Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара
КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ МЕТОДОВ АМТЗ И ВП ПРИ РЕШЕНИИ РУДНЫХ ЗАДАЧ
Пальшин Н.А. 1,3, Яковлев Д.В. 1 и Куликов В.А. 1,2
1 ООО Северо-Запад, Москва
2 Московский государственный университет
3 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, palshin@ocean.ru
Аннотация
АМТ данные были получены ООО “Северо-запад” в Казахстане на Рудном Алтае, где сосредоточены значительные запасы полиметаллических руд. Приповерхностная часть разреза хорошо изучена геофизическими методами и бурением. Перспективы дальнейшего развития добычи руд связаны с большими глубинами. Большой объем и высокое качество данных, полученных в районе исследований, позволил использовать помимо традиционного кажущегося сопротивления магнитные передаточные функции: типпер (индукционные векторы) и инварианты горизонтального магнитного тензора, а также фазовый тензор, в значительной мере свободный, также как и магнитные переходные функции от влияния приповерхностных неоднородностей. Анализ инвариантов горизонтального магнитного тензора и индукционных векторов на различных частотах позволил выявить расположение и форму проводящих тел без инверсии АМТ данных. Кроме того, были выбраны несколько ключевых участков, где можно применять традиционную бимодальную двумерную инверсию данных. Предложенная методика интерпретации площадных АМТ данных позволила получить хорошие практические результаты. Двумерная инверсия АМТ данных по выбранным профилям совместно с имеющимися данными бурения и данными, полученным с помощью метода ВП, позволили сдать выводы о природе проводящих зон (графитизированные сланцы, массивные сульфиды и зоны пиритизации).
Summary
AMT data were recorded by Nord-West Ltd in the Kazakhstan part of Rudny Altay, the metallogenetic polymetallic ore belt. Superficial part of the cross-section is well studied by various geophysical methods and drilling. Nevertheless, perspectives of discovering new deposits are still high, especially at larger depth. The comprehensive data set obtained in the area under study allows us to implement magnetic transfer functions: tipper (induction vector) and invariants of horizontal magnetic tensor, as well as a phase tensor, besides traditionally used apparent resistivity. The analyses of the horizontal magnetic tensor invariants together with induction vectors for different frequencies gives us a possibility to estimate the location and morphologic type of the conducting bodies without inverting the data. On the other hand, it enables us to select several key quasi-2D sections in the area under study where a conventional bi-model 2D inversion could be applied. The proposed data interpretation strategy yielded significant practical results. AMT data analysis and 2D inversion for selected sections together with geological and IP data allows us to suggest the nature of the conductors (black shale with high graphite content, sulfides and pyritization zones).
Введение
Применение АМТ в рудной геофизике имеет долгую историю (e.g. Strangway et al., 1973), однако только в последнее десятилетие, благодаря прогрессу измерительной аппаратуры (регистраторы с большим динамическим диапазоном, малошумящие чувствительные индукционные датчики) и методов обработки данных (робастные многоточечные методы), AMT стал методом, востребованным на рынке геофизических услуг.
Метод имеет значительное преимущество перед методами с искусственными источниками при глубинах исследования превышающих 300-400 м. Важным преимуществом метода АМТ является его высокая производительность (15-30 минут записи на точке) и, как следствие, относительно невысокая стоимость работ. Благодаря этому, АМТ широко применяется в рудной геофизике в России и Канаде (e.g. Garcia and Jones, 2002; Tuncer et al., 2006; Куликов и др., 2011).
В настоящей работе предлагается новый подход, включающий целенаправленное применение магнитных переходных функций (индукционных векторов и инвариантов горизонтального магнитного тензора, а также фазового тензора, в дополнение к традиционному кажущемуся сопротивлению. Важной составляющей нашего подхода является использование данных метода ВП на стадии интерпретации данных.
Геологическая характеристика района работ
Район работ расположен в казахстанской части Рудного Алтая, металлогенического полиметаллического рудного пояса. Пояс характеризуется промышленными залежами руд свинца, меди и цинка. Приповерхностная часть разреза хорошо изучена геофизическими методами и бурением. Перспективы дальнейшего развития добычи связаны с большими глубинами.
6
Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара
В тектоническом отношении район работ характеризуется вытянутыми палеозойскими структурами, разделенными разломами северо-восточного простирания. Структуры существенно различаются как морфологически, так и литологически. Рудные тела часто приурочены к девонским интрузиям, которые слагают осевые части антиклинальных структур.
Измерения и обработка данных АМТ
Работы методом АМТ выполнялись в 2010 году на 2261 пунктах на 50 профилях. Измерения выполнялись аппаратурой MTU-5A с индукционными датчиками AMTC-30. Расстояние между профилями составляло 800 м (400 м на детальных участках), а расстояние между пунктами - 200 м (100 м на детальных участках).
Длина приемных электрических линий составляла 60 м. Качественные АМТ данные были получены в диапазоне частот от 10 кГц до 10 Гц. Все работы выполнялись с использованием удаленной базы расположенной в 10 км от района работ. На концах профилей выполнялись по два дополнительных пункта измерений с расстоянием между ними в 400 м. Ориентация измерительной установка на всех точках соответствовала усредненному азимуту простирания основных геологических структур и была равна 50°. Обработка данных выполнялась по стандартной робастной методике с удаленной базой Phoenix Geophysics, при которой вычисляется полная матрица кросс-спектров, что позволяет, в частности, получать оценки горизонтального магнитного тензора. Перед инверсией кажущегося сопротивления выполнялась процедура сглаживания для уменьшения влияния гальванических приповерхностных искажений.
Горизонтальный магнитный тензор
Горизонтальный магнитный тензор (ГМТ) определяет отношение горизонтального магнитного поля в двух пунктах: в пункте наблюдения и на базовом пункте. Поскольку ГМТ отражает распределение сопротивления в обоих пунктах, большое значение имеет правильный выбор расположения базового (опорного) пункта. Он должен располагаться в “нормальном” магнитном поле, свободном от влияния каких-либо локальных проводящих зон. В противном случае неоднородности, расположенные вблизи базового пункта будут влиять на результаты, получаемые на полевом пункте (Бердичевский,1968; Varentsov, 2005).
Использование ГМТ, свободного от влияния приповерхностных гальванических искажений, позволяет картировать погребенные проводящие зоны. Таким образом, применение ГМТ позволяет существенно повысить эффективность магнитотеллурики (Бердичевский и др., 2009).
Рис.1. Модуль горизонтального магнитного тензора на частоте 100 Гц
7
Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара
На рис. 1. приведен пример распределения эффективного значения ГМТ в районе работ. Анализ пространственного распределения ГМТ на различных частотах позволил выделить несколько типов проводящих зон: (1) интенсивная аномалия в восточной части района работ имеющая северо-западной простирание, (2) U-образная аномалия в северо-западной части, (3) несколько вытянутых аномалий средней интенсивности и (4) несколько локальных изометричных аномалий.
Индукционные вектора и фазовый тензор
Высокое качество полученных данных позволило получить оценки типпера с низкой погрешностью в широком диапазоне периодов и построить индукционные вектора в широком диапазоне частот (см. рис. 2). Диапазон уверенного определения значений типпера несколько смежен в сторону высоких частот, по отношению к ГМТ. Индукционные вектора, в дополнение к ГМТ, также позволяют выделять проводящие зоны, особенно приповерхностные. В частности, выделяется линейно-вытянутая проводящая зона пересекающая район работ в северо-западном направлении.
Рис.2. Индукционные вектора на частоте 300 Гц. Зеленым показаны выделенные проводящие зоны
Магнитные передаточные функции весьма полезны для прослеживания основных проводящих зон, тогда как фазовый тензор (ФТ) отражает пространственно сглаженное распределение сопротивления.
Заключение
В большинстве ситуаций при решении рудных задач геофизики сталкиваются с ситуацией, когда применение двумерного подхода некорректно, тогда как практическое применение 3D инверсии технически невозможно. Анализ пространственного распределения ГМТ и его инвариантов совместно с индукционными векторами для различных частот позволяет определить расположение проводящих зон и их морфологию без инвертирования данных. С другой стороны появляется возможность выделять локальные участки, где возможно корректное решение традиционной бимодальной обратной задачи в классе 2D моделей.
8
Материалы X-го международного геофизического научно-практического семинара
Рис. 3. Геологическая интерпретация по одному из профилей
Предлагаемая стратегия интерпретации позволила получить важные практические результаты. Анализ данным АМТ и 2D инверсия по выбранным профилям, совместно с данными съемки методом ВП (Куликов, Яковлев, 2011) и имеющейся геологической информацией позволила объяснить природу выявленных проводящих зон, так наиболее крупная проводящая зона в восточной части района работ соответствует графитизированным сланцам, тогда так U-образный проводник - сульфидному оруденению, а вытянутая проводящая зона отражает разлом. Локальные изометричные умеренные аномалии проводимости связаны с зонами пиритизации и латеральными изменениями мощности четвертичных осадков. Пример комплексной интерпретации электроразведочных данным (АМТ и ВП) приведен на рис. 3.
Список литературы
1.Бердичевский М.Н., 1968, Электроразведка методом магнитотеллурического профилирования. – М.: Недра,
2.Бердичевский М.Н., Кузнецов В.А., Пальшин Н.А. Анализ магниовариационных функций отклика. Физика Земли. 2009. №3. С. 3-23.
3.Garcia X and Jones AG, 2002, Atmospheric sources for audio-magnetotelluric (AMT) sounding, Geophysics, 67(2):448–458.
4.Куликов В.А., Варенцов И.М., Яковлев А.Г., Роль магнитотеллурических методов при поиске и разведке месторождений рудных ископаемых, 2011. Материалы Пятой всероссийской школы-семинара имени М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли – ЭМЗ-2011, Книга 2, с. 286289.
5.Strangway DW, Swift CM and Holmer RC, 1973, The application of audio frequency magnetotellurics (AMT) to mineral exploration: Geophysics, 38, 1159–1175.
6.Tuncer V, Unsworth MJ, Siripunvaraporn W and Craven JA, 2006, Exploration for unconformity-type uranium deposits with audiomagnetotelluric data: A case study from the McArthur River mine, Saskatchewan, Canada, Geophysics, 71(6):B201–B209.
7.Varentsov IvM, 2005, Method of horizontal magnetovariational sounding: techniques and application in the EMTESH-Pomerania project, 21 Kolloquim EM Tifenforschung, Wohldenberg, Germany.
8.Куликов В.А., Яковлев А.Г. Практическое использование частотных характеристик вызванной поляризации при рудных поисках, 2011, Материалы Пятой всероссийской школы-семинара имени М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли – ЭМЗ-2011, Книга 2, с. 278281.
9