CC BY
51
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЗОНДИРОВАНИЯ
ВЕРТИКАЛЬНЫМИ ТОКАМИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК И РУДНЫХ ОБЪЕКТОВ
Аркадий Владимирович Злобинский
«Научно-техническая компания ЗаВеТ-ГЕО», 630102, Россия, г. Новосибирск, ул. Восход, д. 26/1, оф. 56, кандидат технических наук, генеральный директор, тел. (903)935-22-87, email: zlobinskyav@newmail. ru
Владимир Сергеевич Могилатов
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, ФГБУН, 630090, Новосибирск, просп. Ак. Коптюга, 3, доктор технических наук, профессор кафедры геофизики НГУ, главный научный сотрудник лаборатории геоэлектрики, тел. (913)912-43-36,
e-mail: [email protected]
Роман Алексеевич Шишмарев
“Научно-исследовательское геологоразведочное предприятие (НИГП) АК «АЛРОСА» (ОАО)”, 678174, Республика Саха (Якутия), г. Мирный, Чернышевское шоссе, 16, заместитель заведующего отделом опытно-методических геолого-геофизических исследований (ООМГГИ), тел. +7(411-36)-9-10-29, e-mail: [email protected]
В докладе обсуждается опыт применения площадной импульсной электроразведки с фиксированным источником электромагнитного поля -круговым электрическим диполем для изучения рудных объектов и кимберлитовых трубок. В работах на рудных объектах площадной сигнал ЗВТ-М хорошо описывается влиянием локального проводника. Измерения различных компонент электромагнитного поля хорошо дополняют друг друга. Имеющиеся у нас средства трехмерного (по проводимости) моделирования позволяют качественно и количественно объяснить результаты измерений.
Ключевые слова: переходные процессы, электроразведка, поиски руды.
USING VERTICAL ELECTRIC CURRENT SOUNDING FOR KIMBERLITE PIPE AND ORE SURVEYS
Arkadiy V. Zlobinskiy
«STC ZaVeT-GEO», 630102, Russia, Novosibirsk, 26/1 Voskhod st. of. 56, PhD in techn, General Manager, tel. (903)935-22-87, e-mail: zlobinskyav@newmail. ru
Vladimir S. Mogilatov
Trofimuk Institute Of Petroleum Geology And Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3, Akademika Koptyuga Prosp. PhD in techn, professor of geophysics Novosibirsk State University principal scientist officer, Laboratory of geoelectrics, tel. (913)912-43-36, e-mail: [email protected]
Roman A. Shishmarev.
“Specialised Geo-Scientific Research Interprise (NIGP) OJSC «ALROSA», 678174, Russia, Republic of Sakha (Yakutia), Mirny, 16 Chernyshevskoe shosse, Assistant manager department of geophysical research, tel. +7(411-36)-9-10-29, [email protected]
Field work by the Vertical Electric Current Soundings (VECS) showed the possibility of detection and delineation of ore and kimberlite pipe deposits. In ore-targeted works VECS areal signal is well described by the influence of a local conductor.
Key words: electrical prospecting, VECS, TEM, kimberlite pipe surveys, ore surveys.
Физические предпосылки
Традиционно при работах методами электроразведки в качестве источника электромагнитного поля используют незаземленную петлю или заземленную электрическую линию. Незаземленная петля, заземленная линия и круговой электрический диполь возбуждают совершенно разные системы электрических токов в изучаемой среде. Знаменитое «токовое кольцо» (Nabighian, 1979), возбуждаемое петлей, образуется только горизонтальными токами и характеризуется широким латеральным распространением. На дневной поверхности мы имеем отклик, определяемый всей вмещающей толщей.
Возможность регистрировать отклик только от локального трехмерного объекта предоставляет электромагнитное поле, возбуждаемое круговым электрическим диполем - КЭД (Могилатов, 1992). Правильная тороидальная система токов, образующаяся в горизонтально-слоистой среде, не имеет магнитного поля вне себя (т.е. на дневной поверхности и выше). Магнитный отклик появляется только в связи с латеральными нарушениями геоэлектрических параметров среды (не только удельного сопротивления, но и любых других). Именно такова идея метода зондирований вертикальными токами (ЗВТ).
При проведении работ методом ЗВТ наиболее часто применяются хорошие возможности восстановления параметров среды по измеренным магнитным данным. Эта методика используется на рудных месторождениях и при экологических работах (Злобинский и др., 2010).
Рис. 1. Общая схема работ зондированиями вертикальными токами
Описание методики полевых работ.
В пределах участка работ устраивается источник электромагнитного поля - круговой электрический диполь с радиусом, соответствующим глубине и площади исследований. Круговой электрический диполь состоит из 8 заземленных электрических линий, сходящихся к центру под углом 45 градусов. В работах при исследовании рудных месторождений радиус (или длина каждой из 8 радиальных линий) составлял от 200 до 750 м. Идея такого источника подразумевает, что геометрия его правильная, а токи в лучах выровнены. Использование мощного источника тока (до 160 А) позволяет регистрировать сигналы с высоким соотношением полезный сигнал/помеха.
Измерительный комплекс включает один или несколько компактных индукционных датчиков и измерителей, а также одну или несколько приемных линий и измерителей. Оператор (один или несколько) с измерительным комплексом свободно перемещается по площади исследований.
Синхронизация между генераторной установкой и измерителями выполняется с использованием сигналов спутников GPS. Удаление пикетов от центра установки может составлять до 5 радиусов источника. Таким образом, при одном закрепленном источнике радиусом 1000 м оперативно исследуется площадь до 75 км2.
Применение метода ЗВТ около города Мирный (республика Саха-Якутия, Россия).
Работы проводились в рамах договора с НИГП АК «АЛРОСА» (ОАО). В рамках этих работ по плотной сети 50*50 м измерялись вертикальная компонента 8Bz / dt, горизонтальная компонента дБv / 8t, электрическая
компонента Er. В результате этих работ мы смогли локализовать трубку,
которая является слабоконтрастным объектом и плохо выделяется другими методами электроразведки.
До времени 0.5 мс сильно влияние рельефа местности. Но начиная со времени 0.5 мс в измеренных компонентах электромагнитного поля дВг / дt и дБр / дг преобладал сигнал от трехмерного объекта находящегося под
точками измерений. Сигнал от объекта уверенно регистрировался в диапазоне времен от 0.5 до 2.5 мс. Сигнал регистрируемый от трехмерного объекта хорошо локализуется. Используя контур максимальных значений сигнала можно задавать начальное положение объекта для последующего уточнения в процессе трехмерной инверсии. В измеренном сигнале мы выделили две зоны с наибольшими амплитудами сигналов. 1-ая зона максимальных сигналов выявляется на временах 0.545 мс, 0.780 мс, 1.058 мс и соответствует объекту находящемуся ближе к поверхности земли. 2ая зона максимальных сигналов выявляется на временах 1.965 мс, 2.429 мс и соответствует объекту находящемуся глубже. Мы также учли, что при увеличении времени максимум сигнала будет не над центром объекта, а несколько дальше от центра КЭД. Мы предположили, что сигнал на времени 1.431 мс соответствует промежуточному положению между зонами 1 и 2. В соответствии с этими зонами мы задали два объекта соответствующие 1-ой и 2-ой зонам. После проведения предварительных расчетов мы расположили 1-ый объект на глубинах от 10 до 60 метров, 2ой объект расположили на глубине с 60 до 500 м. Объекты которые мы выделили вынесены на рис. 2.
Рис. 2. Площадные (нормированные) измерения компоненты дВ^ / дг с учетом поправки за рельеф местности.
4
Времена 0.545 мс, 0.780 мс, 1.058 мс, 1.431 мс, 1.965 мс, 2.429 мс. Зеленым цветом на план нанесены контуры 1-го и 2-го объектов выбранных в качестве начального приближения
На рис. 3 приведено распределение рассчитанного сигнала для подобранной модели объекта, компоненты 8В^ / 8t на различных временах. На
рис. 3 выведены также планы объектов из которых состоит модель объекта. Расчеты показали, что мы имеем информацию о среде до глубины примерно в 300 м. Как мы видим в подобранной модели немного изменились как глубины объектов так расположение объектов. Тем не менее, начальное расположение объектов заданное по полевому материалу до подбора моделей, оказалось хорошим в качестве первоначального приближения, а трехмерная инверсия уточнила расположение и глубину объектов.
Рис. 3. Площадные (нормированные) результаты расчетов для подобранной модели компоненты 8Вр / дt на временах 0.531 мс, 0.795 мс, 1.073 мс, 1.444 мс,
1.943 мс, 2.365 мс. Голубым цветом объект с глубины 10 м до 30 м, желтым цветом с глубины 30 м до 60 м, красным цветом с глубины 60 м до 140 м, синим цветом с глубины 140 м до 500 м
Рис. 4. Трехмерная визуализация сигнала dBv / 8t полевого и полученного в результате расчетов для подобранной модели. Полевой сигнал 8Bv / 8t
с учетом поправки за рельеф местности представлен голубым цветом, сигнал 8BV / 8t рассчитанный для подобранной модели отрисован
желтым цветом, подобранная модель набрана из оранжевых точек
Выводы
1) По компонентам 8Bz / 8t, 8Bv / 8t нам удалось выделить два объекта,
которые находятся в непосредственной близости друг от друга ( расстояние между центрами около 300 м ) и даже частично перекрывают друг друга. Сигналы различных компонент хорошо дополняют друг друга и уменьшают эквивалентность. Мы провели полноценную трехмерную инверсию с использованием прямых задач трехмерного моделирования.
2) Несмотря на слабый контраст в удельном сопротивлении вмещающей среды и исследуемого объекта, что не позволяет качественно выделять объект при проведении работ с классическими источниками электромагнитного поля, при работе методом ЗВТ объект хорошо проявился. Хорошая визуализация объекта связана, в том числе и с большей контрастностью вертикального удельного сопротивления между объектом и вмещающей средой.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Злобинский А.В., Квашнин К.А., Могилатов В.С. [2010] Электроразведка методом зондирования вертикальными токами применительно к рудной геофизике. Геофизика, 6, 53-57.
2. Могилатов В.С. [1992], Круговой электрический диполь новый источник для электроразведки. Изв. РАН. Сер. Физика Земли, 6, 97-105.
3. Могилатов В.С., Балашов Б.П., [2005] Зондирования вертикальными токами. Новосибирск, Издательство СО РАН, филиал «Гео».
6
4. Nabighian M.N., [1979] Quasi-static transient response of a conducting half-space - An approximate representation. Geophysics, 44. 1700-1705.
© А. В. Злобинский, В. С. Могилатов, Р. А. Шишмарев, 2014
