Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метод каппаметрии почв и его применение при поисках сульфидного оруденения в Карелии

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

Автореферат диссертации по теме "Метод каппаметрии почв и его применение при поисках сульфидного оруденения в Карелии"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОД КАЛПАМЕТРИИ ПОЧВ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ ПОИСКАХ СУЛЬФИДНОГО ОРУДЕНЕШЯ В КАРЕЛИИ

Специальность 04.00.12 - "Геофизические метода поисков к разведки месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи

Санкт-Петербург 1995

Работа выполнена на кафедре геофизики геологическс факультета Санкт-Петербургского государственного университе1 г.Санкт-Петербург.

Научный руководитель - - доктор технических наук, профессор

Ю.И.Кудрявцев.

Официальные оппоненты - доктор геолого-минералогических

наук Н.Б.Дортман, кандидат геолого-минералогических наук В.В.Глазунов.

Ведущая организация - Всероссийски! научно-исследовательский институт разведочной геофизики имени А.А.Логачева ("Вирг-Рудгеофи-зика").

Зашита состоится ¿а?/" 1995г. в часов на

заседании Диссертационного совета )Гоб3.57.18 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском университете по адресу: 199034, г.Санкт-Петербург, Ун верситетская наб. 7/9, геологический факультет.

Отзывы в одном экземпляре просим направлять по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9, геологичесю факультет, Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им, М.Горького Санкт-Петербургского университета.

Автореферат разослан "Д/ " 1995г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

В.А.Шашканов

- 1 -

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Как показала практика геологоразведочных работ, большое число геологических объектов (в том числе и рудных) часто не выявляется существующими комплексами геофизических исследований. Б связи с этим возрос интерес к поискам нетрадиционных методов, основанных на более совершенных представлениях о строении и свойствах реальных геологических сред и объектов. В этой ситуации представляет несомненный интерес более глубокое изучение почвенного слоя, который является структурным элементом самой верхней части литосферы и отражает особенности более глубоких ее частей. Это изучение должно базироваться на современных представлениях о связях почв с рыхлыми отложениями и коренными породами, физико-химических характеристиках этих связей, а также на алпарзтурно-методических возможностях изучения этих характеристик.

Одним из перспективных по своим информационным возможностям физических параметров почв следует считать магнитную восприимчивость вследствие ее высокой чувствительности к воздействию эндогенных и экзогенных факторов. Фактически первыми работами в изучении магнитной восприимчивости почв были исследования А.С.Семенова в 60-х годах, которые получили свое дальнейшее развитие в работах Ю.В.Микляева /1932 г./. Ими были выявлены эффекты выборочного усиления магнитной восприимчивости и их связь с глубоко-залегашими зонами концентраций рудных элементов, что явилось обоснованием и предпосылкой создания метода каппаметрии почв.

Специфические свойства почв - пористость, влаго- и газонасыщенность, слзбая сцементированность и т.д. определяют главнейшее требование к методам их изучения - изучение в условиях естественного залегания. Поэтому основным звеном в разработке метода каппаметрии почв является создание прибора, позволящего реализовать это требование, поскольку существующие приборы не удовлетворяют ему в полной мере. Технические возможности прибора для измерения магнитной восприимчивости почв в естественном залегании определят и методические приемы работы с ним и, в сущности, возможности метода каппаметрии почв.

Цель работы. Разработка метода изучения магнитной восприимчивости почв в естественном залегании на основе создания соот-

ветствувдих технических средств (полевого каппаметра), методик измерений" и обработки результатов наблвдений. Выявление некоторых связей магнитной восприимчивости почв с геолого-геохимичес-кимк особенностями подстиланцих пород, опробование метода при площадных исследованиях и определение его перспектив при .поиска сульфидного медно-колчеданного и медно-полиметаллического оруде нения на примере Карелии.

Задачи работы. 1. Обобщить результаты исследований магнит ной восприимчивости в естественном залегании и выработать техни ческие требования к аппаратуре для измерения магнитной восприим чивости почв, рыхлых отложений и коренных пород в условиях ее тественного залегания.

2. На основе технических требований обосновать основные парамет ры аппаратуры и ее отдельных блоков, разработать структурну схему и создать действующий макет прибора. Разработать техничес кую документацию для промышленного освоения полевого каппаметра

3. Рассмотреть возможные механизмы образования магнитной воспри имчквости почв, характеристики ее пространственного распределе ния и с учетом технических возможностей каппаметра обосноват методику измерений, способы обработки и представления результа тов исследований.

Д. Исследовать связь магнитной восприимчивости почв и вторичны литогеохимических ореолов.

5. Провести опытные работы на площадях, перспективных на суль фвдное оруденение и обосновать эффективность совместного приме нения каппаметрии почв с литогеохимической и магнитной съемкам при поисках сульфидного оруденения.

Научная новизна. 1. Исходя из физико-геологических особен ностей почв как граничного слоя мекду оболочками Земли, обосно ваны и реализованы принципиально новые технические решения, поз волившие разработать высокочувствительную аппаратуру, обеспечи ваодую представительные измерения магнитной восприимчивости условиях естественного залегания. Технические решения защищен авторскими свидетельствами.

2. Разработана методика полевых наблюдений, обработки и пред ставления результатов, позволяющая реализовать высокие метроло гические характеристики индукционного каппаметра при работах ;

различных масштабах и ландшафггно-геохимических условиях.

3. Предложена и обоснована схема процесса образования повышенной" магнитной восприимчивости гумусового горизонта почв и на основе толевых наблюдений в различных масштабах доказана пространствен-го-генетическая связь аномалий магнитной восприимчивости почв и вторичных литогеохимических ореолов широкого круга элементов для яандшафтно-геологических и почвенных условий Северо-Запада на примере Карелии-

4. На перспективных на сульфидное оруденение площадях в Карелии показана эффективность совместного применения кзлпаметрии почв, «агнитной съемки и литогеохимической съемки по вторичным ореолам рассеяния в масштабах 1:5000 - 1:50000, что позволяет повысить эффективность и достоверность поисковых и оценочных работ.

Практическая значимость. В результате выполненных исследований, включавдих теоретические работы, разработку и организацию промышленного выпуска индукционного калпаметра, обоснование методики наблюдений и опытные полевые работы, получил свое дальнейшее развитие метод каппаметрш лочв в естественном залегании.

Разработанный метод опробован в условиях перспективных на сульфидное медно-колчеданное и медно-полиметаллическое оруденение площадей Карелии и показана возможность его комплексирования с литогеохимическими съемками, что позволяет уменьшить объемы геохимического опробования, сохранив достоверность оценки площадей.

Каппаметрия почв совместно с магнитной и литогеохимической съемками расширяет возможность поисковых работ на сульфидное колчеданно-полиметаллическое оруденение различного типа в закрытых районах Северо-Западного региона.

Реализация результатов работы. Разработанная техническая документация на изготовление индукционного калпаметра и действующий макет прибора переданы в АО "Уралчерметавтоматика" (г.Екатеринбург), где организован промышленный выпуск прибора (заводская марка ШК-2).

Подготовлена документация по методике кашгаметрии почв, которая предлагается заинтересованным организациям.

Результаты исследований" использовались при выполнении двух хоздоговорных работ с Центральной геохимической партией ПГО

- 4 -

"Севзапгеология" в 1980 - 1984 годах.

Апробация работы. Основные материалы диссертации обсуждались на заседаниях геофизической секции Ленинградского отделения Общества естествоиспытателей в 1984 и 1937 годах, докладывались на 4 Межвузовской конференции молодых ученых в 1936 году, и на семинаре кафедры геохимии-Санкт-Петербургского горного института в 1991 году.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 5 статьях и защищены двумя авторскими свидетельствами на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит 162 страницы, включая 27 рисунков и список литературы из 97 наименований.

Исследования по теме диссертации выполнены автором на кафедре геофизики геологического факультета Санкт-Петербургского университета в течение 1932 - 1993 годов под руководством доктора технических наук профессора Ю.И.Кудрявцева и в тесном сотрудничестве с кандидатом геолого-минералогических наук Ю.В.Микляе-вым. Автор считает долгом выразить им свою глубокую благодарность. Автор искренне признателен всем сотрудникам кафедры геофизики за поддержку, которую он постоянно ощущает.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются общие предпосылки применения метода измерений магнитной восприимчивости горных пород и особенно рыхлых отложений и почв (так называемой каппаметрии). Основной объем измерений магнитной восприимчивости приходится на петрофизические исследования и в большинстве случаев выполняется на образцах коренных пород. Измерения магнитной восприимчивости коренных пород в естественном залегании имеют существенно меньшее распространение. Это вызвано практически полным отсутствием специализированной аппаратуры, позволявдей получать представительные и достоверные результаты измерений, а также, зачастую, недостаточной обнаженностью, особенно в районах, закрытых чехлом не стратифицированных рыхлых четвертичных отложений. Тем не менее, вследствие относительной простоты и экспрессности измерений магнитной восприимчивости индукционным методом, они применяются при полевых исследованиях, особенно при геологосъемочных работах крупного масштаба. Здесь данные о магнитной восприимчивости ис-

пользуются для диагностики горных пород, уточнения положения контактов, тектонических нарушений, изучения гидротермально-метасоматических изменений.

Изучение магнитной восприимчивости коренных пород используется при разведке и добыче рудных полезных ископаемых на колче-данно-полиметаллических, редкометальных и золоторудных месторождениях. Особенно широко применяются .измерения магнитной восприимчивости при магнитном опробовании на месторождениях сильно- и слабомагнитных железных руд.

Существенно расширить информативность измерений магнитной восприимчивости и круг задач, где они могут продуктивно использоваться, позволяет изучение таких объектов, как рыхлые отложения и залегавдие на та почвы. В системе "коренные яороды-рыхлые отложения-почвы", объединенной общим водным и воздушным режимом, общей миграцией химических элементов и общим ландшафтным положением, протекают сложные физико-химические процессы, в результате которых происходят изменения физических свойств почв, отражающие особенности состава и строения коренных пород. Это позволяет выделить рыхлые отложения и почвы в особый класс геофизических объектов, которые находятся в динамическом равновесии с подстилающими их коренными породами и являются источником информации о них.

Такой подход, применяемый при геохимических исследованиях, использовался С.Д.Миллером и А.П.Солововым в 50-х годах, когда были сделаны первые попытки измерять магнитную восприимчивость металлометрических проб и применять полученную информацию при интерпретации результатов геохимических и геофизических исследований. Тогда же, собственно, и появился термин "кашгаметрия", который обозначает измерение магнитной восприимчивости рыхлых отложений и почв и в таком понимании используется в настоящей работе. В 60-х годах А.С.Семеновым было установлено, что магнитная восприимчивость почв выше магнитной восприимчивости коренных пород и рыхлых отложений и что почвы являются своеобразным усилителем, подчеркиваниям дифференциацию пород по магнитной восприимчивости. Новым шагом в развитии каппаметрии почв явились работы Ю.В.Микляева /Ю.В.Микляев, 1932/., который обнаружил аномалии магнитной восприимчивости почв над зонами сульфидной мине-

- б -

рализацщ слабомагнитных коренных пород.

Дальнейшее развитие метода калпаметрии требует совершенствования его аппаратурной базы. Известные промышленные приборы ИМВ-2 и КТ-5, обладащие малой глубинностью исследования и сильной зависимостью показаний от микрорельефа поверхности среды, фактически не могут быть использованы для измерений в естественном залегании. В ходе многолетних теоретических и экспериментальных исследований, проводимых на кафедре геофизики геологического факультета СПбГУ /Ю.И.Кудрявцев, 1970; Ю.И.Кудрявцев, Ю.В.Микляев, 1978/, были созданы макеты каппаметров, которые е течение ряда лет использовались при полевых измерениях.В ходе работы с ними наряду с высокими эксплуатационными характеристиками была выявлена заметная чувствительность к механическим и температурным деформациям, что вызывало смещение нуль - пункта, затрудняющее измерение малых значений магнитной восприимчивости. Для исключения подобных влияний требуются дополнительные исследования, связанные с разработкой индукционных преобразователей нового типа.

Во второй главе приводится теоретическое и экспериментальное обоснование и описание конструкции разработанного полевогс каппаметра. В макете прибора был использован новый зонд, предназначенный для измерения магнитной восприимчивости рыхлых отложений, почв и коренных пород.

Зонд состоит из квадратной рамочной генераторной катушки, внутри нее расположены смещенные от ее центра две одинаковые плоские приемные катушки, оси которых лежат на одной прямой, перпендикулярной оси генераторной катушки. Вследствие такогс геометрического расположения катушек и встречного включения приемных катушек, зонд характеризуется нулевой первичной э.д.с. ъ воздухе и хорошей помехозащищенностью относительно влияния переменных магнитных полей. Кроме того, такая конструкция, благодаря отсутствию первичных напряжений на приемных катушках, обеспечивает высокую стабильность нулевого уровня.

Зонд работает следующим образом. Исследуемая среда намагничивается переменным низкочастотным (1000 Гц) полем генераторной катушки, что приводит к возникновению вторичного поля. Оно вызывает появление в приемных катушках э.д.с., пропорциональной ка-

■¡ущейся магнитной восприимчивости среды х', которая практически ювпадает с магнитной восприимчивостью в интервале до 0.2 ед.СИ. 1ля вторичной э.д.с. ¿Е в случае однородного полупространства с ¡лоской границей раздела выведена формула:

ДЕ = К-С-х',

■де К - постоянный коэффициент, зависящий от параметров генераторной и приемной катушек, С - так называемый геометрический фактор, учитывающий влияние геометрических условий измерения и определяемый выражением:

" г!* ь*

ь

с = —

1г

и 1г

1одынтегральная функция равна: 1

Иг) =

Хг+4(Ь/1г}'

/г 22

+ 0.25С 1-1па/1г) + 4Щ/1г)

/2 2 2 ~ V г + 0,25(1+1па/1г) + 4Ш/1г)

1 пределы интегрирования определяются равенствами:

гг = 0,5 - 1гп/1г + 0,51ш/1г;

I* = 0,5 - 1гп/1г - 0.51п1/1г:

1г = 0,5 + 1гп/2г - 0,51п1/1г;

Х% = 0,5 + 1гп/1г + 0,51т/1г. 3 этих выражениях: й - расстояние от центра генераторной катушки ю поверхности среды, 1г - длина стороны среднего витка генераторной катушки, принятая за длину зонда, 1гп - расстояние между 1ентрами генераторной и приемных катушек, 1т - наибольшая ятря-ía намотки каждой приемной катушки, 1пг - длина приемной катуш-ш. На основании предварительных расчетов были выбраны основные зазмеры зонда: 1лл - 0,13 1г, 1пг = 0,78 1г, 1т - 0,25 1г.

Графики й и, соответственно, дЕ, вычисленные для этих параметров, обладают пологим максимумом при 1ь = 0,094 1г, вблизи соторого обеспечивается наибольшая чувствительность измерений и шнимальное изменение выходных показаний при переменном расстоя-

нии 11 до поверхности среды. Зона независимости от микрорельефа определяется интервалом расстояний, в котором изменение выходного сигнала не превышает ± 2%. Этот интервал находится в пределах от й = 0,076 1г до й = 0,112 1г. Глубинность исследования определяется мощностью слоя, непосредственно примыкающего к зонду и вносящего 90% вклад в сигнал: Ьгл = 1ь,1 - Ь0 = 0,39 1г, где Ъ.о,1 - абсцисса графика геометрического фактора, при которой его значение составляет 0,1 максимальной величины. Геометрические размеры реального зонда должны быть такими, чтобы максимум геометрического фактора находился вне корпуса зонда на расстоянии, обеспечивающем необходимую зону независимости от микрорельефа при заданной величине погрешности. При выбранном 1г = 152 мм такая погрешность обеспечивается при перепаде высот микрорельефа до ±10мм. Глубинность исследования составила 60 мм. Объем среды, включаемой при этом в измерения, вполне достаточен для первоначального осреднения влияния поверхностных неоднородностей почвы.

Важнейшим условием получения представительных результатов является достоверная градуировка прибора. В каппаметре ИПК-2 реализован способ градуировки с помощью отраженного источника, непосредственно моделирующего воздействие магнитного полупространства /Ю.И.Кудрявцев, 1978/. Это достигается специальной градуи-ровочной катушкой, расположенной в пазе корпуса зонда соосно с генераторной катушкой и включаемой последовательно с ней в момент градуировки. Число витков катушки на основании расчетов подобрано так, что она моделирует воздействие среды с магнитной восприимчивостью 3000х10~5ед.СИ.

Прибор состоит из индукционного зонда, который соединен кабелем с электронным блоком. Функциональная схема каппаметра, во многом традиционная для приборов этого типа, имеет ряд особенностей. Так, входной каскад электронного блока, на который поступает сигнал с зонда, выполнен по схеме преобразователя "ток -напряжение". В результате проведенных исследований были определены требования к конструкции приемных катушек, обеспечивающие оптимальное согласование входного сопротивления преобразователя и полного сопротивления приемной цепи зонда. Реализуемый при этом режим, близкий к короткому замыканию, позволил снизить помехи, связанные с температурной и механической нестабильностью

приемных катушек зонда и дополнительно снизить уровень внешних помех. Вторая особенность каппаметра - наличие схемы запоминания нулевого уровня, что позволяет автоматически учитывать напряжение остаточного небаланса, которое наблюдается при отсутствии магнитной среды и является следствием неидеальности изготовления зонда и его деформаций. Эта схема, кроме того, обеспечивает значительное увеличение производительности измерений, поскольку избавляет от необходимости частой подстройки нуля.

Экспериментальные исследования разработанного каппаметра подтвердили, что выбранная конструкция и особенности функциональной схемы обеспечивают необходимые помехозащищенность и стабильность, отсчетная точность в диапазоне 0-0,2 ед.Сй составляет ШО^ед.СМ. Проверка характеристик каппаметра осуществлялась на модели мощного пласта, магнитная восприимчивость которой была измерена на лабораторном калпаметре Ш" - 2. Правильность градуировки ИПК - 2 контролировалась по измерениям в центре модели. Полученная величина магнитной восприимчивости совпала с известной. На этой же модели были отработаны способы измерения в двух взаимно ортогональных азимутах с последующим осреднением результатов, что позволяет в случае необходимости ослабить влияние контактов, анизотропии и неоднородности среды.

Высокие стабильность и чувствительность ИПК - 2 позволяют применять его для изучения образцов. В результате экспериментальных работ, проведенных с моделями кернов и прямоугольных параллелепипедов, был составлен альбом палеток поправочных коэффициентов, учитывающих влияние формы и ограниченность размеров образцов.

Разработана модификация ИПК - 2, предназначенная для опробования сидеритовых руд на лентах транспортеров, а также рудничный каппаметр КРК -1, в котором за счет стабилизации магнитного момента генераторной катушки диапазон измерений расширен до 2 ед.СИ.

В третьей главе описывается обобщенный механизм образования магнитной восприимчивости почв и устанавливается их пространственно - генетическая связь со вторичными литогеохимическими ореолами элементов. Данные минералогических и физико - химических исследований образцов почв различных генетических типов свиде-

тельствуют о наличии в гумусовом горизонте лещцокрокита и гети-та, а также магнетита, маггемита и некоторых других ферримагне-тиков (А.П.Сизов, 1984; Л.О.Карпачевский и др., 1972; Y.Matsusa-ka., G.Sherman, 1961). Ферромагнитные минералы можно условно разделить на первичные и вторичные. Первичные магнитные минералы первоначально содержались -в коренных породах и были привнесены в почвенные горизонты в более или менее измененном виде в результате процессов выветривания и образования россыпей. Вторичные минералы являются новообразованными и образуются за счет содержащихся в почвах ионов железа Ре24и Fe3t Источниками железа для вторичных минералов могут быть породообразующие минералы коренных пород, частично разрушенные первичные ферримагнетики, а также легко разлагающиеся рудные минералы, например, сульфиды. Основное количество вторичных магнитных минералов образуется в гумусовом горизонте, куда ионы железа поступают в процессе миграции и где термодинамические и химические условия наиболее благоприятны для их преобразований.

По результатам полевых наблюдений было выделено I основных типа распределения магнитной восприимчивости по почвенному разрезу, характерных для подзолистых почв Северо - Запада. Первый тип соответствует почвам, залегающим на безрудных слабомагнитных коренных породах, где источником железа служат только породообразующие минералы. Величина магнитной восприимчивости по разрезу изменяется мало по сравнению с коренными породами. Второй тип характерен для случая, когда слабомагнитные коренные породы (например, диабазы) обогащены практически немагнитными сульфидными минералами (пиритом, халькопиритом и т.д.). В этом случае магнитная восприимчивость гумусового горизонта возрастает примерно в 2 раза по сравнению с коренными породами. Третий тип наблюдается, когда почвы развиты на сильномагнитных коренных породах. Здесь магнитная восприимчивость практически полностью определяется механизмом образования россыпей, она максимальна в коренных породах и постепенно уменьшается вверх по разрезу. Магнитная восприимчивость гумусового горизонта как правило выше, чем в первых двух типах разрезов. Четвертый тип разрезов является смешанным и характерен для случаев, когда магнитная восприимчивость определяется присутствием первичных ферримагнетиков ко-

ренных пород и новообразованных вторичных магнитных минералов. Наличие рыхлого осадочного чехла (по нашим наблюдениям до 10 метров) между коренными породами и собственно почвами, а также су-шествование в подзолистых почвах горизонта вымывания лишь несколько осложняют график изменения магнитной восприимчивости по вертикали, но не служат препятствием для процессов формирования магнитной восприимчивости гумусового горизонта.

Величина магнитной восприимчивости на большей части площади почвенного покрова определяется лишь породообразующими минералами коренных пород, крупными геологическими структурами, особенностями почвообразовательного процесса и ландшафтными условиями. Вследствие этого магнитная восприимчивость имеет относительно небольшую величину (до 40 - 50х10~5СИ) и более или менее выдержана на значительных площадях. Такие величины магнитной восприимчивости определены как фоновые. В отличие от них аномалии магнитной восприимчивости имеют более локальный характер и связаны с наличием рудных минералов в коренных породах или заметными неоднородностями четвертичного осадочного чехла. Картина распределения магнитной восприимчивости по площади осложняется также действием множества приповерхностных факторов, что вынуждает применять при измерениях специфические методики наблюдений и обработки данных.

Миграция ионов железа представляет собой лишь часть общего процесса миграции и накопления на комплексном биохимическом, окислительном и сорбционном геохимическом барьере, каким являются почвы, широкого спектра химических элементов. Их содержание в почвах, как правило, превышает содержание в коренных породах. Таким образом, аномалии магнитной восприимчивости оказываются пространственно и генетически связанными со вторичными литогео-химическими ореолами. Эта связь весьма устойчива и проявляется в различных ландшафтно - геохимических условиях, типах почв и даже в городских почво - грунтах (И.К.Нежданова, Ю.П.Суетин, 1987). Наблюдаются также устойчивые корреляционные зависимости между ними, что дает возможность предполагать, что по результатам кап-паметрии почв можно оценивать геохимическую активность территорий с точки зрения интенсивности миграционных процессов и наличия рудных объектов в коренных породах.

- 12 -

Четвертая глава посвящена методическим аспектам применения каппаметрии и результатам полевых работ на нескольких участках на территории Центральной и Северной Карелии. Дисперсия магнитных свойств гумусового горизонта почв, своеобразие геологической обстановки и неоднородность чехла рыхлых отложений диктуют необходимость использования "специальных методических приемов для получения достоверных и представительных результатов. При выполнении измерений зонд располагается на площадках, предварительно освобожденных от веток и листового опада без нарушения почвенного слоя. Такая подготовка минимизирует погрешности, связанные с переменным зазором между зондом и поверхностью почвы. На каждом пикете в радиусе около 0,5м готовится 4-6 площадок. Из измеренных на них значений магнитной восприимчивости вычисляется среднее, которое приписывается данному пикету. Таким образом производится первичная обработка наблюдений, в ходе которой надежно исключается большинство мелких, локальных аномалий, связанных с валунами, щебнем и случайными нарушениями почвенного слоя. Независимо от масштаба съемки все измерения выполняются со 100% контролем. Особенности последующей обработки результатов наблюдений обусловлены тем, что картина распределения магнитной восприимчивости по площади зачастую носит мозаичный характер, который связан с особенностями образования аномалий, точечным способом наблюдений и наиболее явно проявляется в относительно мелких масштабах (1:50000, 1:25000). Для осуществления межпрофильной корреляции в этих масштабах графики магнитной восприимчивости по профилям подвергаются сглаживанию, например, методом "скользящего окна" с предварительным подбором "окна" и шага его перемещения. Для условий Карелии эти параметры равны 175м и 75м для масштаба 1:25000 и 350м и 150м для масштаба 1:50000. Для обоих масштабов это соответствует осреднению по 7 пикетам с шагом 3 пикета. В других регионах эти значения могут различаться, как и масштабы, для которых необходимо сглаживание.

Полевые опытно-методические работы проводились в масштабах 1:5000 - 1:50000 на площадях, выделенных как перспективные на сульфидное оруденение различного генезиса по данным геолого-геохимического районирования. Исследования показали, что во всех использованных масштабах наблюдается хорошая корреляция аномалий

магнитной восприимчивости почв и литогеохимических ореолов элементов преимущественно халькофильной ассоциации. Эта связь имеет устойчивый характер и наблюдается как над породами основного состава, так и над кислыми породами. На участке Онежский - 1 в масштабе 1:5000 по результатам анализа материалов каппаметрии почв и литогеохимической съемки были заданы скважины и канавы, которые подтвердили повышенные содержания Аи, Аё, Си, £п и РЬ в коренных породах.

Анализ магнитного поля и данных каппаметрии почв, а также изучение магнитной восприимчивости по почвенному разрезу дают возможность решить вопрос о соотношении двух процессов - россыпного и геохимического - в формировании аномалий магнитной восприимчивости гумусового горизонта. Исходя из геологических предпосылок, на этой основе можно сделать заключение о генезисе аномалий и выделить среди них наиболее перспективные. Так, на участке Онежский - 2 (масштаб 1:10000) наблюдались аномалии магнитной восприимчивости, сопровождаемые аномалиями магнитного поля. Характер распределения магнитной восприимчивости по вертикали позволил определить генезис аномалий как смешанный (россыпной и геохимический), сделать вывод о сингенетичности скльномаг-нитных интрузий и сульфидного оруденения и рекомендовать такие аномалии как перспективные. Это подтвердили результаты литогеохимической съемки и заверочные выработки, которые вскрыли крупнозернистые габбро - диабазы с интенсивным пирит-пирротин-халькопиритовым оруденением и магнетитовой вкрапленностью (Данные ЦИ1 ПГО "Севзапгеология").

На участке Онежский - 3 (масштаб 1:25000) наблюдались два типа аномалий магнитной восприимчивости. Первые из них, с интенсивностью до 2400хЮ-5СИ, были связаны с сильномагнитным телом, перекрытым толщей диабазов мощностью около 250м. Аномалии окаймляли диабазовые покровы, совпадая с сетью тектонических нарушений. Тип этих аномалий был определен как преимущественно россыпной. Другие аномалии наблюдались непосредственно над диабазовыми покровами, имели значительно меньшую интенсивность (до 120хЮ_БСИ) и оценивались как чисто геохимические.При анализе перспективности аномалий на сульфидное оруденение предпочтение было отдано аномалиям второго типа, т.к. диабазовые покровы нес-

ли следы вторичной гидротермальной переработки. Проведенная на участке литогеохимическая съемка подтвердила такую оценку: в центре контрастного ореола размерами 2500x500м была задана канава, которая на глубине 1,5м под рыхлыми отложениями вскрыла рудопроявления самородной меди.

Высокая производительность каппаметрии почв позволяет применять этот метод на больших площадях. Такие работы в масштабах 1:50000 и 1:25000 выполнялись на площади около ЮОкм2, где по результатам геохимического районирования масштаба 1:500000 была выделена группа геохимических аномалий, перспективных на медно -полиметаллическое и золотое оруденение. Кашаметрия почв в масштабе 1:50000 (участок Северный - 1) зафиксировала локальные аномалии магнитной восприимчивости, которые по частоте встречаемости на единицу площади были разделены на .4 аномальные зоны. Первая из них соответствовала плановому положению эффузивных диабазов, вторая приурочена к их контакту с кварцитами. Отсутствие в этих зонах аномалий магнитного поля позволило предположить, что аномалии магнитной восприимчивости имеют чисто геохимическую природу. Проявления кремнисто-калиевого метасоматоза в коренных породах в этих зонах дали основание рассматривать их как перспективные на золото-полиметаллическое оруденение.В третьей и четвертой аномальных зонах наблюдалось совпадение аномалий магнитной восприимчивости и магнитного поля, которые соответствовали сильномагнитным интрузиям метагаббродиабазов. В этих зонах ожидалось медно-полиметаллическое оруденение, подобное орудене-ншо на участке Онежский - 2. Проведенная на участке литогеохими-ческая съемка в целом подтвердила геофизический прогноз, особенно в части аномальных зон, соответствующих эффузивным диабазам. Наличие контрастных ореолов преимущественно халькофильной ассоциации и областей с повышенным содержанием золота и урана позволило задать на этой площади детальный участок Северный - 2, где были проведены работы в масштабе 1:25000. Яри оценке перспективности зон, выделенных по соотношению аномалий х и ¿Т учитывались выводы, сделанные для участка Северный - 1, и в качестве наиболее перспективных рассматривались области обратной корреляции аномалий магнитной восприимчивости и магнитного поля. Опыт, полученный при съемке масштаба 1:50000, позволил дать практически

однозначный прогноз рудоносности, который полностью подтвердился результатами литогеохимической съемки. Сколковое опробование коренных пород в местах, указанных по результатам интерпретации всех трех методов, показало содержание меди 0,8 - 1% и серебра 7 - Юг/т соответственно и точечные перспективные проявления золота и урана.

В целом результаты полевых работ подтвердили правильность методических приемов, используемых при проведении каппаметрии почв, а также эффективность совместного использования каппаметрии почв, магнитной съемки и литогеохимической съемки при поисках сульфидного колчеданно-полиметаллического оруденения в масштабах от 1:5000 до 1:50000 в Карелии.

В заключении подведены итоги исследований и приведены защищаемые положения.

Защищаемые положения.

1. Разработанный на основе индукционного преобразователя нового типа полевой каппаметр для исследования почв, рыхлых отложений и обнажений горных пород обеспечивает высокую точность, экспрес-сность и представительность измерений магнитной восприимчивости в естественном залегании.

2. Существенно неоднородный, мозаичный характер распределения магнитной восприимчивости по площади, обусловленный особенностями образования ферримагнетиков в почвах и влиянием приповерхностных факторов, требует применения операции осреднения как при измерениях на каждом шкете, так и при построении карт изолиний.

3. Обнаруженная по результатам полевых наблюдений связь аномалий магнитной восприимчивости почв со вторичными литогеохимическими ореолами имеет пространственно-генетический характер и объясняется одинаковыми механизмами миграции и накопления железа и других рудных элементов в системе "коренные породы - рыхлые отложения - почвы".

4. Каппаметрию почв целесообразно использовать в качестве первоочередного экспресс-метода оценки геохимической активности территорий, а совместное применение каппаметрии, магнитной съемки и литогеохимической съемки возможно на всех этапах поисков сульфидного медно-колчеданного и медно-полиметаллического оруденения в масштабах 1:50000 и крупнее в условиях Северо-Западного

региона.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кудрявцев Ю.И., Микляев Ю.В., Жоголев С.Л., Тихонов Б.Н. Каротажный индукционный зонд с общим ферромагнитным сердечником для слабомагнитных разрезов./ "Геофизическая аппаратура", вып. 71, Л., 1980, с.114 - 126.

2. Авторское свидетельство СССР N2 1233078, кл. G01V3/18, авторы Кудрявцев Ю.И., Уральский Л.Н., Микляев Ю.В., Жоголев С.Л. Бюллетень N- 19, опубликовано 23.05.86.

3. Жоголев С.Л., Микляев Ю.В. Магнитная восприимчивость некоторых типов почв Ленинградской области // Прикладная геохимия в геологии и экологии. Мзд-во ЛГУ, 1989, с. 146-152.

4. Смекалова Т.Н., Жоголев С.Л., Микляев Ю.В., Мельников A.B., Писакин Б.Н. Опыт применения каппаметрии при исследовании погребенных археологических памятников .// Комплексные методы исследования археологических источников: Тез. докл.- М., изд-во МГУ, 1989.- с.34-35.

5. Микляев Ю.В., Жоголев С.Л. О пространственной связи аномалий магнитной восприимчивости почв с литогеохимическими ореолами рудных элементов .// Вестник Ленингр. ун-та. Сер.7. 1990. Вып.2 (14) с. 26-33.

6. Кудрявцев Ю.И., Уральский Л.Н., Микляев Ю.В., Жоголев С.Л. Индукционные зонды с токовым режимом приемной цепи. / "Геофизическая аппаратура". Вып. 92. Л., 1990. с.50-55.

7. Авторское свидетельство СССР N° 1714546, кл. G01R33/16, авторы Кудрявцев Ю.И., Жоголев С.Л., Микляев Ю.В. Бюллетень № 7, опубликовано 23.02.92.

Полпксане к печати 10.11.95 Заказ 414 Тираж 100 Объем I п. л. ЦОП СПГУ. 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова,6.