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

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

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

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

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

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

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

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

•-« 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.