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

ровки материалов сейсморазведки довольно высокая, буре­ ние подтвердило ее результаты. Высокая точность, с ко­ торой определено положение кровли филлитов,. объясняется сравнительно выдержанной средней скоростью в вышеле­ жащей толще. Результаты ВЭЗ и сейсморазведки показали,

Рис. 31. Геоэлектричеекий разрез по данным ВЭЗ в Печенгском районе.

1 — зоны тектонических нарушений; 2 — сплошные диабазы IV покрова; 3 — диа­ базы с прослоями филлитов; 4 — преобладание филлитов.

На месторождениях Мончетундры геофизические методы разведки начали применять с 30-х годов. Оруденение здесь приурочено к толще пород, представленной филлитами и диаба­ зами и прорванной интрузиями ультраосновного состава. В нижней части интрузий располагаются вкрапленные донные залежи медно-никелевых сульфидных руд. Они обычно повто-1

Рис. 32. Рельеф кровли филлитов по данным сейсморазведки (по И. В. Литвиненко).

1 — диабазы и актинолитовые сланцы III покрова; 2 — фил­ литы с массивами ультраосновных и основных пород; . 3 — диа­ базы IV покрова; 4 — изогипсы, км.

ряют очертания дна мульды и падают к центру массива под углом 25—30°. Мощность донной залежи увеличивается от краев мульды к центру почти в 3 раза. Оруденение представлено пирротином, пентландитом и халькопиритом. Кроме этих мине­ ралов встречаются еще пирит, магнетит, сфалерит, хромит и др. В верхней части массивов оруденение имеет форму рудных жил массивных сульфидов. Они и представляют наибольший промышленный интерес. Количество жил исчисляется десят­ ками. Они имеют мощность до 1—1,5 м, крутое падение (80— 90°), хорошо выдерживаются на глубину и прослеживаются по простиранию от сотен метров до 1—2 км. Границы жил резкие, и гидротермальных изменений в боковых породах не наблюдается. Чаще всего встречаются жилы смешанного состава, содержащие пирротин, халькопирит, пентландит, магнетит.

До 1953 г. геофизические методы без особого успеха при­ меняли для поисков донных залежей. В последующие годы основные объемы геофизических работ использовались для поисков руд жильного типа. На первой стадии исследований

ультраосновных пород. Однако положительные результаты получают не всегда, иногда контакт ультраосновного массива и вмещающих пород теряется. В этом случае, чтобы уточнить положение контакта, следует привлекать гравиразведку, так как избыточная плотность пород массива по отношению к вме­ щающим их архейским гнейсам достигает 0,3—0,4 г/см3. Наблю­ дения целесообразно проводить по отдельным профилям, рас­ положенным в тех местах, где с помощью магниторазведки контакт проследить не удалось. После оконтуривания массив полезно пересечь еще несколькими гравитационными профи­ лями, что может дать некоторое представление о его глубинном строении.

Установив границы массива, начинают поиски сульфидных медно-никелевых жил внутри его. Для поисков пригодны почти все методы электроразведки, так как удельное сопротивление жил намного меньше, чем вмещающих пород. Форма и размеры жил также очень благоприятны для применения электрораз­ ведки как постоянным, так и переменным током. Неплохие результаты были получены уже в первые годы применения электроразведки, когда использовались методы индукции, интенсивности, комбинированного профилирования. Именно на месторождениях Мончетундры была достигнута наибольшая глубинность метода индукции, когда слепую рудную жилу обнаружили на глубине 80 м. Сейчас основное значение при­ обретают амплитудно-фазовые методы ДИП, МПП и ВП.

При поисках донных залежей, представленных обычно вкрапленными рудами, после оконтуривания массива ультра­ основных пород наиболее целесообразно использовать ме­

тод ВП, проводя наблюдения в области контакта массива с вмещающей толщей гнейсов.

Крупнейшим районом развития медно-никелевых суль­ фидных руд является Норильск. В основании разреза здесь залегают породы нижнего и среднего палеозоя. Это в основном силурийские, девонские и каменноугольные морские отложе­ ния мощностью около 2,5—3 км, представленные карбонатными

ичастично сланцево-мергелистыми породами. Осадки девона

икарбона нередко смыты, и на нижнепалеозойских породах трансгрессивно залегает континентальная песчано-сланцевая угленосная тунгусская свита триаса и пермокарбона. Мощность свиты первые сотни метров. Тунгусская свита перекрыта туфо­ лавовым комплексом основных пород верхнепермско-триасо-

вого возраста.

Изверженные породы основного состава в виде пластовых интрузий (траппы) прорывают тунгусскую свиту и туфолавы. С этими интрузиями габбро-диабазов пространственно и гене­ тически связаны месторождения сульфидно-никелевых руд. Промышленное оруденение обычно приурочено к нижним частям интрузий. Месторождение Норильск I представляет собой пластообразную стратифицированную интрузию габ­ бро-диабазов длиной около 8 км, шириной 2—2,5 км и мощ­ ностью от 40 до 240 м. Вкрапленное промышленное оруденение связано с пикритовыми габбро-диабазами в низах интрузии. Основными являются вкрапленные ликвационные руды (99%), а второстепенными — инъекционные руды в подстилающих интрузию породах и сплошные сульфидные жилы и шлиры на контакте габбро-диабазов с подстилающей толщей. Руды Норильского месторождения представлены пирротином, пентландитом и халькопиритом. Кроме этих минералов в них встречаются пирит, магнетит, миллерит, борнит и др.

породы практически немагнитны. Плотность габбро-диабазов около 3,0, а эффузивных и осадочных пород 2,6—2,8 г/см3. Удельное электрическое сопротивление интрузивных пород составляет тысячи ом-метров, вулканогенно-осадочных пород — сотни и тысячи ом-метров. При электропрофилировании интру­ зивные породы нередко характеризуются кажущимся сопро­ тивлением 3000—4000, а вулканогенно-осадочные 100—300 омХ X м. Из-за многолетней мерзлоты эта разница в сопротивлениях может быть и не столь резкой, так как его значения для разных пород выравниваются.

Удельное электрическое сопротивление руд целиком зависит от содержания хорошо проводящих минералов. Сплошные и густо вкрапленные руды имеют сопротивление доли ом-метра. Вкрапленные руды при отсутствии электрической связи между

отдельными рудными зернами обладают высоким сопротивле­ нием. Большинство руд Норильска относится именно к этому последнему типу. Медно-никелевые сульфидные руды образуют механические ореолы рассеяния меди и никеля, которые фикси­ руются при металлометрической съемке, если мощность наносов небольшая (до 5—6 м).

Разнообразие геологических условий, в которых встре­ чаются рудоносные интрузии, определяет и разнообразие при­ меняемых при их поисках геофизических методов. В простейшем случае, когда интрузии габбро-диабазов ищут в поле развития осадочных пород, воздушная магнитная съемка является наи­ более быстрым и достаточно эффективным методом. Если поиски интрузий ведут на площадях эффузивов, то магниторазведка малоэффективна, так как по магнитной восприимчивости эффузивы близки к габбро-диабазам.

В неспокойном магнитном поле эффузивов выделить локаль­ ные аномалии, созданные интрузиями, трудно. Кроме того, выявлению интрузий препятствуют обогащенные магнетитом скарновые зоны. Поэтому для поисков интрузий в областях развития эффузивов используют гравиразведку. Интрузии имеют избыточную плотность 0,2—0,4 г/см3 по отношению к вмещающим их эффузивным и осадочным породам. Применение гравиразведки на некоторых участках затрудняется сильно пересеченным рельефом, так как поправки за влияние рельефа оказываются соизмеримыми с аномалиями, вызванными интру­ зиями габбро-диабазов.

В условиях развития осадочных пород, после того как интрузии обнаружены магниторазведкой, для их изучения на глубину целесообразно выполнить несколько гравиметровых пересечений и наблюдений ВЭЗ. Эти методы позволяют уточ­ нить общую структуру интрузий и положение их контактовых зон. В условиях развития эффузивных пород, после того как интрузии обнаружены гравиразведкой, их структуру исследуют магниторазведкой, ВЭЗ и электропрофилированием. На рис. 33 приведены результаты гравитационных и магнитных наблюде­ ний и симметричного профилирования над одной из интрузий дифференцированных габбро-долеритов в эффузивах. Место­ положение интрузии хорошо отражается графиками Ag и рк и менее четко кривой AZ.

Как известно, далеко не все интрузии оказываются рудо­ носными. Одной из задач, стоящих перед геофизическими мето­ дами в Норильском районе, и является разделение интрузий на нерудные и рудные. В условиях, когда интрузия выходит под наносы, ее рудность определяют литогеохимической съем­ кой, а иногда и флорометрией (по кедровому стланику). Однако геохимические методы пригодны только для небольших глубин. Физико-геологические условия (наличие многолетней мерзлоты) также неблагоприятны для этих методов, поэтому в комплекс

выветривания. Интенсивное развитие процессов выветривания наблюдается также вдоль мощных тектонических нарушений в серпентинитовых массивах, в результате чего в этих зонах происходит концентрация гидросиликатов никеля (трещинный тип). Повышенные концентрации никеля образуются и в тех случаях, когда серпентинизированные массивы контактируют с известняками, карстовые воронки в которых заполняются глинами, гидроокислами железа и никеля (карстовый тип).

По физическим свойствам гидросиликатные руды никеля практически не отличаются от вмещающих пород, поэтому геофизические методы используют для косвенных поисков, задача которых установить участки, наиболее благоприятные для локализации руд.

На первом этапе исследований в районе, перспективность которого предполагается по общегеологическим данным, про­ водят поиски и оконтуривание массивов ультраосновных пород. Обычно для этого используют воздушную магнитную съемку. Масштаб исследований зависит от ожидаемых размеров ультра­ основных массивов и колеблется от 1 : 25 000 до 1 : 100 000. В тех случаях, когда массивы плохо выделяются по данным аэромагнитной съемки, следует привлекать гравиразведку. Наблюдения выполняют или по всей площади поисков, или только на тех участках массивов, где их граница с вмещающими породами прослеживается магниторазведкой недостаточно уве­ ренно.

На втором этапе, после оконтуривания массивов гипербазитов, выполняют более детальные геофизические работы, чтобы установить перспективные участки на нахождение силикатных руд никеля. На Среднем Урале (Режевский район) тела сер­ пентинитов характеризуются резко изменяющимся магнитным полем со значениями Za от 500 до 5000 у. Наибольшие значе­ ния Za наблюдаются на крупных серпентинитовых массивах. На небольших массивах аномалии, как правило, не пре­ вышают 1500 у. На этом этапе обычно проводят наземную маг­ нитную съемку масштаба 1 : 10 000.

Опыт магниторазведочных работ в этом районе показал, что благоприятными участками на нахождение силикатных руд никеля являются следующие: 1) участки сложного магнитного поля с резкими градиентами, соответствующими контакту серпентинитов с карбонатными породами или гранитами; 2) уча­ стки понижений интенсивности магнитного поля в пределах крупных массивов, соответствующие наличию мощной коры выветривания; 3) участки несколько повышенного магнитного поля над известняками, расположенными вблизи серпентини­ товых массивов, где также происходит отложение гидросилика­ тов никеля.

Однако использование только магниторазведки часто не дает достаточных оснований для постановки горнобуровых работ,

так как изменение магнитного поля внутри массивов может происходить и из-за колебаний магнитных свойств слагающих их пород. Поэтому в комплекс методов целесообразно включать электроразведку. С ее помощью в пределах массивов выделяют участки с наиболее мощной корой выветривания, которые бывают приурочены к понижениям в рельефе коренных пород. Для решения этой задачи лучше всего использовать сочетание ВЭЗ и электропрофилирования. Площадь всего массива или наиболее перспективной его части изучают симметричным профилированием с двумя разносами питающих электродов. Масштаб этих работ 1 : 10 000. Участки развития мощной коры выветривания (нонтронитовых глин) проявляются на гра­ фиках кажущихся сопротивлений пониженными значениями, так как сопротивление нонтронитовых глин значительно ниже, чем коренных неизмененных пород. Мощные зоны дробления в коренных породах отмечаются также пониженными значе­ ниями рк.

Чтобы выбрать разносы установки электропрофилирования, облегчить расшифровку результатов и получить глубину зале­ гания коренных пород, необходимо выполнить ряд ВЭЗ. Совпа­ дение перспективных участков по данным магнито- и электро­ разведки позволяет с большим основанием выделить площадь под горные и буровые работы. Особенно четкие результаты по данным ВЭЗ и электропрофилирования получают при нали­ чии резкой границы сопротивлений между корой выветривания

икоренными породами. Если же верхняя часть коренных пород выщелочена и трещиновата, то по удельному сопротивлению она почти не отличается от рыхлых образований коры выве­ тривания, что затрудняет постановку электроразведки, а порой делает ее вообще нецелесообразной. В некоторых случаях ВЭЗ

иэлектропрофилирование полезно сочетать с сейсморазведкой. На Среднем Урале для поисков никеленосных впадин в пре­

делах ультраосновных массивов и вблизи их контакта с карбо­ натными породами успешно опробована высокоточная грави­ разведка. Основанием служит разница в плотности пород коры выветривания и коренных. В Режевском районе плотность рыхлых пород коры выветривания 1,75 г/см3, а серпентинитов, мраморов и гнейсов 2,55—2,75 г/см3. Глубина карстовых впадин в карбонатных породах и амплитуда понижений в рельефе интрузивных массивов достигает 50—100 м и более при длине и ширине сотни метров. Никеленосные впадины отмечаются пониженными значениями Ag и рк (рис. 35). Гравиразведочные работы рекомендуется проводить в масштабе 1 : 10 000 или 1 : 25 000. Однако похожие гравитационные аномалии могут быть вызваны не только указанными причинами, но и плот­ ностными неоднородностями в коренных породах, поэтому гравиразведку целесообразно сочетать с электроразведкой, тем более что стоимость гравиметрических наблюдений (с учетом