Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование суточной динамики ранней стадии вызванной поляризации с целью решения задач детальных поисков рудных месторождений

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование суточной динамики ранней стадии вызванной поляризации с целью решения задач детальных поисков рудных месторождений"

На правах рукописи

ргб о л .к

2 С

Юдицких Евгений Юрьевич ^ ,

ИССЛЕДОВАНИЕ СУТОЧНОЙ ДИНАМИКИ РАННЕЙ СТАДИИ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ С ЦЕЛЬЮ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДЕТАЛЬНЫХ ПОИСКОВ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 04.00.12. - "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых".

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Чита - 1996

Работа выполнена на кафедре геофизики Читинского государственного технического университета.

Научный руководитель: член-корр. МАНВШ, доктор технических наук,

профессор Карасев А.П. Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, про-

Ведущая организация: Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт Министерства природных ресурсов

диссертационного совета Д 063. 71. 02. при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, Иркутск-74, ул. Лермонтова, 83, ауд. Е-301

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного технического университета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, направлять по адресу: 664074, Иркутек-74, ул. Лермонтова. 83, ИрГТУ, ученому секретарю специализированного совета

Автореферат разослан "2?" ае/с£Ц)р<А 1996 г.

фессор Н.О.Кожевников (Иркутский государс твенный технический университет),

кандидат геолого-минералогических наук П.Ю.Легейдо (ГГП "Иркутскгеофизика")

Защита состоится

часов на заседании

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

"а-.А. Шиманский

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Повышение эффективности геофизических работ на стадиях детальных поисков и разведки месторождений полезных ископаемых является в настоящее время весьма актуальной задачей. Одним из путей решения этой задачи является новое направление - динамическая геофизика, сформированное С.Ю.Баласаняном и основанное на изучении суточной динамики (изменчивости) геофизических полей во времени. Поскольку основное внимание предыдущих исследований было посвящено изучению динамики естественных полей Земли (магнитного, естественного электрического и др.) ив меньшей степени искусственных (метод необратимых процессов ВП), то основным направлением настоящих исследований было более глубокое исследование динамики искусственно создаваемых полей, применяемых в методах электроразведки.

Важность таких исследований обусловлена не только возможностью выявления новой информации применительно к поискам рудных объектов, но и с точки зрения оценки влияния эффекта аномальной суточной динамики на результаты полевых исследований методами электроразведки,, их точность и воспроизводимость.

Для исследований суточной динамики искусственных электрических полей был выбран высокоинформативный при поисках и разведке месторождений электронопроводящих РУД метод ранней стадии вызванной поляризации (РСВП). позволяющий изучать одновременно несколько параметров, отражающих различные свойства геологической среды.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение суточной динамики ранней стадии вызванной поляризации при решении задач детальных поисков рудных месторождений.

В процессе работы решались следующие основные задачи:

1. Разработка теоретических предпосылок динамики процессов ВЛ на ранних временах;

2. Моделирование динамики параметров, измеряемых в методе РСВП в лабораторных условиях, изучение ее закономерностей;

3. Разработка методики полевых наблюдений динамики процессов

РСВП;

4. Изучение закономерностей суточной динамики ранней стадии вызванной поляризации на рудных месторождениях;

5. Оценка влияния суточной динамики на воспроизводимость съемок методом РСВП.

Методы исследований. Для решения поставленных задач был ис-

пользован комплексный метод исследований, включающий теоретические исследования, лабораторные и натурные эксперименты, обработку и анализ экспериментальных данных.

Достоверность научных положений доказывается: теоретическими расчетами - рассмотрена задача о переходном процессе вызванной поляризации единицы поверхности электронного проводника током злектроразведочной установки при одновременной поляризации ее полем тока накопленного заряда; большим объемом физического моделирования в лабораторных условиях - изучены характер и степень изменения параметров РСВП на моделях вкрапленного оруденения и в водной среде с использованием электроразведочных установок срединного градиента и грёхэлектродной; и полевыми наблюдениями на четырех рудных месторождениях.

Научная новизна работы.

- Проведен теоретический анализ механизма возникновения суточной динамики процессов ВП. Установлено, что в формировании суточной динамики важную роль играет соотношение плотностей тока накопленного заряда, тока измерительной установки и тока обмена, характеризующего электрохимическую активность природных минералов. Чем пассивнее минерал, т.е. меньше у него ток обмена, тем большая амплитуда динамики кажущейся поляризуемости будет наблюдаться .

- Выявлена определенная взаимосвязь аномалий динамики и аномалий самих параметров РСВП. При картировании мощных рудных тел и зон наибольшая динамика кажущейся поляризуемости наблюдается не в эпицентрах последних, а над их контактами с вмещающими породами. Эпицентры аномалий динамики, как правило, не совпадают с эпицентрами аномалий самих параметров, а приходятся на их краевые (градиентные) части, отвечающие местам изменения концентрации и состава минерализации. Наибольшая динамика временной характеристики РСВП наблюдается в местах нарушения однородности электрохимических свойств зон минерализации, отвечающих смене ее состава. Маломощные рудные тела, залегающие среди измененных минерализованных пород отмечаются локальным минимумом графика динамики кажущейся поляризуемости среди двух максимумов, отвечающих зонам гидротермально измененных пород.

- Наибольшая невоспроизводимость параметров РСВП наблюдается в местах резкой смены петрофизических свойств поляризующихся объектов. Относительная погрешность наиболее высока при измерении

кажущейся поляризуемости и приведенной скорости нарастания РСВП. Кажущаяся поляризуемость в паузе является самым стабильным параметром.

Практическая значимость работы. Обосновано применение метода РСВП в динамическом варианте, позволяющем повысить детальность изучения структуры рудных полей и месторождений. Предложены способы оценки воспроизводимости съемок методом РСВП с учетом суточной динамики.

Защищаемые положения.

1. В широком диапазоне токов интенсивность динамики параметров, измеряемых в методе РСВП обратно пропорциональна отношению плотностей токов, создаваемых измерительной установкой и внешними силами.

2. Интенсивность суточной динамики параметров РСВП является следствием геологического строения объекта исследований. На месторождениях она выше там, где рудные тела и зоны связаны с глубинными тектоническими структурами и имеют четкие геологические границы (контакты) с вмещающими породами.

3. Суточная динамика обуславливает невоспроизводимость результатов геофизических съемок методом РСВП. Наибольшая невоспроизводимость наблюдается:

- у кажущейся поляризуемости в импульсе и приведенной скорости нарастания РСВП;

- в утреннее и вечернее местное время;

- в пределах рудных полей и месторождений.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований изложены в научно-исследовательском отчете; они докладывались на всероссийском научно-техническом совещании в Томске (1996), ряде ежегодных научных конференций ЧитГТУ. По теме диссертации опубликовано 5 работ. По итогам исследований даны практические рекомендации по применению метода РСВП в динамическом варианте и учету погрешностей измерения параметров РСВП. Рекомендации переданы в две специализированные организации (ГГП "Чигагеология" и ЗабНИИ).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографии 66 наименований и включает 199 страниц текста, в том числе 75 рисунков и 2 приложения, подтверждающих внедрение результатов диссертационной работы.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы и задач исследований.

- б -

В первой главе приведен обширный анализ изученности вопроса. Описаны направления динамических наблюдений как в суточном, так и более широком временном диапазоне. Дана характеристика различных модификаций метода ВП, обоснован выбор метода ранней стадии вызванной поляризации (РСВП).

Во второй главе изложены теоретические предпосылки суточной динамики поля вызванной поляризации. Аналитически обоснована динамика параметров ранней стадии ВП, дано истолкование физики явления динамики поля РСВП. Отмечена хорошая сходимость полученных теоретических и экспериментальных зависимостей.

В третье главе приведены результаты физического моделирования в различных условиях эксперимента. Выявлены важные зависимости и закономерности динамики параметров РСВП. Определены параметры РСВП наиболее чувствительные к динамическим изменениям.

В четвертой главе описаны закономерности суточной динамики параметров РСВП по четырем рудным месторождениям. Установлено, что интенсивность суточной динамики параметров РСВП в первую очередь является следствием геологического строения объекта исследований. На месторождениях она выше там, где рудные тела и зоны связаны с глубинными тектоническими структурами и имеют четкие геологические границы (контакты) с вмещающими породами. Эпицентры аномалий динамики, как правило, не совпадают с эпицентрами аномалий самих параметров, а приходятся на их краевые (градиентные) части, отвечающие местам изменения концентрации и состава зон минерализации, т.е. суточная динамика параметров РСВП наиболее четко проявляется на контактах различных геологических элементов. Минерализованные тектонические нарушения также формируют динамику параметров РСВП.

В пятой главе рассмотрен вопрос воспроизводимости результатов полевых наблюдений методом РСВП. Исследования суточной динамики полей ВП показывают, что невоспроизводимость полевых наблюдений может быть обусловлена не техническими или методическими причинами, а геологическим строением площади исследования, обуславливающим повышенную динамику геофизических полей. Наибольшая невоспроизводимость отмечается в местах резкой смены астрофизических свойств (т), р, электрохимическая активность) поляризующихся объектов. Чем однороднее геоэлектрический разрез, тем воспроизводимость параметров РСВП лучше. Установлен периодический характер воспроизводимости кажущейся поляризуемости в импульсе. Да-

на рекомендация об оценке качества полевых измерений методом РСВП по кажущейся поляризуемости в паузе, поскольку она является самым стабильным параметром, как во времени, так и пространстве.

Краткие сведения по изучаемому вопросу. Изменчивость геофизических полей как в суточном, так и более широком временном диапазоне была подмечена многими исследователями еще на заре становления геофизики как науки. Обнаружилось, что при повторных измерениях какого-либо параметра геофизического поля они могут изменяться в широких пределах.

К настоящему времени вариации (изменчивость) геофизических полей так или иначе используются и учитываются в геофизических исследованиях. Например, вариации магнитного поля нашли отражение в Инструкции по ведению магниторазведочных работ.

В методе магнитотеллурического поля (МТП), наоборот изменения во времени магнитного поля различной природы привлекают для изучения свойств исследуемого разреза (М.Н.Бердичевский).

Изменение естественных электрических полей во времени отмечали еще в 50-60 гг. Природу " меняющихся во времени полей ЕП " изучал Рысс Ю.С.

Изменчивость геофизических полей как естественных, так и искусственно возбуждаемых под действием тех или иных факторов весьма широко используется для решения глобальных задач. К ним относятся прогноз землетрясений, наблюдения за геодинамическими обстановкой и др (А.В.Виляев, А.Д.Дучков, О.А.Кузьмина, Л.Л.Ляхов, Б.С.Сьетов и др.)

Изменчивость параметров вызванной поляризации непосредственно на рудных месторождениях наблюдал Б.Л.Столов.

Для выявления рудных тел ь пределах обширных по площади минерализованных зон С. (О. Валасашшом с сотрудниками разработан и применяется технологический комплекс методов динамической геофизики (ТК ЩГ).

Результаты проведенных исследований, изложенные ниже позволяют сформулировать следующие научные положения.

Первое защищаемое положение. В широком диапазона токов интенсивность динамики параметров, измеряемых в методе РСВП обрато пропорциональна отношению плотностей токов, создаваемых измерительной установкой и внешними силами.

Теоретической основой лабораторных исследований являлись представления ( С.Ю.Баласанян) о механизме возникновения динамики

полей в результате действия периодически меняющегося в течении суток сильного поля тока накопленного заряда Земли, сосредоточенного в энергоактивных каналах высокой проводимости. С учетом этого механизма решалась задача о переходном процессе вызванной поляризации единицы поверхности электронного проводника током электроразведочной установки при одновременной поляризации ее током накопленного заряда. Итогом теоретических исследований суточной динамики поля вызванной поляризации в ранней стадии явилось выражение:

3 уст

Ф(Ю = фр

Зн. з. 1о

Ь + 2-Ь

+ 1 + 1

21с Ьс

•е

(1)

где фр - равновесная разность потенциалов; з'н.з. - плотность тока накопленного заряда; 10 - ток обмена; Ь - коэффициент, равный Р-Т/(сс-г-П; зУСт ~ ток заряжания ; с - емкость ДХ на 1 см2 поверхности.

Анализ выражения (1) показал, что ток накопленного заряда, возникающий в энергоактивных каналах Земли ведет к уменьшению Пк-Чем выше ]'н.з. (Ь), тем меньше будет амплитуда поляризуемости. В формировании суточной динамики играет важную роль соотношение Зн.з./1о и Зн.з./Зуст- Чем активнее минерал (чем больше у него ток обмена), тем меньшая амплитуда динамики % будет наблюдаться. Увеличение плотности (силы) тока в электроразведочной установке ведет к уменьшению динамики и улучшению -воспроизводимости съемки методом ВП.

Физическое моделирование проводилось при двух существенно различающихся условиях эксперимента.

В первом случае энергоактивный канал моделировался монолитным пластом, помещенным в водный раствор электролита, во втором -искусственной смесью алюминиевой стружки с песком, помещенной в тот же песок. Основной объем модельных исследований был проведен на модели вкрапленного оруденения.

В деревянном баке помешалась модель знергоактивного канала в виде параллелепипеда, которая заполнялась смесью песка и аяюмини-

- ч -

евой стружи фракции 0,2 - 1,5 мм в концентрации 40%.. Вмещающая среда моделировалась песком. Поле ¡топленного заряда моделировалось источником постоянного тока, подключенного к модели энергоактивного канала. Положительный полюс батареи подключался к нижней части канала, отрицательный полюс - к верхней части модели. Профиль наблюдений проходил над отрицательным электродом энергоактивного канала. Плотность тока через поперечное сечение энергоактивного канала, имитирующая ток поля накопленного заряда Ен.з.Си, менялась дискретно от 0 до 2 мА/см2.

С целью установления наиболее рациональной схемы наблюдение проводилось с различными установками: срединного градиента с разносами АВ = 30 см и трёхзлектродной, широко применяемой в полевых условиях в методе РСВП С00 - В А 8 см М 4 см Ю. Ток 1ав в питающей цепи электроразведочной установки поддерживался на уровне трех дискретных значений: 6, 12 и 25 мА.

Динамика параметров РСВП (Пк, Зк и рк) изучалась по профилю, проходящему перпендикулярно простиранию модели канала, над её эпицентром.

Параметры РСВП измерялись г,о время прохождения импульса тока в электроразведочной установке (т|ки, 5КИ) и в паузе между импульсами (Пкп, Зкп) и рассчитывались по формула},1 (А.П. Карасев):

,, ,, ЛиВп (12. V не)

Т1к ' =--------- ' Ю0 X, (2)

липр

,. п Аивп(0. 2 мо) - йиВП(0, 1 мс)

Зк = -----(мс ), (3)

ДИВп (и:. 8 мс) '0,1

где ДиВЛ!0.1 мс) и ДиВП(о.г мс) - соответственно разность потенциалов БП на задержке 0,1 и О," мс, мВ: Ли„р - разность потенциалов, измеренная в конце поляризующего импульса, мВ; 1ав - сила поляризующего тока, мА; ЛиЕПц2. 8 мс) - разность потенциалов ВП по стробу 12,8 мс, мВ; К - коэффициент измерительной установки,м.

Оценка изменчивости (динсшпки) измеряемых параметров проводилась по показателю максимальной динамики, определяемому как разность максимального и минимального значения параметра:

бТ1к - Лк макс " Т1К мин.

5рк = Рк макс ** Рк мин» (4)

бЗк = макс " ^к мин-

Графики показателя максимальной динамики поляризуемости в импульсе наглядно демонстрируют увеличение динамики с уменьшением силы тока в линии АВ установки срединного градиента. Наибольшие значения бпк в импульсе приходятся на область, сопредельную проекции модели на поверхность наблюдений.

На пикете, лежащем над моделью канала, наблюдается определенная закономерность в уменьшении значений параметра Пки с увеличением плотности тока в канале. Динамика поляризуемости в импульсе зависит от плотности тока в питающей линии. Показатель максимальной динамики возрастает с 6.4Ж при 1ав = 25 мА до 7, IX и 7,6£ соответственно при 1ав в 12 мА и б мА. Наблюдается однозначная зависимость показателя максимальной динамики от соотношения плотностей тока в установке и в энергоактивном канале. На фоновом пикете какой-либо четкой закономерности поведения кривых Т1ки не наблюдается.

Модель канала по показателю максимальной динамики поляризуемости в паузе выделяется не уверено. В целом, этот показатель примерно в 2 раза меньше, чем Пк в импульсе. Это говорит о большей чувствительности параметра пк в импульсе к действию тока в энергоактивном канале.

Приведенная скорость в импульсе рассчитывалась только в области, прилегающей к модели канала, где значения поляризуемости в импульсе положительны. Зависимости приведенной скорости в импуль-ое от плотности постоянного тока через пласт на пикете, который находится над моделью энергоактивного канала имеют свои закономерности. Приведенная скорость постоянно увеличивается с ростом плотности тока в модели канала. Наблюдается общая закономерность изменения показателя максимальной динамики с уменьшением силы тока в линии АВ. Показатель максимальной динамики 5КИ на всех пикетах возрастает с уменьшением силы тока в питающей цепи АВ.

Приведенная скорость в паузе менее чувствительна к изменению тока в модели энергоактивного канала.

Показатель максимальной динамики рк изменяется от 5,5 Ом-м при 1ав = 12 мА до 7,1 Ом-м и 9,8 Ом'м при токах 25 мА и 6 мА соответственно. В стороне от модели какой-либо закономерности в из-

менении рк с ростом плотности тока через модель не наблюдается.

Аналогичные зависимости были выявлены и при использовании трехэлектродной установки, широко применяемой в полевых исследованиях методом РСВП: кажущаяся поляризуемость в импульсе уменьшает свои значения с увеличением плотности тока в модели энергоактивного канала; показатель максимальной динамики т)ки над моделью канала увеличивается с уменьшением силы тока в электроразведочной установке; приведенная скорость в импульсе и паузе уменьшается с ростом плотности тока в модели.

Различные условия физического моделирования (в воде и песке) , а также использование симметричной (СГ) и несимметричной (трехэлектродной) установок объясняет некоторое отличие результатов моделирования.

Большой объем физического моделирования динамики параметров РСВП с различными установками показал, что наиболее информативными параметрами РСВП в динамическом варианте являются поляризуемость и приведенная скорость в импульсе. Установлена определенная связь динамики параметров РСВП с соотношением плотностей токов в установке и модели энергоактивного канала. Увеличение силы тока в измерительной линии или ЭДС источника питания в большинстве случаев приводит к уменьшению показателя максимальной динамики.

Второе защищаемое положение. Интенсивность суточной динамики паршетров РСВП является следствием геологического строения объекта исследований. На месторождениях она выше там, где рудные тела и зоны связаны с глубинными тектоническими структурами и имеют четкие геологические границы (контакты) с вмещающими породами.

С целью изучения влияния на динамику параметров РСВП различных элементов геологического строения месторождений для натурных исследований выбраны месторождения различающиеся между собой генетическим типом, структурой, составом руд.

Исследования проводились на Абовянском железорудном месторождении республики Армения, Кручининском титано-магнетитовом, Талатуйском и Дарасунском золоторудных месторождениях Восточного Забайкалья.

Первые два месторождения близки между собой по составу руд, но совершенно различны по структуре и генезису. Талатуйское месторождение отличается от первых двух составом руд, но по структуре близко к первому. Дарасунское месторождение по составу руд близко к Талатуйскому, но отличается от него и первых двух струк-

- 12 -

турой и морфологией рудных тел.

Краткая геолого-геофизическая характеристика объектов исследования следующая.

Кручининское титано-магнетитовое месторождение. Ангашанский габброидный массив входит в состав кручининского палеозойского интрузивного комплекса, распространенного в юго-восточной части хребта Черского и северо-западного склона Даурского хребта. В состав комплекса входят небольшие бескорневые интрузивы расслоенных габброидов, перемещенные и потерявшие связь с фундаментом в результате позднейших тектонических процессов.

В строении Ангашанского массива, по И.С.Вахромееву, принимают участие две серии пород близкие по времени внедрения. К первой фазе относится комплекс габбро-пироксенитов. Ко второй фазе относятся породы диорит-анортозитовой серии.

Ангашанский массив обладает сложным внутренним строением: характерной особенностью строения является ее стратификация. Особенности строения и формы массива - его крутопадающие, резко секущие контакты с боковыми породами, резко дискордантные по отношению к его внутренней структуре, наклонное положение плоскостей расслоения, подстилание его на глубине более поздними гранитами -свидетельствуют о блоковой природе массива.

Рудные тела представлены пластовыми и секущими залежами. Руды сложены габбро-пироксенитами с рассеянной вкрапленной минерализацией титано-магнетита и ильменита. Мощность залежей рудных пироксенитов достигает 120-150 м, а их протяженность - 1-1,5 км. Мощность рыхлых отложений колеблется от 1 до 15 м.

Залежам титано-магнетитовых руд соответствуют аномальные значения поляризуемости. Общая аномальная зона кажущейся поляризуемости по ик в импульсе и магнитному полю дифференцируется на пять локальных аномалий, которые свидетельствуют о сложном строении геологического разреза. Эти аномалии указывают места повышенной концентрации магнетитового оруденения. По удельному электрическому сопротивлению залежи выделяются неоднозначно. В целом низкие значения приведенной скорости в импульсе (около 2 мс ~1) свидетельствуют о слабой электрохимической активности минералов слагающих рудные залежи, что типично для магнетита. В тоже время наблюдаются локальные аномалии повышения SK, типичные для зон сульфидной минерализации.

Анализ динамических наблюдений параметров РСВП по профилю

показал следующее. При сопоставлении графиков 5лки и Т1КИ наблюдается важная закономерность. Четыре аномалии 5пки пространственно совпадают с минимумами лки, а две из них приурочены к краевым частям аномалии Т1ки- Такое соотношение аномалий бцки и цки свидетельствует о том, что наибольшая динамика ¡сажущейся поляризуемости наблюдается не над самими обогащенными рудными зонами, а над их контактами с менее рудоносными породами. Абсолютная динамика т)к в паузе имеет невысокие значения.

На графиках показателя максимальной динамики приведенной скорости в импульсе выделяются четыре наиболее интенсивные и четыре более слабые аномалии. Шесть из них однозначно коррелируются с аномалиями 5лки- Наиболее интенсивные аномалии 53ки пространственно совпадает с локальными аномалиями повышения приведенной скорости в импульсе с 2 до 3-4 мс-1. Следовательно, аномалии 63КИ наблюдаются в местах смены состава минерализации, либо изменения ее электрохимических свойств.

Абовянское месторождение расположено в республике Армения. Породы, вмещающие месторождение, представлены вулканическими образованиями плиоцен-четвертичного времени. Месторождение расположено в зоне пересечения мощного разлома субширотного простирания и оперяющего северо-западного. Разлом является рудоподводящей структурой. Рудные зоны представлены несколькими шгокообразными телами, обогащенными магнетитом, апатитом и реже гематитом. Текстуры руд массивные, брекчевидные, прожилково-вкрапленные и вкрапленные. Рудные залежи сформировались в интервалах глубин от 300 до 600 метров. Мощность рыхлых отложений, перекрывающих рудные залежи, достигает 100-200 метров. Рудные тела Абовянского железорудного месторождения фиксируются магнитными аномалиями Т от 7000 до 20000 н'Гл. На одной из рудных залежей выявлено наличие аномальной суточной динамики естественного электрического и магнитного полей. Полевые работы на этом месторождении проводились В.И.Елизаровым. При исследовании динамики РСВТ1 использовалась ортогональная установка.

При измерениях в импульсе тока показатель максимальной дина-мигаАа двух изучавшихся пикетах составил 9,8% и 10,2%.

Показатель максимальной • динамики пикетах

составил 1,2 мс~г и 1,75 мс"'1.

Сравнительный анализ результатов наблюдений на Абовянском и Кручининском месторождениях позволяет отметить следующий важный

факт. Интенсивность динамики параметров РСВП на Кручининском месторождении существенно ниже, чем на Абовянском, при довольно близком вещественном составе руд. В то же время геологическое строение этих месторождений существенно различно. Исследования позволили сделать вывод о решающем влиянии глубинных структур на степень изменчивости (динамики) полей ВП.

Талатуйское золоторудное месторождение расположено в пределах золото-молибденового пояса Восточного Забайкалья, на площади Северо-Даурского поднятия. Месторождение изучалось геологами ИГО "Читагеология" и Дарасунской ГРЗ, а также многочисленными научными группами.

В геологическом отношении Талатуйское месторождение находится на северо-западном фланге Дарасунского рудного поля.

Вмещающими породами являются раннепалеозойские габбро, габбро-диориты. На месторождении исследователи выделяют три системы разрывных нарушений, главными из которой являются нарушения северо-восточного простирания, куда входит Диагональный разлом, являющийся основным тектоническим элементом месторождения.

На месторождении выявлено 4 основных рудных тела субмеридионального простирания, Азимут простирания которых колеблется в пределах 340-40°. Падение зон близкое к восточному, углы падения 25-70°. Мощность рудных тел колеблется от долей метра до 12-16м., в среднем 2-5 м.

Особенностью Талатуйского месторождения является преимущественно метасомотический характер руд и однотипность минерального состава рудных тел. Состав их кварц-турмалин-магнетит-сульфидный.

Исследования суточной динамики параметров, измеряемых в методе РСВП, проводилось на рудных зонах N2, 3 и 4. Первые две отличаются между собой совершенно разным характером поведения параметров поля РСВП, обусловленным различием их состава, и поэтому представляют интерес с точки зрения изучения закономерностей динамики поля ранней стадии ВП.

Рудная зона N3 сложена преимущественно кварц-турмалин-пиритовыми рудами, которые сравнительно слабо поляризуются. Залегает она в сульфидизированных габброидах, обладающих повышенной, по сравнению с зоной, поляризуемостью.

Наблюдения проводились по профилю, расположенному вкрест простиранию рудной зоны. Характер поля РСВП при профилировании с установкой N 10 М 10 А 60 В следующий. Кажущаяся поляризуемость в

импульсе над рудной зоной понижается до 1£ на фоне вмещающих минерализованных габбро-диоритов, создающих аномалию Лк до 4-6%. По приведенной скорости нарастания РСВП рудная зона отмечается повышением значений до 9,5 мс-1. В поле рк наблюдается обширная аномалия пониженных значений, захватывающая рудную зону и прилегающий к ней разлом.

Многократное профилирование проводилась с аналогичной установкой и аппаратурой РСВП типа С-038. Шаг по профилю составлял 10м, временный, шаг 4 ч.

Анализ графиков максимальной суточной динамики параметров РСВП по исследуемому профилю показал, что наиболее интенсивная динамика поляризуемости в импульсе наблюдается над сульфидизиро-ваяными габбро-диоритами, где ее значения порядка 2-3£. Над рудной зоной динамика этого параметра заметно ниже и составляет 0,6-1,5%. Динамика поляризуемости в паузе над рудной зоной не наблюдается вообще, график бикп слабо дифференцирован, а небольшие повышения наблюдаются в стороне от рудной зоны.

Над рудной зоной и в стороне от нее по падению наблюдается аномалия 53ки наибольшей интенсивности (9,5-23 мс-1). Причем, максимальная амплитуда динамики наблюдается над левым "лежачим" контактом рудной зоны. Над правым контактом ее значения понижены. Форма аномалии 55ки отражает падение рудной зоны.

Аномалия динамики приведенной скорости меньшей амплитуды (до 11,5 мс-1) приходится на пикет, где наблюдается также аномалия 5пки- На геологическом разрезе эти аномалии объяснения не находят, но по всем признакам поведения параметров РСВП здесь можно предположить наличие не указанной на разрезе рудной зоны аналогичного состава, поскольку значения пки и Бк" близки к наблюдаемым над зоной N3.

Для рудной зоны N2 характерна ярко-выраженная пространственная зональность распределения сульфидной минерализации. Состав руд по простиран™ зоны меняется с кварц-турмалин-сульфидного на существенно сульфидный и магнетит-сульфидный. С целью изучения влияния смены типов минерализации и контактов рудной зоны с вмещающими породами наблюдения проводились по профилям, расположенным вдоль и вкрест рудной зоны N2.

По профилю, расположенному вдоль рудной зоны кварц-турмалин-сульфидные руды в поле РСВП отмечаются низкими значениями поляризуемости. Двумя аномалиями п* отмечаются богатосульфидные ру-

ды и преимущественно магнетитовые руды. Приведенная скорость в импульсе невысокая (1,8-2,4 мс"1) и слабо меняется по профилю. Показатель максимальной динамики % в импульсе и паузе достигает своих наибольших значений (6-87.) на контакте существенно сульфидного и существенно магнетитового типов минерализации. График динамики в импульсе дифференцируется на три участка. Первый, с наиболее низкими значениями 6БКИ соответствует началу зоны сульфидной минерализации, второй - с высокими значениями динамики этого параметра (до 2 ые-1) отвечает сульфидному типу оруденения и третий характерен существенно магнетитовому типу (53ки до 1МС"1).

Профиль, расположенный вкрест рудной зоны N2 пересекает магнетит-сульфидные руды. Рудной зоне соответствует аномалия вки (до 22,52) при невысокой приведенной скорости. Наиболее интенсивные аномалии динамики пки и Бки соответствуют контакту рудной зоны с вмещающими породами.

Таким образом, кварц-турмалин-сульфидный (малосульфидный) тип золотого оруденения в полях суточной динамики параметров РСВП выделяется интенсивной аномалией 55к, низким уровнем значений динамики кажущейся поляризуемости и наличием сдвинутой по падению рудной зоны аномалии брк. Богатосульфидные рудные тела (рудная зона N2) характеризуются высоким уровнем значений динамики как кажущейся поляризуемости, так приведенной скорости.

Геологическое строение Дарасунского золоторудного месторождения описано во многих научных изданиях и монографиях, поэтому нами детально не описывается.

В отличие от Талатуйского рудные тела Дарасунского месторождения представлены преимущественно жилами, которые выполняют трещины скола. Наиболее протяженные рудные тела северо-восточного простирания прослежены от 300-500 м до 2,2 км по простиранию, вскрыты по падению горными выработками до 600-750 м и бурением до 1500 м.

Отличительной чертой жил месторождения является их небольшая мощность при значительной протяженности по простиранию. Мощность жил на месторождении - от первых сантиметров до 1 м. Жилы сопровождаются призальбандовыми вкрапленными рудами, мощность которых достигает 1,5-6,0 м. Текстура руд преимущественно массивная и густовкрапленная.

Минеральный состав жил Дарасунского месторождения очень ши-

рок. Ведущая роль принадлежит сульфидам и сульфосолям, составляющим в среднем 40-60%.

Изучение суточной динамики параметров РСВП проводились на северном фланге Дарасунс-кого месторождения, включающем жилы Сер-го, Спутник, Меридианную и Широтную. Первые две содержат промышленные содержания золота и обогащены сульфидной минерализацией. Жилы Широтная и Меридианная не имеют промышленного значения и бедны сульфидной минерализацией. По этой причине основная роль отводилась исследованиям жил Серго и Спутник.

В поле кажущейся поляризуемости в импульсе и паузе промышленные жилы фиксируются локальными аномалиями небольшой интенсивности. Значения приведенной скорости нарастания РСВП в аномалиях над жилой и минерализованными зонами достигают 2,0-2,5 мс-1, что свидетельствует о близости состава сульфидов, содержащихся в них.

В поле суточной динамики жилы Серго и Спутник проявляются следующим образом. Над самой жилой наблюдается локальный минимум 5пки. а на расстоянии 5-10 м от нее в обе стороны - два локальных максимума, т.е. наибольшая динамика параметра отвечает зоне гидротермально измененных сульфидизированных пород, а не самой жиле. Эпицентры аномалий динамики приведенной скорости совпадают с областями изменения значений Зк, указывающих на неоднородность (смену) минерального состава в зоне.

Таким образом, интенсивность суточной динамики параметров РСВП и особенности ее проявления на месторождениях разного типа и состава являются следствием их геологического строения.

Третье защищаемое положение. Суточная динамика обуславливает невоспроизводимость результатов геофизических съемок методом РСВП. Наибольшая невоспроизводимость наблюдается:

- у кажущейся поляризуемости в импульсе и приведенной скорости нарастания РСВП;

- в утреннее и вечернее местное время;

- в пределах рудных полей и месторождений.

Инструкцией по ведению злектроразведочных работ предусматривается, что полевые работы методом сопротивлений и методом вызванной поляризации считаются выполненными качественно, если по результатам контрольных независимых измерений основные и контрольные наблюдения расходятся между собой не более, чем на 5% и 10% соответственно. Проведенные исследования суточной динамики полей ВП показывают, что невоспроизводимость полевых наблюдений

может быть обусловлена не техническими или методическими причинами, а геологическим строением площади исследования, обуславливающим повышенную динамику геофизических полей.

Для оценки воспроизводимости съемок в приложении к динамическим суточным наблюдениям был введен показатель средней относительной погрешности по пикетам. Аналитическое выражение для его определения имеет вид:

6ПШ =

N 1?!

адо - п,

СР 3

П,

100%,

(5)

ер э

1

N

где бПШ - показатель средней относительной погрешности на з ^ пикете наблюдения; ГЫЦ) - значение геофизического поля на пикете з в момент времени 1; ПСр о - среднее по суточным наблюдениям значение поля на пикете з; 1 - момент времени замера; з - номер пикета, N - количество суточных замеров; М - количество пикетов.

По величине средней относительной погрешности можно оценить уровень аномалий и фоновых значений.

Кроме показателя относительной погрешности вводился еще один параметр - показатель суммарной относительной погрешности по профилю или площади наблюдения.

Анализ степени воспроизводимости параметров РСБП был проведен на основе фактического материала по Кручининскому, Таяатуйс-кому и Дарасунскому месторождениям.

При исследованиях над рудной зоной N3 Талатуйского золоторудного месторождения аномальные значения средней относительной погрешности основных параметров РСВП 5К", пки, а также рк совпадают с участками повышенных значений показателя максимальной динамики. Для приведенной скорости в импульсе наблюдается прямая корреляция показателя относительной погрешности и показателя максимальной динамики. Максимум 5Бки(з) большой амплитуды (677) наблюдается над рудной зоной, а меньшей - в стороне от неё. Сравнительный анализ графиков 65КИШ и 5КИ показал, что превышения десятипроцентной погрешности связаны с градиентным характером поля

с и ■5К •

По графику относительной погрешности поляризуемости в импульсе рудная зона и расположенный рядом с ней Диагональный раз-

лом выделяются более контрастно, чем по графику максимальной динамики. Причем, над рудной зоной аномалия бт1ки(з) приходится не на градиентный участок поля Пки. а на его минимум, поскольку рудная зона содержит малосульфидную минерализацию. Кажущаяся поляризуемость в паузе серьезных изменений в течение суток не претерпевает (до 4%).

Превышение допустимого значения погрешности показателя бркШ наблюдается правее от проекции рудной зоны на поверхность наблюдения. Такая же особенность была отмечена и для показателя максимальной динамики. Максимум показателя 5ркШ совпадает с участком профиля, где поле рк меняется наиболее резко. На других участках профиля относительная погрешность не превышает 5%.

По показателю суммарной относительной погрешности съемку методом РСВП можно считать выполненной качественно только для кажущегося сопротивления (4,5%) и кажущейся поляризуемости в паузе (1,4%). По двум другим параметрам - приведенной скорости и кажущейся поляризуемости в импульсе суммарная погрешность превысила допустимый уровень. Основной вклад в эту погрешность внесла динамика поля нал. рудной боной и Диагональным разломом.

Аналогичные распределения показателя относительной погрешности оыли выявлены и над рудной зоной N2 Талатуиского месторождения, над жилами Серго, Спутник, Меридианная Дарасунекого месторождения.

Воспроизводимость параметров РСВП была рассмотрена и с точки зрения наиболее лучшей их воспроизводимости во времени. Такая оценка осуществлялась по показателю средней относительной погрешности во времени, аналитическое выражение которого имеет вид:

епа,) =

М

п,аа) - пср 0

!'ср )

• 100%. (6)

V 1

м

Анализ воспроизводимости наблюдений во времени по показателю средней относительной погрешности осуществлялся по розам-диаграммам параметров, изучаемых в методе РСВП. Использовался фактический материал по золоторудным объектам Забайкалья - Талатуйскому и Дарасунскому месторождениям.

Наибольшая невоспроизводнмость кажущейся поляризуемости в импульсе на рудной зоне N2 Талатуиского месторождения приходится

-гона утренне-вечернее время. Очень высокая погрешность выявлена в 5.30 ч и 43.30 ч. с двенадцатичасовым периодом (рис.1). Аналогичная ситуация повторяется для рудной зоны N3 (Талатуй), жил Широтной и Меридианной (Дарасун).

Рис.1. Розы-диаграммы средней относительной погрешности параметров РСВП вкрест рудной зоны N2 Талатуйского месторождения

Показатель относительной погрешности приведенной скорости в импульсе имеет подобные описанным выше тенденции. А именно, погрешность превышающая допустимый уровень наблюдается в утренне-вечернее время. Это утверждение применимо к жилам Широтной и Меридианной (Дарасун). На жилах Спутник и Серго наибольшая погрешность приходится на 17 ч и 5 ч, над рудной зоной N3 - на 3.30 ч, над рудной зоной N2 (вдоль ее) - на 22.30 ч + 8.30 ч.

Отмеченная стабильность в пространстве поляризуемости в паузе отмечается и по отдельным временам.

- 21 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе обобщены результаты теоретических, экспериментальных и полевых исследований выполненных диссертантом в 1992-1996 годах. Итогом этих исследований явилось научное обоснование, опробование и частичное внедрение в производство геофизических работ методом РСВП.

Основные итоги исследований сводятся к следующему:

1. Проведен теоретический анализ механизма возникновения суточной динамики процессов ВП, связанных с двойным электрическим слоем на границе раздела фаз. Теоретически установлено, что ток, накопленного заряда, возникающий в энергоактивных зонах Земли, должен оказывать существенное влияние на измеряемые параметры. В формировании суточной динамики играет важную роль соотношение плотностей тока накопленного заряда, тока измерительной установки и тока обмена, характеризующего электрохимическую активность природных минералов. Чем пассивнее минерал, т.е. меньше у него ток обмена, тем большая амплитуда динамики кажущейся поляризуемости будет наблюдаться.

2. В результате исследований изучены закономерности проявления суточной динамики искусственно возбуждаемых электрических полей над геологическими объектами, определенными как энергоактивные зоны Земли и представленными рудными телами месторождений, тектоническими нарушениями, зонами сульфидной минерализации.

- Установлено, что степень изменчивости параметров, измеряемых в электроразведке методами ВП, РСВП под влиянием токов, возникающих в энергоактивном канале, определяется преимущественно соотношением плотностей токов, создаваемых в каналах измерительной установкой и внешними силами.

- Наиболее динамичными являются параметры, измеряемые в импульсном варианте метода ВП на ранних временах (РСВП) - кажущаяся поляризуемость в импульсе, приведенная скорость нарастания ВП и кажущееся электрическое сопротивление.

- Разработана методика изучения суточной динамики параметров РСВП путем многократного профилирования.

- Установлено, что интенсивность суточной динамики параметров РСВП в первую очередь является следствием геологического строения объекта исследований. На месторождениях она выше там, где рудные тела и зоны сЕязаны с: глубинными тектоническими структурами и имеют четкие геологические границы (контакты) с вмещаю-

щими породами.

- При картировании мощных рудных тел и зон наибольшая динамика кажущейся поляризуемости наблюдается не в эпицентрах последних, а над их контактами с вмещающими породами. При этом наибольшая динамика приведенной скорости нарастания РСВП наблюдается в местах нарушения однородности электрохимических свойств минерализации, соответствующих смене ее состава. Оба фактора обуславливают характерное поведение графиков указанных параметров и графиков их динамики. Эпицентры аномалий динамики, как правило, не совпадают с эпицентрами аномалий самих параметров, а приходятся на их краевые (градиентные) части, отвечающие местам изменения степени концентрации и состава минерализации.

- При прочих равных условиях (однотипность структуры, морфологии и др.) рудные зоны, сложенные слабо поляризующимися рудами (например, кварц-турмалин-малосульфидными) характеризуются низкой динамикой кажущейся поляризуемости и высокой динамикой приведенной скорости. Рудные зоны, сложенные хорошо поляризующимися рудами (богатосульфидными, магнетитовыми), характеризуются интенсивной динамикой как приведенной скорости, так и кажущейся поляризуемости.

- Маломощные рудные тела среди минерализованных пород отмечаются характерным поведением графиков динамики кажущейся поляризуемости. Над выходом тел под наносами наблюдается локальный минимум динамики среди двух максимумов, отвечающих зонам гидротермально измененных пород.

Минерализованные тектонические нарушения формируют динамику параметров РСВП по амплитуде мало отличающуюся от рудных зон.

3. Суточная динамика обуславливает невоспроизводимость результатов геофизических съемок методами ВП и РСВП. Наибольшая невоспроизводимость наблюдается в пределах рудных полей и месторождений. Это обусловлено сложностью их геологического строения, включающего кроме рудных тел, как правило разнонаправленные тектонические нарушения, контакты различных пород и др. Наибольшая невоспроизводимость отмечается в местах резкой смены петрофизи-ческих свойств (п, р, электрохимическая активность) поляризующихся объектов. Чем однороднее геоэлектрический разрез, тем воспроизводимость параметров РСВП выше.

Относительная погрешность наиболее высока при измерении кажущейся поляризуемости в импульсе и приведенной скорости нараста-

ния РСВП. Кажущаяся поляризуемость в паузе является самым стабильным параметром, как во времени, так и пространстве, по ней следует оценивать качество съемки методом РСВП.

Изменение воспроизводимости кажущейся поляризуемости в импульсе во времени носит периодический характер. Погрешность максимальна в утреннее и вечернее местное время.

Участки высокой невоспроизводимости параметров РСВП, выявленные при полевых наблюдениях в статическом варианте требуют повышенного внимания, как перспективные на обнаружение продуктивного оруденения.

Задачей дальнейших исследований является изучение возможностей динамики полей вызванной поляризации при прогнозе землетрясений. Это обусловлено тем, что при безусловной многопричинности этого явления, оно в значительной мере связано с накапливанием тектонических напряжений в земной коре, которое должно проявляться в соответствующем изменении суточной динамики электромагнитных полей, наблюдаемых над энергоактивными зонами. С этой целью планируются исследования динамики параметров РСВП в широком временном диапазоне - в течение нескольких суток и более.

Основное содержание диссертации опубликованы в работах:

1. Карасев Л.П., Юдицких Е.Ю. Аномальная суточная динамика полей вызванной поляризации /Чита, 1995.-22с.-Деп в ВИНИТИ 14.06.95, N 1755-В95.

2. Карасев А.П., Юдицких Е.Ю. Исследования аномальной суточной динамики полей вызванной поляризации. -Изв. ЧитПИ, N1,1995.

3. Карасев A.n., Юдицких Е.Ю. Теоретические предпосылки суточной динамики поля вызванной поляризации е ранней стадии /Чита, 1996. -18с. -Деп. в ВИНИТИ 13.03.96, N795-В96.

4. Карасев А.П., Юдицких Е.Ю., Добшинов В.Ж., Иваненкова А.Г1., Особенности проявления аномальной суточной динамики параметров РСВП на Талатуйском месторождении. Вестник Читинского политехнического института. Юбилейный выпуск. М.: МГГУ, 1995. с.247 - 249.

5. Исследование динамики процессов вызванной поляризации. /А.П.Карасев, Е.Ю.Юдицких. Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях: В сб.материалов всероссийского научно-технического совещания, Томск, 18-21 марта 1996. -Томск,1996 -с.19.