Введение к работе
j2j5^ О
Объект исследования - индукционные переходные процессы и их связь с вещественным составом горных пород и особенностями геологического строения кимберлитовых полей Западной Якутии.
Актуальность исследований. Использованные ранее подходы при решении этой задачи на сегодня не удовлетворяют потребности науки и практики, так как вопрос об учете взаимного влияния процессов становления поля и вызванной поляризации решен недостаточно полно, а наиболее дискуссионным остается вопрос пространственно-генетической связи параметров этих процессов со структурно-тектоническими и вещественными элементами кимберлитовых систем. Это не позволяет эффективно использовать методы переходных процессов (МПП) и вызванной поляризации (ВП) для решения алмазопоисковых задач.
Начиная с 60-х годов, было опробовано более 20 модификаций наземной электроразведки на постоянном и переменном токе. За это время получены новые данные, необходимые для выполнения научных и практических исследований с использованием геофизических методов, включая электроразведку различных модификаций. Однако многие вопросы выявления и обоснования геофизических критериев до сих пор не выяснены. Одной из наиболее актуальных задач остается выявление кимберлитовых тел в сложных геолого-поисковых ситуациях (мощный перекрывающий комплекс, бронирование магматитами базитового и щелочного состава). Особенно не учитывалось влияние неоднородностей верхней части разреза, которое усиливается с возрастанием мощности перекрывающего комплекса. Поэтому использование зондирований представляется более обоснованным, по сравнению с традиционными методами электропрофилирования.
Следует отметить, что метод переходных процессов разрабатывался для поиска проводящих объектов, и это определяло область благоприятных условий реализации его возможностей. Применение метода в условиях криолитозоны либо в эквивалентных геоэлектрических условиях плохопроводящих разрезов значительно трансформировало соотношение сосуществующих процессов (становления поля и вызванной поляризации), что усложнило получение достоверных результатов как методом переходных процессов, так и отдельно каждым из них (ВП или МПП). Поэтому разработка технологии учета искажающего взаимовлияния этих процессов и разработка поисковых критериев являются актуальными для решения алмазопоисковых задач.
1 I рос национальная)
Цель исследований - повышение геологической информативности метода переходных процессов при поисках кимберлитовых тел в Западной Якутии путем разработки системы поисковых критериев и технологии учета искажающего влияния быстропротекающих процессов ВП.
Научная задача - определить влияние быстропротекающей вызванной поляризации на индукционные переходные процессы.
Фактический материал и методы исследований. Основой диссертационной работы являлись теория метода переходных процессов и результаты многолетних исследований многолетнемерзлых пород, выполненных автором в Центральной, Западной и Арктической Якутии в период работы в Институте мерзлотоведения СО АН СССР (1970 - 1983 гг.), в Иреляхской, Чернышевской, Амакинской и Ботуобинской экспедициях ПГО «Якутскгеология» и АК «АЛРОСА» (1984 - 2005 гг.).
В работе использованы самые современные методы исследований: математическое и физическое моделирование, тестирование, сравнительный анализ. Основным методом исследований являлся метод переходных процессов. При проведении полевых работ использовалась отечественная аппаратура ЦИКЛ-Микро и ЦИКЛ-5 (разработка СНИИГГиМС), зарубежная аппаратура фирмы Zonge Engineering (США). Диссертация базируется на представительном фактическом материале: с применением разработанной технологии учета влияния быстропротекающей вызванной поляризации (БВП) обработано более 10000 зондирований методом переходных процессов, выполненных в различных регионах Западной Якутии. При этом использовалась компьютерная программа RECON-M собственной разработки.
Кроме того, проводилась проверка на производстве, а также сравнение с другими методами (ранние стадии вызванной поляризации - PC ВП, спектральной ВП - CR-IP). Материалы исследований отражены в девяти научно-технических и производственных отчетах за период 1983 - 2002 гг., а результаты работ проверены бурением на десятках скважин на площади Накынского кимберлитового поля.
Помимо указанных материалов привлекались результаты ГИС, магнитной съемки, определения вещественного состава горных пород, аналитических исследований, документация керна скважин.
Отдельные технические решения были запатентованы (два изобретения СССР и один патент РФ) и использованы для проведения электрического каротажа сухих скважин и выделения перспективных участков для постановки поисковых работ. Одна из разработок отмечена в 2004 году медалью Всероссийского выставочного центра.
Защищаемые научные результаты.
1. Данные о пространственном распределении осложненных влиянием
БВП переходных процессов позволяют утверждать, что источником
быстропротекающей ВП являются сульфиды и магнетит, образование которых
генетически связано с флюидными и гидротермальными процессами в
кимберлитах и околотрубочном пространстве.
2. Учет зоны околотрубочных изменений и быстропротекающих
процессов ВП - необходимая составляющая геоэлектрической модели
кимберлитовой трубки.
3. Технология разделения процессов становления поля и вызванной
поляризации для оценки величины интегральной поляризуемости горных пород
и снижения влияния индукционно-вызванной поляризации на кажущееся
удельное сопротивление, разработанная соискателем.
4. Различие вмещающих пород и кимберлитов по кажущемуся
сопротивлению и параметрам БВП, проявленность этих параметров во
вмещающей среде на некотором расстоянии от кимберлитовых тел,
пространственно-морфологические особенности аномальных зон на различных
глубинных уровнях, а также особенности отображения структуры
неустановившегося поля на логарифмическом разрезе - необходимые критерии
для выявления кимберлитовых трубок.
Научная новизна. Личный вклад.
1. С использованием теории метода переходных процессов и анализа
материалов полевых исследований установлено влияние БВП на индукционные
переходные процессы в условиях кимберлитовых полей Западной Якутии.
2. Разработана методика лабораторных измерений диэлектрической
проницаемости, в основе которой лежит учет искажающего влияния
диффузионных процессов на низких частотах и двойных электрических слоев -
на высоких.
-
На основе анализа структурно-тектонических особенностей околотрубочного пространства и распределения электронопроводящих минералов в перекрывающем и вмещающем комплексах установлена их связь с пространственной структурой полей БВП и переходных процессов.
-
Средствами натурного и компьютерного 3-D моделирования определены возможности импульсной индуктивной электроразведки и спектрального метода ВП при поисках кимберлитовых трубок в различных геолого-поисковых ситуациях.
5. Сформированы модели верхних частей разрезов (ВЧР) кимберлитовых
полей Западной Якутии с учетом влияния ВВП и геологического строения
околотрубочного пространства.
6. По результатам математического моделирования разработана
технология разделения электродинамических и электрохимических процессов
для метода МПП.
Научная и практическая значимость работы. С использованием данных электроразведки МПП осуществлена площадная корреляция знакопеременных процессов с пространственным распределением электронопроводящих минералов и доказана связь индукционно вызванной ВВП с процессами кимберлитового магматизма и посткимберлитовыми процессами.
Разработанный комплекс поисковых критериев, отражающих связи между геоэлектрическим строением кимберлитовых полей и проявлениями кимберлитового магматизма, наиболее эффективно работает в геоэлектрических условиях плохопроводящих разрезов: в зоне развития пород трапповой формации, на площадях с высокольдистым перекрывающим комплексом и т.п.
Полученные соискателем материалы физического и математического моделирования необходимо использовать при планировании и выборе поискового геофизического комплекса.
Результаты исследований автора внедрены и применялись в практике поисково-разведочных работ, проводившихся Чернышевской ГРЭ, и используются в настоящее время в Амакинской ГРЭ и Ботуобинской ГРЭ АК «АЛРОСА».
Апробация работы. Представленные в диссертации научные и практические результаты хорошо известны научной общественности: они докладывались на Всесоюзной школе-семинаре по исследованию состава, строения и свойств мерзлых, промерзающих и оттаивающих пород с целью наиболее рационального проектирования и строительства (Москва, 1981); на Всесоюзном научно-техническом совещании по исследованию, проектированию и строительству гидротехнических сооружений на Крайнем Севере и в районах распространения вечной мерзлоты (Ленинград, 1981); на научно-практической геологической конференции на Всероссийском съезде геологов (Санкт-Петербург, 2000); на 16-ой Международной конференции по исследованию электромагнитной индукции Земли (Санта Фе, США, 2002); на Всероссийской конференции «Эффективность прогнозирования и поисков месторождений алмазов: прошлое, настоящее и будущее (Алмазы-50)», (Санкт-Петербург, 2004); на школе-семинаре по использованию методов электроразведки в АК «АЛРОСА» при поисках месторождений алмазов (Мирный, 2003, 2004, 2005); на
Ill Международной конференции по поискам коренных месторождений алмазов (Симферополь, 2004); на II Международной конференции по электроразведке (Санкт-Петербург, 2004); на III Международной конференции по электроразведке (Санкт-Петербург, 2005); на VII Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2005); на расширенном семинаре лаборатории электромагнитных полей ИГФ СО РАН (Новосибирск, 2005).
По теме диссертации опубликовано 19 работ, включая 2 авторских свидетельства СССР и 1 патент РФ.
Автор благодарен научному руководителю профессору Н.О. Кожевникову за постоянную поддержку, внимание и помощь при написании диссертационной работы. За неизменную поддержку в развитии новых геофизических направлений и технологий автор выражает признательность главному геологу АК «АЛРОСА» СИ. Митюхину и начальнику отдела поисковой геологии М.И. Лелюху. При написании работы неоценимую помощь оказали В.И. Левицкий, И.Я. Плотников, В.Н. Новопашин и В.И. Самойлова. За плодотворное сотрудничество соискатель благодарен профессору Санкт-Петербургского государственного университета В.А. Комарову, доктору г.-м. наук В.А. Цыганову, к.т.н. Вас. В. Стогнию, ведущим специалистам АК «АЛРОСА» СИ. Дмитриеву, Е.М. Гончарову и Б.С. Парасотке. Автор признателен чл.-корр. РАН М.И. Эпову за предоставленную возможность всесторонней апробации диссертации.
Объем и структура работы. Работа содержит 153 с. текста, 50 рисунков и включает 5 глав, введение, заключение и список литературы из 181 наименования русско- и англоязычных источников.
Похожие диссертации на Переходные процессы в условиях кимберлитовых полей Западной Якутии
