Геолого-геофизические работы с целью поиска медно-никелевого и титано-магнетитового оруденения Кавактинского участка

С целью оценки данного массива на медно-никелевое и титано-магнетитовое оруденение, а также изучения его глу­бинного строения здесь проведен комплекс геологических и геофизических работ ВП-ВЭЗ. Исследуемая площадь практически полностью перекрыта четвертичными отложениями мощностью 1-10 м, затрудняющими прямые геологические наблюдения, в связи с чем возрастает роль геохимических и геофизических методов в ее изучении.

Электроразведочные работы ВП-ВЭЗ проведены по профилю 21, пк 216-292 с использованием аппаратуры ВП-Ф. Предельные раз­носы АВ составили 2000 м, шаг АВ - 100 м, точность измерения ρ_к – 1,37%, φ_к - 0,09⁰. Цель исследований ВП-ВЭЗ заключалась в изуче­нии геоэлектрических разрезов и геометрических параметров севе­ро-восточной залежи титаномагнетитовых руд. Зарегистрированные кривые ρ_к соответствуют типу КН и более сложным типам KQH, АКН. КНКН и другим типам (рис. 1). Рудная залежь отождеств­ляется с низкоомным слоем, проявляющимся в кривых ρ_к, которому соответствует повышенная поляризуемость φ_к.

Рис 1. Геолого-геофизический разрез по профилю 21 Кавактинского участка по результатам интерпретации материалов ВП-ВЭЗ.

1 - четвертичные отложения суглинки, пески, галечники, валунники; 2 - биотитовые кристаллосланцы и гнейсы (зверевсхая серия, джилиндинская свита); 3-5 - породы Кавактинского массива: 3 – нориты, габбро-нориты, габбро, 4-габбро-нориты и габбро с бедной вкрапленностью ильменита и титаномагнетита, 5 - апатит-ильменит-титаномагнетитовое оруденениевгаббро-норитах; 6 - тектонические нарушения, 7 - кривые ρ_к: а - наблюденная, б – подобранная, 8 - кривые φ_к: а - наблюденная, б – подобранная, 9 - крест на билогарифмическом бланке соответствующий ρ_к = 2000 Ом∙м, φ_к = 2°, АВ/2 = 100 м, 10 - заверочные скважины и их номера.

Интерпретация данных ВП-ВЭЗ проводилась в следующей последовательности :

1. Нормализация кривых ρ_к и φ_к.

2. Построение вертикальных разрезов изучаемых параметров ρ_к и φ_к, их вертикальных и горизонтальных производных.

3. Предварительная интерпретация кривых ρ_к с помощью свод­ных палеток Б. К. Матвеева.

4. Подбор кривых ρ_к и φ_к с использованием системы IP.

5. Построение геоэлектрических разрезов с использованием по­лученных параметров ρ_i, φ_i, h_i и их геологическое истолкование.

Физико-Геологическая модель разреза (рис. 1) обоснована с учетом характера вертикальных разрезов ρ_к и φ_к и их производных.

Верхняя часть геоэлектрического разреза характеризуется повы­шенными значениями ρ_к , достигающими 10 тыс. Ом·м, и понижен­ными значениями φ_к , изменяющимися в пределах 0.5 - 1.5°. С уве­личением глубины ρ_к понижается до 5000 Ом·м, a φ_к увеличивается до 4 5°. При дальнейшем увеличении глубины ρ_к вновь начинает возрастать, a φ_к постепенно уменьшается Данные закономерности характерны для ВП-ВЭЗ N 1-15, кривые ρ_к , которых относятся к типу KQH, а кривые  φ_к к типу НАК или АК, то есть разрезы являются 4-5-слойными. За пределам указанного интервала характер кривых ρ_к и φ_к меняется. Переходная зона в интервале ВП-ВЭЗ N 1, 18 харак­теризуется резкими вертикальными градиентами ρ_к и φ_к , что указы­вает на наличие здесь вертикального контакта (переход от пород массива к вмещающим породам). Кривые ρ_к ВП-ВЭЗ N 18-20 этой части профиля соответствуют типам КНКН, АКН со слабо выражен­ными экстремумами, кривые φ_к искажены локальными неоднородностями. Небольшие горизонтальные градиенты соответствуют пе­реходу от высокоомной части разреза к низкоомной, более четко этот переход отражается на разрезе вертикальной нормированной производной ρ_к. По этим материалам прослеживается субверти­кальная граница раздела низкоомных и высокоомных образований.

Для оценки влияния погрешностей, вносимых за счет выбора го­ризонтально-слоистой модели разреза при наклонных границах раздела, были использованы программы решения прямой задачи для клиновидных границ с общим ребром на дневной поверхности и для горизонтально-слоистого разреза. Теоретические кривые ρ_к рассчитаны для точек зондирования с координатами -300, -200, - 100, 0, 100, 200, 300, 400 м относительно точки пересечения на­клонных границ с дневной поверхностью. Углы наклона границ α₁ и α₂ выбраны равными 10 и 90°, при этом граница 2 имитировала вертикальный контакт. Удельные электрические сопротивления выбраны равными ρ₁ = 10000 Ом·м (вмещающая среда), ρ₂ = 500 Ом·м (рудная залежь). Согласно этим данным, слева от вертикальной границы раздела кривые ρ_к близки к двухслойным. Справа от кон­такта, над однородной средой с удельным электрическим сопротив­лением ρ₁ = 10000 Ом·м, кривые ρ_к имеют более сложный вид, на них появляется минимум, который смещается по оси АВ/2 в сторону увеличения разносов при удалении от вертикальной границы. Веро­ятно, минимум связан с влиянием низкоомной среды, находящейся по другую сторону от контакта. Наклон границы 1 (α = 10°) опреде­ляется по смещению точек перегиба кривых ρ_к по оси АВ/2 в сторо­ну увеличения разносов. Сопоставление теоретических кривых с экспериментальными показывает, что модель горизонтально-слои­стой среды вполне применима в интервале ВП-ВЭЗ N1-13, для ВП- ВЭЗ N 1, 18-20 и 14-17 необходимо учитывать влияние субвертикальных контактов.

С учетом результатов анализа практических кривых ρ_к и φ_к, дан­ных математического моделирования и вертикальных разрезов ρ_к и φ_к за основу при подборе взята модель 5-слойного горизонтально-слоистого разреза (в интервале ВП-ВЭЗ N 1-13, где искажающее влияние наклонных границ раздела минимально).

Первый слой мощностью 1-2 м имеет удельное электрическое сопротивление от 400 до 4500 Ом·м, поляризуемость φ от 0.4 до 1.5° и соответствует зоне сезонной оттайки мерзлых рыхлых отло­жений.

Второй слой мощностью от 3 до 10 м имеет высокое удельное электрическое сопротивление (до 30000 Ом·м), относительно низ­кую поляризуемость и соответствует мерзлым рыхлым отложениям.

Третий слой мощностью до 30 м (ВП-ВЭЗ N 10, 11), в пределах которого удельное электрическое сопротивление изменяется от 300 до 2800 Ом·м, а поляризуемость от 1.5 до 3°, обусловлен, согласно интерпретации, габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита.

Четвертый слой мощностью от 70 м (ВП-ВЭЗ N 1) до 150 м (ВП- ВЭЗ N 7 - 11)_, удельное электрическое сопротивление которого из­меняется от 300 до 1500 Ом·м, а поляризуемость от 2 до 5°, отождествлен с залежью ильменит-магнетитовых руд.

Пятый слой, нижняя граница которого по данным ВП-ВЭЗ не устанавливается, имеет удельное электрическое сопротивление от 1200 до 3800 Ом·м, поляризуемость от 2 до 3.5° и обусловлен, вероятно, габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита.

Таким образом, рудная залежь по результатам подбора кривых ρ_к и φ_к субгоризонтальная, ее протяженность в линии разреза 1300 м, мощность от 70 до 150 м (рис. 1). По типу кривых ρ_к и φ_к, предпо­лагается субвертикальный контакт в интервале ВП-ВЭЗ N 1-18. В точках ВП-ВЭЗ N 18-20 предполагается трехслойный разрез, кото­рый включает в себя первый слой - слой оттайки рыхлых отложений мощностью 1-2 м; второй слой - слой мерзлых рыхлых отложений мощностью 5-10 м; третий слой - толща архейских метаморфических высокоомных пород вмещающей рамы.

Характер кривых ρ_к и φ_к в интервале ВП-ВЭЗ N 14 - 17 резко ме­няется. В отдельных случаях (ВП-ВЭЗ N14) разрез интерпретирует­ся как 6-слойный, менее устойчива корреляция от точки к точке. С учетом подобранных значений ρ_к и φ_к эта зона интерпретируется как рудный блок, опущенный по тектоническому нарушению на не­которую глубину (ВП-ВЭЗ N16,17). Не исключен и другой вариант интерпретации - постепенный переход от рудной залежи к породам Кавактинского массива с бедной титаномагнетитовой и сульфидной вкрапленностью.

 

 

Ход работы

ВЭЗ№19

 

На ВЭЗ№19 представлен шестислойный геоэлектрический разрез типа KHKH, так как p1=5445, p2=61376, p3=1227, p4=12460, p5=640, р6=2974 откуда следует, что p1<p2>p3<p4>p5<p6. Погрешность в данном случае равна 4.02%.

Сопоставляя эти параметры с данными геолого-геофизических на Кавактинском участке, можно предположить, что слой №1 представлен оттайками мерзлых рыхлых отложений, слой №2 представлен мерзлыми рыхлыми отложениями, слой №3 представлен габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита, слой №4 представлен мерзлыми рыхлыми отложениями, слой№5, представлен залежью ильменит-магнетитовых руд.Слой №6 представлен габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита.

Продольная проводимость третьего слоя здесь равна 0,008, и если изменить р3 на 1300, то по принципу эквивалентности мощность этого слоя будет равна 10,4, погрешность в этом случае будет равной 4,13%. Если же взять к примеру слой №4, чья продольная проводимость равна 0,0013, и изменить р4 на 12500, то мощность будет равна 16,25, в этом случае погрешность будет равной 4,27%. Исходя из этого, было посчитано более целесообразным принять p3=1227, а p4=12400

 

 

ВЭЗ№20

 

На ВЭЗ№20 представлен четырехслойный геоэлектрический разрез типа KH так, как p1=3191, p2=9330, p3=3935, p4=13437 откуда следует, что P1<p2>p3<p4. При погрешности в 2.26%.

Сопоставляя эти параметры с данными геолого-геофизических на Кавактинском участке, можно предположить, что слой №1 представлен оттайками мерзлых рыхлых отложений, слой №2 представлен мерзлыми рыхлыми отложениями, слой №3 представлен габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита, слой №4 представлен залежью ильменит-магнетитовых руд.

Продольная проводимость второго слоя здесь равна 0,0012, и если изменить р2 на 3500, то по принципу эквивалентности мощность этого слоя будет равна 11,4, погрешность в этом случае будет равной 2,31%. Если же взять к примеру слой №3, чья продольная проводимость равна 0,1054, и изменить р3 на 4000, то мощность будет равна 421,6, в этом случае погрешность будет равной 2,48%. Исходя из этого, было посчитано более целесообразным принять p2=9330, а p3=3935.

 

 

ВЭЗ№21

 

На ВЭЗ№21 представлен четырехслойный геоэлектрический разрез типа KH, так как здесь p1=1771, p2=210000, p3=5191, p4=9994, откуда следует, что p1<p2>p3<p4. Погрешность в этом случае равна 12.4%.

Сопоставляя эти параметры с данными геолого-геофизических на Кавактинском участке, можно предположить, что слой №1 представлен оттайками мерзлых рыхлых отложений, слой №2 представлен мерзлыми рыхлыми отложениями, слой №3 представлен габбро-норитами с бедной вкрапленностью титаномагнетита, слой №4 представлен залежью ильменит-магнетитовых руд.

Продольная проводимость третьего слоя здесь равна 0,0589, и если изменить р3 на 5300, то по принципу эквивалентности мощность этого слоя будет равна 312,17, погрешность в этом случае будет равной 13,2%. Исходя из этого, было посчитано более целесообразным принять p3=5191.

 

 

Заключение.

В данной работе была проведена качественная и количественная интерпретация кривых ВЭЗ, были определены параметры эквивалентности. Обработка исходных данных проводилась в программе IPI2Win. Первая кривая ВЭЗ оказалась шестислойной типа KHKH, а последние две кривые оказались четырехслойными типа KH.

 

Также было выяснено, что при постоянном ρ изменяют свои параметры h, d, Alt, при фиксированном h изменяется только ρ. При определенных соотношениях мощностей и удельных сопротивлений слоев электрического разреза кривые практически не изменили своей формы, хотя изменялись исходные соотношения параметров.

Поскольку измерения проводились в условиях вечной мерзлоты, то качественная интерпретация показала, что в пласте присутствуют оттаявшие мерзлотные рыхлые отложения, мерзлотные рыхлые отложения, габбро-нориты с бедной вкрапленностью титаномагнетита, залежь ильменит-магнетитовых руд.