучи в чистом виде нерадиоактивными, накапливают повышенное количество радионуклидов и выделяются при массовых поисках и даже при аэрогаммасъемке. Такими относительно слабыми аномалиями (2-10 фонов) выделяются залежи бурых железняков, фосфоритов, бурого и каменного угля, торфа, битума, редкометальные грейзены и пегматиты.

Так, например, все месторождения бурых железняков Зигазино-Комаровского рудного района в Белорецком мегантиклинории четко выделяются урановыми аномалиями в материалах аэрогаммасъёмки. Рудные поля месторождений редких металлов в некоторых гранитных массивах выделяются слабыми аномалиями тория благодаря присутствию торийсодержащих минералов, прежде всего монацита (ThPO₄), а также ортита и др.

Слабо повышенная радиоактивность присуща высококалиевым породам (благодаря присутствию тяжелого изотопа калия). Поэтому съемкой по калиевому каналу гаммаспектрометра уверенно выделяются зоны калиевого метасоматоза, практически всегда сопровождающие зоны разнообразного золотого оруденения (золото-кварцевого, золото-сульфидного, золото-серебряного, золото-антимонитового), а также залежи калийных солей. Такие аномалии фиксируются и при аэрогаммасъемке. Опыт применения аэрогаммасъемки в золоторудных узлах Вост. Якутии в конце 1980–ых гг. показал, что даже небольшие золото-кварцевые жилы уверенно выделяются по калиевому каналу, если их вмещают мощные зоны дробления с калиевым метасоматозом в виде серицитизации раздробленных пород, в которых массовая доля К₂О на 1-3% выше, чем в неизмененных породах. Такие же метасоматические зоны (нередко значительной мощности) сопровождают рудные тела прожилково-вкрапленных золотосульфидных руд. В рудных полях золото-серебряных месторождений, практически всегда сопровождаемых мощными метасоматическими зонами с развитием адуляра (разновидности калиевого полевого шпата) калиевые аномалии особенно значительны. Некоторые месторождения золота, в том числе крупные и гигантские объекты в Средней Азии и Вост. Якутии, сопровождаются не только калиевыми, но и ториевыми аномалиями за счет развития в околорудных метасоматитах монацита.

Глубинность наземных радиоактивных методов обычно ограничена несколькими метрами. В то же время некоторые глубоко залегающие залежи урана типа структурных несогласий, палеодолин, сорбобиогенных и др. выделяются аномалиями аэрогаммаполя при глубине залегания до нескольких сотен метров, благодаря восходящему дренажу радоновых вод, связанных с урановой рудой, мигрирующих по зонам трещиноватости с их выходом на поверхность. Такие аномалии трассируют северо-восточные линеаменты в башкирской части Предуральского прогиба (идущие параллельно рекам Белая и Уфа), что позволяет прогнозировать здесь скрытые месторождения урана.

Ядернофизические методы основаны на возбуждении наведенной радиоактивности в нерадиоактивных минералах при помощи искусственных источников. Разновидности их – нейтронный каротаж, фиксирующий концентрацию в породах водорода, и другие подобные методы, активно применяются в скважинной геофизике при поисках нефти, газа, подземных вод.

Наведенная радиоактивность позволяет достаточно точно определять с помощью современных приборов (рентгено-радиометрических, рентгено-флуоресцентных) содержания многих элементов – бериллия, бора, фтора и др., практически большинство элементов таблицы Менделеева. Это используется для экспресс-анализа геохимических и рудных проб. Таким образом, изучается состав пород на поверхности Луны и Марса с помощью автоматических планетоходов.

Глубинность этих методов ограничена зоной контакта с анализируемым образцом.

источник