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

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ В КРУПНЫХ МАСШТАБАХ

Геофизические работы в помощь крупномасштабному гео­ логическому картированию обычно проводят в два-три этапа. Наблюдения первого этапа должны быть выполнены за 1 — 2 года до собственно геологической съемки. Масштаб геофизи­ ческих исследований должен быть равен масштабу предпола­ гаемой геологической съемки или быть несколько крупнее.

Задача работ на первом этапе — получить общее предста­ вление о геологическом строении района в целом, для чего надо иметь общую картину распределения тех или иных физи­ ческих полей по площади и отдельным пересечениям. В соответ­ ствии с этим в комплекс методов включают площадные и про­ фильные наблюдения. В первую очередь проводят аэромагнит­ ную съемку, аэрогаммасъемку и геохимические наблюдения по площади. Кроме этих методов в комплекс могут быть вклю­ чены электро-, грави- и реже сейсморазведка. По результатам геофизических наблюдений первого этапа составляют физико­ геологические разрезы и структурно-литологические схемы. На физико-геологических разрезах каждый из выделенных комплексов пород характеризуют соответствующими значе­ ниями физических свойств. На структурно-литологических схемах указывают элементы залегания отдельных слоев, струк­ тур, выделяют тектонические нарушения, массивы изверженных пород, намечают перспективные участки для поисков полезных ископаемых.

Задача геофизических работ на втором этапе — более де­ тально изучить выделенные перспективные участки. Эти наблю­ дения направлены на решение некоторых частных геологиче­ ских задач, связанных обычно с дальнейшей локализацией района для поисков. К таким частным задачам относятся вы­ явление и прослеживание контактов пород, зон тектонических нарушений, зон минерализации, изучение отдельных интрузий и т. д. Геофизические исследования на этом этапе идут одно­ временно с геологической съемкой, так как они, с одной стороны, зависят от ее результатов, а с другой —- влияют на ее направленность и методику. Нередко применяют методы, не включенные в первый этап. В буровых скважинах (если съемка сопровождается бурением) обязательно проводят каро­ таж и другие скважинные исследования. Результаты работ первых двух этапов позволяют выделить участки, наиболее перспективные для поисков.

Задача геофизических работ на третьем этапе — непосред­ ственные поиски полезных ископаемых. Для поисков обычно используют магниторазведку, литогеохимическую съемку, ме­ тоды вызванной поляризации и переходных процессов, электро­ профилирование на постоянном и переменном токе, метод

20

естественного поля, радиоактивные методы, гравиразведку, реже сейсморазведку.

На практике нередко существует специализация поисков полезных ископаемых, т. е. ищут определенные, часто генети­ чески связанные друг с другом месторождения или даже только один вид полезного ископаемого. Такая специализация целе­ сообразна лишь при особых геологических условиях, исключа­ ющих наличие и других полезных ископаемых. Следует при­ нять как правило, что поисковые работы на любом этапе и в лю­ бом масштабе должны выявить весь комплекс полезных иско­ паемых, на которые перспективен район исследований.

В практике геологопоисковых работ известны случаи, когда при специализированных поисках одного какого-либо полезного ископаемого не уделяли внимания другим, которые оставались необнаруженными. Так, в Татарии при поисках нефти про­ пустили залежи каменного угля; на Кольском полуострове при поисках железа и редких металлов не замечали месторожде­ ний слюды; в Западной Сибири, ведя поиски нефти, не учиты­ вали возможности встретить месторождения железа, и лишь последующими работами, с дополнительными затратами, эти месторождения были открыты. Поэтому поисковые работы должны планироваться так, чтобы были выявлены все полезные ископаемые, которые могут находиться на площади поисков.

Следует указать, что теория выбора рационального ком­ плекса при многоцелевых геофизических исследованиях не разработана. Чаще всего определяющим является главное для данного района полезное ископаемое, а при наличии других ископаемых в комплекс включают дополнительные методы поисков. Разработка методики многоцелевых комплексных геофизических исследований — одно из важных направлений повышения их эффективности. Комплекс методов и масштаб поисков надо выбирать в каждом случае в соответствии с кон­ кретными геологическими условиями, поставленными задачами и дифференциацией пород и руд по физическим свойствам.

При геологическом картировании и поисках месторождений твердых полезных ископаемых некоторые задачи, решаемые геофизическими методами, являются общими для разных усло­ вий и разных ископаемых. Одна из основных задач геофизи­ ческих работ при геологическом картировании масштаба 1 : 50 000 состоит в том, чтобы выявить геологические пред­ посылки, контролирующие распределение оруденения или бла­ гоприятствующие образованию рудных тел. К таким рудо­ контролирующим поисковым предпосылкам (факторам) отно­ сятся структурные, магматические, литолого-фациальные, геохимические, стратиграфические и др.

Существо с т р у к т у р н ы х поисковых предпосылок заключается в основном в том, что многие месторождения полез­ ных ископаемых приурочены к антиклинальным и синклиналь-

ным структурам и зонам разломов. При поисках и оконтуривании антиклиналей и синклиналей в сравнительно открытых районах (геосинклинальных областях) используют грави- и маг­ ниторазведку и в меньшей степени другие геофизические ме­ тоды. В районах с мощным чехлом молодых отложений (плат­ форменных областях) используют преимущественно электро- и сейсморазведку. По методике эти работы в общем аналогичны более мелкомасштабным, только сеть наблюдений, естественно, должна быть более густой и соответствовать масштабу 1 : 50 000.

По эффективности применения геофизических методов зоны разломов целесообразно разделить на две группы. К первой

относятся

такие зоны тектонических нарушений и разломов,

в которые

гидротермальными растворами были привнесены

«активные» для разведочной геофизики минералы: магнетит, пирротин, пирит, радиоактивные, киноварь и др. Ко второй группе относятся такие зоны разломов, в которых «активных» минералов нет, но породы подверглись значительным измене­ ниям. Комплекс методов, применяемых для изучения зон первой и второй групп, различен.

Часто в зонах тектонических нарушений обнаруживается магнетит. Наиболее же крупные трещины в земной коре могут быть заполнены магматическими образованиями, имеющими намагниченность большую, чем окружающие породы. Магнит­ ные аномалии над такими зонами могут быть как положитель­ ными, так и отрицательными в зависимости от направления1

Рис. 1. Результаты аэромагнитной съемки при картировании глубинного разлома, выполненного ультрабазитами

(по В. В. Бродовому и др.).

1 — песчано-сланцевая толща; 2 — ультрабазиты.

и

величины вектора

остаточной

 

 

 

намагниченности.

 

Магнитные

 

 

 

свойства пород в этих зонах не

 

 

 

одинаковы, а потому поля над

 

 

 

ними могут иметь

мозаичный вид.

 

 

 

Абсолютные

значения

напряжен­

 

 

 

ности магнитного

поля вдоль зон

 

 

 

разломов

изменяются от десятков

 

 

 

до

сотен

и

первых

тысяч гамм,

 

 

 

протяженность

зон может дости­

 

 

 

гать многих

километров. Поиски

 

 

 

и прослеживание

их следует про­

 

 

 

водить с помощью воздушной маг­

 

 

 

нитной съемки. На рис. 1 при­

Рис. 2. Магнитное поле в районе

веден

пример

выделения

зоны

тектонического

нарушения

(по

тектонического нарушения в Ка­

А. Е. Сергееву и др.).

 

1 — туфы и туфопесчаники

с ли­

захстане

с

помощью

аэромагни­

глинистые и глинисто-кремнистые

торазведки.

Так

как

нарушение

нзами известняков; 2 — кварциты,

сланцы, туфосланцы и туфопесча­

заполнено

 

ультрабазитами,

оно

ники; 3 — интрузии сиенитов,

 

граносиенитов

и диорит-сиенитов;

фиксируется полосой положитель­

4 — тектоническое нарушение; 5

ных значений

магнитного

поля.

рудопроявления урана.

 

Данные

магнитной съемки

были

 

 

 

использованы при составлении схематической геологической карты домезозойского фундамента этого района.

Если в зоны тектонических нарушений и разломов привне­ сены радиоактивные элементы, то могут быть применены радио­ активные методы, наиболее целесообразно использовать воздуш­ ную гамма-съемку. Над зонами разломов, как правило, наблю­ даются локальные гамма-аномалии, так как радиоактивные элементы распределяются по зоне очень неравномерно. Интен­ сивность гамма-поля может быть довольно высокой. На рис. 2 видно, что рудопроявление урана приурочено к тектонической зоне северо-восточного простирания, проходящей по кон­ такту сиенитового массива с туфогенной толщей. Аэрогаммасъемкой тектоническая зона зарегистрирована только на двух профилях, где наземными работами выявлены рудопроявления урана. Более четко (на всех профилях) эта тектоническая зона картируется аэромагниторазведкой, так как породы туфогенной толщи обладают здесь повышенной магнитной восприимчи­ востью. В районах, где воздушная гамма-съемка невозможна из-за сложного рельефа, можно рекомендовать пешеходную гамма-съемку. Эманационная съемка при картировании зон разломов в масштабе 1 : 50 000 обычно экономически невы­ годна.

Нередко в зонах тектонических нарушений наблюдается пиритизация пород. Такие пиритизированные зоны могут создавать естественные электрические поля (ЕП), если процесс окисления пирита не зашел на слишком большую глубину.

Отрицательные аномалии ЕП редко превосходят первые де­ сятки милливольт. Применение методов сопротивлений (элек­ тропрофилирования) для картирования пиритизированных зон смятия возможно только в том случае, если отдельные вкрапле­ ния пирита соединяются, соприкасаются друг с другом, в ре­ зультате чего вся порода, насыщенная пиритом, становится хорошим проводником электрического тока. Метод вызванной поляризации (ВП), весьма чувствительный к наличию вкраплен­ ников хорошо проводящих минералов, принципиально может быть применен для поисков этих зон. Однако из-за сравни­ тельно невысокой производительности и некоторой громозд­ кости метода ВП использовать его при геологическом картиро­ вании в этом масштабе не всегда целесообразно.

Геохимические методы исследований пока еще слабо при­ влекаются для обнаружения и прослеживания зон тектони­ ческих нарушений, и опытные работы в этом направлении должны продолжаться. Следует обратить внимание на возмож­ ности ртутометрической съемки. Учитывая, что зоны тектони­ ческих нарушений часто являются ослабленными участками земной коры, а пары ртути обладают высокой проникающей способностью, можно ожидать повышенных концентраций ртути в ореоле рассеяния над тектонической зоной.

Зоны тектонических нарушений, в которые не привнесены «активные» для разведочной геофизики минералы, выделяются геофизическими методами ничуть не хуже, а порой даже лучше, чем зоны первой группы. Тектонические нарушения и разломы в земной коре являются удобными путями для циркуляции по ним подземных вод. Породы, заполняющие зоны разломов, нередко разрушены и обводнены. Эти обстоятельства обусло­ вливают лучшую электропроводность зоны по сравнению с окружающими ее породами и позволяют обнаруживать и про­ слеживать ее методами электроразведки. Иа наш взгляд, для прослеживания этих зон в масштабе 1 : 50 000 наиболее целе­ сообразно применять воздушную электроразведку.

Интенсивная циркуляция подземных вод по зонам тектони­ ческих нарушений нередко приводит к созданию естественных электрических полей фильтрационного происхождения. Ано­ малии ЕП над зонами достигают первых десятков милливольт. В связи с повышенной водообилыюстью зон над ними может изменяться растительный покров. Так, вдоль крупного раз­ рывного нарушения в палеозойских породах Восточной Фер­ ганы разрастаются влаголюбивые растения, которые яркой зеленой полосой резко выделяются на • однообразном фоне пустыни. Однако иногда над зонами тектонических нарушений растительный покров вымирает, что объясняется подъемом солей к дневной поверхности.

Если тектонические нарушения проходят среди пород, обладающих повышенной намагниченностью, то они могут быть

24

выделены с помощью аэромагнито­

 

разведки по пониженным значе­

 

ниям

поля.

Интенсивность

поля

 

уменьшается потому, что под

 

влиянием

агентов

разрушения и

 

под воздействием напряжений

по­

 

роды' в зоне

разлома теряют свою

 

намагниченность. Так, на Алтае

 

магнитная

восприимчивость

хло-

 

рито-серицитовых сланцев в зоне

 

разлома примерно в 20 раз мень­

 

ше, чем за ее пределами.

Разрыв­

 

ное

нарушение

в Норильском

 

районе

(рис.

3) фиксируется

зо­

 

ной отрицательных значений маг­

 

нитного поля, так как измененные

 

в зоне разлома породы в значи­

 

тельной мере утратили свою по­

 

вышенную

намагниченность.

 

 

 

РаЗЛОМЫ,

Заполненны е

ГЛИ-

рпс, Отрицательное магнитное

НИСТЫМ

И

обломочным

матери-

поле ДГ над разрывным наруше-

алом, Характеризуются понижен-

пнем в северной части Норильской

мульды (по Е. а . Каспаровой),

ными

 

значениями

плотности

и

 

скорости распространения упругих колебаний, что дает принципиальную возможность картировать их с помощью грави- и сейсморазведки. В случае, если залегание пород гори­ зонтальное или близкое к нему, то для выявления тектони­ ческого нарушения необходимо, чтобы какой-то горизонт, захваченный нарушением, обладал достаточной мощностью и другими физическими свойствами. По разнице глубины зале­ гания этого горизонта по обе стороны разлома, определяемой с помощью геофизических методов, можно установить место­ положение нарушения и амплитуду смещения.

Существо м а г м а т и ч е с к и х поисковых предпосылок заключается в том, что во многих случаях наблюдается законо­ мерная связь месторождений полезных ископаемых с извер­ женными породами определенного состава. В сравнительно открытых районах для картирования интрузий основных и ультраосновных пород чаще всего применяют аэромагнитную съемку. Если выявить интрузии только магниторазведкой трудно, ее следует заменить или дополнить гравиразведкой. Массивы гранитоидов при наносах небольшой мощности хорошо картируются также воздушной гамма-съемкой и электропро­ филированием. На рис. 4 изображена карта изоом над диоритпорфиритовой интрузией, которая отмечается высоким кажу­ щимся сопротивлением на фоне низкоомных вмещающих пород осадочной толщи. Массивы щелочных пород успешно выявляют комплексной магнитной и радиометрической воздушной съемкой.

 

Существо

л и т о л о г о ­

 

ф а ц и а л ь н ы х

 

поиско­

 

вых

предпосылок

заклю­

 

чается

в

связи

некоторых

 

месторождений

полезных

 

ископаемых

с

определен­

 

ными фациями, литологиче­

 

ским и минеральным составом

 

вмещающих пород. К этому

 

же типу предпосылок сле­

 

дует отнести и приурочен­

 

ность месторождений к зо­

 

нам контактов пород разного

 

литологического

 

состава.

 

Контакты

изверженных

по­

 

род чаще

всего могут

быть

 

прослежены

магниторазвед­

 

кой, так как эти породы почти

 

всегда

обладают

разной

на­

 

магниченностью.

В

мас­

 

штабе 1 : 50 000 для решения

Рис. 4 Карта изоом над интрузией (по этой

задачи

целесообразно

В. Г. Лизанцу).

использовать

 

воздушную

Изоомы даны в ом-метрах.

 

магнитную

съемку,

иногда

 

 

дополненную

каппаметрией,

выполняемой в процессе геологической съемки. Когда контакты пород плохо прослеживаются магниторазведкой, надо при­ влекать гравиразведку, так как изверженные породы достаточно сильно различаются по плотности. Известны случаи успешного картирования контактов пород кислого состава с помощью воздушной гамма-съемки.

Условия применения электроразведки для прослеживания контактов изверженных пород в целом неблагоприятны. Зна­ чения удельного электрического сопротивления изверженных пород, как правило, высокие, диапазоны изменения сопро­ тивления разных пород часто перекрываются. В последние годы для картирования контактов изверженных пород начинают применять геохимические методы.

Контакты осадочных пород картируют с помощью электро­ разведки постоянным током. Чаще всего применяют симметрич­ ное профилирование с двумя разносами питающих электродов, а в условиях горизонтального залегания пород — ВЭЗ. Так же успешно используются грави- и сейсморазведка. В некоторых случаях контакты глин с другими осадочными породами можно установить радиоактивными методами, так как глины, как правило, обладают повышенной радиоактивностью.

Более сложно картировать геофизическими методами мета­ морфические толщи. При региональном метаморфизме различия

Рис. 5. Картирование рудо­ контролирующего разлома эманационной съемкой (но Д. А. Березину).
Направление центрального (рудоконтролирующего) раз­ лома; 1 —■предполагаемое, 2 — установленное эманаци­ онной съемкой и горными работами; 3 — параллельный
разлом.

в физических свойствах первичных пород часто пропадают, физические свойства выравниваются, становятся близкими друг к другу. Вопрос о применении геофизических методов для картирования метаморфических толщ и зон контактового метаморфизма еще нуждается в тщательной разработке.

Существо г е о х и м и ч е с к и х поисковых предпосылок заключается в закономерном распределении химических эле­ ментов в земной коре, обусловленном свойствами самих эле­ ментов и особенностями геологических процессов. Большую помощь при поисках оказывают первичные и вторичные ореолы рассеяния, возникающие вблизи рудных тел в процессе их образования и изменения. При использовании ореолов рас­ сеяния для геологического картирования одним из наиболее важных является вопрос о том, на какие элементы и каким способом вести анализ. В настоящее время основным способом анализа при геохимических исследованиях является спек­ тральный. Поскольку он позволяет определять только элемент­ ный, а не минеральный состав пробы, его следует дополнять минералогическим анализом. Надо всегда помнить о недоста­ точной чувствительности спектрального анализа на ряд эле­ ментов. При использовании геохимических методов для геоло­ гического картирования спектральный анализ в начале работы ведут на 30—40 элементов, а затем уже выбирают элементыиндикаторы. Парагенетические ассоциации элементов, выявля­ емые при геохимической съемке, помогают правильно выбрать направление поисков.

Как уже отмечалось, поиски ме­ сторождений большинства твердых по­ лезных ископаемых проводятся в мас­ штабах крупнее 1 : 50 000. Часто бы­ вает важно установить и проследить зоны тектонических нарушений, кото­ рые из-за небольших размеров не были выявлены при геологическом картиро­ вании масштаба 1 : 50 000. Выбор мас­ штаба исследований — чрезвычайно важный вопрос, и решать его надо на основании тщательного анализа геофи­ зических работ, выполненных с анало­ гичной целью в сходных по геологиче­ скому строению районах, а также на основании опытных полевых и теорети­ ческих исследований.

Рудоконтролирующие разломы мож­ но обнаружить эманационной съемкой. На рис. 5 изображены результаты, по­ лученные на одном из полиметалли­ ческих месторождений Средней Азии.

Z a.w ’r
Рис. 0. Магнитная аномалии над дай­ кон серпентинитов (1), рассекающей массив габбро (2) (по А. А. Логачеву).

Разлом прослежен на несколько километров при мощности на­ носов до 5—7 м. Рассмотрение плана графиков эманационной съемки показывает, что с ее помощью не только уточнено положение центрального рудокоитролирующего разлома, но и выявлен новый разлом, па­ раллельный центральному. Концентрация радона над цен­ тральным разломом в 2—3 раза превышает нормальный фон.

Оруденение нередко бывает связано с дайками. Отдельные дайки с помощью геофизиче­ ских методов удается выявить

только в благоприятных условиях (рис. 6). Часто поля даек прослеживаются магниторазведкой по повышенным значениям магнитного поля, иногда может применяться электропрофили­ рование, так как сопротивление пород даек выше, чем вме­ щающих.

Оруденение нередко контролируют зоны развития кварце­ вых, пегматитовых, турмалхгновых и других жил. Отдельные жилы геофизическими исследованиями даже в крупных масш­ табах можно выделить далеко не всегда, чаще удается закарти­ ровать жильное поле в целом. В первую очередь следует указать на возможности геохимических методов (при мощности рыхлых отложений до 8—10 м), так как часто с полями развития жил связаны ореолы рассеяния разных элементов. Во многих слу­ чаях используется электроразведка, так как кварцевые, пегма­ титовые и турмалиновые жилы обладают повышенным по срав­ нению с вмещающими породами удельным электрическим со­ противлением. Из модификаций электропрофилирования обычно применяют симметричное с двумя разносами питающих элек­ тродов. Иногда жильные поля выделяются магниторазведкой по пониженным аномальным значениям. Поля пегматитовых жил, несущих в себе мусковит, удается проследить с помощью эманационной съемки, которую полезно сочетать с методом ВЭЗ для определения мощности наносов.

Мы уже указывали, что одна из задач, стоящих перед гео­ физическими методами при геологическом картировании, за­ ключается в выявлении и прослеживании контактов разных пород. Эти задачи необходимо решать также и при поисках полезных ископаемых. Методы исследований здесь, по суще­ ству, те же, что и при картировании в крупных масштабах. Следует заметить, что для выявления контактов пород необхо­ димо учитывать разницу не только в абсолютных значениях

физических свойств

пород, но

Zai105f

 

и в характере поля над контак-

 

 

тирующими толщами. Может 1,5

 

оказаться, что контактирующие

 

 

породы имеют одинаковые сред­

 

 

ние значения тех или иных фи­

 

 

зических свойств, но разный

 

 

диапазон их изменения, на осно­

 

 

вании этого признака возможно

 

 

их разделение.

Статистическая

 

 

обработка

результатов измере­

 

 

ния физических свойств оказы­

 

 

вается здесь особенно полезной.

Рис. 7.

Разделение интрузий перидо­

В условиях развития извер­

титов

(t) и зффузивов (2) (по Л. А. Ло­

 

гачеву и др.).

женных

пород

при

поисках

 

 

месторождений полезных ископаемых контакты пород чаще всего прослеживаются магниторазведкой. Так, границы между интрузией перидотитов и эффузивной толщей четко отбиваются по кривой Za (рис. 7). Данные магниторазведки позволяют также наметить направление падения интрузии и определить сравнительную крутизну наклона ее контактов. Большие возможности магниторазведки иллюстрируются рис. 8, на котором видно, что с ее помощью хорошо картируются кон­ такты между основными эффузивами, вторичными кварцитами, осадочными и ультраосновными породами. Магниторазведка нередко может быть применена не только для выделения мас­ сивов пород разного состава, но и для расчленения каждого массива. На рис. 9 приведен пример картирования гранитоидной интрузии по данным магнитной съемки масштаба 1 : 1 0 000.

Контакт пород с разной радиоактивностью хорошо выде­ ляется гамма- и эманационной съемкой. Так, с помощью эма-

2а, 103Г

 

 

 

национнои

съемки

очень

 

 

 

четко прослеживается кон­

 

 

 

 

такт известняков с лейко-

 

 

 

 

кратовыми гранитами (рис.

 

 

 

 

10). Данные эманационной

 

 

 

 

съемки

позволяют

иногда

 

 

 

 

не только

разделять раз­

 

 

 

 

ные по

составу породы, но

 

0

1

2км

и выделять

фации

одной

 

породы. Например, круп­

 

1_i

i

нозернистые сиенито-дио-

 

 

 

 

риты отличаются от мелко­

 

 

 

 

зернистых повышенной (до

Рис. 8. Разделение пород по данным магнитной

30—40

эман)

концентра­

съемки (по Ю. О. Солодухо).

 

 

цией эманации

(рис. И).

1 — эффузивы основного состава; 2 — листве-

ниты, вторичные кварциты;

з — осадочные

Грави-

и

электрораз­

породы; 4 — серпентиниты,

габбро,

пиро-

ведку

для

картирования

ксениты.

 

 

 

29

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ