Геоинформационная система на примере подземной векторной магниторазведки

© A.M. Мухаметшин, B.M. Анисимов, 2012

УДК 555.0004.9

А.М. Мухаметшин, В.М. Анисимов

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА НА ПРИМЕРЕ ПОДЗЕМНОЙ ВЕКТОРНОЙ МАГНИТОРАЗВЕДКИ

Представлен краткий анализ, преимущества непрерывных вдоль профиля измерений магнитной восприимчивости и составляющих вектора геомагнитного поля с целью решения геологоразведочных задач. Показано, что дискретные измерения не решают половину из комплекса задач и более чем вдвое проигрывают при решении пространственных определений.

Ключевые слова: геоинформационная система, векторная магниторазведка, магнитная восприимчивость, дискретные измерения, непрерывные измерения.

Как уже неоднократно представлялось автором, геоинформационная система (ГИС), построенная на основе применения метода подземной векторной магниторазведки (ПВМ), имеет, в отличие от общеизвестной ГИС, возможность измерять, обрабатывать и объяснять получаемую информацию о магнитных особенностях и свойствах контролируемого объекта [1—4].

Известно, что в методе ПВМ используется специализированная маг-ниторазведочная аппаратура — комплексный шахтно-скважинный магнитометр КШСМ-38. Этот прибор позволяет регистрировать магнитную восприимчивость и все три компонента вектора геомагнитного поля вдоль линии наблюдения в непрерывном режиме. Отметим при этом, что линия наблюдения может иметь любую ориентацию в пространстве от вертикально восходящего направления вверх до вертикально нисходящего вниз, а также и всех горизонтальных направлений, в том числе и на поверхности земли. В последнем случае можно значительно упростить разработанные методики выполнения измерений и способы интерпретации.

Рассмотри преимущества непрерывного способа регистрации измеряемых величин.

а) Измерения магнитной восприимчивости горных пород, вскрытых скважинами наземного или подземного бурения. Непрерывно регистрируемая вдоль линии наблюдения и метрологически обеспеченная величина магнитной восприимчивости вскрытых горных пород и руд позволяет решать целый ряд основных задач геологической разведки:

• литологическое расчленение пород;

• корреляция и коррекция разрезов по разным линиям наблюдения и скважинам;

• выделение рудных интервалов и зон в разрезах по скважинам;

• получение исходных данных об истинной величине магнитной восприимчивости пород и руд для интерпретации аномалий по векторным характеристикам геомагнитного поля.

Из многолетнего (более 40) опыта известно, что горные породы и руды весьма резко (более чем на 3-4 порядка) дифференцированы по величине магнитной восприимчивости. На этой основе в разрезе скважин можно автоматически выделять среди

Рис. 1. Дифференциация гранитной интрузии по данным подземной векторной магниторазведки

вмещающих пород слабо-, сильно- или совсем немагнитные включения. На рис. 1 приведены результаты дифференциации гранитной интрузии по данным ПВМ на одном из золоторудных месторождений. Здесь приведен геологический разрез, уточненный по

данным на кривых магнитной восприимчивости и вертикальной составляющей вектора геомагнитного поля. Уточнение состояло в том, что на всем интервале глубин от 128 до 185 м, отмеченном геологами как интрузия светлых и темноцветных гранитов

по данным ПВМ были выделены несколько интервалов перспективных на промышленное оруденение:

• 128 + 140 м — несколько прожилков турмалин-пиритового состава, окварцованных гранитов с вкрапленностью пиритов и кварц-турмалин-сульфидного состава. Мощность прожилков составляла от первых сантиметров до 0,5 метра;

• 144,2 ^ 145,4 м — прожилки пирит-турмалин-кварц-серицитового состава;

• 164,6 ^ 171,8 м — среди светлых полосчатых гранитов выделены кварцевые прослойки с включениями эпидота.

Приведенный пример является убедительным доказательством преимущества непрерывной вдоль скважины регистрации измеряемого параметра для решения задачи литоло-гической дифференциации пород и выделения рудных интервалов. Очевидно даже при визуальном анализе данного рисунка, что при шаге измерений в 1 м (именно такой шаг обычно практикуется с цифровыми и иными магнитометрами) решение указанных выше геологических задач не гарантируется. Более того, при ныне разрабатываемом программном обеспечении геоинформационных систем на основе шахтно-скважинных магнитометров, указанные выше интервалы, либо вообще не выделяются, либо выделяются с большими искажениями.

Наиболее высокой эффективностью (из-за стоимости бурения) отличаются непрерывные вдоль оси скважины магнитные измерения при исследовании сверхглубоких и глубоких скважин [3]. На рис. 2 приведены результаты расчленения мощной трап-повой интрузии с учетом данных скважинной магнитометрии в скв. ВН-6, Сибирская платформа. На ри-

сунке хорошо выделяется расслое-ность данной трапповой интрузии, т. е. сильно выраженная неоднородность по магнитным параметрам.

Отмечается сходство и различие в поведении кривых х (магнитная восприимчивость) и 7а (вертикальная компонента). В приконтактовых зонах наблюдается увеличение магнитной восприимчивости и вертикальной составляющей поля по абсолютной величине. В этих зонах, особенно в верхней, х достигает 14000*10-5 ед. Си, 7а до -5000 нТл. Такое поведение кривых х и свойственно для гломеро-порфировых долеритов. Средняя часть, представленная доле-ритами офито-коккитовой структуры, по магнитным свойствам однородна. Магнитная восприимчивость имеет величину около 5000*10-5 ед. Си, величина внутреннего магнитного поля не превышает 500 нТл, кривая 7а менее изрезана. Долериты оливиносо-держащие и оливиновые гломеро-порфировые имеют величину магнитной восприимчивости, ненамного превышающую величину х для доле-ритов офито-коккитовых, и являются как бы переходным звеном от гломе-ро-порфировых долеритов к долери-там офито-коккитовым. Гломеро-порфировые долериты обладают меньшим значением фактора несколько большими значениями х, чем долериты офито-коккитовой структуры и оливиновые долериты, т. е. породы, составляющие центральные части интрузий, более раскристалли-зованные. Как показали исследования Т. Нагаты (Нагата, 1965), Ё. Е. Шол-по (Шолпо, 1977), по распределению значений Р можно устанавливать изменения в составе и структуре пород, связанные с зонами окисления, или иные вторичные изменения, и показано, что чем более крупнозернистым является ферромагнитный материал,

ЕЯ1Г°П5 Ш6 ЕЕ7

Рис. 2. Результаты расчленения мошной траппо-вой интрузии с учетом данныгх скважинной магнитометрии. Скв. ВН-6 (интервал глубин 743-964 м), Сибирская платформа (по Г. В. Иголкиной, 2002):

1 — афанитовые долериты и микродолериты; 2 — пой-килитовые и пойкилофитовые долериты; 3 — гломеро-порфировые долериты; 4 — офито-коккитовые трокто-литовые долериты до пикритовых; 5 — оливиновые разности; 6 — габбро-долериты, ферро-габбродолериты; 7 — границы структурной неоднородности долеритового тела по керну с учетом магнитных характеристик; 8 — роговики

тем ниже его магнитная жесткость и, следовательно, ниже стабильность и меньше сохранность первичной оста-точности намагниченности. Возможно, что причина изменения намагниченности долеритов связана не только

с увеличением степени рас-кристаллизованности пород, но и с внешними условиями существования породы [3].

Установленные для данной интрузии особенности строения, состава и магнитные свойства служили основой для идентификации подобных интрузий, вскрытых скважинами глубокого бурения на площадях, расположенных на расстоянии до 700 км. Как известно, трап-повые интрузии залегают субгоризонтально и распространены на больших площадях [3]. При этом очевидна важность непрерывных вдоль скважины магнитных измерений.

б) Измерения составляющих (компонент) вектора геомагнитного поля. Если при измерениях магнитной восприимчивости изучаются непосредственно стенки скважины в слое толщиной порядка нескольких сантиметров, то по измерениям напряженности магнитного поля изучается околоскважинное пространство в радиусе десятков и сотен метров. Расстояния, на которых можно практически зафиксировать аномалии от намагниченных тел, зависят от многих факторов, в том числе и детальности измерений. Как уже было отмечено выше авторами, в свое время была выполнена разработка аппаратуры КШСМ-38, предназначенной для непрерывных измерений в скважинах и горных выработках с самой различной ориента-

цией в пространстве [4]. При этом была выполнена оценка погрешности определений аномального поля и дальности обнаружения новых, ранее неизвестных магнетитовых рудных тел ([4], стр. 113-116). Было доказано, что такие сильно намагниченные объекты с запасами до 2 млн тонн при непрерывной регистрации всех трех компонент вектора геомагнитного поля могут быть обнаружены не далее 100 м по измерениям вертикальной составляющей, а определить азимут на этот объект и его пространственное положение по измерениям двух горизонтальных составляющих можно только на расстояниях до 70 м. Если же запасы магнетитов достигают 5 млн тонн, то такой объект может быть обнаружен на рас-

стоянии около 200 м, а его пространственное положение и азимут на него определится уже на 150 м.

Что же касается дискретных, то есть измерений через определенный интервал (обычно через 1 м и более), то совершенно очевидно, что все показатели ухудшаются в разы. Следовательно, эффективность таких исследований снижается не менее чем на порядок. Отсюда следует сделать следующий вывод — для геоинформационной системы необходима аппаратура позволяющая выполнять непрерывные вдоль профиля измерения и только в этом случае можно применять соответствующее программное обеспечение в соответствующих геоинформационных системах.

1. Muhametshin A.M. Geoinformation system in method of miner geology — underground vector magnetometric / Internat. Conf. «GIS in Geology», 13-15 November, 2002, M., 85-86.

2. Мухаметшин А.М. Горная геофизика — эффективная геологоразведочная технология на действующих горнодобывающих предприятиях / Ж. Геофизика. — 2003. — № 2, С. 59—63.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Иголкина Г. В. Скважинная магнитометрия при исследовании сверхглубоких и глубоких скважин. — Екатеринбург: УрО РАН, 2002. — 215 с.

4. Мухаметшин A.M. Подземная векторная магнитометрия в рудничной геологии. — Екатеринбург: УрО РАН, 1997. — 214 с. ГТТШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Мухаметшин A.M. — доктор геолого-минеральных наук, главный научный сотрудник, Горный институт УрО РАН;

Анисимов В.М. — кандидат технических наук, начальник отдела ООО «СТК».

ПРОГРАММНЫЕ ЛОЗУНГИ, СПОСОБНЫЕ ОБЪЕДИНИТЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКУЮ ИНТЕЛЛИГЕНЦИЮ

Инженерное сообщество — последняя реальная сила, способная решить многовековую проблему комфортного жилья для всех слоев россиян.