Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.42 Mб
Скачать

следований на месторождениях твердых полезных ископаемых приходятся на РСФСР и Казахскую ССР.

По ассигнованиям (в процентах) наземные геофизические методы в рудных районах распределялись следующим образом (данные ВИРГ на 1965 г.):

 

 

Советский

Капитали-

 

 

Союз

стическне

 

 

страны

Электроразведка

 

 

. . . .

29,2

50,9

Гравиразведка .......................

. . . .

23,2

6,3

Магниторазведка .................. .

. . .

12,4

11,8

Сейсморазведка ...................... .

. . .

8,7

9,1

Геохимические методы . . . .

1,6

12,5

Радиоактивные методы . . . . . . .

4,7

Геофизические исследования в бу-

19,2

1,8

ровых ск важ и н ах ...............

. . .

В рудных районах РСФСР расходы (в процентах) на разные полезные ископаемые составляли:

Медь .................................................

16,7

Н и к е л ь .........................................

16,5

Железо .........................................

16,8

Золото .........................................

12,1

О л о в о .........................................

7,5

Свинец, ц и н к ..........................

7,0

Алюминий..................................

7,2

Слюда . , ..................................

3,1

А л м а зы ......................................

2,5

Ртуть ..........................................

1,8

М олибден..................................

1,3

Строительные материалы . . .

1,2

Возможны разные варианты рассмотрения методики ком­ плексных геофизических работ при поисках и разведке твердых полезных ископаемых. Нам представляется наиболее целесо­ образным описывать эту методику применительно к генетиче­ ским типам того или иного полезного ископаемого, так как она в значительной степени и определяется именно генетическим типом месторождения. Такой подход также дает возможность более тесно увязать курс комплексирования геофизических методов разведки с курсами месторождений полезных ископа­ емых и методики их поисков и разведки.

Г Л А В А I

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ

КАРТИРОВАНИЕ

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ, МАСШТАБЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ

Геологическая съемка является наиболее эффективным спо­ собом изучения земных недр и важнейшим средством поисков месторождений полезных ископаемых. Геологическая карта, составленная по результатам геологической съемки и других исследований, должна содержать материал, необходимый для решения вопросов: какие полезные ископаемые можно искать в районе, где и как их лучше найти. По геологической карте можно примерно определить, какие горные породы встретит скважина, если ее задать в любой точке, выбранпой по этой карте. Для правильного планирования поисковых работ только геологической карты обычно бывает недостаточно, и поэтому составляют другие карты: тектонические, гидрогеологические, шлиховые, геофизические, геохимические и т. д.

По целевому назначению и методике работ геологические съемки могут быть отнесены к одному из трех типов: мелко­

масштабные

(1

: 1 000 000,

1 : 500

000), среднемасштабные

(1

: 200 000,

1

: 100 000)

и

крупномасштабные

(1 : 50 000,

1

: 25 000).

Геологические

работы в

масштабах

от 1 : 10 000

до 1 : 1000 нередко называют поисково-разведочными и разве­ дочными. Масштабы 1 : 500 и крупнее применяют главным образом для картирования горных выработок при эксплуата­ ционной разведке месторождений, представленных небольшими или сложными рудными телами.

Между геологическими съемками мелких, средних и круп­ ных масштабов должна существовать определенная преем­ ственность: один и тот же район может последовательно пройти через съемку мелко-, средне- и крупномасштабную. Однако эта последовательность может и не соблюдаться, если в результате мелкомасштабных работ обнаружен перспективный участок или залежь полезного ископаемого. В этом случае крупно­ масштабные работы можно ставить сразу после мелкомасштаб­ ных.

Поиски месторождений полезных ископаемых проводят в разных масштабах в зависимости от геологических условий района поисков, типа и размеров месторождений. Например, угольные месторождения нередко ищут съемкой в масштабе

11

1

: 50 000, а многие рудные

месторождения — в

масштабе

1

: 10 000 и крупнее.

территории СССР

осущест­

 

Геологическое картирование

вляется в соответствии с народнохозяйственным планом и пер­ спективностью отдельных районов на те или иные полезные ископаемые. Геофизические методы являются обязательной составной частью исследований, проводимых при геологической съемке, поисках и разведке месторождений полезных ископа­ емых. Геологические карты, составленные с учетом результатов геофизических работ, более полные и достоверные. Геофизи­ ческие работы в помощь геологической съемке можно выпол­ нять в виде отдельных пересечений, зондирований и площадных съемок, что зависит от особенностей геологического строения района, задач и масштаба исследований.

Результаты геофизических наблюдений вначале представляют в виде карт и графиков различных характеристик физических полей или свойств среды. Затем с учетом материалов геологи­ ческих исследований составляют геологические, геотектони­ ческие и другие карты, а также вносят дополнения и изменения в существующие карты. В связи с этим возникает вопрос 0 масштабах геофизических исследований и масштабах составля­ емых по их материалам карт и графиков.

Для мелких и средних масштабов расстояние между марш­ рутами (профилями) геофизических исследований в среднем равно межмаршрутному расстоянию при геологической съемке того же масштаба. В соответствии с «Инструкцией по органи­

зации и

производству геологосъемочных работ

масштабов

1 : 200 000

и 1 : 100 000» геологические границы

считаются

в достаточной мере обоснованными по простиранию, если они пересечены маршрутами через 1—5 км (масштаб 1 : 200 000) в зависимости от степени выдержанности пород по простиранию. Геологические образования с линейно-вытянутым контуром должны быть нанесены на карту, если их ширина больше 200 м (1 мм на карте масштаба Г : 200 000). Геологические образова­ ния изометричной формы должны быть показаны на карте,

если они

в

поперечнике больше

400 м (2 мм на

карте

масштаба

1

: 200 000). Мелко- и

среднемасштабные

съемки

обычно охватывают большие территории, на которых легко прослеживаются господствующие простирания пород. По­ этому профили геофизических наблюдений надо располагать

на

расстоянии

в

среднем 2—3 км друг от друга (в

масш­

табе 1 : 200 000),

а пункты наблюдений выбирать так,

чтобы

не

пропустить

объекты горизонтальной мощностью

больше

200 м.

 

 

 

При геологической съемке крупных масштабов большое значение приобретают точное стратиграфическое и литологи­ ческое разделение пород, выявление рудоконтролирующих признаков, для чего равномерно покрывать площадь съемки

системой маршрутов не обязательно. В соответствии с «Основ­ ными положениями организации и производства геологосъемоч­

ных работ масштаба 1 : 50 000

(1

: 25 000)» геологические гра­

ницы на местности должны

быть установлены с точностью

не менее 200 м по геологическим

данным или не менее 100 м

по геофизическим, размещение маршрутов и пунктов геологи­ ческих, геофизических и геохимических наблюдений должно определяться степенью обнаженности района и другими осо­ бенностями его геологического строения. Линейно-вытянутые геологические образования необходимо наносить на карту, если их ширина больше 50 м (1 мм на карте масштаба 1 : 50 000), а изометричные, — если их размеры в поперечнике более 100 м (2 мм на карте масштаба 1 : 50 000). Конечно, если обнаружен интересный объект (тектоническая зона, дайка изверженных пород и т. п.), который имеет мощность меньше 50 м (меньше 1 мм карты), он также должен быть показан на карте с помощью внемасштабных обозначений.

Многие геологи и геофизики считают, что при использовании разведочной геофизики для крупномасштабной геологической съемки сеть геофизических наблюдений надо выбирать, исходя из тех же принципов, что и при чисто геологических исследо­ ваниях, т. е. с помощью геофизических методов должны быть установлены и показаны на карте пласты, тектонические нару­ шения, изверженные породы и другие объекты, занимающие на карте не меньше 1 мм. Расстояние между пунктами наблю­ дений по профилю должно быть таким, чтобы не менее двух: пунктов (при поисках) попали в аномальную зону. Расстояние между профилями определяется протяженностью объекта иссле­ дований: его должны пересекать, по крайней мере, один-два. поисковых профиля. Например, если стоит задача вести с по­ мощью геофизических методов картирование угленосных толщ в масштабе 1 : 50 000, то это значит, что должны быть просле­ жены все толщи мощностью больше 50 м (1 мм карты масштаба 1 : 50 000 соответствует 50 м на местности). При этом интервалы между пунктами наблюдений по профилю выби­ раются так, чтобы не меньше двух пунктов попали в аномаль­ ную зону, а расстояние между профилями устанавливается в зависимости от выдержанности толщ по простиранию и может быть больше 500 м (1 см карты масштаба 1 : 50 000).

Мы примем за основу необходимость обнаруживать объекты, имеющие на карте ширину не меньше 1 мм. В тех случаях, когда позволяет геологическая обстановка, расстояние между профилями можно брать в 5—10—20 раз больше, чем между пунктами наблюдений по профилю. Иногда считают, что при геофизической съемке расстояние между профилями должно быть равно 1 см в масштабе карты. Такой подход к выбору сети наблюдений не учитывает специфики геологической обстановки, часто приводит к излишнему сгущению сети, перерасходу

средств и не может считаться оптимальным. Оценивать деталь­ ность и достоверность геофизических карт только по густоте сети наблюдений нельзя.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ В МЕЛКИХ И СРЕДНИХ МАСШТАБАХ

На всю территорию СССР имеются мелкомасштабные гео­ логические карты, поэтому нет необходимости проводить гео­ физические работы в помощь геологическому картированию мелких масштабов. Лишь в отдельных районах, закрытых мощными толщами четвертичных образований, иногда целесо­ образно выполнить некоторый объем геофизических работ, чтобы уточнить существующие геологические карты и выяснить детали геологического строения (рельеф и состав фундамента, крупные структуры в осадочной толще и т. и.), которые раньше не могли быть установлены по тем или иным причинам. В этом случае геофизические исследования чаще всего проводят по отдельным профилям, в их состав обычно включают сейсмо-, электро-и гравиразведку.

Сейсморазведку выполняют как непрерывным профилиро­ ванием, так и точечными зондированиями. Расстояние между пунктами сейсмозондирований зависит от особенностей геоло­ гического строения района и поставленных задач и колеблется в широких пределах (1—5 км). Расстояние между пунктами гравиметровой съемки на профилях составляет 0,5—1 км. Из методов электроразведки на этих профилях могут выполняться вертикальные и дипольные электрические зондирования (ВЭЗ и ДЭЗ), магнитотеллурические зондирования (МТЗ), частотные зондирования (43), зондирования становления поля (ЗСП). Метод зондирования в каждом конкретном случае выбирают, учитывая геологические особенности района и возможности разных видов зондирований. Магниторазведочные наблюдения на разрозненных профилях, как правило, не проводят. Это объясняется тем, что, во-первых, на большую часть территории

СССР имеются карты магнитного поля масштаба 1 : 200 000 (с них можно снять значения поля, необходимые для постро­ ения графиков по профилям), во-вторых, породы осадочного чехла не создают значительных магнитных аномалий, и маг­ ниторазведка не может дать новых сведений о его строении.

В последние годы для мелкомасштабного геологического картирования начинают использовать данные фотосъемки с ис­ кусственных спутников Земли. На фотоснимках земной по­ верхности, сделанных с высоты в десятки — первые сотни километров в разном спектре волн, нередко могут быть четко установлены структурные элементы, которые остались незаме­ ченными при наземных исследованиях. Использование спутни-

14

ков — очень перспективное направление в изучении стро­ ения Земли.

Задача геофизических работ при геологической съемке масштаба 1 : 200 000 состоит в том, чтобы выявить и проследить толщи картируемых пород, установить границы их распростра­ нения, проследить крупные структуры и зоны тектонических нарушений, определить мощность рыхлых отложений и т. д. Использование геофизических методов в помощь среднемасш­ табному геологическому картированию по существу является одним из путей тектонического районирования больших пло­ щадей. Геологические карты и разрезы, построенные с учетом результатов геофизических съемок, должны отобразить поло­ жение и взаимосвязь основных структурных элементов крупных регионов. Эти структурные элементы различны для геосинклинальных и платформенных областей. В геосинклиналях к ним можно отнести отдельные антиклинории и синклинории, бато­ литы и лакколиты, зоны разломов, имеющие значительную мощность и протяженность, на платформах — передовые про­ гибы и структуры второго порядка (валы и прогибы), осложня­ ющие строение структур первого порядка (антеклиз и синеклиз).

Геологической съемке масштаба 1 : 200 000 должна пред­ шествовать аэромагнитная съемка такого же или более круп­ ного масштаба, выполненная с опережением не менее чем в один год. Карты воздушных магнитных наблюдений должны служить первоосновой для геологической съемки. Наземные геофизические работы можно выполнять как до геологической съемки масштаба 1 : 200 000, так и одновременно с ней. Раз­ рабатываются комплексные аэрогеофизические станции, позволяющие одновременно вести магнито-, электро-, радио­ метрическую съемки.

Для изучения структуры фундамента (состава пород и усло­ вий их залегания) широко применяются магнито-, гравиэлектро- и сейсморазведка, причем главную роль играют маг­ нито- и гравиразведка. Чтобы уточнить границы платформ и выделить (уточнить) основные структурные элементы, про­ водят аэромагнитную съемку масштаба 1 : 200 000 и 1 : 100 000. Гравиметровые наблюдения в этих масштабах обычно выпол­ няют после магнитной съемки. Их данные облегчают истолко­ вание магнитных аномалий, а также несут дополнительную информацию о геологическом строении.

Гравитационные и магнитные поля в районах антеклиз характеризуются большими горизонтальными градиентами, множеством разнообразных локальных аномалий. В синеклизах поля более спокойные, уменьшается количество локальных аномалий и снижается горизонтальный градиент. Основным фактором, определяющим характер магнитных и, в значитель­ ной мере, гравитационных аномалий, является состав пород фундамента. Обычно повышенная плотность и повышенная

намагниченность свойственны образованиям одного и того же состава. Это находит отражение и в физических полях. Из этого общего положения могут быть и исключения. Если в состав фундамента входят кристаллические известняки плотностью 2,8—2,9 г/см3, то они могут создать гравитационную аномалию, но магнитной аномалии не вызовут. Сильно серпентинизированные ультраосновные породы могут отмечаться интенсивной положительной магнитной аномалией, а в гравитационном поле не проявятся или обусловят понижение аномальных значений Ag.

По форме на карте гравитационные и магнитные аномалии могут быть разделены на два типа: линейные и изометричные (овальные). Линейные аномалии часто связаны с системами складчатых сооружений фундамента и, как правило, вытянуты согласно их простиранию. Линейные аномалии могут быть созданы также метаморфизованными складчатыми толщами фундамента с пластовыми интрузиями изверженных пород. Изометричные аномалии обычно связаны с интрузиями извер­ женных пород. При объяснении причин гравитационных и маг­ нитных аномалий полезно учитывать не только особенности полей, но и результаты исследований на щитах и в других открытых районах. Рельеф поверхности фундамента, особенно при большой глубине залегания, в создании магнитных и гра­ витационных аномалий имеет второстепенное значение.

Возможности электроразведки при изучении состава фунда­ мента невелики, так как почти все слагающие его породы имеют высокое удельное электрическое сопротивление. Поэтому раз­ деление их с помощью электроразведки крайне затруднительно, -а часто и невозможно. Для изучения состава фундамента при­ меняется и сейсморазведка. Используется комбинация метода отраженных волн (ОВ) и корреляционного метода преломлен­ ных волн (КМПВ). По данным КМПВ можно составить карту граничных скоростей преломленных волн по поверхности фундамента. Такая карта в какой-то мере соответствует геоло­ гической карте по поверхности фундамента. Карты граничных скоростей составлены для части Западно-Сибирской низмен­ ности, Тургайского пролива и других районов.

Рассматривая совместно карты граничных скоростей по поверхности фундамента, гравитационные и магнитные ано­ малии, можно получить более правильное представление о со­ ставе фундамента. Чтобы сопоставление результатов разных методов было надежным и полным, на профилях КМПВ необ­ ходимо проводить высокоточные гравиметровые и магнитные наблюдения, так как значения Ag и А Г, снятые с карт масштаба 1 : 200 000, а тем более 1 : 1 000 000, не отвечают требуемой точности. С помощью сейсморазведки можно выделять зоны тектонических разломов и нарушений. Обычно в них наблю­ дается резкое затухание сейсмических волн, потеря корреляции.

Изучение рельефа поверхности фундамента позволяет уточ­ нить границы синеклиз, антеклиз, передовых прогибов, наме­ тить валы, впадины и другие структуры второго порядка. Если прогибы фундамента имеют большие амплитуды, то они могут быть выделены с помощью гравиразведки как зоны гравитационных минимумов. Гравиметровой съемкой можно наметить или уточнить границы передовых прогибов. Обычно

вих пределах Ag = —(40 -н 60) мгал, так как осадочные породы

впрогибах имеют мощность 4—5 км и более. Связь между структурами первого порядка и гравитационными аномалиями чаще косвенная. Мозаичные аномалии Ag соответствуют антеклизам, спокойное гравитационное поле — синеклизам. Боль­ шинство линейных аномалий приурочено к зонам сочленения разных структур первого порядка. Граница между антеклизами

и

синеклизами проходит по зонам

разломов

в фундаменте.

В

местах сочленения структур первого порядка можно пред­

полагать наличие структур второго

порядка

(валов, впадин)

и более мелких.

 

 

Присутствие среди пород фундамента магнитных образова­ ний и практическая немагнитность осадочного чехла позволяют использовать магниторазведку для изучения рельефа фунда­ мента. По магнитным и гравитационным аномалиям прибли­ женно определяют глубину залегания фундамента. Точность расчетов по магнитным данным более высокая, чем по гравита­ ционным, так как на последние оказывает влияние и плотно­

стная

неоднородность осадочной толщи. Глубина фундамента

в ряде

случаев успешно может быть определена и по данным

электроразведки. Поверхность фундамента отбивается как го­ ризонт «бесконечно» высокого сопротивления. При значитель­ ных глубинах приходится проводить ВЭЗ и ДЭЗ с большими разносами или МТЗ, 43, ЗСП.

Интерпретацию кривых ВЭЗ и ДЭЗ осложняет невыдер­ жанность надопорных горизонтов по сопротивлениям. Примене­ ние ВЭЗ и ДЭЗ затрудняет наличие в осадочной толще экрани­ рующих горизонтов высокого сопротивления (известняки, гипсы). Например, в районе Москвы, где глубина до фундамента около 1,5 км, измерениями ВЭЗ при разносах АВ ^ 40 км не удалось «пробить» толщу гипсов, залегающих выше фун­ дамента.

Сейсморазведочные наблюдения в региональном плане эко­ номически выгоднее проводить методом отраженных волн. Однако от кристаллического фундамента часто не удается

получить отражений, очевидно, из-за

его «шероховатости»

по отношению к сейсмическим волнам (амплитуды микрорель­

ефа фундамента соизмеримы с длиной

волны). Поэтому для

изучения рельефа фундамента применяют КМПВ, но в ряде районов Русской платформы серьезные препятствия для ис­

пользования этого метода создают мощные

слои

известняков,

2 Г. П. Новицкий

{

Гrc. - V г

 

17

 

}

' У

г

Z

 

-

чИ^-->о'»

С ОС ; ‘

§

•-« г/ *л г*

залегающие выше кристаллического фундамента. На ЗападноСибирской низменности метаморфизованные толщи складчатого фундамента перекрываются почти однородными песчано-гли­ нистыми породами, что благоприятствует использованию сейсмо- и электроразведки для изучения рельефа фундамента.

Задача поисков и изучения структур в осадочной толще решается комплексом методов, но главную роль при этом играют электро- и сейсморазведка. Зоны линейных магнитных и грави­ тационных аномалий мояшо рассматривать как благоприятные для нахождения структур второго порядка. В антеклизах поиски структур надо вести по поверхности фундамента, а в си­ неклизах — по ряду горизонтов в осадочной толще. Экономич­ нее искать структуры по верхним горизонтам, но далеко не всегда наблюдается совпадение структурных форм по верхним и нижним горизонтам. В ряде случаев с помощью гравираз­ ведки мояшо обнаружить и непосредственно структуры. Это удается, когда структуры залегают неглубоко и наблюдается резкая плотностная граница между породами структуры и окру­ жающими. Такие структуры наблюдаются обычно вблизи от геосинклиналей.

В первом приближении положительные структуры осадоч­ ного чехла платформы отмечаются минимумом силы тяжести, что, возможно, связано с большей трещиноватостью, а следова­ тельно, и меньшей плотностью пород на своде структуры. Это совпадение не очень четкое, и иногда минимумы Ag при­ ходятся на вершину свода, иногда на крылья. Электроразведка хорошо решает задачу поисков структур, если поиски ведутся по верхним, неглубоко залегающим горизонтам. Следует учи­ тывать, что электрические границы раздела совпадают со стра­ тиграфическими далеко не всегда. Для правильной расшиф­ ровки данных электроразведки желательно выполнить в не­ большом объеме сейсморазведочные работы, а также пробурить скважины и поставить около них параметрические зондиро­ вания.

Успешно решают задачу поисков структур сейсмические методы, среди которых основным является метод отраженных волн. В разрезе осадочного чехла платформы имеется достаточ­ ное количество отражающих горизонтов.

Результаты геофизических работ обычно представляют в виде схематической структурной карты фундамента, карты изогипс рельефа поверхности фундамента, отдельных разрезов по сейсмическим, электроразведочным и другим геофизическим данным, схемы расположения структур второго порядка и т. д. Данные геофизических и геологических работ должны быть тесно увязаны. С учетом результатов геофизических исследо­ ваний должна быть составлена кондиционная геологическая карта масштаба 1 : 200 000 и карта геотектонического райони­ рования.

18

Хорошая обнаженность геосинклинальных областей поз­ воляет вести геологическую съемку без больших затрат на буровые работы, поэтому геофизические методы в масштабе 1 : 200 000 применяются здесь в ограниченных объемах. Моло­ дые складчатые области характеризуются интенсивной текто­ никой, сильным проявлением вулканизма, сложным рельефом дневной поверхности. С прогибами бывают связаны место­ рождения нефти и каменного угля, с антиклинорными обла­ стями — комплексы рудных месторождений. Многие струк­ туры в геосинклинальных областях могут быть выделены по геоморфологическим признакам. В задачу геофизических работ входит определение границ антиклинорных и синклинорных зон, выявление крупных складок, интрузий, зон тектонических нарушений и т. д.

На первом этапе исследований с помощью гравиразведки выясняют общий структурный план геосинклинальной области. На карте гравитационного поля обычно четко проявляются основные структуры геосинклиналей. Типичные альпийские геосинклинали характеризуются гравитационными анома­ лиями двух типов. Очень интенсивные понижения Ag приуро­ чены к мегантиклинориям (Памир, Карпаты, Кавказ), а круп­ нейшие по амплитуде и площади повышения Ag — к прогибам. Эти прогибы нередко совпадают с морями и океанами. При детальном рассмотрении гравитационного поля выясняется, что поля, характерные для морских бассейнов, иногда распро­ страняются на континент и острова (Кипр, Сицилия, Южный Крым), и наоборот. Контуры аномалий имеют обычно оваль­ ную, изометричную, форму.

Непосредственное сопоставление аномалий с геологической картой не выясняет их природу. Например, вся Прикуринская низменность на геологической карте отмечается как область развития неоген-палеогеновых отложений, но одной ее части соответствует повышенное, а другой пониженное поле Д^. Анализ многих наблюдений позволил ряду исследователей сделать вывод, что аномальные гравитационные поля в гео­ синклинальных областях характеризуют тектонический режим отдельных блоков земной коры на протяжении всего развития геосинклинали. Повышенные поля Дg соответствуют блокам

смалой мощностью гранитного слоя, а пониженные — с боль­ шой. Границы между блоками проходят по крупным разломам,

скоторыми обычно совпадают зоны высоких горизонтальных градиентов силы тяжести.

На" втором этапе исследований изучают уже отдельные блоки геосинклиналей, при этом основное место занимает

магнитная съемка или электроразведка и сейсморазведка. В антиклинорных зонах ведущая роль принадлежит магнито- и электроразведке, в синклинорных — сейсмо- и электро­ разведке.

2*

19

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ