Методы количественной интерпретации гравитационных аномалий

Количественная интерпретация. Количественная (расчетная) интерпретация

данных гравиразведки основана на решении обратных задач и сводится к определению

местоположения, оценке глубины залегания центра тяжести, размеров, иногда избы-

точной плотности аномалообразующих масс. Решение обратной задачи неоднозначно,

так как одинаковые аномалии силы тяжести могут быть созданы геологическими объ-

ектами разной формы, размеров и плотности. Тем не менее, после проведения качест-

венной интерпретации и изучения общего геолого-геофизического и плотностного

строения района отдельные аномалии можно проинтерпретировать количественно.

Существуют приемы количественной интерпретации прямые, в которых элемен-

ты залегания гравитирующих масс определяют непосредственно по картам и графикам

Δg (или WXZ, WYZ и др.), и косвенные, основанные на сравнении наблюденных и теоре-

тических кривых. При достаточно обоснованном предположении о форме объекта и

уверенном выделении отдельных аномалий Δg применяют аналитический метод реше-

ния обратной задачи, при котором параметры аномалиеобразующих масс определяют

по характерным точкам кривой Δg. Такие соотношения для моделей простой геометри-

ческой формы в предположении постоянства избыточной плотности получены выше

[см. выражения (2.27)—(2.32)]. Существуют аналогичные подходы и формулы расчета

глубин для других тел простой геометрической формы, известные в теории гравираз-

ведки. Погрешность количественного определения глубин даже по нескольким харак-

терным точкам кривой Δg (x1/2, x1/4,x3/4 и т.д.) невелика и составляет в благоприятных

условиях ±(20— 30) %,. (рис. 2.9)

В теории гравиразведки существуют также палеточные приемы интерпретации, с

помощью которых всю наблюденную кривую Δg сравнивают с заранее рассчитанными

теоретическими (палеточными) кривыми Δgтеор для моделей определенного класса и

различных параметров. Задача количественной интерпретации в этом случае заключа-

ется в отыскании и сравнении такой теоретической кривой Δgтео, которая наилучшим

способом совпадает (или приближается) с наблюденной, и тогда параметры модели пе-

реносят на параметры объекта.

При сложном интерференционном характере аномального поля для решения об-

ратной задачи гравиразведки применяют метод подбора. Суть этого метода состоит в

последовательном переборе различных моделей плотностного строения разреза (I, II и

т. д. приближения к реальной ситуации), расчета с помощью ЭВМ прямого гравитаци-

онного эффекта от этих моделей с помощью тех или иных методов решения прямой

задачи, сопоставлении полученных значений Δg от моделей разного приближения

(Δgтеор 1, Δgтеор 11 и т. д.) с наблюденным полем Δgнабл. Процесс подбора и сопостав-

ления проводят до тех пор, пока не будет найдена модель, которая создавала бы поле

Δgтеор наиболее полно приближенное к Δgнабл. Несмотря на определенные трудности и

большие затраты времени на ЭВМ, этот метод успешно применяют при расчете пара-

метров плотностных неоднородностей и построении гравиметрических разрезов.

Рис.2.9 Наблюденная (1), региональная (2) и ло-

кальные (3) аномалии силы тяжести

 

Билет №13

Вопрос 1

Петрогенетические механизмы, приводящие к разнообразию состава магматических пород.

1. Кристаллизационная дифференциация. Может случиться так, что после кристаллизации более основных минералов оставшаяся более легкоплавкая и более кислая часть расплава уйдет по трещинам в результате тектонических подвижек и обособится от ранних продуктов кристаллизации. При этом на старом месте останутся минералы ультраосновного парагенезиса, а на новом месте они образовываться уже не будут - и температура расплава уже ниже, и состав его стал более кислым. Возникнет основная или средняя порода. При неоднократном отделении все более поздних и более кислых продуктов от более ранних можно получить весь ряд дифференциатов (или дериватов) от ультраосновных до средних. Подтверждение этому видят в частом расположении на небольшом удалении друг от друга массивов основных и ультраосновных пород. Изотопный состав некоторых элементов достаточно инертен и остается неизменным даже в расплаве, поэтому близкие изотопные отношения в таких массивах свидетельствуют об их родственном образовании.

2. Гравитационная дифференциация. Выкристаллизовавшиеся первыми тяжелые рудные и фемические минералы (существенно Mg-Fe), имеют большую плотность, чем плотность расплава. Поэтому под действием сил гравитации они могут опускаться на дно магматической камеры. Так образуются донные залежи хромита в массивах ультраосновных пород. Гравитационная дифференциация характерна для ультраосновных, основных и щелочных магм, поскольку эти магмы имеют низкую вязкость из-за меньшего содержания кремнезема. Однако, в щелочных магмах возможно другое проявление гравитационной дифференциации. Появление вначале каркасных алюмосиликатов с низкой плотностью (лейцит или полевой шпат) приводит к их всплыванию и накоплению в верхней части магматической камеры. Так объясняется образование уникальных мономинеральных лейцитовых пород – сынныритов.

3. Ликвационная дифференциация. Если исходная магма богата серой, фосфором и некоторыми другими летучими, то в ходе ее кристаллизации уже в начале может произойти ликвация (ликвацио - разжижение) - разделение единого расплава на две несмешивающиеся жидкости: силикатный расплав и сульфидный расплав. Эти жидкости будут обладать различной подвижностью и различным удельным весом, и дальнейшая кристаллизация их может вызвать явления гравитационной дифференциации – образующиеся сульфиды, как более тяжелые, могут осесть на дно и образовать донную рудную залежь. А могут образовывать линзовидные скопления (шлиры), или, если сульфидный расплав обособлялся в виде капель в силикатном, то образует эмульсионную вкрапленность сульфидов в силикатной породе. Такой ликвационно-маг­ма­ти­чес­кий генезис имеют сульфиды Cu, Ni, Fe, образующие большие скопления, связанные с основными породами. К этому типу относят месторождения медно-никелевых руд Норильска, Монче­тундры.

4. Ассимиляция и контаминация. При внедрении магмы во вмещающие породы часто происходит поглощение обломков этих пород и их растворение в магматическом расплаве. Такое поглощение, усвоение вмещающих пород называется ассимиляцией. Если ассимилировано большое количество таких обломков и вмещающие породы заметно отличаются от магматического расплава по химическому составу, то происходит изменение состава расплава - обогащение его компонентами вмещающих пород. Такое загрязнение («усреднение») состава за счет ассимилированного материала называют контаминацией. (Обратите внимание на правильное употребление обоих терминов, например: «контаминация магмы известняками», но «ассимиляция магмой известняков»). Оба эти явления могут заметно сказаться на составе минералов, которые будут кристаллизоваться из такого расплава, и даже на характере парагенетической ассоциации. Например, при внедрении гранитного расплава в известняки и ассимиляции их заметно увеличивается в расплаве содержание Са, и при кристаллизации будет образовываться не кислый плагиоклаз, что характерно для нормальных гранитов, а более основной. В результате ассимиляции гранитной магмой глиноземистых пород (например, слюдистых сланцев) при кристаллизации в граните могут появиться такие высокоглиноземистые минералы, как кордиерит (Mg,Fe)2[Al4Si5O18] или андалузит AlAl[SiO4]O.

5. Десиликация. Если расплав, богатый кремнеземом, внедряется в породы, бедные кремнеземом (например, известняки или ультраосновные породы), то происходит извлечение SiO2 из расплава за счет связывания его магнием, кальцием, железом вмещающих пород. Это приводит к обеднению расплава кремнеземом и нарушению изначально нормальной пропорции кремнезема и глинозема, Al2O3 оказывается в вынужденном избытке, и потому вместо обычных алюмосиликатов возникают минералы, обогащенные алюминием, количество кварца уменьшается, а иногда он исчезает сов­сем. Если при этом количество глинозема оказывается особенно велико, он может выделиться в свободном виде, образуя корунд.

6. Автометаморфизм. Слово означает самопревращение, самоизменение. Суть в том, что продукты магматической кристаллизации подвергаются воздействию более поздних (остаточных) порций расплава той же магмы или воздействию обособившихся из этой же магмы летучих. Все эти воздействия происходят в пределах единого геологического процесса магматической кристаллизации без привноса вещества извне (!). Такое воздействие мы уже видели: реакция оливина с расплавом с образованием пироксена, дающего реакционные каемки вокруг ядра, в котором оливин - законсервированный реликт, не успевший прореагировать и отделенный затем от расплава пироксеном. Яркий пример автометаморфизма – серпентинизация ультраосновных пород за счет ранее растворенной в магме, а затем обособившейся воды. Такая серпентинизация распространена очень широко, и часто от ранних оливина и пироксенов остаются только псевдоморфозы. Нередко именно с явлениями автометаморфизма связывают образование по ультраосновным породам промышленных месторождений серпентин-асбеста и талька.

Здесь мы подходим к оценке процессов магматического минералообразования с точки зрения их практической значимости. В ряде случаев эти процессы приводят к образованию повышенных концентраций некоторых промышленно важных минералов и их месторождений.

1) C ультраосновными породами связаны:

а) алмазы (в кимберлитах и перидотитах) - Якутия, Южная Африка;

б) хромиты (в дунитах) - Урал, Казахстан, Монголия;

в) платина и платиноиды (в хромитоносных дунитах) - Урал;

2)с основными породами:

а) ильменит-титаномагнетит - Урал, Казахстан;

б) Cu-Ni сульфидные ликвационно-магматические месторождения - Норильск, Мончетундра, Сёдбери (Канада);

в) платина и палладий - Восточная Сибирь;

3) со щелочными, ультраосновными-щелочными породами и кар­бо­натитами:

а) крупнейшие месторождения апатита (сырья для фосфорных удобрений) - Хибины (Кольский полуостров);

б) комплексные месторождения - магнетит, слюда (флогопит), апатит, а также минерализация на TR, Nb, Sr, Ti, U - карбонатиты Ковдора, Африканды (Кольский п-ов).

Собственно магматические породы нередко являются ценным сырьем и используются как облицовочный и строительный камень, отделочный камень (розовые туфы Армении, лабрадориты Украины).

 

Вопрос 2.

Континентальный и океанский рифтогенез.

Внутриконтинентальные рифтовые зоны

 

активным рифтовым зонам континентов свойственны расчлененный рельеф,сейсмичность, вулканизм, которые отчетливо контролируются крупными разломами, преимущественно сбросами (# пояс Великих африканских разломов, Байкальская рифтовая система)

центральное положение в рифтовой зоне занимает долина 40-50 км шириной, ограниченная сбросами

тектонические блоки на обрамлении рифта бывают подняты до 3000-3500 м

рифты могут быть сложены продольными и диагональными горстами (иногда ассиметричные односторонние грабены)

в верхней обнаженной части сбросы наклонены к горизону под углом 50-60°, но многие на глубине выполаживаются (листрические), часто присутствует сдвиговая компонента; диагонально ориентированные разрывы со сдвиговым смещением и их эшелонированные системы в ряде случаев переносят движение от одного раскрывающегося рифта к другому (аналогичны трансформным разломам океанского рифтогенеза)

вдоль некоторых полого ориентированных разрывов параллельно их сместителю развивается динамотермальный метаморфизм

сочетание осадочных формацийс вулканитами, мощность осадочного слоя до 5-7 км(обычно 3-4 км); преобладают обломочные отложения озерного, аллювнального, пролювиально, флювиогляциального и ледникового происхождений, как правило, снизу вверх грубость обломочного материала возрастает

в зоне вулканизма вынос вещества гидротермальными растворами создает условия для отложения специфических хемогенных осадков — карбонатных (в том числе содовых), кремнистых (диатомовых, опаловых), сульфатных, хлоридных

обычно вулканы размещаются асимметрично - по одну сторону от рифтовой долины, на ее более высоком борту; магматические породы разнообразны, широко представлены щелочные разности, характерны контрастные (бимодальные) формации, в образовании которых участвуют как мантийные базальтовые выплавки, так и анатектические, преимущественно кислые расплавы, формирующиеся в континентальной коре

мощность коры под континентальными рифтами уменьшается и происходит подъем границы Мохо, которая находится там в зеркальном соответствии с наземным рельефом (мощность коры под Байкальским рифтом снижается до 30—35 км); тепловой поток в рифтах резко повышен из-за близости астеносферы, вулканизма, повышенной проницаемости нарушенной разломами коры

неглубокое залегание астеносферы ограничивает глубинность сейсмических очагов, они размещаются в утоненной коре, и в зависимости от ее мощности предельная глубина очагов варьирует от 15 до 35—40 км.

 

Механизмы континентального рифтогенеза (стр.72 Хаин, Ломизе, 2005)