книги из ГПНТБ / Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие

г. п. н о в и ц к и и

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ

РАЗВЕДКИ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности „Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых' 1

И ЗДАТЕЛЬСТВО „Н Е Д Р А "

ЛЕНИ НГРАДСКО Е О ТДЕЛЕН И Е ЛЕ Н И Н ГР А Д ■ 1974

других причин, требующий вдумчивого и нешаблонного под­ хода.

Автор выражает признательность заведующему кафедрой геофизических методов разведки Ленинградского горного ин­ ститута проф. А. А. Логачеву за ценные указания и помощь в работе. В книге учтены и пожелания работников кафедр геофизических, геохимических и. радиоактивных методов раз­ ведки ЛГИ. Автор благодарен доктору геолого-минералоги­ ческих наук Н. И. Сафронову, работникам кафедры общих геофизических методов МГРИ им. С. Орджоникидзе, в частности проф. А. Г. Тархову, за рецензирование рукописи, критические замечания и пожелания. Автор признателен старшим лабо­ рантам Н. С. Беляевой и В. А. Кенду за помощь в подготовке текста рукописи и рисунков к изданию.

Книга является первым учебным пособием по данному курсу ~и, естественно, не свободна от недостатков. Отзывы и замечания просим направлять по адресу: 199026, Ленинград, 21 линия, 2, Ленинградский горный институт, кафедра геофизических мето­ дов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, или 193171, Ленинград, ул. Фарфоровская, 12, Ленинградское отделение издательства «Недра».

Говоря о комплексировании методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, следует различать комплексироваиие геологических методов, комплексирование гео­ физических методов и, наконец, комплексирование геофизи­ ческих и геологических методов. В этой книге наиболее по­ дробно рассмотрено комплексирование геофизических методов и в меньшей степени комплексирование их с геологическими методами исследований.

Количество статей, посвященных комплексному применению геофизических методов, достигло нескольких тысяч. Однако теоретические основы рационального комплексирования рас­ сматриваются в сравнительно немногочисленных исследова­

рациональный комплекс — это значит найти наиболее выгодное сочетание разных геологических и геофизических методов исследований, чтобы наиболее полно решить определенные гео­ логические задачи при наименьших затратах труда и времени.

Одним из путей является применение математических мето­ дов: теорий игр, статистических решений, информации и мате­ матического программирования. Отдельные примеры исполь­ зования математического аппарата для выбора рационального комплекса пока ограничены весьма простыми ситуациями, в которых решение легко принять и без его привлечения. По­ этому в настоящее время комплекс геологических и геофизи­ ческих методов выбирают качественно-логическим путем, бази­ рующимся на сравнении возможностей отдельных видов исследований, вытекающих из физико-геологических предпосы­ лок и практического опыта.

Выбор рационального комплекса геофизических методов представляет собой самостоятельную задачу, хотя она и ре­ шается обычно в пределах более широкой задачи — выбора общего рационального комплекса геологических и геофизи­ ческих методов. Рациональным комплексом геофизических мето­ дов называется их определенное сочетание в пространстве и во времени, которое совместно с геологическими исследованиями позволяет наиболее уверенно, быстро и дешево решать кон­ кретные геологические задачи. Следует иметь в виду, что гео­ физические методы нередко дают дополнительную качественно новую информацию о геологическом строении района, которая не может быть получена чисто геологическими исследованиями. Это может оказаться даже более ценным, чем простая замена геологических методов геофизическими с целью удешевления поисково-разведочных работ.

Увеличение количества методов исследований, включаемых в комплекс, приводит чаще всего к более полному решению поставленной задачи, но одновременно и к удорожанию работ. Поэтому для комплекса требуется строгий отбор методов.

Рациональный комплекс — это продуманное сочетание мето­ дов друг с другом, а не произвольный их набор и нагроможде­ ние на одной и той же площади исследований. Каждый из методов должен давать необходимую дополнительную инфор­ мацию, не дублируя друг друга. Так, при поисках угольных месторождений, приуроченных к грабенам, поиски самих гра­ бенов ведутся гравиразведкой, изучение склонов грабенов — сейсморазведкой, а исследование их центральной части — электроразведкой. При поисках бокситов в Северо-Онежском бокситоносном районе депрессии в кристаллическом фунда­ менте ищут сейсморазведкой и электроразведкой, а состав пород фундамента изучают магниторазведкой.

Возможности отдельных геофизических методов при решении частных геологических задач определяются главным образом дифференциацией физических свойств (магнитных, электри­ ческих и др.) пород и руд. Поэтому для выбора комплекса необходимо иметь достаточно полные сведения о физических свойствах пород и руд будущего района исследований. Не останавливаясь на методике изучения физических свойств, достаточно полно изложенной в ряде руководств, отметим лишь, что результаты определений физических свойств следует обра­ батывать методами математической статистики, а результаты обработки изображать в виде графиков накопленной частости на специальном вероятностном бланке, как это рекомендуют А. Г. Тархов и А. П. Соловов. Этот способ изображения имеет ряд преимуществ перед вариационными кривыми и особенно таблицами.

В практике для определения физических свойств одной и той же породы (руды) часто берут множество (тысячи) образ­ цов или проводят многочисленные определения в естественных условиях залегания, что совершенно неоправданно. Как пока­ зал А. П. Соловов, а также другие исследователи, вполне достаточно 50—100 определений физических свойств одной

итой же породы (руды), чтобы точность их оценки была доста­ точной для правильного анализа применимости геофизических методов. Чаще всего распределение физических свойств пород

ируд с небольшим диапазоном изменений удовлетворяет нор­

мальному закону, а с большим диапазоном — логнормаль­ ному.

Наличие полных сведений о всех физических свойствах пород и руд района наряду со знанием особенностей геологи­ ческого строения позволяет обоснованно оценить общие условия применимости отдельных геофизических методов и наметить их рациональный комплекс. Включая в комплекс геофизические методы, основывающиеся на использовании разных физических свойств, можно уменьшить (а иногда и полностью исключить) неоднозначность геологического истолкования результатов геофизических наблюдений, когда по физическому полю нужно

сделать заключение о форме, размерах и других свойствах объекта, вызвавшего аномалию.

Геофизические методы, применяющиеся в начале исследова­ ний, должны привести к уменьшению перспективной площади, на которой в дальнейшем будут поставлены более детальные и часто более дорогие геофизические работы. Принцип последо­ вательного уменьшения площади и увеличения детальности поисков является наиболее экономичным. Обычно один, реже два-три геофизических метода являются основными и выпол­ няются на всей площади исследований; другие же методы служат дополнительными и применяются на наиболее перспек­ тивных участках, выделенных основными методами с учетом сложившихся геологических представлений. Обычно методы, выполняющиеся в начале исследований, являются и наиболее дешевыми.

Так, при поисках месторождений полиметаллических руд, олова, вольфрама, ртути в качестве, основных поиско­ вых методов выбирают литогеохимическую съемку и магнито­ разведку, а на следующей стадии поисков в комплекс включают электроразведку.

Рациональный комплекс меняется с течением времени. Он зависит от возможностей существующих геофизических методов и появления новых, от степени геологической изученности месторождений и полноты сведений о физических свойствах отдельных геологических объектов и т. д. Долгое время для поисков олова, вольфрама, молибдена на первом этапе исполь­ зовалась электроразведка, а для разбраковки аномалий элек­ троразведки применялись геохимические методы. В настоящее время основным поисковым методом на руды этих элементов является литогеохимическая съемка с последующим использо­ ванием электроразведки и других геофизических методов. Обнаружение естественных электрических полей над пегмати­ товыми жилами привело к тому, что метод естественного поля теперь часто включается в комплекс, применяемый при поисках слюдоносных пегматитов.

Разработка методов вызванной поляризации, переходных процессов, дипольного индуктивного профилирования вызвала изменение комплексов, применявшихся ранее при поисках меди, свинца, цинка, никеля и других полезных ископаемых. Новая портативная сейсмическая аппаратура для изучения малых глубин, по-видимому, позволит значительно расширить использование сейсмического метода при инженерно-геологи­ ческих изысканиях. Изменение комплекса геофизических мето­ дов — процесс достаточно длительный, если учесть тот факт, что только внедрение уже созданной аппаратуры занимает несколько лет, поэтому не следует думать, что установленный для решения каких-то задач комплекс методов очень быстро изменяется.

Выбор комплекса геофизических методов проходит два по­ следовательных этапа. На первом оценивают возможности отдельных методов и их модификаций при решении поставлен­ ной задачи в конкретных геологических условиях. Основанием для оценки служат знания главных черт геологического стро­ ения района, физических свойств пород и руд и анализ ранее проведенных геофизических исследований в данном или сход­ ных по геологическому строению районах. На втором этапе составляют варианты возможных комплексов геофизических методов, способных наиболее полно решить поставленную задачу. При выборе методов, включаемых в комплекс, учиты­ вают надежность решения поставленной задачи, необходимое время (производительность работ), стоимость метода и того или другого комплекса.

Итак, основой рационального комплексирования геофизи­ ческих методов является опыт геофизических исследований, выполненных 'при решении разных геологических задач в раз­ ных геологических условиях. Попытки некоторых исследова­ телей использовать для разработки теоретических основ ком­ плексирования математический аппарат пока еще не дали осязаемых результатов.

Другим важным вопросом, также в конечном счете связан­ ным с выбором комплекса геофизических методов, является комплексная интерпретация данных, полученных в результате полевых работ. В настоящее время геологическому истолкова­ нию подвергаются чаще всего результаты полевых работ отдельно по каждому из методов, включенных в комплекс; затем выводы сравниваются. При интерпретации данных од­ ного метода учитываются результаты, полученные по другим методам. Это апробированное практикой направление, повидимому, останется основным приемом расшифровки еще многие годы. Начинают развиваться вероятностно-статисти­ ческие методы интерпретации и истолкование данных несколь­

ного комплекса геофизических методов для решения той или иной геологической задачи.

Успехи рудной геофизики в СССР общеизвестны. Немалая доля этих достижений связана с разработкой и внедрением методики комплексных геофизических работ, ибо использование рациональной системы поисков дает, пожалуй, не меньший геологический и экономический эффект, чем применение новых геофизических методов. Ассигнования на рудную геофизику составляют около 10—12% от общих ассигнований на геолого­ разведочные работы. Наибольшие объемы геофизических ис-