Отчет экспериментальных работ методом поляризационного радиоволнового зондирования с помощью аппаратуры «Геозонд-РЧ» с целью картирования зон распространения Ювитов и определения возможной оценки их трещиноватости.

Отчет подготовил инженер-геофизик ООО «ЭкоМашГео» Томилин В.К.

Оглавление

1. Общие сведения

2. Методика измерений

3. Обработка результатов измерений

4. Результаты радиоволновых исследований на участке работ

    4.1. Общая характеристика геологического разреза

    4.2. Общая характеристика разреза по данным НРВЗ и некоторые особенности аномальных зон по профилям измерений

5. Выводы и рекомендации

6. Рисунки

 

1. Общие сведения.

Способы профилирования  зондирования с использованием радиоволн, основанные на явлениях поглощения, интерференции, дифракции при взаимодействии с их окружающей средой, широко известны и используются в полевой, скважинной и шахтной геофизике.

Основной отличительной особенностью способа геометрического поляризационного зондирования от георадарных технологий, основанных на принципах радиолокации, является применение разнесенной, направленной радиоволновой установки с возможностью измерения различных компонент составляющих электромагнитного поля при двух взаимоперпендикулярных положениях геометрической оси электрической горизонтальной антенны передатчика. Измеренные амплитудные значения составляющих поля или их производные характеризуют структурные особенности неоднородности, электромагнитные параметры геосреды. Причем объем изученного в каждой точке измерения полупространства предполагается совпадающим с областью существенной для отражения и распространения радиоволн.

2 . Методика измерения.

Измерения проводились в период с 06 по 07.10 2003 года специалистами ООО "ЭкоМашГео" г. Тула с участием специалистов ООО ПКФ "СКАД" г. Шарыпово Красноярского края.

Радиоволновые измерения на Семеновском проявлении Ювитов (Маленитов) проведены способом несимметричного зондирования на трех профилях общей протяженностью 430 метров. Профили располагались в северо-западном направлении на расстоянии 35-45 метров и приведены на рис. 1.

Профиль № 1 расположен на ступеньке предполагаемого карьера разработки (вскрытое проявление Ювитов).

Основная задача поставленная перед исследованиями, заключалась в картировании зоны распространения Ювитов и определения возможной оценки их трещиноватости.

Наиболее рациональной, применительно к поставленной задаче, принята модификация многоразносного радиоволнового профилирования (МРВПр) на рабочей частоте 1,25 МГц с измерением поляризационных характеристик электрических составляющих электромагнитного поля:

- приемник устанавливается в начале профиля измерений, а передатчик на расстоянии 10 м. между геометрическими центрами антенн;

- измерялась компонента Ех электромагнитного поля, при этом геометрические оси электрических антенн передатчика и приемника располагались вдоль профиля измерений;

- устанавливались геометрические оси антенн передатчика и приемника перпендикулярно линии профиля, и измерялась компонента Еу поля;

- передатчик перемещался на 5 м. от приемника, и проводились измерения Ех и Еу в той же последовательности;

- расстояние R увеличивалось с шагом r = 5 м, и в каждой точке проводились измерения;

- приемник и передатчик перемещались синхронно на 10 м. вдоль профиля, и производился следующий цикл измерений с приближением передатчика к приемнику до 10 м и шагом r = 5 м;

- приемник и передатчик перемещались синхронно на 10 м, цикл измерений повторялся.

Измеренные в каждой точке профиля значения компонент Ех и Еу записывались в электронную память приемника.

3. Обработка результатов измерений.

Форма графического оформления и представления результатов в своей основе традиционны для методов прикладной геофизики.

На начальном этапе обработки результатов строились графики профилирования и зондирования по первоначально измеренным характеристикам электрических составляющих поля. Подобная обработка первичных результатов измерений позволила установить как поглощающие свойства вмещающих пород в относительно однородных безаномальных участках, так и эффективные значения поглощающих свойств на участках аномальных.

Данные параметрической обработки позволили с достаточной точностью определить глубинность и разрешающую способность измерений в конкретной геологической обстановке.

Глубинность исследований и разрешающая способность метода, как по глубине  ∆h, так и по горизонтали  ∆l, в основном зависит от длины волны при исследовании на определенной фиксированной рабочей частоте. Длина волны определяется параметрами среды (значениями электропроводимости σэф и в меньшей степени ее относительной диэлектрической проницаемостью  ε и магнитной проницаемостью). Таким образом, длина волны в среде является главным инструментом измерений, особенно при поисках объектов ограниченных линейных размеров.

В общем случае, с учетом проводящей среды, глубина зондирования определяется по упрощенной формуле:

                                                                (1)

где    lc  - длина волны в среде, м;

          Rn - расстояние между геометрическими центрами антенн передатчика и приемника, м.

                                                                          (2)

где C - скорость распространения электромагнитной волны в свободном полупространстве C = 3х10 8 м/сек.

|εк| - модуль относительной комплексной диэлектрической проницаемости среды, отн. ед., а значение его определяется абсолютной диэлектрической проницаемостью среды εа и электропроводностью σср.

При построении геофизических разрезов использовались в основном параметры эффективных значений коэффициентов поглощения  K"у, К"х, посчитанные как производные от измеряемых величин Ех и Еу электромагнитного поля. Физический смысл коэффициентов К"эф близок к используемому в методе радиоволнового просвечивания коэффициенту поглощения К", определяемому, как показатель поглощения радиоволн в однородной анизотропной среде со свойствами несовершенного диэлектрика.  Определение " эффективное" означает, что на величины К"у, К"х наряду с эффектом поглощения оказывают влияние также отражение и преломление радиоволн на границах сред с различными электромагнитными свойствами, рассеяние и дифракция на резко неоднородных по физическим свойствам включениях, волноводные и другие явления, несущие информацию о строении разреза. Параметр Рух = Еу/Ех - поляризационный параметр, позволяющий оценить электропроводные и неэлектропроводные аномальные объекты. Параметр Аэф = К"х/К"у позволил оценить параметр анизотропии.

Обработка информации на ПЭВМ позволяет с достаточной точностью осуществить построение с использованием неравномерной сетки и с привязкой каждой точки пространства по  измеренным значениям параметров.

4. Результаты радиоволновых исследований на участке работ.

4.1. Общая геолого - геофизическая характеристика разреза.

Фрагмент геологического разреза  представлен на рис.1. Профиль1 проложен на вскрытой поверхности Ювитов. Юго-восточная часть прилегает к Андезитам (подсечено скважиной № 4). По данным лабораторных испытаний института Красноярский Промстройпроект твердости пород по шкале МООСА составляет Ювита 5,5 отн.ед.  Андезита 6-6,5 отн. ед. Электрическая проводимость Ювита составляет 0,00017 см/м (измерена на постоянном токе). Электрическая проводимость андезита неизвестна.

4.2. Общая характеристика разреза по данным НРВЗ и некоторые особенности аномальных зон по профилям измерений.

По профилю № 1. 

В числе главных особенностей строения геоэлектрического разреза может быть названо сложное трех-двух слойное строение до глубины 20 м. На профиле (пикет 4-8) отмечена область низкого значения эффективного электросопротивления К"х, К"у увеличивается с 0,18 до 0,28 рис.8,11, что соответствует ρэф от 120 до 100 Ом.м. (рис. 14). Уменьшение К"х, К"у до 0,01 Неп/м, ρэф более 6000 Ом.м., что соответствует вскрытым Ювитам. На глубине от 7 до 15 м. при падении с севера на юг наблюдается перегиб изолинии напряженности поля  Рух от 3 до 6 отн. ед.  Отметим также, что по К"у от 0,06 до 0,08 Неп/м. (ρэф от 1000 до 600 Ом.м.) отмечено незначительное увеличение     ρэф по сравнению с К"х равное 0,16 Неп/м (ρэф = 130 Ом.м.) в интервале с 10 по 32 пикет.

В результате этих рассмотрений следует отметить, что по перегибам изолиний напряженности поля различных типов электромагнитных волн трассируются круто падающие структурные элементы, отвечающие в большинстве случаев известным тектоническим нарушениям. В отдельных случаях таким структурам предается смысл геологических границ, разделяющих блоки пород различного состава. Последние выделяются по отклонениям в уровне поля Рух. Не исключается иная геологическая трактовка отдельных особенностей структуры высокочастотных электромагнитных полей.

Коэффициент анизотропии А=К"х/К"у равное 2,5-3,6 отн.ед. имеет высокое значение за счет изменения К"х. Так при изменении компоненты Еу основной вклад в изменение ее амплитудного значения вносит множитель затухания К"у, а при изменении компоненты Ех основной вклад вносят фазовые характеристики поля.  Изменяя расстояние между передатчиком и приемником, фиксируя максимум и минимум поля, определяет положение верхней и нижней границы неоднородности. Анизотропия геологической среды характеризуется сложным, разнообразным строением, сланцеватостью, характером и геометрией трещин и отдельных зерен, а так же внутренним строением кристаллов в зависимости от расположения возбуждающего и приемного диполя Ех и Еу вдоль или поперек напластований. Отношение компонент Ех/Еу (Еу/Ех) или эффективное значение К"х/К"у (К"у/К"х) определяет эффективное значение коэффициента анизотропии А эф.

Нижняя часть разреза с глубины 20 м. характеризуется спокойным полем Рух равное 0,6 отн. ед. ( рис.2) о значении К"х от 0,08 до 0,03 Неп/м (рис.8), а К"у от 0,06 до 0,02 Неп/м. (рис. 11), а коэффициент Аэф равный 1,2 -1,1 отн. ед. (рис.3), соответствуют слабоанизатропным высокоомным породам  ρэф выше 3000 Ом.м., а границы раздела геоэлектрических слоев представлены, главным образом, субгоризонтальной градиентной зоной.

По линии профиля № 2.

Верхний слой до 12-18 м характеризуется уровнем поляризационного параметра Рух от 0,4 до 4 отн. ед.  (рис.4) и коэффициент поглощения К"х уменьшается от 0,2 Неп/м в верхней части разреза до 0,1 Неп/м вблизи его подошвы (рис.9). Значение коэффициента К"у  (рис.12) уменьшается от 0,17 Неп/м в верхней части разреза до 0,05 Неп/м. вблизи подошвы. Заметим, что профиль пройден на расстоянии 120 м и максимальная глубина зондирования составила 27 м. Коэффициент анизотропии Аэф равно 1,8-1,2 отн. ед. соответствует средне анизотропным породам с высокой влагонасыщенностью ( рис. 5). Верхний пласт до глубины 13-18 м. может отождествляться нами со слоем коры выветривания. В пределах слоя наблюдается изменение поглощающих свойств и коэффициента анизотропии массива, что связано с изменением литологического состава толщи пород и переменной влагонасыщенностью. Подстилающий слой характеризуется Рух менее 0,5 отн. ед., а коэффициент поглощения К"у менее 0,05 Неп/м, что соответствует незатронутым выветриваниям коренным породам с ρэфболее 1000 Ом.м.

По линии профиля № 3.

Верхний слой до 20 м. характеризуется Рух от 0,3 до 2,4 отн. ед. (рис.3). Уровень коэффициента полгощения К"х уменьшается в верхней части разреза от 0,18 до 0,08 Неп/м (ρэф от 150 Ом.м. до 500 Ом.м.) и к подошве разреза до 0,04 Неп/м (ρэф 1500 Ом.м) ( рис.10). Уровень К"у в верхнем слое разреза уменьшается от 0,13 до 0,07 Неп/м. (ρэф от 250 до 700 Ом.м.)., а к подошве на 0,04 Неп/м (рис.13). Коэффициент анизотропии в верхней части разреза Аэф равно 1,6-1,2 отн.ед.

(рис.7), что соответствует средне анизотропным породам с высокой влагонасыщенностью. Верхний слой разреза отождествляется нами так же, как и профиль №2 со слоем коры выветривания. Подстилающий слой с глубины более 20 м соответствует незатронутым выветриваниям породам с ρэф больше 1500 Ом.м. и коэффициент анизотропии Аэф равно 1,1-1,0 отн. ед. – слабо анизотропные высокоомные породы.

5. Выводы и рекомендации.

Выводы.

1. Проведенные экспериментальные работы позволили определить комплекс измеряемых характеристик, составляющих электромагнитного поля и их производных, частот и шага измерений, применительно к решению оконтуривания зоны распространения Ювитов на Семеновском проявлении.

2. Вертикальные разрезы, построенные по значениям интерпретационных параметров Рух, К"х, К"у и Аэф фиксирует границы разделов пород с  различными электрофизическими и прочностными составами.

3. Из анализа, проведенного по изученным профилям до глубины 38 м. (профиль № 1) и 36 м. (профиль № 3), 27 м. (профиль № 2), по кореляционным связям коэффициентов поглощения К"х и К"у и Аэф установлено, что К"х и К"у на профиле № 1 корелируется  К"х и К"у на профиле № 3 в нижней части разреза. Разные значения коэффициента анизотропии говорят о разной трещиноватости.

Рекомендации.

1. Провести заверку разведочной скважины для подсечения Ювитов на профиль № 2 на пикете 12 (20 м от подошвы горы) под углом 20-30 град. на юго-восток до глубины 50-60 м. При подсечении Ювитов провести заверку скважины по профилю № 3.

2. Для более детального изучения проявления Ювитов необходимы:

а) пройти не менее пяти профилей «в крест» простирания Ювитов на частотах 0,312-1,25 МГц с шагом 5 м. по профилю до 500 м с глубиной зондирования до 70 м.

б) пройти не менее двух профилей измерения 230-300 м. по залеганию Андезитов.

в)  пройти профиль по вскрытым Ювитам на частоте 9 МГц (100-50 м) с шагом 1 м.

г) пройти профиль по вскрытым Ювитам на частоте 36 МГц (30-50м) с шагом 0,2 м.

Выражаем благодарность за организацию проведения первого этапа работ Бельмачу Д.М. и Таркову Е.Д.


6. Рисунки.

Рис. 1. Фрагмент геологического разреза с планом профилей измерения.

Рис. 2,4,6. Вертикальные разрезы по параметру Рух отн. ед. по линии профилей 1,2,3.

Рис. 3,5,7. Вертикальный разрез по параметру радиоволновой анизотропии Аэф=К"х/К"у по линии профилей 1,2,3.

Рис. 8,9,10. Вертикальный разрез по параметру коэффициента поглощения К"х эф  по линии профилей 1,2,3.

Рис. 11,12,13. Вертикальный разрез по параметру коэффициента поглощения К"у эф по линии профилей 1,2,3.

Рис. 14. Палетка для определения эффективного значения удельного электрического сопротивления следа ρэф по значениям К"х К"у эф для определенной частоты.

Рис. 1. Семеновское проявление Ювитов. Геологические разрезы.
 

Рис. 1. План карьера на конец отработки.
 

Рис. 2. Профиль 1. Рух
 

Рис. 3. Профиль 1. Кх/Ку
 

Рис. 4. Профиль 2. Рух
 

Рис. 5. Профиль 2. Кх/Ку
 

Рис. 6. Профиль 3. Рух
 

Рис. 7. Профиль 3. Кх/Ку
 

Рис. 8. Профиль 1. Кх
 

Рис. 9. Профиль 2. Кх
 

Рис. 10. Профиль 3. Кх
 

Рис. 11. Профиль 1. Ку
 

Рис. 12. Профиль 2. Ку
 

Рис. 13. Профиль 3. Ку
 

Рис. 14

Контактная информация:
тел./факс: +7 (4872) 45-81-16,(4872) 40-42-98, моб. +7 (910) 941-78-05 Котенёв Василий Ильич
E-mail: mashgeo@tula.net, briket@briket.ru

Создание: MAXiMaster  

©2002-2009 ЭкоМашГео