Предмет, методы и задачи разведочной геофизики

Лекция №1

Тема: Введение

Предмет геофизики

Геофизика – (Ге «ge» – Земля и «physike» физика – основы естествознания)

- это комплекс наук, которые исследуют физическими методами строение Земли, ее физические свойства и процессы, происходящие в ее оболочках.

Разделы геофизики

Геофизика как обобщающая фундаментальная наука включает:

1) Физику так называемой твердой Земли. Физика Земли изучает лишь Землю, как планету и ее оболочки:

• литосферу, мощностью порядка 100 км;
• астеносферу, простирающуюся до глубин 400 км;
• мантию - до глубин 2900 км;
• ядро внешнее (до глубин 5100 км);
• внутренне ядро (до центра Земли).

2) геофизику воздушной оболочки, включающую прикладные разделы:

• физику космоса;
• физику атмосферы;
• метеорологию;
• климатологию;

3) геофизику водной оболочки (гидросферы), включающие прикладные разделы:

• гидрофизики,
• океанологии,
• физики моря,
• лимнологии (изучение озер),
• гидрологии (изучение рек),
• подземной гидросферы,
• гляциологии (изучение ледников) и др.

4) науки, изучающие конкретные физические поля Земли:

· магнитометрию;

· гравиметрию;

· геоэлектрику;

· геотермия;

· сейсмологию;

· поле ядерных сил.

Из геофизики литосферы выделились разведочная или прикладная геофизика с методами, имеющими большое практическое значение при поисках и разведке полезных ископаемых и называемыми гравиразведкой, магниторазведкой, электроразведкой, сейсморазведкой, терморазведкой, ядерной геофизикой и геофизические методы исследования скважин (ГИС).

 

Физические поля и аномалии

Физическое поле – особая форма материи; система с бесконечным числом степеней свободы. Физическое поле связывают составные части вещества в единые системы и передают с конечной скоростью действия одних частиц на другие. К физическим полям относятся электромагнитное поле и гравитационное поле (электромагнитное поле было изучено физикой первым), поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным частицам (например, электрон-позитронное поле).

Источником физических полей являются частицы (например, для электромагнитного поля – заряженные частицы).

Каждая частица физического поля характеризуется определенной величиной. Эти величины могут быть скалярными и векторными, а следовательно, и физические поля могут быть соответственно скалярными и векторными.

Каждое физическое поле численно характеризуется своими параметрами:

Гравитационное поле определяется ускорением свободного падения или силы тяжести g;

Геомагнитное поле - полным вектором напряженности T и различными его элементами (вертикальной составляющей Z, горизонтальной составляющей H и др.);

Электромагнитное поле - характеризуется векторами магнитной напряженности H и электрической напряженности E составляющими;

Упругое поле – характеризуется скоростями распространения различных упругих волн;

Термическое поле - температурами;

Ядерно-физическое поле - интенсивностями естественного и искусственно вызванных гамма- и нейтронных излучений.

Геофизические методы изучают как естественные поля, так и искусственно создаваемые.

К естественным полям относятся магнитное и гравитационное поля Земли, некоторые виды электрических полей, поле распределения радиоактивности. В создании этих полей человек не принимает участие, они обусловлены самой природой.

К искусственным полям относятся электромагнитное поле, поле распространения упругих колебаний, поле искусственной радиоактивности.

 

Тема: Петрофизика – как отрасль знаний.

 

Цели и задачи петрофизики

Исследования физических свойств в геологии и геофизики, ведущиеся для изучения горных пород и руд, являются специфическими и характеризуются своими задачами, теорией, методикой.

Эта область знаний выделена в науку петрофизику. Петрофизика изучает, главным образом, свойства геологических образований (пород) создающие физические поля, которые могут быть измерены геофизическими методами. Таким образом, можно считать, что прикладная геофизика базируется на такой науке как петрофизика.

 

Петрофизика предусматривает изучение:

· физических величин (проницаемость, электропроводность, радиоактивность и др.), включающие понятия этих величин, единиц измерений;

· физических и физико-химических процессов, происходящих в горных породах, во время которых проявляется их физические и физико-химические свойства;

· предельные, средние, медианные и модальные значения (вариационные ряды) петрофизических величин и характеристик для типов и групп пород;

· связей петрофизических величин между собой и с другими величинами;

· локальных и региональных площадных изменений петрофизических величин, связанных с особенностями геологического строения тел или регионов, процессами магматизма, седиментации, деятельностью подземных вод, залежами полезных ископаемых.

Основными разделами петрофизики являются:

· исследования природы каждого из многочисленных физических свойств горных пород, зависимости их от факторов различной природы;

· построение физической модели среды как непосредственно через измеренные свойства, так и по данным физико-математической интерпретации результатов различных геофизических методов;

· построение физико-геологических моделей среды (ФГМ) в ходе геологического истолкования геофизических материалов.

 

 

Комплекс работ при изучении петрофизических характеристик района (или целого региона) включает следующие виды исследований:

1. Определение физических свойств (плотности, намагниченности, скорости упругих волн, электрических свойств, радиоактивности, теплопроводности) различных геологических тел (однородных по физической характеристике) по геофизическим данным in situ (на поверхности и в скважинах).

2. Лабораторные исследования физических свойств горных пород и полезных ископаемых совместно с изучением петрографических и минералогических особенностей, включающих:

· Отбор образцов горных пород, в том числе коллекторов нефти и газа, руд, углей.

· Измерение физических свойств; петрографические, минераграфические определения;

· Статистическая обработка данных.

3. Изучение физических свойств горных пород на установках высокого давления и температуры.

4. Построение петрофизических карт и петрофизических разрезов на основании петрофизической классификации пород региона.

 

Окраска карт

Окраска карт подчинена принципу – показать наиболее выразительными средствами основное их содержание.

Для петроплотностной карты принимается гамма цветов, отражающая плотность: сине-зеленые – желтые – желтые – коричневые - темно-коричневые. Интенсивность окраски усиливается от среднего значения плотности пород (2,5 г/см³) в сторону ее уменьшения (до 1,8 г/см³). И увеличения (до 3,2 г/см³).

Гамма цветов на петромагнитной карте более многообразна. Различным цветом показывается химический состав пород:

Розово-красным – кислый;

коричневым – средний и высокоглиноземистый;

зеленым – основной;

фиолетовым – ультраосновной;

желтым – щелочной;

желто-оранжевым – песчаный;

голубым – карбонатный;

серым - глинистый и угленосный.

 

Карты физических параметров

Карты плотности, магнитной восприимчивости, намагниченности, радиоактивности и других параметров строят по данным измерения образцов или по данным расчетов с использованием геофизических карт. Геологическая и петрофизическая характеристика пород на картах не отражается; она может быть приведена в обобщенных показателях.

Карты плотности и магнитной восприимчивости для складчатых районах и древних щитов строят в изолиниях по значениям параметра в каждой точке или по средним значениям для площади с определенным радиусом. Для платформенных областей карты строят в изолиниях параметров (преимущественно плотности) по средним значениям в целом для осадочного покрова или отдельных стратиграфических единиц.

Основное назначение этих карт – использование при интерпретации гравитационного и магнитного полей с целью изучения глубинного строения земной коры

Специализированные карты

 

Специализированные карты строят по величине параметров, выраженных в статистических характеристиках, в частности в отклонениях от среднего значения в единицах стандарта.

Аномальными значениями петрофизического параметра считаются отклонения от среднего более чем на три стандарта. Карты строят для каждого параметра для отдельных участков. Они могут совмещаться и с петрофизическими картами.

 

Петрофизические разрезы

 

Петрофизические разрезы дают представление об изменении физических свойств горных пород с глубиной залегания. Отличием петрофизических разрезов от геолого-геофизических является предварительное выделение петрофизических групп пород, т.е. дифференциация геологических комплексов (серий, свит) по петрофизической характеристике.

Петрофизические разрезы условно подразделяются на:

• картировочные петрографические разрезы, которые строят в процессе геологической съемки с использованием геологических петрофизических данных и геофизических карт;
• петрофизические разрезы отдельных скважин, разрез которых составляют с использованием геологического изучения керна, данных определения петрофизических параметров по керну и каротажу, результатов опытно-фильтрационных работ в скважине.
• профильные петрофизические разрезы. Строятся схемы межскважинной корреляции пластов или горизонтов. В этом случае разрез отражает изменение петрофизической характеристики по вертикали и по латерали.

Плотность минералов

Плотность минералов определяется массой составляющих их химических элементов и строением электронных оболочек атомов этих элементов.

Плотность минералов тем выше, чем больше они содержат атомов с повышенной относительной атомной массой и чем меньше их атомные (ионные) радиусы. С уменьшением атомных радиусов плотность упаковки атомов в единице объема возрастает.

Большинство породообразующих минералов имеют ионную или ковалентную форму кристаллической связи.

Породообразующие минералы характеризуются большим разнообразием структур и габитусов кристаллов. Повышение плотности обуславливается главным образом увеличением упаковки атомов в кристаллической решетке.

Плотность рудных минералов в основном зависит от их средневзвешенной относительной атомной массы. Увеличение плотности происходит главным образом за счет изменения массы при подчиненном влиянии структуры. Значения плотности составляют 3,5-7,5 г/см³. Самородные минералы (золото, серебро, платина, медь и др.) с металлической связью имеют самые высокие значения плотности (золото 19,32 г/см³, серебро – 10,5 г/см³, медь 8,9 г/см³).

Примерами взаимосвязи между плотностью и структурой минералов могут служить любые полиморфные модификации: алмаз (плотность 3,51 г/см³) и графит (2,23 г/см³), пирит (2,013 г/см³) и марказит (4,875 г/см³), низкотемпературный α- кварц (2,65 г/см³) и высокотемпературный β- кварц (2,51 г/см³). Для многих породообразующих и особенно рудных минералов типичны микропримеси. Эти включения незначительно сказываются на плотности минералов (менее 0,01 г/см³).

Плотность, определенная для большинства минералов, изменяется от 0,98 г/см³ (лед) до 22,5 г/см³ (группа осмистого иридия – невьянскит, сысертскит).

Минералы классифицируются на плотные (>4 г/см³), средние (от 2,5 до 4 г/см³) и малой плотности (<2,5г/см³ ).

Хорошая дифференциация минералов по плотности позволяет использовать эту величину для их распознавания.

 

Плотность магматических пород

 

Плотность магматических пород зависит главным образом от состава пород и растет с увеличением их осносвности:

· у кислых пород (64-78 % кремнезема SiO₂) плотность 2,5 – 2,7 г/см³;

· у основных (44-53%) пород 2,8 – 3 г/см³;

· ультраосновных (<44%) пород 3,0-3,3 г/см³ .

В плотностном отношении интрузивные породы одного типа достаточно однородны и сравнительно хорошо выдержаны. Их плотность слабо зависит от структурно-текстурных особенностей и возраста. Некоторое увеличение плотности наблюдается при наличии значительного количества акцессорных рудных минералов.

Эффузивные породы в целом подчиняются тем же закономерностям, что и интрузивные: плотность увеличивается от кислых к ультроосновным образованиям. Однако вследствие более высокой пористости плотность эффузивных пород меньше плотности их интрузивных аналогов.

 

Плотность метаморфических пород.

 

Главными факторами метаморфизма горных пород являются: температура, давление, химически активные флюиды и газы, выделяющие из внедряющихся магм и поступающие с больших глубин из мантии.

В зависимости от сочетания перечисленных факторов форма проявления метаморфизма весьма разнообразна.

Динамометаморфизм или катакластический метаморфизм — происходит в верхних зонах земной коры, главным образом под влиянием сильного одностороннего давления - стресса. Все это сопровождается понижением плотности за счет текстурных изменений.

В более глубоких зонах, где температура повышается, механическое разрушение пород сменяется пластическими деформациями. Совместное воздействие высоких температур и давлений приводит к некоторому изменению минерального состава, вследствие перераспределения вещества. Сопровождение приноса вещества приводит, наоборот, к возрастанию плотности пород.

Автометаморфизм — происходит в период застывания интрузивной магмы и становления магматических горных пород. Широко развиты процессы амфиболизации (замещение пироксена амфиболом), альбитизации основных плагиоклазов, серпентинизации ультраосновных пород (перидотитов, дунитов).

В процессе серпентинизации происходит разложение минералов с высокой плотностью (пироксенов, оливина) и образование малоплотного серпентина. Их дальнейшее изменение – карбонатизация приводит к новому увеличению плотности.

При амфиболизации происходит разложение пироксена с образованием амфибола и плагиоклазов с кристаллизацией хлорита, серицита и эпидота, т.е. минералов с меньшей плотностью. Измененные породы, как следствие характеризуются пониженной плотностью.

Процессы контактового метаморфизма могут быть без существенного изменения химического состава исходной породы, например при образовании роговиков (термальный метаморфизм); иногда они сопровождаются значительными метасоматическими изменениями. Возникающие при метаморфизме осадочных пород роговики характеризуются повышенной плотностью. Степень увеличения плотности определяется минеральным составом роговиков. Кристаллические сланцы, возникающие в результате контактового метаморфизма (с проявлением метасоматоза) глинистых и известково-глинистых осадочных пород, отличаются резко повышенной плотностью по сравнению с исходными породами, что обусловлено появлением минералов с высокой плотностью и резким уменьшением пористости пород.

Региональный метаморфизмпроникает на большую глубину и захватывает значительные площади. Факторами регионального метаморфизма являются подъем температуры, давления, воздействием флюидов. В зависимости от их соотношения меняется и степень метаморфизма.

Усиление степени метаморфизма от зелено-каменной фации к эклогитовой сопровождается увеличением плотности. При этом первоначальный состав оказывает настолько существенное влияние, что кислые породы высоких стадий метаморфизма имеют меньшую плотность, чем основные породы более низких стадий.

Ультраметаморфизмособая крайняя стадия регионального метаморфизма, происходящего в глубоких зонах складчатый областей. Эти преобразования сопровождаются разуплотнением пород, что свидетельствует об их приспособлении к условиям более низких давлений и о протекании процессе в условиях повышенных температур.

При регрессивном метаморфизме и диафторезе плотность пород уменьшается.

 

Плотность и пористость осадочных пород.

Плотность осадочных пород определяется в первую очередь их пористостью, обусловленной структурой и диагенезом пород, в меньшей степени минеральным составом.

Пористость в широком смысле этого слова это доля объема пор в общем объеме пористого тела.

По общей пористостью горные породы подразделяются на три группы:

1) с низкой пористостью, k_п <5%;

2) со средней пористостью k_п =5-20%;

3) с высокой пористостью k_п > 20%.

По условиям происхождения различают пористость первичную (сингенетичную) и вторичную (эпигенетичную). Первичная пористость возникает в процессе формирования породы. Вторичная пористость в горных породах (каверны, трещины, каналы) возникают в результате перекристаллизации элементов, составляющих породу, растворения и выщелачивания отдельных минералов и цемента, уплотнения и разуплотнения при воздействии тектонических сил, физического выветривания.

Минеральная плотность большинства осадочных пород изменяется в пределах 2,56-2,88 г/см³, т.е. относительное изменение составляет примерно 15 %. Влияние минеральной плотности проявляется лишь в породах с низкой пористостью. Для осадочных пород характерна высокая пористость, достигающая 30-40%.

Таким образом, плотность осадочных пород в значительной мере определяется их пористостью. В общем случае диапазон изменения плотности осадочных пород составляет 1,2-3 г/см³. Наиболее характерные значения находятся в пределах 1,5-2,8 г/см³.

Вторым существенным фактором, влияющим на плотность пород, является глубина залегания. Наибольшей способностью к уплотнению обладают глины. В свежеотложенных глинистых осадках пористость составляет 80%, а плотность уменьшается на 35-40%, а плотность возрастает до 1,8-2,08 г/см³. При значительных нагрузках и мощности толщи перекрывающих пород около 3 км плотность аргиллитов может составлять 2,4-2,5 г/см³. Дальнейшее уплотнение возможно лишь при перекристаллизации частиц, наблюдаемой в глинистых сланцах.

Пески и песчанки, в отличие от глин, более резко реагируют на гравитационное уплотнение. Хорошо отсортированный песок на дне водоема может иметь пористость около 40%. На глубинах 1-1,5 км пористость песка под действием нагрузки вышележащих толщ уменьшаться до 6-10% за счет перегруппировки и дробления зерен. Резкое уплотнение песчаников происходит преимущественно при небольших нагрузках. На глубинах 1-2 км их плотность достигает значений 2,4-2,6 г/см³.

 

Лекция №3

Лекция №4

Гравиразведка

Выводы о природе гравитационных аномалий и пространст­венной связи с ними структур в осадочной толще основываются на качественной и количественной интерпретации аномалий гра­витационных полей. Качественная интерпретация состоит из анализа простираний, форм, градиентов, знака и амплитуд аномалий. Этот анализ проводится отдельно по карте аномалий магнитного поля и по карте аномалий гравитационного поля. Затем результаты этого анализа сопоставляются, так как на формирование магнитного поля оказывает влияние в основном фундамент, а на гравитационное поле — строение осадочной толщи и фундамент. В связи с этим в гравитационном поле фик­сируются такие его особенности, которые лишь частично прояв­ляются или могут совсем не проявиться в магнитном поле. Качественная интерпретация аномалий потенциальных полей за­канчивается сопоставлением их характеристик с имеющимися геологическими данными по району, т. е. геологической интерпре­тацией этих геофизических данных, для того чтобы сделать опре­деленные геологические выводы.

На карте поля силы тяжести отражается гравитационное влияние всех ано­мальных масс, залегающих ниже физической поверхности Земли. Эти аномальные массы характеризуются разными глубинами залегания, протяженностью и размерами. В связи с этим при геологической интерпретации аномальных потенциальных полей вводится понятие регионального фона и локальных аномалий. Принято называть региональным фоном плавно меняющееся поле, связанное с более глубокими массами, чем объект поисков. Естественно, что это понятие носит условный характер.

Существует много методов, позволяющих подчеркнуть локальные аномалии или выделить их в гравитацион­ном и магнитном полях. Эти методы разделения или транс­формации потенциального поля делятся на две обширные группы. В практике интерпретации нашли широкое применение два способа вычисле­ния регионального фона — способ осреднения (А. Н. Тихонов, Ю. Д. Буланже, 1945 г.) и способ пересчета (продолжения) поля Δg на плоскости, расположенные выше уровня приведения (Б. А. Андреев, 1947 г.). В способе осреднения строится палетка в виде серии концентрических окружностей или используется квадратная палетка с постоянным шагом. Значение региональной аномалии в центре палетки вычисляется как сумма взятых с определенным весом значений Δg в ее узлах.

Вторая группа методов основана на свойстве вертикальных производных аномалий Δg подчеркивать мелкие, неглубоко зале­гающие объекты. Напомним, что Δg есть первая вертикальная производная гравитационного потенциала dU/dz = g, а в методах этой группы трансформаций вычисляются более высокие верти­кальные производные — dg/dz = U_zz и d²g/dz² = U_zzz. При этом большое влияние необходимо уделять параметрам трансформации (шагу палетки и ее размеру), так как при вычислении высших производных возможно появление множества ложных аномалий, не имеющих геологического смысла.

Поиски месторождений нефти и газа включает в себя обширный комплекс геолого-геофизических исследований, в которых гравиразведка играет значительную роль. Ее место, основные задачи, особенности подхода многообразны ввиду большого различия физико-геологических условий поисков нефтегазовых месторождений.

Представим модель основных залежей нефти и газа различного типа в нефтегазоносных бассейнах, прошедших рифтовую стадию развития.

Формирование ловушек здесь определяется совокупностью пересекающихся продольных и поперечных разломов, образующих сложную систему горстовых и моноклинальных блоков, грабенов и других форм. С моноклинальными блоками могут быть связаны тектонически и стратиграфически экранированные залежи.

Над ними или на склонах возможны залежи литологического типа, связанные с линзами песчаников, а также рифогенными и карбонатными образованиями. Еще выше по разрезу над блоками фундамента располагаются ловушки и соответственно залежи антиклинального типа.

В последнее время указывается на значительные перспективы обнаружения глубинных ловушек связанных с надвиговыми дислокациями. Над породами фундамента, дорифтового и в нижней части рифтового комплексов, возможно наличие соленосных отложений. С соляными структурами могут быть связаны залежи нефти и газа как антиклинального, так и неантиклинального типов.

Выше соленосных отложений, в верхней части рифтового и послерифтового комплексов, не связанных с воздействием разломно-блоковой тектоники, распространены ловушки и залежи антиклинального типа.

Сейчас остро стоит вопрос о поисках залежей неантиклинального типа, подсолевых, а также глубокозалегающих (более 4,5 км) залежей, непосредственно связанных с особенностями строения фундамента.

Ø Поэтому задачей гравиразведки является, прежде всего, изучение блокового строения и поверхности фундамента, которая в ряде случаев успешно решается с помощью съемок и соответственно карт масштаба 1:200000.

Ø Важнейшая методическая задача – изучение соленосных отложений и учет их влияния, что особенно важно при изучении подсолевых отложений.

Ø В последнее время встал вопрос об учете неоднородностей верхней части разреза.

Ø Следующая важная задача – поиски различных нефтегазоперспективных ловушек.

Накопленный опыт показывает, что большинство антиклинальных структур, рифов и других ловушек вполне уверенно отличается современной гравиразведкой с помощью съемок масштабов 1:25000 и 1:50000. Однако гравиразведка не может самостоятельно готовить эти структуры к бурению.

И, наконец, гравиразведка способно непосредственно выявить или прогнозировать нефтегазовые залежи.

 

Способ КФС

(квазидетерминированных функциональных связей)

Способ КФС основан на наличии в среде одного опорного горизонта, залегающего на глубине H.

Считается, что наблюдаемое гравитационное поле Δg складывается из двух основных составляющих: локальной Δg_л и региональной Δg_р, т.е.

Δg= Δg_л+ Δg_р.

При этом Δg определяется выражением

Δg_л=αh, h = H –Ħ, где h – вариации глубин опорного горизонта; Ħ – среднее значение глубины опорного горизонта; α – параметр связи, характеризующий гравитационную активность опорного горизонта.

Параметр связи α в общем случае определяется рядом факторов: перепадом плотности, плотностной неоднородностью пород выше и ниже исследуемого горизонта и т.д.

Все это делает связь Δg_л с h не детерминированной, а статистической или точнее, квазистатистической или, точнее, квазидетерминированной, откуда и название способа.

Величина H определяется по формуле

.

Для определения коэффициента α необходим эталонный участок и известными значениями H в отдельных точках и Δg в них. Обычно используют значения H, полученные по данным сейсморазведки частично бурения. По эталонному массиву находится коэффициент α.

 

Блоковое строение

Изучение блокового строения фундамента начинается с выявления и прослеживания в нем основных разломов. Эта задача решается довольно успешно без привлечения дополнительной информации или при ее небольшом количестве. Любое нарушение сплошности пород, будь то трансконтинентальный разлом или трещина – во всех случаях зона нарушения характеризуется определенной степенью дефицита плотности. Поэтому в гравитационном поле практически всегда отражается любое нарушение. По отрицательным линейно-вытянутым локальным аномалиям гравитационного поля, трассируются фрагменты зон разрывных нарушений.

 

Антиклинальные структуры

Антиклинальные структуры – наиболее простые в поисковом отношении нефтегазоперспективные ловушки до сих пор имеют важное значение в деле поисков месторождений нефти и газа. Основным методом их поисков была и остается сейсморазведка. Гравиразведка может оказать существенную помощь сейсморазведке при выявлении участков с возможным наличием антиклинальных структур. Накопленный материал свидетельствует, что большинство антиклинальных структур, включая и пологие, отображаются в наблюдаемых гравитационных полях в виде положительных или отрицательных аномалий (в отдельных случаях) от нескольких десятков миллигала до 3 -5 мГал и больше.

Однако, несмотря на заметную величину аномалий, часто выделение их от структур из наблюдаемых полей сопряжено со значительными трудностями из-за наличия искажающих факторов, особенно в верхней части разреза, которые требуют специального учета.

 

 

Неструктурные ловушки

К неструктурным или неантиклинальным ловушкам относятся в основном ловушки литолого-стратиграфического и тектонического типов, а также рифы.

При поисках ловушек неструктурного типа геофизическими методами имеют существеннейшие отличия от поисков ловушек структурного типа. Прежде всего, сейсморазведка оказалась не столь эффективна, как при поисках антиклинальных структур.

Свои трудности есть и в гравиразведке. Во-первых, слабо разработаны соответствующие плотностные модели неструктурных ловушек, во-вторых, гравитационные эффекты от ловушек обычно невелики. Составляя первые десятые доли миллигала, в наблюдаемом поле они проявляются слабо, причем самым различным образом, часто в виде полого клина. Такие аномалии сложнее обнаружить и выделить из наблюдаемых полей, чем аномалии от антиклинальных структур. Чаще всего гравиразведка используется для выявления зон, например замещения, где возможно наличие подобных ловушек.

Различного рода неструктурные ловушки обязаны своим генезисом преимущественному развитию в нефтегазоносных комплексах разрывных нарушений. Зона разлома представляет собой ослабленный участок с повышенной трещиноватостью, характеризующийся дефицитом плотности, и отражающийся в поле Δg отрицательными линейно-вытянутыми локальными аномалиями различной интенсивности.

Проще обстоит дело с поисками рифов. Аномалии силы тяжести, обусловленные рифами, довольно разнообразны как по форме, так по величине и знаку. Они определяются, прежде всего, условиями образования и нахождения рифов. Так если рифовые тела с плотностью 2,5 г/см³ залегают в толще соли с плотностью 2,1-2,3 г/см³, то они могут привести к положительным аномалиям до 1-2 мГал и более. Довольно часто пористые рифовые тела находятся в толще известняков. Тогда плотность может быть меньше плотности известняков на 0,3-0,4 г/см³ , вследствие чего появляются относительные отрицательные аномалии примерно таких же по величине, как и в первом случае. Третий тип рифов развит в толще глинистых сланцев, плотность которых близка к плотности рифов, что естественно, не может служить причиной возникновения заметных аномалий. Однако часто в результате особенностей роста глинистые сланцы выше рифа и с боков уплотнены, причем зоны уплотнения могут прослеживаться по всему разрезу вверх. В результате этого могут возникнуть положительные аномалии, измеряемые первыми десятыми долями миллигала.

 

Методика «ГОНГ»

Как замечено многими исследователями, месторождения углеводородов отображаются в поле силы тяжести локальными минимумами с амплитудой 0,10-0,15 мГал.

Это обусловлено тем, что замещение в проницаемом коллекторе пластовых вод на углеводороды вызывает уменьшение плотности. Но необходимо обращать внимание на тот факт, что локальные минимумы могут быть обусловлены и другими причинами (карст, мелкие разрывные нарушения осадочного чехла).

По прямолинейным участкам профилей были построены карты графиков Δg. На графиках аномалий силы тяжести выделялись положительные аномалии, осложненные относительными минимумами, интенсивностью от первых сотых до 0,2 мГала, определяемые по зонам резких изменений горизонтальных градиентов. Эти положительные аномалии интерпретировались как антиклинальные структуры, а относительные минимумы объяснялись влиянием вторичных процессов в залежах углеводородов и выше по разрезу.

 

Методика А.И.Волгиной.

Лекция № 5

Аэромагниторазведка

 

Аэромагнитная съемка с высокочувствительными квантовыми магнитометрами позволяет выделять по характеру поля и его значениям аномалии, обусловленные структурами в осадочной толще, а также определять местоположение и простирание раз­ломов, осложняющих эти структуры. Такие аномалии в платфор­менных областях проявляются на региональном фоне, обусловлен­ном в основном строением кристаллического фундамента и соста­вом слагающих его пород.

Было установлено, что струк­туры второго порядка (валы, рвы) в осадочной толще связаны с региональными магнитными аномалиями Восточно-Европейской платформы. Простирания структур совпадают с простиранием аномалий магнит­ного поля, а в ряде регионов, например в центральной и восточной частях платформы,— местоположение многих структур второго порядка с простиранием и полосовидных магнитных аномалий.

Основная причина возникновения магнитных аномалий это наличие геологических тел, отличающихся по намагниченности от вмещающих пород. Чаще всего аномалии вызываются изверженными или метаморфическими горными породами, железными рудами. Форма каждой аномалии в плане зависит от формы и пространственного положения объекта поисков, что объясняется тесной связью магнитной восприимчивости породы с содержанием ферромагнитных минералов в ней. Чем больше ферромагнитных минералов в породе, тем выше ее магнитная восприимчивость и интенсивность намагничивания.

Таким образом, с изменением магнитных свойств пород меняется и величина напряженности магнитного поля над ними. Часто изверженные (базальты, диабазы) и метаморфические (железистые кварциты и др.) породы содержат значительное количество ферромагнитного минерала (магнетита). Такие породы вызывают, как правило, резкое усиление магнитного поля, т.е. создают магнитные аномалии. Осадочные породы практически слабомагнитны, что объясняется незначительным присутствием в них ферромагнетиков. Величина магнитных полей над ними близка к нормальному полю. Наиболее сильные аномалии создаются в районе залегания железорудных пород. Следовательно, по величине магнитных аномалий можно делать заключение о породах, залегающих в данном районе.

Большое разнообразие горных пород по интенсивности намагничивания создает благоприятные условия для применения магниторазведки при геологическом картировании и помогает установить границы распространения пород с различными магнитными свойствами.

Зоны разломов, сопровождаемые жильными образованиями, зачастую хорошо отмечаются по изменениям магнитного поля, связанным с появлением ферромагнитных минералов в зонах минерализации. Это обстоятельство широко используют при картировании зон разломов в связи с поисками многих полезных ископаемых.

Решающим фактором образования магнитных аномалий является не абсолютная величина намагниченности искомых объектов, а различие в интенсивности намагниченности вмещяющих пород и руд. Известны случаи обнаружения оконтуривания соляных куполов (æ=0) по понижениям магнитного поля на общем повышенном фоне, созданном магнитными вмещающими породами. Иногда успешно осуществляется поиски россыпей золота и платины (æ=0) при условии, что, подстилающие россыпи, коренные породы немагнитны. В этом случае по повышенному магнитному полю легко обнаружить погребенные долины, где скапливаются тяжелые минералы, в число которых входит и магнетит.

Так как магнитные аномалии обусловлены геологическими объектами и их магнитными свойствами, то форма и размеры аномалий будут тесно связаны с геометрической характеристикой объекта и его положением в пространстве. Поэтому по форме аномалий можно предположить и форму геологического объекта. Изометричной аномалии в плане соответствуют столбообразные штокообразные тела. Аномалия, у которой обе ветви уходят в отрицательное поле, отвечает телам небольшого распространения на глубину.

Вытянутым аномалиям, у которых длина почти в 4 раза превышает ширину, соответствует таким геологическим телам как мощные и тонкие пласты различного прострирания и падения, линзы, жилы, дайки. Вытянут