Тема 9 Геофизические методы поисков

ГФМ применяются для выявления, изучения и оконтуривания геофизических полей (ГФП), выделения и оконтуривания геофизических аномалий (ГФА), связанных с полезными ископаемыми. Особенно важны при плохой обнаженности пород и при поисках таких видов ПИ, физсвойства которых заметно отличаются от свойств вмещающих их пород. Выделяются авиа-, наземный и скважинный (каротажный) варианты геофизических работ (ГФР). Наземные варианты этих методов осуществляются чаще путем проведения пешеходных профилей (значительно реже с использованием транспорта).

ГФМ изучаются специальными курсами, где подробно рассматриваются физосновы, техсредства, условия применения метода, приемы обработки и интерпретации наблюдений. Геолог: ставит задачи ГФР, вместе с геофизиком определяет комплекс методов, задает необходимую детальность, принимает у геофизиков результаты работ и выполняет их геологическую интерпретацию (в т.ч. давая геофизикам задания по определению глубин возмущающих объектов, их размеров и т.п.).

ГФМ классифицируются:

1. по характеру изучаемых ГФП и аномалий:

2. магнитометрические

3. гравиметрические

4. сейсмометрические

5. электрометрические (электроразведочные)

6. радиометрические

7. ядернофизические

8. термометрические

9. биофизические;

10. по возможностям обнаружения полезных ископаемых:

- прямые

- косвенные.

Прямые поиски пол.иск. геофизическими методами – идеальная цель, достижимая не часто. Поэтому преимущественно ГФМ дают косвенную (опосредованную) информацию о возможных ПИ, способствуя созданию геолого-структурной основы поисков, выявлению и оконтуриванию элементов геологического строения, контролирующих пространственное размещение ПИ.

Правильному использованию ГФМ должны предшествовать петрофизические исследования горных пород и руд– определение и статистические расчеты средних показателей (среднее, дисперсия, среднее квадратичное отклонение, коэффициент вариации) магнитных, плотностных, электрических (удельное сопротивление, проводимость), радиоактивных и др. свойств.

Магнитометрический метод – прямой для поисков и выявления м-ний пол.иск. с высокоймагнитной восприимчивостью(магнетитовые, пирротиновые руды – в аэро- и наземном варианте), но чаще – косвенный для оконтуривания геологических образований (комплексов пород), представляющих интерес для прогноза пол.иск. Например: для оконтуривания ореолов измененных, в процессе гидротермальных изменений, пород, вмещающих медно-никелевое, хромитовое, титаномагнетитовое, медноколчеденное, меднопорфировое, свинцово-цинковое и др. типы оруденения. Это связано с тем, чтов процессе гидротермальных изменений вмещающих пород происходит разложение магнитных минералов и замещение их немагнитными. Магнитометрическая съемка (МС) позволяет расчленять интрузивные комплексы, иногда выделять среди них рудоносные (напр., аляскитовые граниты с редкометальным оруденением).

МС используется:

11. для прослеживания поясов даек и штоков основного и среднего состава, нередко контролирующих размещение постмагматических м-ний;

12. при прослеживании зон разрывных нарушений, которые контролируют размещение многих типов постмагматических месторождений;

13. как косвенный метод поисков аллювиальных россыпей золота, касситерита, вольфрамита, если тяжелая фракция аллювия этих россыпей сопровождается концентрацией магнетита.

Во всех случаях метод эффективен тогда, когда объекты поисков рсположены в разрезах слабомагнитных пород.

МС (МР) выполняется практически в любых ландшафтно-географических условиях, Применяемые магнитометры просты и удобны для перемещения (особенно последние модели с цифровой индикацией (??? Название, марка). Каппа-метрия (современные цифровые каппометры позволяют диагностировать породы по магнитным свойствам, расчленять геологический разрез, заверять магнитные ГФА.

Большие возможности метода, относительная простота и экономичность делают магнитометрический метод достаточно массовым и широко применяемым. Масштаб и методика работ проектируются с учетом ранее выполненных МС, исходя из конкретных целей поисков.

Гравиметрический метод как прямой метод поисков используется для выявления положительных аномалий силы тяжести, с которыми могут быть связаны крупные залежи медноколчеданных, хромитовых, баритовых руд. Отрицательные аномалии силы тяжести (Δg) в определенных геологических условиях связаны с соляными штоками. Как косвенный метод – для выявления и оконтуривания тектонических депрессий (грабенов), иногда перспективных на уголь, бокситы, золото; гранитных интрузивов, перспективынх наSn,W,Mo,RM. Метод позволяет фиксировать тектонические блоки, разделенные разломами, которые фиксируются гравитационными ступенями в поле силы тяжести.

Проектируется там, где развиты интрузивные тела, отмечается блоковое строение, ожидаются м-ния, создающие отчетливые гравиметрические аномалии.

Сейсморазведочный метод– основной для поисков м-ний нефти и газа -позволяет изучать поверхность отражающих плоскостей и выявлять положительные куполообразные структуры на платформах (в осадочных бассейнах), перспективные для локализации нефти и газа. Проводится массовое сейсмопрофилирование по площадям нефтегазоносных осадочных бассейнов. Система геограверсов РФ в увязке с глубокими и сверхглубокими скважинами. Сейсморазведочные данные по глубинной структуре площадей необходимо обязательно учитывать и использовать для построения геодинамических и тектонических карт.

Для твердых ПИ – как косвенный метод для расшифровки рудовмещающих структур. В Казахстане – устанавливалось положение плоскостей разломов, контролирующих размещение рудных м-ний. Метод применим для расшифровки строения речных долин, глубин залегания плотика при поисках россыпей в варианте микросейсмики (кувалда, плита, один или несколько приемников; разносы приемников до 150-200 м).

Электрометрические методы – широко используются для поисков различных видов ПИ. Как прямые – для выявления сульфидных м-ний, как косвенные – для многих других ПИ. Большое число модификаций, в связи с возможностью использования широкого диапазона частот, а также различных источников тока – естественных и искусственных, постоянного и переменного тока.

Классификация электрометрических методов (по В.В. Федынскому)

Электромагнитное поле и его частота f	Основные модификации (методы)	Второстепенные модификации (методы)
Естественные электромагнитные поля
Постоянный ток; f = 0	Естественного поля (ЕП)	-
Низкочастотное переменное поле. 10-100 Гц	Теллурических токов. Магнито-теллурический	Изучение индуктивных токов в рудных телах, вызванных удаленными грозами (АФМАГ)
Искусственные электромагнитные поля
Постоянный ток; f = 0	Электропрофилирование (ЭП). Электрозондирование (ВЭЗ) Заряженного тела. Вызванной поляризации (ВП)	-
Низкочастотное переменное поле. 10-10000 Гц	Низкочастотная индукция. Аэроэлектроразведка. Частичное зондирование. Становление электромагнитного поля.	Эквипотенциальных линий. Петли. Интенсивности. Сдвига фаз прямого кабеля.
Переменное поле средних частот; 10-60 кГц	-	Отношения потенциалов. Индукции.
Высокочастотное поле, 0,1-10 мГц	Радиопросвечивание	Радиокип. Радиолокационные.

Различные модификации ЭР успешно применяются в качестве прямых поисковых методов для выявления сплошных и вкрапленных сульфидных и оловянных м-ний, некоторых типов углей и м-ний графита.

Один из наиболее эффективных методов ЭР поисков сульфидных м-ний с вкрапленными рудами – ВП, основанный на изучении полей поляризации, т.е. разностей потенциалов, возникающих под воздействием длительных импульсов постоянного или переменного тока. Особенность – большая стабильность величины кажущейся поляризуемости нормального поля. Удается выявлять относительно слабые аномалии, связанные с глубокозалегающими объектами. Метод применим для колчеданного и кварц-касситеритового оруденения.

Важны для поисков м-ний сплошных сульфидных руд (колчеданных, медноколчеданных, полиметаллических, графитовых) метод естественного поля (ЕП) и метод переходных процессов (МПП) – из группы низкочастотных элетрометодов. Основан на изучении индуктивно возбуждаемого неустановившегося поля.

Высокочастотные методы (радиокип, радиоволновое просвечивание) для сверхдлинных волн применим для поисков высокоомных золото-кварцевых жил и даек, для определения мощности рыхлых отложений при однородном сопротивлении коренных пород, для поисков кимберлитовых трубок под покровными отложениями.

Проектировать ЭР методы надо в зависимости от конкретных геологических условий и характера возможных аномалий.

Радиометрические методыоснованы на измерении естественной радиоактивности (суммарное –интегральное- гамма-излучение либо дифференциальная его регистрация – СП-4М –U,Th,K) горных пород и минералов. Как прямые – для поисков м-ний радиоактивных руд и как косвенные – для м-ний нерадиоактивных элементов (фосфоритов, танталовых, ниобиевых,TRруд. Аэрогаммасъемка (АГСМ) м-ба 1:25000-1:10000. Автогаммасъемки. Радиометрическая съемка с обычными радиометрами СРП-68-01 проводится одновременно с геолсъемкой и поисковыми пешеходными маршрутами.(более подробно о методике и фоне-аномальных значениях; о применении для геокартирования).

При детальных поисках профильная, шпуровая, плужная, авто-гамма-съемка. Гамма-каротаж скважин. Глубинность гамма-съемки очень незначительна (от нескольких см до нескольких метров), за счет развития вторичных ореолов рассеяния в покрове – до 10 м и более.

Применяется как косвенный метод на редкие и рассеянные элементы, вольфрам, олово, молибден, бериллий, литий, фосфориты, калийные соли.

Ядернофизические методы. Основаны на возбуждении радиоактивности с помощью искусственных источников. Применятеся для ускоренного анализа хим. элементов в различных пробах. В перспективе – в вариантах перемещения приборов по профилям и маршрутам с получением графиков содержаний отдельных элементов в породах и проявлениях. Применяются при исследовании Луны и других планет (на «Луноходах»).

Делятся на:

Стационарные (крупногабаритные приборы и аппараты (реакторный нейтронный активационный анализ с большой чувствительностью);

Полевые (с компактной аппаратурой), в том числе:

Рентгено-радиометрическиеметоды – основаны на возбуждении атомов анализируемых элементов с помощью первичного излучения от радиоизотопного источника и последующем анаилзе спектрального состава и измерения интенсивности характеристического излучения возбужденных атомов с помощью специальной радиометрической аппаратуры. Источники возбуждения – изотопы кобальт-60, сурьма-124, цезий-133, ртуть-203, тулий-170 и др. На этом принципе приборы «Минерал-3 или -4» (от железа до висмута), «Гагара» и др. Ныне – «Золотинка» -Au,Ag,Pb,Znидр.

Другие разновидности (на поглощении различных видов излучений – гамма, бета, нейтронного): нейтронно-активационный, фотонейтронный, метод ядерного гамма-резоненсаи др.

Приборы «Нейтрон-2» - для определения содержаний кремния и алюминия в бокситоносных породах, «Боксит» - на использовании альфа-активационного метода. «Бериллометр», «Берилл» - для определения содержаний бериллия: изотоп сурьма-124 создает поток гамма-квантов с энергиями более 1,66 МэВ, выбивающий из ядер бериллия поток нетронов, интенсивность которого пропорциональна содержанию бериллия в пробе.

Прибор для определения бора на автомобиле.

Приборы, основанные на рентгено-радиометрических методах определения содержаний хим.элементов. Примеры: автомобильная рентгено-флуресцентная съемка с непрерывным определением рудных компонентов (в будущем может заменить литогеохимичекую съемку). Пока эффективна для определения содержаний элементов, которые характеризуются высокими содержаниями (Fe,Mn,Ti,Zr, кроме этого,Cu,Zn,Ba,Pb). Применялась на железорудных м-ниях Кривого Рога.

Вариации приборов для «приборных» поисков золота – тип миноискателя, тип каппометра.

За ядерно-геофизическими методами поисков и оценки полезных ископаемых – большое будущее.

Вопросы комплексирования геофизических методов при поисках ПИ.

Минимально необходимый стандарт (ГР-200, АГМС-50/25, АГСМ-25).

Выбор методов, модификаций и сети, точности, приборной базы. Важность интерпретационной теоретической базы.