Введение к работе
Актуальность темы. Известняки широко применяются в строительном деле, производстве вяжущих веществ, металлургии (флюсы) ,агрономии и др. В связи с чем предъявляются высокие требования к достоверности и детальности разведки месторождений известняков.
Для проектирования предприятий, добывающих известняки, и последующей эффективной эксплуатации месторождений необходимы объективные данные о горно-геологических условиях их разработки. К ним, прежде всего, относятся сведения о карстонарушенности, резких изменениях гипсометрии, физико-механических свойств и мощности толщи известняков. Получение такой информации становится одной из главных задач геологоразведочных работ.
Получение достоверных результатов путем сгущения сети разведочных скважин приводит к резкому удорожанию геологоразведочных работ. Лабораторное исследование керна не может дать характеристику породы в естественном залегании (влажность, трещиноватость). По данным наиболее дешевых и результативных наземных геофизических работ методами преломленных волн (МПВ) и вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), на картах скоростей преломленной волны и удельного электрического сопротивления (УЭС) известняков наблюдается некоторое расхождение между зонами трещиноватости, определяемыми качественно по понижению скорости и УЭС. Следовательно трещиноватость по этим зонам оценивается с погрешностью. Эти обстоятельства определяют необходимость разработки и внедрения в комплекс геологоразведочных работ более информативных мето-
- 4 -дов трансформации и анализа данных наземных геофизических работ.
При ручной обработке данных инженерной сейсморазведки методом преломленных волн (МПВ) обычно пользуются приближенными методами интерпретации (метод to, средних арифметических), что в сумме с погрешности), вызванной ручным построением годографов (разрезов) понижает достоверность результатов. Существующие программы-интерпретаторы для IBM PC (до 1991г) не полностью автоматизируют процесс обработки годографов. Эти причины указывают на необходимость разработки программы, обрабатывающей материалы с помощью более точных методов.
Точки наблюдения по разным методам исследования могут быть несовмещенными по причинам топоусловии (где можно проводить ВЭЗ, там невозможно разместить сейсморазведочную технику, или наоборот, участок, где умещается сейсмическая расстановка, недостаточен для разносов ВЭЗ). Кроме того поверхность известняков при проведении детальных работ, по данным сейсморазведки описывается более мелким дискретом ("под" каждым приемником), чем по данным ВЭЗ. Эти обстоятельства указывают на необходимость интерполяции гипсометрии, полей граничных скоростей и удельного элэктрического сопротивления, к регулярным и совмещенным сетям, как для увязки границ на сводных разрезах (картах), так и для вычисления трещи-новатости по всей площади исследования.
На этапах обработки геофизических данных, как при интерпретации полевых материалов, так и при увязке результатов интерпретации и составлении сводных геолого-геофизических разрезов (карт), часто возникает необходимость в переинтерпретации исходных данных, в исправлении геофизических разрезов по профилям и др., что значительно понижает эффективность камеральных работ. В самом процессе обработки полевых материалов для оценки достоверности интерпретации каждого наблюдения существенную роль может
- 5 -сыграть качественный графический экспресс-вывод геофизических и трансформированных попей в виде разрезов по произвольным профилям и карт изолиний. Для осуществления этого процесса необходимо разработать картопостроитепьпую программу, включающую в себя: модули для интерпретации первичных материалов, механизм для трансформации геофизических полей и специального сервиса для увязки границ известняков как по разрезам, так и по всей площади.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы являлась создание системы обработки геофизических данных для оценки состояния известняков в естественном залегании. В соответсвии с этим в работе решались следующие задачи:
1) Разработка методики определения трещиноватости верхней
части известняков на основе данных сейсморазведки методом прелом
ленных волн (МПВ), электроразведки методом вертикального электри
ческого зондирования (ВЭЗ) и бурения, с использованием наблюдае
мых значений: скоростей продольных преломленных воли, удельного
электрического сопротивления, плотности породы и минерализации
заполнителя трещин (пор).
-
Разработка программных средств для обработки данных сейсморазведки (МПВ). Опробование на материалах центральной части России.
-
Разработка системы для увязки результатов интерпретации геофизических данных, вычисления параметра трещиноватости, составления и графического вывода комплексных результирующих карт. Опробование системы на материалах центральной части России.
_Новые научные результаты .. 1) Создан эффективный аппарат для вычисления общей плотности (трещиноватости, влажности) известняков в естественном залегании с использованием данных о скорости продольной волны, удельного электрического сопротивления и плотности, определенной по керну.
2) Разработана программа для интерпретации данных сейсмораз
ведки по методу точечного зондирования преломленными волнами, ко
торая с применением переменного критерия дпя оценки коэффициента
корреляции, расчленяет зону малых скоростей и определяет положе
ние опорной преломляющей границы при комбинировании точного и
приближенного метода интерпретации.
3) Разработана система для увязки результатов интерпретации
геофизических данных путем пересчета от нерегулярных и несовме
щенных сетей наблюдения, для вычисления параметра трещиноватости
и для составления и графического вывода комплексных результирую
щих карт.
Практическая ценность работы. В результате проведенных работ был решен цепый комплекс пробпем, связанных с изучением состояния известняков в естественном залегании.
-
Созданный аппарат вычисления общей плотности (трещиноватости, влажности) с использованием Vrp и УЭС, определенных по данным МПВ и ВЭЗ, при принятой методике наблюдения, дает возможность заменить качественную оценку состояния породы на количественную без дополнительных затрат при полевых работах.
-
Разработанная программа для обработки данных ТЗ МПВ на IBM PC позволяет полностью автоматизировать процесс обработки годографов, при использовании точных методов интерпретации. Для опорного преломляющего горизонта обработка ведется двумя методами, что повышает достоверность интерпретации.
3) С помощью картопостроительной системы CRACKS, можно оце
нить достоверность результатов интерпретации геофизических дан
ных, осуществить их увязку и трансформацию, получить качественный
графический вывод в процессе обработки полевых материалов.
Внедрения. Методика вычисления общей плотности (трещиноватости, влажности) с использованием Vrp и УЭС, определенных мето-
- 7 -дами МПВ и ВЭЗ, при принятой системе наблюдений, опробована и внедрена в Калужской Геолого-Геофизической экспедиции (КГГФЭ). Разработанные программные продукты для обработки данных ТЗ МПВ и кдртопостроения внедрены в проектных и производственных учережде-ниях: КГГФЭ, Воронежской Геопого-Геофизической экспедиции, Приволжской Геофизической экспедиции. Казанской Геофизической экспедиции, проектно-строительной фирме "Гонио" Грузия, инженерно-изыскательной партии Ариф, Ливан. Кроме этого эти программные продукты широко используются в фирме "Дачи и ко." Грузия.
Апробация работы. Опытно-методические работы на месторождениях известняков в Орловской, Рязанской и Калужской области проводились Калужской ГГФЭ ПГО "Центргеология" под руководством и при непосредственном участии автора диссертации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых ученных в ПГО "Центргеология" (1987-1990).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в отчетах КГГФЭ (1986-1990гг) и в двух опубликованных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 94 страницы текста, 19 иллюстрации и список литературы из 35 названий.
Диссертация выполнена автором на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета Московского Государственного Университета и фирме "Дачи и ко.".