магниторазведка. Магниторазведка
 Скачать 469.57 Kb.
|
|
Количественная интерпретация. Определение глубины, размеров, точного ме- стоположения, углов падения геологических тел, создавших магнитные аномалии, яв- ляется основной целью количественной (расчетной) интерпретации или решения об- ратной задачи магниторазведки. Математическое решение обратной задачи магнито- разведки неоднозначно, так как похожие аномалии могут быть созданы геологическими телами разной формы, размеров и интенсивности намагничения. Для однозначной ин- терпретации магнитных аномалий и, в частности, приближенного определения разме- ров тел необходимо априорно знать интенсивность и направление намагничения тел. Существует несколько методов решения обратной задачи, примерно таких же, как в гравиразведке. Простейшим из них является метод характерных точек. Для его при- менения используют так называемые интерпретационные профили, т. е. графики ΔZ a или ΔT a , полученные над четкими аномалиями, не очень осложненными влиянием со- седних тел, которые проводят вкрест простирания аномалии. Исходя из формы, знака (для ΔZ a ) и другой априорной информации, выявленные геологические объекты ап- проксимируют простейшими геометрическими моделями (стержень, шар, вертикаль- ный пласт, горизонтальный цилиндр и др.) однородно намагниченных тел. На графиках 108 ΔZ a , ΔT a находят абсциссы характерных точек (максимумом, полумаксимумов, мини- мумов, нулевых значений для ΔZ a и др.) и с помощью полученных выше формул (3.13), (3.14), (3.16), (3.17), (3.19), (3.21) или аналогичных формул, взятых из справочников, определяют глубины залегания верхних кромок или центров и магнитные моменты аномалообразующих объектов. Зная по измерениям на образцах I , можно оценить их поперечные размеры или объемы. Чем больше форма геологические структур и тел приближается к форме простейших геометрических моделей, тем ниже погрешность получения результатов интерпретации, которая может достигать 20—30 %. Большое значение имеет использование всей геологической информации о районе исследований, что позволяет выбрать наиболее приемлемую модель намагниченных тел. В общем случае, когда неизвестна форма тел, создающие магнитные аномалии, оценку глубины залегания верхней кромки мож- но получить методом касательных. На графиках ΔZ a проводят касательные, параллельные оси x , через максимум, минимумы (если они есть), а также касательные вдоль границ аномалий через точки перегиба (рис.3.6). Далее находят точки пересечения всех касательных и определяют абс- циссы точек пересечения х 1 , х 1 ', x 2 , х 2 ' . Если на кривой минимумов нет (аномалии одного знака), то за точки х 1 и х 1 ' принимают точку пересече- ния наклонных касательных с осью x . Прибли- женную глубину залегания верхней кромки тела, создающего данную аномалию, рассчитывают по следующим формулам: h = (x 1 – x 2 ) / 2 , h’ = (x 1 ’ – x 2 ’) / 2 (3.22) Среднее арифметическое из двух полученных значений h и служит для оценки глубины залегания верхней кромки тела. В зависимости от формы, поперечных разме- ров и глубины залегания истинная мощность может изменяться от 0,5 h , когда размеры тел больше глубины их залегания, до 1,5 h , если размеры тел меньше глубины их зале- гания. При наличии сложных аномалий, обусловленных интерференцией от ряда объек- тов, применяют интегральные методы в которых по площадям под графиками или изо- линиями аномалий оценивают общие магнитные моменты, центры возмущающих структур, а иногда глубины залегания их верхних кромок. С помощью специальных палеток или ЭВМ методами сравнения или подбора наблюденную кривую сравнивают с теоретической. Используя априорную геолого-геофизическую информацию, выбира- ют или рассчитывают графики аномалий для разных параметров модели. Те из них, ко- торые дают наилучшее совпадение, принимают за возможный вариант геолого- геофизического строения изучаемого района. 3.4.8 Геологическое истолкование результатов магниторазведки Геологическое истолкование результатов магниторазведки — один из ответствен- ных этапов интерпретации. Оно сводится к решению тех или иных геологических задач с помощью качественной и количественной интерпретации результатов магнитной съемки с использованием всего имеющегося материала о геологическом строении. При этом необходимо установить связи между магнитными аномалиями и литологией, тек- тоникой, полезными ископаемыми. Рис. 3.6 Пример интерпретации кривой ΔZ a методом касательных 109 Сложность проблемы геологического истолкования данных магниторазведки объясняется неоднозначностью и приближенностью решения обратной задачи, по- скольку прямые задачи решены для намагниченных тел правильной формы (стержень, шар, пласт, цилиндр и многие др.), в то время как реальные тела могут существенно отличаться от них. Вторым затруднением при интерпретации является необходимость определения интенсивности намагничения пород по образцам, что не всегда можно сделать даже приближенно. Наконец, неоднородность и разный угол намагничения по- род, влияние остаточного намагничения древних эпох и ряд других причин также сни- жают точность интерпретации. Все это приводит к тому, что часто ограничиваются лишь качественной интерпретацией, а на полученные количественные параметры смотрят как на приближенные, дающие возможность лишь оценить глубину и размеры намагниченных тел. Рациональный комплекс магниторазведки с гравиразведкой и другими геофизиче- скими методами (в зависимости от геолого-геофизических особенностей района иссле- дований) позволяет провести геологическое истолкование результатов более точно и достоверно. 3.4.9 Области применения магниторазведки Магниторазведку применяют для проведения общей магнитной съемки всей Зем- ли и палеомагнитных исследований; решения задач региональной структурной геоло- гии; геологического картирования разных масштабов; поисков и разведки полезных ископаемых; изучения геолого-геофизических особенностей и трещиноватости пород. Условия эффективного применения магниторазведки. Благоприятными усло- виями для применения магниторазведки являются следующие. 1. Наличие горизонтальных магнитных неоднородностей, т. е. изменение намаг- ниченности горных пород в горизонтальном направлении, происходящее на вертикаль- ных или субвертикальных боковых границах геологических структур. 2. Достаточная обоснованность (теоретически, на основе априорных данных или экспериментально, т. е. с помощью опытных работ или изучения материалов ранее проводимых магнитных съемок) возможности решения поставленных геологических задач имеющейся аппаратурой и рациональной системой наблюдения. 3. Превышение в 3 — 5 раз амплитуды аномалий уровня аппаратурно- методических погрешностей. 4. Наличие дополнительной геолого-геофизической и петрофизической (магнито- метрической) информации о структурах для проведения более однозначной интерпре- тации. Общая магнитная съемка Земли и палеомагнитные исследования. Сушу и океаны Земли покрывают общими, как правило, аэро- и гидромагнитными съемками разных масштабов. По данным этих съемок строят карты аномалий магнитного поля крупных регионов и всей Земли. Основное назначение общих магнитных съемок — проведение тектонического районирования, позволяющее определить контуры круп- ных структурных элементов земной коры: платформ, геосинклинальных областей, от- дельных блоков, глубинных разломов, тектонически активных областей. Решение пе- речисленных задач проводят в комплексе с гравиразведкой и уточняют сейсморазвед- кой. Общие магнитные съемки позволяют решать задачи, связанные со строением зем- ной коры и литосферы, а также служат для решения таких теоретических задач геоло- гии, как происхождение и развитие Земли и ее структурных элементов, изучение харак- тера магнитного поля на поверхности и ряда других задач. 110 Связаны с общими магнитными съемками всей Земли и палеомагнитные исследо- вания. Палеомагнитные исследования (определение магнитного поля Земли в отдален- ные геологические эпохи) основаны на изучении остаточного намагничения пород. Как отмечалось выше, породы, содержащие ферромагнитные минералы (магнетит, титано- магнетит, гематит, пирротин), обладают ферромагнитными свойствами, т.е., намагни- тившись в магнитном поле Земли в момент своего образования, они способны сохра- нять магнитные свойства долгое время, несмотря на изменение интенсивности и даже знака вектора напряженности магнитного поля в районе, где они залегают. Изучая палеомагнитные свойства породы, можно судить о характере, интенсив- ности и направлении магнитного поля Земли в момент их образования, если есть дока- зательства того, что остаточная намагниченность пород не изменилась (например, из-за изменения состава, перегрева) или не нарушено их залегание (например, из-за тектони- ческих перемещений). Если подобные измерения провести на большом числе одновоз- растных образцов, можно определить наиболее вероятное положение магнитных полю- сов Земли в соответствующую геологическую эпоху. Теоретические и эксперименталь- ные исследования показывают, что среднее положение геомагнитного полюса для про- межутков времени, исчисляемых сотнями тысяч лет, должно соответствовать положе- нию географического полюса, т. е. указывают на положение оси вращения Земли. В результате палеомагнитных исследований сделаны следующие выводы. 1. Местоположения полюсов Земли, определенные по образцам одного возраста, но взятым с разных континентов (Европа, Америка, Австралия), различаются тем больше, чем больше возраст пород. Такие различия объясняются горизонтальными пе- ремещениями континентальных масс, что подтверждается и палеоклиматическими данными. Поэтому палеомагнитные данные широко используются для реконструкции положения континентов в различные геологические эпохи.. 2. Направление остаточной намагниченности горных пород в зависимости от их возраста иногда различается на 180°, что связано с периодическими достаточно быст- рыми и многократными изменениями знака магнитного поля или инверсией полюса на 180°. Например, в современную магнитную эпоху, длительностью около 0,7 млн. лет, существует поле, которое условно считают положительным, а в течение предыдущего 1 млн. лет полярность была отрицательной. Этим объясняют наблюденную обратную намагниченность горных пород разного возраста. 4. В результате магнитных съемок океанов выявлен специфический линейный знакопеременный характер аномалий магнитного поля океанического дна вдоль сре- динно-океанических хребтов. Такой характер геомагнитного поля связан со спредин- гом – новообразованием океанской литосферы в осевых зонах срединно-океанических хребтов и ее раздвижением в стороны от хребта со скоростью несколько сантиметров в год. Региональная структурная геология. В комплексе с гравиразведкой и сейсмо- разведкой магниторазведку применяют для целей геотектонического районирования, т.е. картирования таких региональных структур, как краевые межгорные прогибы, ан- тиклинории и синклинории, зоны разломов, своды и впадины кристаллического фун- дамента. Кроме того, магниторазведку используют для оценки физических свойств, со- става и строения фундамента, картирования нефтегазоносных структур, районов соля- нокупольной тектоники и решения других задач. Аномальные магнитные поля в значительной степени определяются глубиной за- легания и составом кристаллического фундамента и изверженных пород, т.к. ярко вы- раженными магнитными свойствами обладают магматические и метаморфические по- роды. В районах с мощным чехлом осадочных отложений, как правило немагнитных, магнитное поле спокойно. Характерна тесная качественная связь магнитных и гравита- 111 ционных аномалий: местоположение, простирание и общая форма этих аномалий чаще всего совпадают. Однако, в отличие от гравитационных, магнитные аномалии в боль- шей степени зависят от магнитных свойств и состава пород, чем от глубины залегания и формы структур. Геологическое картирование разных масштабов. При мелко- и среднемасштаб- ном геологическом картировании в настоящее время широко применяют аэромагнито- разведку. С помощью наземных магнитных наблюдений ведут как картировочно- поисковые, так и поисково-разведочные и разведочные съемки. Карты аномалий гео- магнитного поля, как правило, указывают на форму и местоположение пород с разны- ми магнитными свойствами. Особенно четко выявляются контакты осадочных и маг- матических пород (под наносами), глубинные разломы, с которыми часто связано вне- дрение магнитных пород, крупные железорудные месторождения, местоположения ин- трузий разного состава и эффузивных комплексов. Материалы магнитных съемок ис- пользуют в качестве основы для рациональной постановки геолого-съемочных и поис- ковых работ. Поиски и разведка полезных ископаемых. Поиски и разведка железорудных ме- сторождений—задача, лучше всего решаемая магниторазведкой. Исследования начи- нают с проведения аэромагнитных съемок. Железорудные месторождения выделяются интенсивными (сотни и тысячи нанотесл) аномалиями. Детализацию аномалий прово- дят наземной съемкой. При этом ведут не только качественную, но и количественную интерпретацию. Наиболее благоприятны для разведки магнетитовые руды, менее ин- тенсивными аномалиями выделяются гематитовые месторождения. Магниторазведку применяют при поисках таких полезных ископаемых, как поли- металлические сульфидные, медно-никелевые, марганцевые руды, бокситы, россыпные месторождения золота, платины, вольфрама, молибдена и др. Это оказывается возмож- ным благодаря тому, что в рудах в качестве примесей часто содержатся ферромагнит- ные минералы или же они сами обладают повышенной магнитной восприимчивостью. Хорошие результаты получают иногда при разведке кимберлитовых трубок, к которым приурочены месторождения алмазов. Успешное применение магнитной съемки для разведки перечисленных выше руд зависит не только от магнитных параметров руд, но и свойств окружающих пород. Иногда вмещающие породы имеют непостоянные и по- вышенные значения магнитной восприимчивости и эффективность магниторазведки резко снижается. Изучение геолого-петрографических особенностей трещиноватости пород и решение других задач. Изучение геолого-петрографических особенностей и трещино- ватости пород можно выполнять с помощью микромагнитной съемки. Этот метод при- меняют для геолого-петрографических исследований пород на небольших эталонных участках. Для этого проводят статистическую обработку карт изодинам. Каждую изо- линию разбивают на отрезки длиной 5—10 мм и определяют направление (азимут) ка- ждого отрезка. Затем подсчитывают число отрезков с одинаковыми азимутами и строят розы направления изодинам. По данным некоторых исследователей, они совпадают с розами трещиноватости. Это связано с воздействием тектонических напряжений на на- магниченность пород. Построение роз изодинам по данным микромагнитной съемки позволяет оценить текстуру, сланцеватость, условия образования магматических пород, а также состав и строение четвертичных отложений. Магниторазведку применяют для решения некоторых инженерно-геологических задач (картирование скального основания, определение скоростей движения оползней по смещению изолиний с магнитными реперами в них и др.). Высокоточные детальные съемки используют археологи для обнаружения стен, фундаментов, рвов, каналов, оча- гов и других объектов, намагниченных в условиях воздействия температур. 112 |