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

стов 1—5 ir, содержание фосфорного ангидрида 20—30%. Отмечаются еще карстовые фосфориты. Глубина полостей, выполненных ими, достигает десятков метров, содержание фосфорного ангидрида около 20%. По химическому составу все перечисленные типы близки друг другу.

В результате гамма-съемки установлено, что залежи фосфо­ ритов отмечаются аномалиями первые десятки микро рентген в час при фоновых значениях 4—5 мкр/ч. Литогеохимическая съемка выполнена по сети 500 X (50 -к 10) м с отбором проб из закопушек глубиной 20—25 см. Отмечено, что на площадях развития фосфатизированных доломитов и известняков с со­ держанием фосфорного ангидрида до 5% концентрация фосфора в ореолах рассеяния составляет 0,1—0,3, иногда до 1%, а с со­ держанием больше 5% — от 0,3 до 1,1 , при фоне 0.1%. На рис. 111 видно, что изолинией 1% хорошо оконтуриваются фосфоритоносные пласты.

радиоактивных методов зависит от конкретных физико-геологи­ ческих условий. Другие геофизические методы для непосред­ ственных поисков фосфоритов не применяют, но ими с успехом решают многие задачи геологического картирования в процессе поисков. На месторождениях распространен гамма-каротаж.

соли

Наиболее важное промышленное значение имеют каменная соль (галит), сильвин, карналлит. По генетическим типам выделяют ископаемые осадочные месторождения разного воз­ раста, представленные пластовыми или куполообразными за­ лежами, имеющими мощность несколько сотен метров и больше; соляные источники и рассолы; современные соляные место­ рождения. По форме соляные купола могут быть весьма раз­ ными: от пологих поднятий до крутых штоков, конусов и т. п. Наибольшее число солянокупольных структур' в СССР при­ ходится на Волго-Уральскую провинцию. Пластовые залежи солей занимают по площади десятки и сотни квадратных кило­ метров.

Геофизические методы применяют почти исключительно на месторождениях каменной и калийной солей ископаемого осадочного генезиса. Эти соли, как правило, имеют плотное строение, содержат небольшое количество механических и хи­ мических примесей: глину, ангидрит, гипс.

По физическим свойствам каменная и калийная соли до­ вольно резко отличаются от вмещающих пород. Плотность

Плотная необводненная кристаллическая соль обладает очень высоким удельным электрическим сопротивлением — сотни ты­ сяч ом-метров и больше. Сопротивление соленосных толщ в целом определяется степенью их увлажнения. По параметри­ ческим определениям с помощью ВЭЗ сопротивление соленосной толщи Верхнекамского месторождения 500—800 ом-м. Удель­ ное сопротивление соляных рассолов очень низкое — доли ом­ метра. По высокому удельному сопротивлению залежи соли сравнительно легко выделяются ср'еди вмещающих пород. Соли диамагнитны. Каменная соль нерадиоактивна, калийная обла­ дает повышенной радиоактивностью, так как содержит радио­ активный изотоп калия. Скорость распространения упругих колебаний в соленосных толщах, как и плотность, довольно выдержанна и составляет приблизительно 4000 м/сек.

Геофизические методы с успехом используют для поисков соляных куполов, что особенно важно в связи с приуроченной к ним нефтеносностью. Основным поисковым методом является гравиразведка, фиксирующая соляные купола пониженными значениями Ag. Рельеф крутопадающих склонов куполов успешно изучают сейсморазведкой, по результатам которой задают глубокие буровые скважины. Роль электро- и магнито­ разведки при исследовании солянокупольной тектоники пока невелика.

В качестве примера приведем геофизические работы, выпол­ ненные на Верхнекамских пластовых месторождениях калий­ ной и каменной солей. В верхней части разреза залегает толща песчаников, глин, известняков, мергелей общей мощностью до 300—400 м. Под ней располагается толща каменной соли мощностью до 70 м, а еще ниже толща калийных и магниевых солей мощностью до 100 м. Последняя подстилается тоже пла­ стами каменной соли мощностью до 400 м. Ниже зале­ гают глинисто-ангидритовые породы, переходящие в изве­ стняки.

Основной задачей геофизической съемки было определение рельефа поверхности соленосных отложений. Задачу решали комплексом, состоящим из грави-, электро- и сейсморазведки. С помощью гравиразведки выявили крупные поднятия и погру­ жения соленосных толщ. Более детальное изучение их рельефа проводили электроразведкой, опирающейся на данные сейсмо­ разведки, выполненной на опорных профилях в разных уча­ стках этого огромного месторождения.

Для расчленения разреза и выделения в нем пластов калий­ ной солп успешно используют гамма-каротаж. Пласты калийной соли отмечаются на диаграммах положительными аномалиями. Более подробно методика геофизических работ на месторожде­ ниях солей рассматривается в курсе структурной геофи­ зики.

212

километров. При фоне 0,01 мг/л содержание бора в водах в пре­ делах месторождений достигает 5 мг/л.

Некоторые дополнительные сведения о перспективности района на месторождения бора могут дать геоботанические исследования. Установлено, что растительный покров зависит от боратоносности пород. При незначительном содержании бора (сотые доли процента) растительность особо пышная, так как малые дозы бора стимулируют рост растений. Повы­ шенное содержание бора угнетает растения, а при высокой концентрации растительный покров почти совсем отсут­ ствует. На рис. 112 видно, что данные геоботанической съемки и спектрального анализа почв совпадают.

При поисках химических осадочных месторождений боратов, связанных с залежами каменной и калийной солей, геофизи­ ческие методы применяют лишь для выделения скоплений боратов среди пластов соли. Делают это с помощью нейтронного гамма-каротажа скважин. Поиски же благоприятных боро­ носных соляных структур ведут комплексом методов, состо­ ящим из грави-, электро- и сейсморазведки. Методика этих работ рассматривается в курсе структурной геофизики.

СЕРА

Известно несколько генетических типов месторождений серы, среди которых наибольшее промышленное значение имеют осадочные. Крупное сингенетичное месторождение серы находится в Среднем Поволжье, где залежи серы связаны с битуминозными известняками. Самый близкий к поверхности горизонт серных руд залегает на глубине 8—16 м, а наиболее глубокий — 40 м. Мощность сероносных пластов достигает нескольких метров. Залегание слоев горизонтальное. Эпигенетичные месторождения серы (Средняя Азия) образовались по трещинам, зонам смятия разных пород. Форма -залежей — крутопадающие жилы.

214

что сероносные известняки большей частью приурочены к об­ ласти выклинивания гипсовой толщи, можно выделить пер­ спективные участки по данным ВЭЗ или ДЭЗ. На вертикальной карте изоом, построенной по результатам дипольных зондиро­ ваний, гипсовая толща и известняки отражаются повышением

еще не определена.

При поисках серы в Северо-Камчатском районе, где место­ рождения вулканогенного происхождения связаны со вто­ ричными кварцитами, рекомендуется использовать комплекс из магниторазведки, ВЭЗ, электропрофилирования, методов естественного поля и вызванной поляризации. С помощью магниторазведки картируют толщу вторичных кварцитов, мето­ дом естественного поля по отрицательным аномалиям до —400 мв выделяют сероносные залежи, которые изучают мето­ дами ВЭЗ и ВП.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ

МАТЕРИАЛЫ

Строительные материалы весьма разнообразны. К ним относятся известняки, глины, гравий, песок, изверженные и метаморфические породы, широко используемые в промыш­ ленности и строительстве.

По физическим свойствам многие строительные материалы достаточно сильно отличаются от вмещающих их образований, что дает возможность применять при их поисках и разведке геофизические методы. Каменные материалы (известняк, мра­ мор, изверженные породы) в коренном ненарушенном залегании имеют высокое удельное электрическое сопротивление, исчисля­ емое сотнями и тысячами ом-метров, резко отличное от сопро­ тивления песчано-глинистых толщ. Глины характеризуются низким сопротивлением, первые десятки ом-метров. Сопроти­ вление песков определяется в основном их водонасыщенностью и минерализацией воды, заполняющей поры. Последний фактор при поисках не играет существенной роли, так как на неболь­ ших глубинах воды практически пресные. Сопротивление сухих боровых песков может достигать десятков тысяч ом­ метров, в то время как сильновлажные пески характеризуются сопротивлением десятки — первые сотни ом-метров. Сопро­ тивление песчано-глинистых пород зависит от соотношения песков и глин и от степени насыщенности водой.

Магнитные свойства строительных материалов также раз­ личны. Известняки и пески практически немагнитны, глины

216

повышенной намагниченностью. Плотность изверженных пород обычно 2,5—3,2, известняков 2,4—2,7, песков и глин 1,8—2,2 г/см3. Скорость распространения упругих колебаний в изверженных породах и известняках, как правило, больше 3000, а в рыхлых песчано-глинистых породах меньше 2000 м/сек. Повышенной радиоактивностью отличаются многие виды глин, а также кислые изверженные породы.

При исследовании месторождений строительных материалов перед геофизическими методами обычно ставятся следующие геологоразведочные задачи: 1) найти месторождения в районах, перспективность которых уже установлена по геологическим данным, 2) оконтурить уже выявленные залежи, 3) определить мощности покрывающей и полезной толщ, 4) приблизительно оценить качество строительных материалов: выявить закарстованные участки в известняках, степень однородности песчаных или глинистых толщ и т. п.

Чаще всего объектом поисков и разведки являются место­ рождения известняков. В тех редких случаях, когда известняки залегают среди изверженных пород, их можно успешно искать магниторазведкой. На фоне неспокойного магнитного поля изверженных пород практически немагнитные известняки вы­ деляются вполне отчетливо. Обычно же известняки распола­ гаются среди осадочных песчано-глинистых толщ, и для их по­ исков наиболее целесообразна электроразведка постоянным или переменным током. В зависимости от конкретной геологической обстановки следует использовать методы ВЭЗ или электропрофилирования симметричной установкой с двумя разносами питающих электродов. Залежи известняков выделяются зонами повышенных сопротивлений на более низком фоне, характерном для песчано-глинистых пород.

На известных месторождениях известняков геофизические исследования используют для определения мощности вскрыши и поисков участков, где известняки близко подходят к дневной поверхности и их разработка карьерами наиболее выгодна. Эти задачи чаще всего решают с помощью метода ВЭЗ. Если известняки перекрываются глинами, то расшифровка кривых ВЭЗ не встречает затруднений. Если же выше известняков залегают песчаные отложения, то расшифровка ВЭЗ услож­ няется. На рис. 114 приведены кривые ВЭЗ, выполненных около буровых скважин в одном из районов Подмосковного угольного бассейна.

Известняки, выходящие на дневную поверхность (скв. 1), отмечаются резким максимумом рк, и по кривой ВЭЗ можно примерно установить их мощность. Если известняки перекры­ ваются суглинками и глинами (скв. 2, 3), то по ВЭЗ легко определить глубину верхней границы известняков, а об их мощности судить нельзя (по крайней мере, при небольших разносах АВ). Если же над известняками залегают пески

217

Pnc. 1И. Кривые ВЭЗ на месторождении известняков (но М. А. Шибакоку). 1 — суглинки; 2 — пески; 3 — глины; 4 — известняки плотные; 5 — доломиты.

(скв. 4, 5), то расшифровать ВЭЗ трудно или вообще невоз­ можно, так как неизвестно, известнякам или пескам соответ­ ствует горизонт высокого сопротивления. Поэтому электро­ разведку методом ВЭЗ целесообразно сопровождать бурением мелких скважин с помощью самоходной установки.

Неточности в определении глубины залегания известняков могут быть обусловлены как неправильным выбором сопроти­ вления надопорного горизонта, так и разрушенностью верхнего слоя известняков. Опыт показывает, что эти ошибки обычно не превосходят 10—15%. Большей точности в определении мощности вскрыши можно добиться с помощью микросейсмических исследований, однако отсутствие хорошей серийной ацпаратуры сдерживает внедрение этого метода.

Геофизические работы проводят также для выявления кар­ стовых воронок в известняках. Закарстованность известняков необходимо знать при подсчете их запасов. Кроме того, экс­ плуатация залежей сильно усложняется, если карьер при своем продвижении встречает карстовую воронку больших размеров. Воронки и зоны закарстованности обычно обнаружи­ ваются симметричным электропрофилированием с двумя раз­ носами питающих электродов. Карсты, заполненные разрушен­ ными известняками и песчано-глинистыми породами, выде­ ляются зонами пониженных сопротивлений.

На одном из месторождений известняков в Приморье по результатам ВЭЗ были построены геологические разрезы и карта изомощностей известняков (рис. 115), которые исполь-

218