Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка приемов интерпретации данных электрических зондирований и метода переходных процессов для сложнопостроенных сред

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

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кияшко, Галина Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВОЛЬФРАМА ЛЕРМОНТОВСКОГО РУДНОГО УЗЛА

1.1. Содержание физико-геологической модели.

1.2. Геологическая характеристика Лермонтовского рудного узла

1.3 Особенности физико-геологической модели месторождения вольфрама

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ВЭЗ-ВП ДЛЯ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

2.1. Проблема формирования модели начального приближения

2.2. Модель горизонтально-слоистой среды.

2.3. Модель среды с наклонной и вертикальной границей.

2.3.1. Асимптотические зависимости полей ВЭЗ-ВП.

2.3.2. Анализ кривых зондирования и их классификация.

2.4. Модель среды с вертикальным пластом.

2.5. Модель среды с локальным объектом

2.6. Формирование модели начального приближения.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА В ПОЛЯХ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПОЛЯРИЗУЕМОСТИ

3.1. Общие сведения

3.2. Анализ влияния рельефа.

3.3. Учет влияния рельефа.

ГЛАВА 4. ПРИЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ

В СЛОЖНОЙ СРЕДЕ ПО ДАННЫМ ПЕРЕХОДНЫХ

ПРОЦЕССОВ

4.1. Трансформанты поля переходных процессов.

4.2. Модель локального проводящего объекта.

4.3. Модель тонкого проводящего пласта.

4.4. Модель горизонтально-слоистой среды.

4.5. Проблема сглаживания данных.

4.6. Алгоритм формирования модели начального приближения, программное обеспечение.

4.7. Результаты опробования методики.

ГЛАВА 5. СОВМЕСТНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ

ВЭЗ-ВП ИМПП

5.1. Комплексный подход к построению геоэлектрической модели

5.2. Особенности построения частных геоэлектрических моделей (Лермонтовский рудный узел).

5.2.1. Участок Октябрьский

5.2.2 Участок Вторая речка

Введение Диссертация по геологии, на тему "Разработка приемов интерпретации данных электрических зондирований и метода переходных процессов для сложнопостроенных сред"

Актуальность проблемы. Электроразведочные методы переходных процессов (МПП) и вертикального электрического зондирования (ВЭЗ-ВП) занимают важное место в комплексе геофизических работ при решении поисковых задач, в особенности выявления скрытого оруденения в рудных районах Приморья с хорошей геологической изученностью. Известные интерпретационные методики ВЭЗ-ВП и МПП ориентируются в основном на горизонтально-слоистые среды, несмотря на то, что в последнее время появились новые решения прямой задачи в электроразведке для сложнопостроенных сред. Сложность геологической среды, негоризонтальность границ, искажающее влияние пересеченного рельефа местности в электрических полях - все это требует совершенствования интерпретационного аппарата и разработок новых методик интерпретации электроразведочных данных, использующих модели сложных сред.

На первой стадии интерпретации электроразведочных данных формируют геоэлектрическую модель изучаемой среды начального приближения, где выделяют доминирующие типы геологических объектов и определяют типы частных физико-математических моделей, которые позволят аппроксимировать эти объекты. На следующем этапе интерпретации ведущую роль играют методы подбора, где уточняются физико-геометрические параметры объектов. Большая часть современных разработок в области интерпретации данных электроразведки направлена на расширение типов моделей и совершенствование методов подбора, при этом вопросы построения модели начального приближения геоэлектрического разреза остаются проблематичными. Таким образом, формирование модели начального приближения является основным шагом, определяющим геологическую эффективность интерпретации электроразведочных данных.

Модель начального приближения составляется из элементарных физико-математических моделей, которыми могут быть аппроксимированы геологические тела рудоносных структур. Разработка критериев идентификации основных типов моделей в среде и оценка их параметров для целей построения геоэлектрической модели являются актуальными задачами для интерпретационного аппарата.

Лермонтовский рудный узел с проявленным здесь шеелит-сульфидным оруденением, имеющий важное промышленное значение для Приморья, выбран нами в качестве эталонного полигона для апробирования приемов интерпретации данных методов вертикального электрического зондирования и переходных процессов при поисковых работах. Для определения основных поисковых объектов изучения и типов аппроксимирующих их физико-математических моделей сформирована типовая физико-геологическая модель шеелит-сульфидного месторождения рудного узла.

Совместная интерпретация данных электроразведочных методов, имеющих различную природу электрических полей, позволит с большей достоверностью построить геоэлектрическую модель.

Цели и задачи исследований.

Основной целью исследований является разработка приемов и усовершенствование методики интерпретации данных методов ВЭЗ-ВП и МПП для сложнопостроенных сред при поисках скрытого сульфидного оруденения.

В рамках указанной цели решались следующие задачи:

1. Разработка приемов интерпретации данных электрических зондирований в горизонтально-неоднородных геоэлектрических средах на основе анализа модельных полей.

2. Изучение влияния рельефа местности на данные электрических зондирований и разработка методики топографических поправок.

3. Разработка критериев выделения различных типов объектов в изучаемой геоэлекгрической среде и определение их параметров по данным метода переходных процессов.

4. Опробование возможностей совместной интерпретации данных методов ВЭЗ-ВП и МПП при поисках скрытого шеелит-сульфидного оруденения в пределах Лермонтовского рудного узла.

Защищаемые положения.

1. Предлагаемая методика интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП, использующая установленные взаимосвязи характерных особенностей наблюденных и трансформированных кривых (изломы, экстремумы, асимптоты, расхождения на перекрытиях приемных линий) с физико-геометрическими параметрами объектов сред с различными границами и локальными неоднородностями, позволяет выделить в геоэлектрической среде объекты различного типа и определить их параметры для построения геэлекгрической модели.

2. Созданный способ учета влияния рельефа местности, основанный на использовании модифицированного коэффициента установки для неплоской поверхности наблюдения, позволяет сократить топографическое влияние на кривых кажущегося сопротивления электрического зондирования.

3. На основании методики интерпретации данных МПП и ВЭЗ-ВП определены положение и геометрия прогнозируемых скрытых зон сульфидной минерализации в пределах Лермонтовского рудного узла. Эти зоны и толщи графитизированных пород, обладающие сходными электрическими свойствами, разделены по комплексу геоэлектрических признаков: пространственному распространению и структуре аномалий переходных процессов, характерным типам кривых вертикального электрического зондирования.

Научная новизна.

Разработаны приемы выделения однотипных блоков в геоэлектрической среде, изучаемой методами ВЭЗ-ВП и МПП, для целей построения геоэлектрической модели. Установлены новые эмпирические и аналитические зависимости характерных особенностей поведения кривых ВЭЗ-ВП и МПП от физико-геометрических параметров различных объектов геоэлектрической среды. Получены упрощенные аналитические выражения асимптотических зависимостей кривых ВЭЗ-ВП для частных случаев моделей среды с наклонной и субвертикальной границами и непредельных установок зондирования. Предложен новый способ топографической коррекции кривых кажущегося сопротивления вертикального электрического зондирования. На основе приемов интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП предложен методический подход комплексного построения геоэлектрической модели с использованием фрагментарно-блочной аппроксимации.

Практическая ценность.

Созданное программное обеспечение может применяться для автоматизированной обработки и интерпретации электроразведочных данных при решении поисковых задач. Для целей экспресс-интерпретации созданы альбомы палеток теоретических кривых ВЭЗ-ВП для модели среды с наклонной и вертикальной границами. Комплексное использование приемов интерпретации электроразведочных данных позволило определить физико-геометрические параметры скрытых зон сульфидной минерализации на двух участках Лермонтовского рудного узла. Предлагаемая методика интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП для сложнопостроен-ных сред применима при изучении других рудоносных структур. Основные результаты исследований используются автором при чтении курса лекций и ведении практических занятий на факультете геологии и землепользования ДВГТУ.

Фактический материал. В основу работы положены многолетние исследования большого объема модельного и практического материала (ВЭЗ-ВП и МПП). Автором рассчитано и проанализировано более 3000 теоретических кривых для ряда моделей неоднородных геоэлектрических сред при различных переборах их физико-геометрических параметров, меняющихся в широких диапазонах. Модельные кривые ВЭЗ-ВП для неоднородных сред рассчитывались по программам "АСОД-ЭР" и "ЕЬР1Ю", разработанных на ВЦ "Приморгеология". В работе был проанализирован большой объем практических кривых, предоставленных Таежной геологоразведочной экспедицией ПГО "Приморгеология" для их обработки и интерпретации при совместных работах. При интерпретации практических кривых было использовано программное обеспечение, созданное по алгоритмам автора. При проведении исследований учтены материалы производственных отчетов и научных публикаций других исследователей.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на научно-технических семинарах ПГО Приморгеология" (1980-1990), Таежной геологоразведочной экспедиции (ПГО "Приморгеология", 1988), на научно-технических конференциях Дальневосточного государственного технического университета (1992-1998), на Всероссийской научно-технической конференции "Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований" (Пермь, 1993), на международном симпозиуме " Развитие геологических наук северо-восточной Азии" (Чанчунь, КНР, 1995), на научном семинаре Геофизического факультета Чанчуньского научно-технического университета (КНР, 1996), на 30-м Международном Геологическом Конгрессе (Пекин, 1996).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 16 печатных работах. 9

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения (138 страниц машинописного текста, 37 рисунков, 2 таблицы и список литературы из 103 наименований).

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Кияшко, Галина Александровна

Выводы. В результате теоретических исследований по проблеме комплексной интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП, а также их практической реализации были сделаны следующие выводы.

1. Использование плотной системы наблюдения в методе ВЭЗ-ВП, позволило увеличить коррелируемость характерных особенностей полей рк и г|к, а также уменьшить неоднозначность определения типов объектов в геоэлектрической среде.

2. Локальный и пластовый проводящие объекты, имеющие различную геологическую природу и электрические поля со сходными характерными особенностями, разделены в геоэлектрической среде по комплексу признаков на основе установленных особенностей исходных и трансформированных кривых МПП и ВЭЗ-ВП.

3. В результате комплексной интерпретации электроразведочных данных на площади работ проведена разбраковка аномалий электрических полей. Индикатором высокой поляризуемости пород является наличие отрицательных значений переходной характеристики. Интенсивная отрицательная аномалия переходной характеристики обусловлена влиянием графигизированной толщи, обладающей высокой поляризуемостью. Она имеет площадное распространение и находится в зоне экзоконтакга интрузивного массива. Уменьшение размера петли формирует аномалию другого облика и интенсивности. Кривые ВЭЗ-ВП в пределах такой отрицательной аномалии имеют преобладающие типы: Н - рк и К - Т1к, характерные для графитизированных толщ. Положительные аномалии переходной характеристики обусловлены массивными сульфидными телами и при уменьшении размера петли ее облик не изменяется. Зона сульфидной минерализации, включая и вкрапленную, характеризуются осложненными изломами многослойными типами кривых ВЭЗ-ВП, обусловленными зональным изменением пород околорудного пространства.

4. Предложена методика совместной интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП, которая основана на фрагментарно-блочной аппроксимации геоэлектрической среды и включает несколько взаимосвязанных шагов: выявление и корреляция однотипных фрагментов на нескольких кривых, соответствующих определенному однотипному блоку геоэлектрического разреза или фрагменту блока с оценкой его физико-геометрических параметров; сравнение однотипных блоков геоэлектрического разреза, выделенных различными элекгроразведочными методами с последующим уточнением их физико-геометрических параметров; прослеживание однотипных блоков в пространстве; построение общей геоэлектрической модели изучаемой среды с использованием уточненных однотипных блоков.

171

5. На основании совместной интерпретации данных МПП и ВЭЗ-ВП на флангах Лермонтовского вольфрамового месторождения и рудо-проявления Светлого выявлены скрытые проводящие объекты различных форм и определены их физико-геометрические параметры. Они представлены зонами массивной и прожилково-вкрапленной сульфидной минерализации. Некоторые прогнозируемые рудные тела обладают четко выраженной зональностью, обусловленной количественными вариациями сульфидной минерализации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических исследований полей переходных процессов и электрических зондирований, разработки приемов интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП, а также их практической реализации были сделаны следующие выводы.

1. В поле ВЭЗ-ВП каждому базовому типу моделей, аппроксимирующих геологические объекты, соответствует тип кривой с набором определенных признаков характерных особенностей, обусловленных физико-геометрическими параметрами модели, на основе которых в геоэлектрической среде можно выделить условные блоки с доминирующими объектами различного типа. Установлены следующие характерные особенности кривых зондирования: изломы и их градиенты; экстремумы; величина расхождения значения кривых на перекрытиях приемных линий и ее знак; асимптотическое поведение начальной и конечной ветвей.

2. Использование традиционного коэффициента установки при расчетах или измерениях кажущегося сопротивления для сред с неплоской поверхностью наблюдения искажает кривую зондирования, создавая аномальные значения. Разработан способ учета влияния рельефа местности в поле кажущегося сопротивления, основанный на использовании модифицированного коэффициента установки, полученного для неплоской поверхности наблюдения. Способ топографической коррекции электрического поля применим для различных форм рельефа и позволяет сократить влияние рельефа на кривых кажущегося сопротивления для их дальнейшей интерпретации.

3. Разработанный алгоритм построения модели начального приближения геоэлектрического разреза позволяет по совокупности характерных особенностей трансформант в методе переходных процессов выявить в геоэлектрической среде различные типы объектов или условные однотипные блоки.

4. Предложена методика интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП, которая использует фрагментарно-блочную аппроксимацию и включает следующие взаимосвязанные шаги: выявление и корреляция фрагментов на нескольких кривых, соответствующих определенному типу объекта геоэлектрического разреза; условное выделение в разрезе однотипных блоков с доминирующими объектами и оценка их физико-геометрических параметров; сравнение условных блоков геоэлектрического разреза, выделенных различными электроразведочными методами с последующим уточнением их физико-геометрических параметров; прослеживание однотипных блоков среды в пространстве; построение геоэлектрической модели изучаемой среды.

5. Разработанные приемы совместной интерпретации данных ВЭЗ-ВП и МПП позволили на практике решить некоторые задачи расчленения геоэлектрической среды, например, выделить графитизированную толщу и рудное тело на ее фоне - эти решения не могли быть реализованы только одним электроразведочным методом. В процессе построения геоэлектрической модели реализован принцип совместного моделирования: данные, полученные в результате интерпретации одного электроразведочного метода использованы при интерпретации данных другого метода.

6. В пределах Лермонтовского рудного узла эффект отрицательных значений г(Х)/1 часто обусловлен графитизированными породами, а также может быть вызван зонами вкрапленной сульфидной минерализации, которые разделяются на основании комплекса геоэлектрических признаков: пространственного распространения и характера аномалии, а также характерных типов кривых ВЭЗ-ВП. Отрицательные аномалии, вызванные влиянием графитизированных толщ, имеют площадное распространение и находятся в зоне экзоконтакта интрузивного массива. Кривые ВЭЗ-ВП в пределах аномалии имеют преобладающие типы трехслойных и двухслойных кривых, характерные для проводящего пласта с высокой

174 поляризуемостью. Сульфидная минерализация развивается в локальной области экзоконтакта, оконтуривает массивный сульфидный объект, над которым наблюдается, в основном, положительная аномалия поля переходных процессов. Вся зона минерализации характеризуется сложными многослойными типами кривых, осложненных изломами, что обусловлено зональными изменениями пород в околорудном пространстве. Привлечение данных ВЭЗ-ВП позволяет детализировать геоэлектрический разрез и уточнить природу отрицательных аномалий переходных процессов. Геоэлектрические признаки разбраковки аномалий рудной и нерудной природы применимы и в случае положительного знака аномалий поля переходных процессов.

7. На основании совместной интерпретации электроразведочных данных на флангах Лермонтовского вольфрамового месторождения и ру-допроявления Светлого выявлены проводящие объекты, прогнозируемые как скрытые рудные тела различных форм, и определены их физико-геометрические параметры. Рудные тела представлены зонами массивной и прожилково-вкрапленной сульфидной минерализацией. Некоторые рудные тела обладают четко выраженной зональностью, обусловленной количественными вариациями сульфидной минерализации.