книги из ГПНТБ / Каленов, Е. Н. Геологическое истолкование результатов магнитотеллурической разведки

при р„ =j=оо). МТП в расширенном частотном интервале приме­ няют в районах, где глубина залегания опорного горизонта недо­ ступна для МТП в главном частотном интервале. Таким образом, выбор методики МТП зависит от глубины залегания исследуемого высокоомного горизонта.

Карты и профили S. Результатом обработки данных магнито­ теллурического профилирования служат карты и профили сум­ марной продольной проводимости S отложений над опорным гори­ зонтом большого сопротивления. Если среднее продольное со­ противление р/ этих отложений остается постоянным или незна­ чительно изменяется в пределах площади исследования, то карты или профили S , как известно, отражают рельеф поверхности опор­ ного горизонта. При этом поднятиям ее соответствует уменьшение значений S , прогибам — увеличение S.

На рис. 23, а показано изменение значений Sxy, вычисленных по главной формуле МТП над простой моделью — наклонным уступом непроводящего основания при Н"-полярнзованном поле [4]. Как видим, профиль Sxy вкрест простирания уступа доста­ точно хорошо отражает его в сглаженном виде. Вдали от наклон­ ной грани уступа значения Sxy приближаются к истинным зна­ чениям продольной проводимости S = hlр толщи над непрово­

В случае Е-поляризоваиного поля уступ отмечается менее отчетливым изменением Syx.

При заметном непостоянстве р1 истолкование карт пли профи­ лей S затрудняется. Изменение S в зависимости от р, влечет на собой нивелирование поднятий или прогибов опорного гори­ зонта, если р/ на поднятиях уменьшается, а в прогибах увеличи­ вается. При противоположном изменении р^ (увеличение на под­

дают представление о рельефе исследуемого высокоомного гори­ зонта. Они позволяют выделять структуры второго, а иногда

итретьего порядков при достаточно густой сети наблюдений.

Врайонах с нелинейной поляризацией поля обычно основными

являются схемы и профили 5эф; вспомогательными — схемы и про­ фили Sxy, Syx. Последние наиболее интересны в случаях, когда ось X или у установки совпадает с осью однородности разреза (с направлением простирания опорного горизонта, линиями тек­

Для количественного истолкования наблюдений при МТП необходимо знать изменение рг в районе исследования (по данным бурения или сейсморазведки совместно с опорным МТЗ и резуль­ татами МТП). Карты (профили) S, таким образом, легко могут

61

быть преобразованы в карты (профили) рельефа опорного гори­ зонта.

Теоретически вычисленные значения Sxy и Syx над однород­ ным выклинивающимся слоем, подстилаемым изолятором, также показывают (рис. 23, б), что более близки к истинным значения S-L, которые получены прп //-поляризованном поле.

Рпс. 23. Вычисленные профили S над наклонным уступом (а), одно­

родным проводящим клином (б) п проводящим клином с промежуточ­ ным горизонтальным экраном (в) (по М. Н. Бердичевскому).

=Т * / Т

Врайонах, проводящий разрез которых осложнен промежуточ­ ной высокоомной толщей, интерпретация карт S затруднена. Рельеф этой толщи может быть причиной вторичных изменений S ,

которые накладываются на изменения, отражающие рельеф изолирующего основания, и искажают результаты МТП (эффекты S, экранирования и др.). Уменьшению глубин до высокоомного горизонта отвечают максимумы S, увеличению — минимумы. Высокоомная толща может также ослабить связь между S и рель­

62

ефом непроводящего основания. Все это приводит к нарушению правильности истолкования результатов МТП.

На рис. 23, в показаны вычисленные графики S UJ (при //-по­ ляризованном поле) над проводящим выклинивающимся слоем с включенным в него горизонтальным пропластком большого поперечного сопротивления Т*. Высокоомный пропласток в раз­ резе, как мы уже знаем по кривым МТЗ, не оказывает влияния на изменение S при ^-поляризованном поле, т. е. график Syx остается таким же, как н в случае однородного клпна. Но при //-поляризации высокоомный пропласток экранирует нижележа­ щие слои тем сильнее, чем больше Т* по сравнению с Т\. График Sx (график S-1-) выполаживается тем значительнее, чем больше поперечное сопротивление пропластка.

Те же выводы относятся и к случаю наклонного залегания вы­ сокоомного пропластка. Исследования свидетельствуют, что экра­ нирующее влияние его усиливается с увеличением угла наклона.

О степени влияния высокоомной промежуточной толщи на результаты МТП в практике работ судят по корреляционным графикам, которые характеризуют зависимость между 5Эф (пли Sxy, Syx) и S , h (истинной суммарной продольной проводимостью и мощностью всей толщи, перекрывающей изолирующее основа­ ние), а также между теми же данными МТП и S hx (истинной суммарной продольной проводимостью и мощностью слоя, зале­ гающего над экранирующим горизонтом). Корреляционные гра­ фики составляются для участков, где по совместным данным МТП, бурения или сейсморазведки известны все величины, необходимые для получения графиков. Их строят в билогарпфмическом мас­ штабе с координатными осями, пересекающимися в точке, име­ ющей одинаковые отметки по обеим осям.

Пусть, например, по графику зависимости 5эф (S) наблюдается незначительный разброс точек, график наклонен под углом 45° и пересекает оси координат вблизи их начала, а график 5Эф (5 Х) характеризуется большим разбросом точек. Из этого легко за­ ключить, что промежуточный высокоомный слой в рассматривае­ мом случае практически не влияет на результаты МТП, и зна­ чения Яэф определяют суммарную продольную проводимость S всей толщи, залегающей на непроводящем основании. Если же наблюдается четкая зависимость по графику (5 Х) и большой разброс точек, определяющих зависимость 5эф (S), то это указы­ вает на возможность прослеживания по 5эф лишь рельефа экра­ нирующего горизонта. График £эф (S), наклоненный к оси абсцисс под углом значительно меньше 45°, и с некоторым разбросом точек, свидетельствует об экранирующем влиянии промежуточ­ ной высокоомной толщи. Разброс точек вызывается влиянием иеровностёй рельефа этой толщи.

Подобные результаты оценки влияния промежуточного экрана

63

S тоже зависит, может быть причиной разброса точек на графиках и изменения их углов наклона.

При сильном искажении результатов МТП влиянием высоко­ омной промежуточной толщи наряду с картой 5эф следует рас­ сматривать карты Sxy и Syx на участках линейных структур, где четко выражены линии однородности разреза. Если, например, ось установки х ориентирована по падению пород, то схема Syx может более отчетливо, в сравнении со схемой Syx, отразить не­ ровности рельефа промежуточного высокоомного горизонта, а влияние рельефа опорного горизонта сгладить. На схеме же Sxy (ось у направлена по простиранию пород), наоборот, могут сгла­ диться аномалии, вызванные рельефом промежуточной высоко­ омной толщи, и более отчетливо может отмечаться региональное строение поверхности изолирующего основания.

в карты рельефа по двум высокоомным горизонтам — промежу­ точному и опорному.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИСТОЛКОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МТП

Исследования с помощью МТП носят региональный характер и выполняются в тех же районах, что и МТЗ, чаще всего в соче­ тании с последним и как дополнение к работам модификацией ТТ. Задачи по региональному прослеживанию опорного гори­ зонта (фундамента) с использованием преимущественно МТП к настоящему времени решались, пожалуй, лишь в некоторых районах Русской плиты (Мезенская впадина, Печорская сине­ клиза) и на севере Западно-Сибирской плиты.

Всего по территории СССР к концу 1973 г. насчитывалось около 4 тыс. точек МТП, выполненных главным образом по мар­ шрутам с весьма редкой сетью исследования. Так, маршруты МТП в Мезенской впадине охватывают площадь около 80 тыс. км2 со средней густотой сети 1 точка МТП на 340 км2, а в Печорской синеклизе около 150 тыс. км2 со средней густотой сети 1 точка МТП на 220 км2. Несколько более плотная сеть наблюдений использовалась в северных районах Западной Сибири. На этих работах в качестве примера регионального исследования с приме­ нением МТП мы и остановимся.

Северная часть Западно-Сибирской плиты. Магнитотеллуриче­ ское профилирование выполнялось (ВНИИГеофизика, Тюменьгеологоразведка, Ямалнефтегазгеофизика) в сочетании с МТЗ для регионального изучения рельефа высокоомного горизонта — фундамента доюрского или значительно более древнего возраста [9]. Схема территории работ представлена на рис. 24. Площадь исследования (свыше 60 тыс. км2) разделена по особенностям геологического строения на западную и восточную части. На ней

64

размещены точки МТП со средней густотой 1 точка приблизительно на 100 км2. Количество пунктов, в которых получены кривые МТЗ по материалам МТП, а также специально выполненных МТЗ за пределами площади съемки МТП, составляет около 70. Результаты всех работ были обобщены под руководством ІО. С. Ко­ пелева (Тюменьгеологоразведка, 1968 г.).

Геоэлектрический разрез на западе территории почти не отли­ чается от разреза всей западной части Западной Сибири (табл. 6),

территории исследования; 4 — изолинии pj (в Ом- м) наиболее прово­

дящих отложений (палеогена и мезозоя) в осадочном чехле; 5 — гра­

ница палеозойского обрамления (Урала).

но в восточной части территории, вероятно, более сложен. По результатам сейсмических исследований и электроразведки МТЗ предполагается, что здесь непосредственно над высокоомным фундаментом, возраст которого, возможно, относится к докембрию, залегает мощная (до 2—4 км) толща проводящих (3—6 Ом • м) осадков палеозоя (?), перекрытых отложениями триаса и тюменской свиты. Поперечное сопротивление этих отложений может дости­ гать 50—100 тыс. Ом • м2. Таким образом, геоэлектрический разрез в восточной части площади может быть пятислойным. Не исключается вероятность экранирующего влияния высокоомного комплекса (триаса и тюменской свиты).

При выполнении МТП записывались вариации поля с периодами от 10 до 60 с. Для получения кривых МТЗ диапазон периодов рас­ ширялся до 100 с и более. Ось х установки была ориентирована

Таблица 6

отложения от келловейского яруса до нижней юры (так называемая тюменская свита) и трцаса включи­ тельно

преимущественно в широтном направлении, ось у — в меридио­ нальном. Остановимся прежде всего на результатах МТЗ.

Использование ЭВМ для обработки материалов позволило, кроме кривых рТХу, Ртух и Ртэф) построить в точках МТЗ импедан­ сные полярные диаграммы и по главным диаметрам их получить кривые рг max и рг min, соответствующие Е- и .ff-поляризованному полю. Кривые рг эф иа исследуемой площади подразделяются на два, четко различающихся между собой, типа. К первому из них относятся графики, которые в интервале периодов от 10 до 100 с характеризуются одной восходящей ветвыо с углом наклона около 63° к оси абсцисс (рис. 25, а). Ко второму типу отнесены кривые Ргэф с двумя восходящими асимптотическими ветвями, также наклоненными к оси абсцисс под углом около 63° (рис. 25, б).

Точки МТЗ, в которых получены кривые первого типа, распо­ лагаются в западной части территории исследования — на восточ­ ном побережье п-ва Ямал и в междуречье Оби и Полуя. Кривые второго типа распространены в восточной части, почти полностью совпадающей с площадью, исследованной МТП, — в верхнем течении р. Полуй, бассейне р. Надым и в междуречье Пура и Надыма (см. рис. 24). Граница между западным и восточным участками намечается достаточно отчетливо.

66

Геологическое строение западного участка в основном изучено сейсморазведкой и бурением. Высокоомный фундамент доюрского возраста, обнажаясь на Урале, погружается к восточной границе участка до глубины 2—3 км. Среднее продольное сопротивление рI пород наиболее проводящей в разрезе толщи (комплекса II)

1 — рJ,; 2 — Р у ; 3 — Рг зф Цифры у кривых — номера точек

Ф'мтз.

по мере погружения фундамента ■уменьшается от 12—10 Ом • м (Салехард) до 4 Ом • м. Геоэлектрический разрез участка по существу близок к случаю проводящего выклинивающегося слоя с непроводящим основанием. В этом случае, согласно теорети­ ческим расчетам, более правильно отражают разрез кривые МТЗ при Я-поляризованном поле (кривые р^). На западном участке

кривыми Ру служат кривые рТху (или кривые рг гаіП), так как ось х

установки, имея широтное направление, ориентирована здесь вкрест простирания пород. Однако при ближайшем рассмотрении кривые р£ на западном участке оказываются менее отчетливыми,

Большая часть кривых рт тах характеризуется двумя асимпто­ тическими ветвями, наклоненными под углом около 63° к оси абсцисс (см. рис. 25, б). Вместе с тем кривые ргты за небольшим исключением имеют простую форму кривых с одной восходящей ветвью. У некоторых из кривых наблюдается минимум (точка 275). Часть же кривых рГтт отличается двумя асимптотическими ветвями (точка 199), как и кривые рГтахГруппа точек МТЗ, где отмечаются такие кривые, располагается близ границы с за­ падным участком. В противоположность последнему, на восточ­ ном участке кривые рг тах соответствуют направлению падения пород (кривым р^), а кривые рг min — направлению простирания

(кривым р|,).

Кривые pJr и pjj, на восточном участке не изменяют форму при

повороте установки. Это позволяет предполагать, что вид их не связан с искажениями, а отражает существование в разрезе промежуточного высокоомного комплекса пород, подкоторым залегает толща осадков небольшого сопротивления, подстилае­ мая непроводящим основанием. Немногочисленные результаты бурения и сейсмической разведки КМПВ дают возможность по­ лагать, что промежуточным комплексом большого поперечного сопротивления может быть анизотропная тюменская свита. При мощности ее 1,5—2,5 км и сопротивлении 20—25 Ом ■м она вполне может оказаться полупрозрачным экраном. Проводящей же толщей под ним, по-видимому, служит осадочный комплекс, палеозоя, перекрывающий фундамент, возможно, докембрийского возраста. Глубина его залегания по результатам КМПВ оцени­ вается приблизительно в 8 км.

Вполне допустимо, что высокоомный промежуточный комплекс оказывает экранирующее влияние на составляющую поля ТТ, ориентированную вкрест простирания пород (кривые ргтах или р^), ио остается прозрачным для составляющей поля по прости­

ранию пород (кривые рг min или р И,). Это согласуется с теоретиче­

ским представлением о виде и взаимном расположении кривых МТЗ при Н- и Ä-поляризованных полях в случае проводящего клина с промежуточным экраном.

Таким образом, можно полагать, что на восточном участке пер­ вой восходящей ветвью кривых р^, по которой определяется

суммарная продольная проводимость S х отложений над экрани­ рующим комплексом, отмечается этот экран, а второй восходящей ветвью, позволяющей определить суммарную продольную про­

69