Разрабатываем, производим, поставляем оборудование и ПО для геологоразведочных работ

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МЕЖСКВАЖИННОЙ ЭЛЕКТРОТОМОГРАФИИ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ДЛЯ ДЕТАЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ СУЛЬФИДНОГО ОРУДЕНЕНИЯ


А. В.ВОРОБЬЕВА, аспирант
К. В. ТИТОВ, д-р геол. -минерал. наук, профессор,Санкт-Петербургский государственный университет
А. Е. КАМИНСКИЙ, руководитель группы интерпретации
А. М. МАРЕНКО, генеральный директор ЗАО «КГЭ <«Астра», Санкт-Петербург

A. V. VOROBYEVA, post-graduate student,
K. V. TITOV, Dr. in geol. & min. sc., professor, Saint Petersburg State University
A. E. KAMINSKIY, chief of interpretation group
A. M. MARENKO, general director, JSC «Geophysical company <«Astra»

Межскважинная электротомография (МЭТ) вызванной поляризации (ВП) - одно из развивающихся направлений электроразведки. Разрешающая способность этого метода по­ зволяет детально изучать распределения удельного электрического сопротивления и поля­ ризуемости в условиях сложных сред. В статье представлена одна из возможных техноло­ гий проведения МЭТ ВП во временной области, методика обработки и интерпретации дан­ ных. Приведены результаты МЭТ ВП на участке с сульфидным оруденением (Кольский полуостров).
Ключевые слова: электротомография, скважина, сульфиды, инверсия.

EXPERIENCE OF CROSS-HOLE ELECTRICAL IP-TOMOGRAPHY FOR DETAILED STUDY OF SULFIDE MINERALIZATION


Cross-hole induced polarization tomography is а promoting area of electrical survey. The high resolution of this method allows detailed study of the distribution of electrical resistivity and chargeability in a hole-hole plane. In the paper we describe a used field technique, principles of data acquisition and inversion. We present results of the cross-hole induced polarization tomography obtained on a site with sulphide mineralization (Kola Peninsula).
Key words: electrical tomography, borehole, sulfides, inversion.

О бъект исследования находится в п ре­ делах слож но построен ной тектонической зоны севера К ольского полуострова и п р ед­ ставляет собой м етасоматический массив кварц-плагиоклазового состава, окруж ен­ ный осадочны м и породам и риф ейского в оз­ раста. В теле м ассива и во вм ещ аю щ их п о­ р одах выявлены зоны сульф идной минерализации, сопровождаю щ иеся геохимическими аномалиями золота и элементов-спутников. Д ля оценки перспективности геохи м и ­ ческих аномалий потребовалось прослеж и ­ вание границ массива и оконтуривание зон сульф идной м инерализации в м ассиве и во вм ещ аю щ их породах. С огласно геологиче­ ском у заданию наблю дения выполнялись


Рис. 1. Схемы установок межскважинной томографии: а - трехэлектродная наземная; б - разностно-потенциальная длиной 20 м; в - разностно-потенциальная длиной 40 м; г - градиентная скважинная; д - трехэлектродная межскважинная; е - трехэлектродная скважинно-поверхностная
1, 2 и 3 - неактивные, питающие и приемные электроды соответственно

методом ВП [1] в модификации межсква- жинной электротомографии с использова­ нием имеющихся на объекте скважин. При этом по распределению удельного электри­ ческого сопротивления (УЭС) предполага­ лось оконтурить массив, а по распределе­ нию поляризуемости - проследить распро­ странение зон сульфидной минерализации в межскважинном пространстве. Для решения поставленных задач была выбрана система наблюдений, включающая измерения в стволе одной скважины, меж- скважинные измерения в парах скважин и измерения по системе скважина - поверх­ ность (рис.1) [5]. Измерения проводились с использованием многожильных кос со свинцовыми приемными и питающими электродами. Расстояние между электрода­ ми 10 м. На поверхности в качестве прием­ ных использовали стандартные неполяри- зующиеся Cu/CuSO4-электроды. Коммута­ ция приемных и питающих электродов про­ изводилась вручную. При производстве измерений использо­ вался комплект аппаратуры АИЭ-2 (ООО НПК «Элгео», Санкт-Петербург), вклю­ чающий измеритель вызванной поляризации и генератор тока мощностью 1 кВт. Разно­ полярные импульсы тока имели длительность 2 с с двухсекундной паузой между ними. Для вычисления значений кажущего­ ся сопротивления использовались значения напряжения в конце токового импульса. Из­ мерения переходных процессов проводились в паузе с нарастающей длительностью вре­ менных окон, что позволяло сохранять при­ емлемое отношение сигнал/шум. Спад ВП характеризовался семнадцатью измерениями.


Рис.2. Распределение чувствительности для всей системы наблюдений


Рис.3. Геоэлектрический разрез по линии скважин 9-21: а и б - распределение УЭС и поляризуемости соответственно

Для уточнения геологических границ в околоскважинном пространстве был вы­ полнен каротаж методом ВП с использова­ нием трехэлектродных зондов кровельного (M1N4B) и подошвенного (А4МШ) типов с шагом наблюдения 1 м. Сеть наблюдений позволила получить около 500 измерений на одну пару скважин в интервале глубин H = 100 м. Такая плотность наблюдений позволяет детально изучить межскважин- ный геоэлектрический разрез. В качестве оценки разрешающей способ­ ности выбранной системы наблюдений изу­ чено распределение чувствительности, кото­ рое характеризует степень влияния каждой ячейки модели на результаты измерений.
Функция чувствительности для модели од­ нородного полупространства (рис.2) рассчи­ тана при помощи программы ZondCHT2D (А.Е.Каминский, ЗАО «КГЭ "Астра"») по формуле


где 


𝜌ki  - кажущееся удельное электрическое сопротивление в точке i на поверхности, 𝜌j - удельное электрическое сопротивление в ячейке j -й модели [5]. Полученные данные обработаны с по­ мощью программы ZondCHT2D. Использо­ ван метод наименьших квадратов Ньютона с регуляризацией в модификации Оссаm [2], который позволяет получить гладкие и наи­ более устойчивые распределения геоэлек- трических параметров. Обработка проводи­ лась в несколько этапов: 
     1) одномерная инверсия данных элек­ трического каротажа по кажущемуся сопро­ тивлению и кажущейся поляризуемости 𝜂;
     2) двумерная инверсия [3, 4] данных ос­ тальных схем наблюдений, при этом данные по УЭС, полученные при инверсии карота­ жа, использовались в качестве стартовой модели для характеристики околоскважин- ного пространства;
     3) инверсия данных кажущейся поляри­ зуемости на основе полученной модели рас­ пределения УЭС.

Аналогичным образом использовались результаты подбора поляризуемости по ка­ ротажу для моделирования околоскважинного пространства.
В качестве критериев оптимального решения обратной задачи были приняты минимальная невязка между измеренными и вычисленными данными, «гладкость» рас­ пределения геоэлектрических параметров и соответствие полученной модели априорной информации (данным бурения и каротажа).
В результате получены геоэлектриче- ские разрезы в виде распределений удельно­ го электрического сопротивления и поляри­ зуемости. Распределение УЭС главным об­ разом отражает литологическую характери­ стику пород, распределение поляризуемости позволило выделить зоны сульфидной ми­ нерализации (рис.3).
Метасоматические породы массива на фоне переслаивающихся песчаников алев­ ролитов и аргиллитов характеризуются по­ вышенными значениями УЭС и оконтурены по изолинии УЭС 2000 Ом м. Песчаники характеризуются широким диапазоном УЭС: от 500 до 2000 Омм. Наиболее низкоомны­ ми являются аргиллиты и алевролиты, УЭС которых составляет 50-100 Омм. Зоны сульфидизации отвечают повышенным зна­ чениям поляризуемости и выделены по изо­ линии 1,5 %.
Опыт работ показал, что предлагаемая методика межскважинной томографии по­ зволяет детально изучить распределение УЭС и поляризуемости геологических объ­ ектов в межскважинном пространстве при расстоянии между скважинами не более 70 м.
 

ЛИТЕРАТУРА

1. Комаров В.А. Электроразведка методом вызван­ ной поляризации. Л., 1980. 391 с.
2. Constable S.C., Parker R.L., Constable C.G. Occam’s inversion: A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data // Geophysics. 1987. P.287-300.
3. Daily W., Owen E. Cross-borehole resistivity tomography // Geophysics. 1991. P.1228-1235.
4. Lesur V, Cuer M , Straub A. 2-D and 3-D interpretation of electrical tomography measurements. Part 1: The forward problem // Geophysics. 1999. P. 386-395.
5. Zhou B., Greenhalgh S.A. Cross-hole resistivity tomography using different electrode configuration // Geophysical Prospecting. 2000. P. 887-912.

REFERENCES

1. Komarov V.A. Geoelectrics method of induced polarization. Leningrad,1980. 391 p.
2. Constable S. C., Parker R. L ., Constable C. G. Occam’s inversion: A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data // Geophysics. 1987. P.287-300.
3. Daily W., Owen E. Cross-borehole resistivity tomography // Geophysics. 1991. P.1228-1235.
4. Lesur V, Cuer M , Straub A. 2-D and 3-D interpretation of electrical tomography measurements. Part 1: The forward problem // Geophysics. 1999. P. 386-395.
5. Zhou B., Greenhalgh S.A. Cross-hole resistivity tomography using different electrode configuration // Geophysical Prospecting. 2000. P. 887-912.

Заказать бесплатный звонок

Телефон
Спасибо за обращение!
Мы обязательно с Вами свяжемся.
Ошибка на сервере.
Повторите запрос позже.