Разработка и применение новой модификации метода незаземленной петли для поисков месторождений медных и полиметаллических руд Червиков, Борис Григорьевич

Введение к работе

Актуальность проблемы. Необходимость увеличения запасов рудного сырья и сокращение фонда легкооткрываемых месторождений медных и полиметаллических руд, выходящих на дневную поверхность или под эрозионный срез, ставят задачу создания новых и совершенствования используемых в настоящее время методов поиска и разведки полезных ископаемых.

При поисках рудных месторождений широко применяется комплекс индуктивных методов электроразведки, использующий низкочастотные переменные электромагнитные поля. Основным недостатком этих методов является сравнительно малая глубинность обнаружения рудных тел, которая даже в самых благоприятных геоэлектрических условиях (в Карелии, на Кольоком полуострове, в Восточном Забайкалье) обычно не превышает IOO-I50 метров. Одной из причин малой глубинности является то, что в ряде индуктивных методов аномальные эффекты от рудных тел наблюдаются на фоне первичного поля, создаваемого излучающим устройством, в частности, в методе незаземленной петли при амплитудно-фазовых измерениях. Среди индуктивных методов метод НП обладает рядом достоинств: а) при глубинах меньших, чем сторона петли, напряженность магнитного поля в центральной части петли медленно убывает с глубиной, что позволяет реализовать большую глубинность по сравнению с дипольным индуктивным профилированием; б) в средней части петли наблюдаемые аномалии относятся в основном к магнитному типу и первичное магнитное поле достаточно однородно.

Повыоить глубинность исследования в методе НП можно путем устранения влияния первичного поля на результаты измерения.

Так как первичное поле петли в определенной области близко к однородному, то при измерении некоторых градиентов составляющих магнитного поля оно автоматически будет исключаться из результатов измерения. Помимо этого градиентные измерения позволяют увеличить разрешающую способность метода.

Идея измерения градиентов магнитного поля незаземленной

- к -

петли с целью исключения влияния первичного поля была предложена доцентом Ю.А.Дикгофом,под руководством которого автором была продолжена дальнейшая разработка предложенного способа измерений, названного методом ЭМГ.

Цель диссертационной работы.

1. Теоретически обосновать исключение влияния первичного поля петли при градиентных измерениях и увеличение глубинности обнаружения рудных объектов по сравнению с методикой амплитудно-фазовых измерений, в ЫП.

2. Доказать увеличение разрешающей способности метода ЩІ при градиентных измерениях.

3. Разработать методику полевых измерений и приемы интерпретации полученных материалов.

Основные задачи исследований.

получить и проанализировать аналитические выражения для градиентов первичного магнитного поля незаземленной петли в ее плоскости;

рассчитать аномалии градиентов, создаваемые проводящими телами простой формы в однородном переменном магнитном поле;

на основе полученных аналитических выражений градиентных аномалий для тел простой формы оценить разрешающую способность градизнтных измерений и сравнить глубинность обнаружения тел при амплитудно-фазовых и градиентных измерениях;

подтвердить теоретические расчеты моделированием;

проанализировать погрешности измерения, обусловленные неточностью ориентации градиентометра величиной его базы, фазовыми сдвигами сигналов в рамках градиентометра, превышением точки измерения над плоскостью петли;

разработать и изготовить рабочий макет аппаратуры;

провеоти опробование разработанной методики на известных рудных месторождениях.

Научная новизна.

I. Доказано,-что градиенты первичного магнитного поля

незаземленной петли !j^_? , zf_Xx. > Ttsu » jx-у ^b плоскости пет
ли равны-нулю и-не оказывают влияния на результаты измерения

градиентов аномального поля.

2. Путем теоретических расчетов и моделирования доказано повышение глубинности обнаружения разных объектов при градиентных способах измерения в два и более раз, если погрешность при амплитудно-фазовых измерениях-составляет 1%.

3. Путем расчетов Н^ и о^і ^наД системой из двух проводящих шаров доказано повышение разрешающей способности градиентного способа измерений.

Ц. Путем теоретических расчетов и моделирования получены графики градиентов аномального поля над проводящими объектами простой геометрической формы.

5. Проведен расчет фазовых сдвигов сигналов в рамках градиентометра.при измерениях над проводящим шаром и горизонтальным круговым цилиндром. Показано, что форма кривой частотной характеристики разности фаз и абсцисса ее максимума зависят от глубины залегания объектов.

6. Обоснована методика измерения градиента J₂внутри незаземленной петли.

7. Результаты моделирования позволили выработать методику корреляции аномалий от пластообразных объектов в пределах планшета съемки и в зонах перекрытия планшетов получить графическую зависимость угла падения пласта от соотношения амплитуд градиента Jzb в экстремальных точках.

8. Разработана методика количественной интерпретации аномалий от проводящих тел простой геометрической формы с использованием всей частотной характеристики, а также ее левых и правых асимптот.

Практическая ценность. Разработанная методика измерения градиента ^ в магнитном поле незаземленной петли легко реализуема в производственных организациях, так как не требует создания специальной измерительной аппаратуры, за исключением датчиков, и позволяет с использованием серийной аппаратуры повысить глубинность исследований и разрешающую способность метода незаземленной петли при поисках рудных объектов без снижения производительности работ.

Реализация результатов работы. Результаты исследований на Центральной залежи месторождения "50 лет Октября" позволили проследить продолжение рудных тел на протяжении 150м, что было : впоследствии подтверждено бурением после передачи материалов в Среднеорскую ГРЭ. Работы, проведенные на поисковых площадях КАГРЭ с целью детализации и разбраковки аномалий ДИП-А, позволили уточнить геологическую природу выявленных аномалий и местоположение заверочных скважин. В последние годы, согласно договору о содружестве с БГЭ, проводились работы по заверке и детализации аномалий, выявленных методом ЗП на Южном Урале. Была выявлена перспективная аномалия на обнаружение рудной залежи и материалы переданы в ГРЭ.

Фактический материал. В основу работы положены теоретические и модельные исследования, проведенные автором на кафедре геофизических методов разведки Казанского госуниверситета, а также полевые материалы, полученные в результате личных наблюдений автора в процесое выполнения госбюджетных и договорных экспедиционных работ на период 1972-1990 г.г. Помимо этого были использованы материалы КАГРЭ, БГЭ, в также литературный материал.

Апробация работы. Основные положения и полученные результаты докладывались на УП Всесоюзной научно-технической геофизической конференции (Львов, 1972 г.), технических отчетах Казахстанской аэрогеолого-геофизической экспедиции (1977 г.) и Башкирской геофизической экспедиции (1987 г.), научных конференциях КГУ, семинарах кафедры геофизических методов поисков и разведки полезных ископаемых КГУ.

Публикации. Содержание работы отражено в шести опубликованных статьях.

Объем и структура. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 129 страниц текста, 79 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 101 наименования.

Защищаемые положения.

— —I.-При-градиентных"измерениях"в "поле""нёзазе"млённой петли повышается глубинность исследования и разрешающая-способность метода НП.

2. Целесообразно проводить измерения градиента уві. аномального поля, вследствие его максимальных значений по сравнению с остальными градиентами и легко достигаемой точностью ориентации градиентометра.

3. Фазовые сдвиги сигналов от аномальных объектов в рамках градиентометра быстро убывают с глубиной погружения объектов и при глубинах, превышающих в 2-3 раза размер объекта, ими можно пренебречь. Фазово-частотные характеристики погруженных объектов имеют максимум в отличие от приповерхностных объектов, что позволяет при снятии фазово-частотных характеристик проводить разделение аномалий от поверхностных и погруженных источников.

Ц. Методика измерения градиента J^i ^и разработанная методика количественной интерпретации по левой асимптоте амплитудно-частотной характеристики позволяют применять более низкие рабочие частоты, при которых градиентные измерения наиболее эффективны.

5. Градиентные измерения в поле незаземленной петли рекомендуется использовать при детальном обследовании аномальных участков, выявленных более производительными индуктивными методами.