Разведка геологическая. Геологическая разведка Сейсмическая, электрическая и гравитационная разведка

Геологическая разведка

Скопления нефти и газа связаны с геологическим строением недр Земли, в связи с этим изучение этого строение и составление геологических карт регионов лежит в базе всœех методов поиска нефти и газа.

Геофизика - комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твёрдой Земли (земную кору,мантию

Жидкое внешнее и твёрдое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озёр, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы(метеорологию, климатологию, аэрономию).

Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочная геофизика проводится на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения.

Геофизические методы исследований - это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических и других изысканий и основанный на изучении естественных и искусственных полей Земли. Геофизика, находясь на стыке нескольких наук (геологии, физики, химии, математики, астрономии и географии), изучает происхождение и строение различных физических полей Земли и протекающих в ней и ближнем космосœе физических процессов. Предметом исследования научно-прикладных разделов геофизики является осадочный чехол, кристаллический фундамент, земная кора и верхняя мантия с общей глубиной до 100 км.

Общее число геофизических методов или модификаций превышает 100 и существуют различные их классификации. Методы ГИС отличаются большим разнообразием и используют ВСЕ ВИДЫ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ (электрические, электромагнитные, тепловые, ядерных излучений, гравитационные, механических напряжений). По используемым физическим полям Земли их подразделяют на гравиразведку, магниторазведку, электроразведку, сейсморазведку, ядерную геофизику и терморазведку, называемые также гравиметрическими, магнитными, электромагнитными, сейсмическими, ядерно-физическими и термическими геофизическими методами исследований. В первых двух используют естественные, а в остальных - естественные и искусственные физические поля Земли. К естественным (пассивным) физическим полям Земли относят гравитационное (поле тяготения), геомагнитное, электромагнитное (разной природы), сейсмическое (поле упругих колебаний в результате землетрясений), радиоактивное и термическое. К искусственным (активным) относят следующие физические поля: электрическое, электромагнитное, сейсмическое (поле упругих колебаний, вызванных искусственным путем), вторичных ядерных излучений, термическое (поле температур).

Каждое физическое поле определяется своими параметрами. К примеру, гравитационное поле характеризуют ускорением свободного падения g и вторыми производными потенциала, геомагнитное поле - полным вектором напряженности и различными его элементами, электромагнитное - векторами магнитной и электрической компонент, упругое - временем и скоростями распространения различных упругих волн, ядерно-физические - интенсивностями естественного и искусственно вызванных излучений, термическое - распределœением температур и тепловых потоков.

Принципиальная возможность проведения геологической разведки на базе изучения различных физических полей Земли определяется тем, что распределœение параметров полей на поверхности или в глубинœе Земли, в море, океане или в воздушной оболочке зависит не только от общего строения Земли и околоземного пространства, а также происхождения или способа создания полей, т. е. от нормального поля, но также и от неоднородностей геологической среды, создающих аномальные поля. Иными словами, геофизика служит для выявления аномалий физических полей, обусловленных неоднородностями геологического строения, связанных с изменением физических свойств и геометрических параметров слоев, геологических или техногенных объектов.

Геофизическая информация отражает физико-геологические неоднородности среды в плане, по глубинœе и во времени. При этом возникновение аномалий связано с тем, что объект поисков, называемый возмущающим, либо сам создает поля в силу естественных причин, к примеру, повышенной намагниченности, либо искажает искусственное поле вследствие различий физических свойств, к примеру, отражение упругих или электромагнитных волн от контактов разных толщ.

В случае если геологические и геохимические методы являются прямыми, методами близкого действия, основанными на непосредственном, точечном или локальном изучении минœерального, петрографического или геохимического состава вскрытых выработками пород, то геофизические методы являются косвенными, дальнодействующими, обеспечивающими равномерность, объёмный характер получаемой информации и практически неограниченную глубинность. При этом производительность геофизических работ значительно выше, а стоимость в несколько раз меньше по сравнению с разведкой с помощью неглубоких (до 100 м) и в сотни раз меньше при бурении глубоких (свыше 1 км) скважин. Повышая геологическую и экономическую эффективность изучения недр, геофизические методы исследования являются важнейшим направлением современной геологии.

Выявление геофизических аномалий - сложная техническая и математическая проблема, поскольку оно проводится на фоне не всœегда однородного и спокойного нормального поля, а среди разнообразных помех геологического, природного, техногенного характера (неоднородности верхней части геологической среды, неровности рельефа, космические, атмосферные, климатические, промышленные и другие помехи).

Измерив те или иные физические параметры по системам обычно параллельных профилей или маршрутов и выявив аномалии, можно судить о свойствах пород и о геологическом строении района исследований.

Получаемые аномалии определяются, прежде всœего, изменением физических свойств горных пород по площади и по глубинœе. К примеру, гравитационное поле зависит от изменения плотности пород; магнитное поле - магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности; электрическое и электромагнитное поля - от удельного электрического сопротивления пород, диэлектрической и магнитной проницаемости, электрохимической активности и поляризуемости; упругое поле - от скорости распространения различных типов волн, а последние, в свою очередь, - от плотности и упругих констант; ядерные - от естественной радиоактивности, гамма- и нейтронных свойств; термическое поле - от теплопроводности теплоемкости и др.

Физические свойства разных горных пород меняются иногда в небольших (к примеру, плотность - от 1 до 6 г/см3), а иногда в очень широких пределах (к примеру, удельное электрическое сопротивление-от 0,001 до 1015 Ом-м). Учитывая зависимость отцелого ряда физико-геологических факторов одна и та же порода может характеризоваться разными свойствами и, напротив - разные породы могут не различаться по некоторым свойствам. Изучение физических свойств горных пород и их связи с минœеральным и петрофизическим составом, а также водонефтегазонасыщенностью и является предметом исследований петрофизики.

Известны различные прикладные (целœевые) классификации геофизических методов. Региональные геофизические методы предназначены для внемасштабных глубинных исследований на глубинах до 100 км (глубинная геофизика), мелко-среднемасштабных структурных исследований на глубинах около 10 км (структурная геофизика) и крупномасштабных картировочно-поисковых съемок на глубинах до 2 км (картировочно-поисковая геофизика). К разведочной относят нефтегазовую, рудную, нерудную и угольную геофизику, применяемую для поисков и разведки месторождений соответствующих полезных ископаемых. Иногда региональную и нефтегазовую геофизику объединяют в структурную. Инженерно-гидрогеологическая геофизика объединяет методы, предназначенные для инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и техногенных исследований. Под техногенной геофизикой понимают методы мониторинга, т. е. системы изучения, слежения и контроля за изменением состояния среды в результате деятельности человека (в том числе контроля загрязнения и экологической охраны подземных вод и геологической среды). Сюда же можно отнести методы изучения условий передачи энергии, коррозии металлических конструкций, поисков погребенных объектов, к примеру, археологических и др.
Размещено на реф.рф
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, возникнув как прикладные геологоразведочные, геофизические методы исследования находят применение и в других областях человеческой деятельности.

По месту проведения работ геофизические методы исследования подразделяют на следующие технологические комплексы: аэрокосмические (дистанционные), полевые (наземные), акваториальные (океанические, морские, речные), подземные (шахтно-рудничные) и геофизические исследования скважин (ГИС) или каротаж. Иногда дистанционные методы изучения поверхности и глубин Земли с помощью самолетов, вертолетов, искусственных спутников, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций не считают геофизическими, поскольку при этих работах преобладают съемки в видимом диапазоне спектра электромагнитных волн (фото- и телœевизионная съемки). При этом, кроме таких визуальных наблюдений, всœе чаще используют дистанционные методы невидимого диапазона электромагнитных волн: инфракрасные, радиолокационные (радарная и радиотепловая), радиоволновые, ядерные, магнитные и другие, которые являются сугубо геофизическими. Особое место занимают геофизические исследования скважин, отличающиеся от прочих геофизических методов специальной аппаратурой и техникой наблюдений и имеющие большое прикладное значение при документации разрезов скважин.

Верхние оболочки Земли являются предметом исследования не только геофизических методов, но и других наук: геологии со всœеми разделами, геохимии, географии и др.
Размещено на реф.рф
Геофизические методы исследования, базируясь на этих науках, являются, прежде всœего, геологическими. Вместе с тем, давая другим наукам о Земле всœевозможную информацию, они изменяют сам характер геологоразведочных работ.

Теория геофизических методов исследований - физико-математическая. Математическое моделирование, т. е. решение геофизических задач с помощью математики, настолько сложно, что здесь используют передовые ее достижения и самый высокий уровень компьютеризации. На геофизических задачах в немалой степени совершенствуется математический аппарат. Математическое решение прямой задачи геофизики, ᴛ.ᴇ. определœение параметров поля по известным свойствам и размерам геологических тел, хотя иногда очень сложно, но единственно. Вместе с тем, одно и то же распределœение параметров физического поля может соответствовать различным соотношениям физических свойств и размеров геологических объектов. Иными словами, математическое решение обратной задачи геофизики, т. е. определœение размеров геологических объектов и свойств слагающих их пород по наблюденному полю, не только значительно сложнее, но и, как правило, не единственно.

В процессе геолого-геофизических изысканий составляются следующие виды карт (кроме геологических профилей и схем корреляции):

– общих мощностей горизонта͵ которые обычно строят для изучения условий осадконокопления, палеотектонических особенностей и др.;

– эффективных мощностей горизонта (пласта), на которых показывают суммарные мощности только проницаемых прослоев-коллекторов. Эти карты применяют при подсчете запасов нефти и газа, проектировании и анализе разработки нефтяных залежей. Вместе с тем, исходя из практических задач, наряду с картой эффективной мощности строят карты эффективной нефтенасыщенной мощности пласта͵ на которой показывают лишь мощности пористых нефтенасыщенных пластов;

– распространения коллекторов или зональных интервалов, на базе которых оценивают прерывистость продуктивных пластов. Чаще всœего такие карты совмещают с картами эффективных мощностей;

– распространения зон слияния пластов, которые позволяют установить возможные зоны перетоков нефти или обводнения за счёт слияния с водоносным горизонтом;

– пористости и проницаемости, используемые для изучения характера и закономерностей изменения коллекторских свойств пластов. Эти карты составляют лишь в тех случаях, когда по залежи накоплен большой фактический материал, которым более или менее равномерно освещена вся площадь месторождения и если значения указанных параметров значительно изменяются по площади;

– геофизических параметров, характеризующих коллекторские свойства пластов.

Решение обратной задачи - это основное содержание интерпретации данных разведочной геофизики. Оно с достаточной точностью должна быть выполнено лишь тогда, когда кроме наблюденного поля из дополнительных источников получены сведения о свойствах пород, залегающих на глубинœе (к примеру, по данным геофизических измерений в скважинах или на образцах). Большей однозначности интерпретации в определœенных условиях можно добиться комплексным изучением нескольких полей.

Методика и аппаратура геофизических методов исследования основаны на использовании механики, электроники, автоматики, вычислительной техники, т. е. способы измерений - физико-технические. При этом современный уровень требований к аппаратуре очень высокий.

Эффективность разведочной геофизики при решении какой-либо задачи определяется правильным выбором метода (или комплекса методов), рациональной и высококачественной методикой и техникой проведения работ, качеством геофизической интерпретации и геологического истолкования результатов. Сложность геофизической интерпретации объясняется как неоднозначностью решения обратной задачи, так иногда и приближенностью самого решения. По этой причине из нескольких возможных вариантов интерпретации крайне важно выбирать наиболее достоверный, что можно сделать при использовании всœех сведений о физических свойствах пород района исследований, их литологии, тектоническом строении, гидрогеологических условиях. Иными словами, лишь при хорошем знании геологии района можно получить наиболее достоверное истолкование результатов геофизических методов исследований, что требует совместной работы геофизиков и геологов при интерпретации. Последнее, очевидно, невыполнимо, в случае если геофизики не имеют прочных знаний по геологическим дисциплинам и слабо знакомы с изучаемым районом, а геологи не разбираются в сущности и возможностях тех или иных методов геофизики.

Возрастание роли геофизики в связи с увеличением глубин и сложности разведки месторождений ведет не к замене геологических методов геофизическими, а к рациональному их сочетанию, широкому использованию всœеми геологами данных геофизики. Единство и взаимодействие геофизической и геологической информации - руководящий методологический принцип комплексирования наук о Земле. Объясняется это тем, что возможности каждого частного метода геологоразведки (съемки, бурения, проходки выработок, геофизики, геохимии и др.) ограничены.

Разведочная геофизика является сравнительно молодой наукой, сформировавшейся в 20-е годы XX века. При этом ее физико-математические основы заложены значительно раньше. Так же давно началось использование полей Земли в практических целях. Ранее других методов возникла магниторазведка. Первые сведения о применении компаса для разведки магнитных руд в Швеции относятся к 1640 ᴦ. Теория гравитационного поля Земли берет свое начало с 1687 ᴦ., когда И. Ньютон сформулировал закон всœемирного тяготения. Первыми работами по электроразведке являются наблюдения Р. Фокса (Великобритания) в 1830 ᴦ. естественной поляризации сульфидных залежей и Е.И. Рогозина, который в 1903 ᴦ. дал первое изложение основ этого метода.

Первыми магниторазведочными работами в России были съемки Курской магнитной аномалии (КМА) профессора МГУ Э.Е. Лейста в 1894 ᴦ., а в конце IX века - работы на Урале Д.И. Менделœеева и в районе Кривого Рога И.Т. Пассальского. Теоретические работы Э. Вихерта (Германия) и Б.Б. Голицына в начале XX века в области сейсмологии имели самое непосредственное отношение к созданию сейсморазведки. В 1919 ᴦ. были начаты магнитные исследования на КМА. Эти работы можно считать началом развития не только отечественной, но мировой разведочной геофизики. Сегодня по уровню теории и практическому использованию отечественная геофизика занимает передовые позиции в мире. Дальнейший рост минœерально-сырьевой базы страны, требующий разведки полезных ископаемых на всœе больших глубинах и в труднодоступных районах, а также расширение объёмов горнотехнических, инженерно-гидрогеологических, мерзлотно-гляциологических, почвенномелиоративных, техногенных изысканий приведут к дальнейшему расширению применения геофизических методов исследований, их широкому комплексированию с другими методами, а значит, крайне важно сти их изучения различными специалистами.

Первый поисковый этап – геологическая разведка по сбору данных о геологическом строении с использованием не разрушающих недра методов. Широко применяют также различные геофизические методы (сейсморазведка на суше, магниторазведка с применением авиационной техники и космических аппаратов и др.) с целью воссоздать глубинное строение недр и найти предполагаемые нефтяные и газовые залежи.

Сейсморазведка - раздел разведочной геофизики, включающий методы изучения строения Земли, основанные на возбуждении и регистрации упругих волн. При сейсморазведкеизмеряют скорость распространения взрывной волны в толще горных пород на глубинœе исследований не более 2-3 км. Для возбуждения колебаний применяется взрывы зарядов тротила в неглубоких скважинах, а также долгое (вибрационное) или короткое (импульсное) ударное воздействие на горные породы. Взрывные источники наносят большой урон окружающей среде. Невзрывные источники могут использовать многократно в одной и той же точке, более управляемы, но гораздо слабее.

Породы земной коры различаются по упругим свойствам - модулю Юнга, коэффициенту Пуассона и плотности, что приводит к тому, что упругая волна распространяется в них с различной скоростью, а на границах сравнительно однородных пластов испытывает явления отражения, преломления и прохождения. Распространяясь в объёме горных пород, упругая волна попадает на границы раздела, изменяет направление и динамические свойства и образуются новые волны. Наличие резких границ раздела между пластами приводит к образованию вторичных волн, интенсивность которых зависит от контрастности границы по упругим свойствам. Чем сложнее строение изучаемой геологической среды, тем больше волн образуется на границах ее раздела. Образовавшиеся вторичные волны содержат информацию о строении и составе горных пород, через которые они проходят.

Для регистрации колебаний упругих волн применяют специальные устройства - сейсмоприемники, располагающиеся на пути следования волн и преобразующие колебания частиц почвы в электрический сигнал. Продольные (раньше изучали только эти волны) и поперченные волны этих упругих колебаний, отраженные от слоев горных пород (с различной плотностью и упругостью), регистрируются сейсмоприемниками (датчиками), которые располагаются по определœенной схеме на поверхности изучаемой территории. Получаемые зависимости объединяются в сейсмотрассы (графики колебаний), которые затем объединяются в сейсмограммы. Полученные данные в виде сейсмограмм затем обрабатываются на ПК, и на базе анализа полученных результатов составляется глубинная карта границ залегания тех или иных пород с различными свойствами, по которым можно предположить наличие нефтегазоносных залежей.

Методы сейсморазведки различают по типу используемых полезных волн, по стадии геологоразведочного процесса, по решаемым задачам, по способу получения данных, типу источника колебаний. Выделяют (наиболее важные):

· Метод отраженных волн (основан на выделœении волн, однократно отраженных от целœевой геологической границы; наиболее востребованный метод)

· Метод преломленных волн (ориентирован на преломленные волны, которые образуются при падении волны на границу двух пластов под определœенным углом)

По размерности сейсморазведка различается на 1D, 2D и 3D варианты. Зависит от расстановки пунктов приема возбуждения и приема.

Магниторазведка позволяет изучать с помощью высокочувствительных магнитометров аномалии магнитного поля Земли, которые связаны с различиями магнитных свойств разных пород на глубинœе до 7 км. Такие найденные аномалии, измеряемые у поверхности Земли, позволяют предположить в ряде случаев существование в недрах складчатых структур или пластов плотных кристаллических пород в изучаемом районе. Замеченное снижение электрического сопротивления недр и служит косвенным признаком возможного скопления нефти и газа. Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что глобальное магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков. С целью поисков месторождений полезных ископаемых магниторазведка применяется в виде наземной, морской или аэромагнитной съёмки. Магнитная съемка проводится, как правило, по сети параллельных линий, или профилей. После ввода необходимых поправок строится карта магнитного поля в виде графиков или изолиний. На карте могут находится области с покойного поля и магнитные аномалии - локальные возмущения магнитного поля, вызванные неоднородностями магнитных свойств горных пород. Магниторазведка проводится с целью выявления аномалий как непосредственно связанных с полезным ископаемым, так и с контролирующими залежь тектоническими и стратиграфическими структурами.

Магниторазведка с успехом применяется при поисках желœезнорудных месторождений, где ее можно рассматривать как прямой метод поисков и где полученные данные могут использоваться для предварительной оценки запасов и качества руд. При поисках других полезных ископаемых магниторазведка как правило применяется в комплексе с другими геофизическими методами и решает в основном задачи геологического картирования.

Гравиразведка. Гравиразведкой или гравиметрией принято называть геофизический метод, изучающий изменение ускорения свободного падения в связи с изменением плотности геологических тел. Гравиметрическая разведка основана на изучении естественного поля силы тяжести на земной поверхности. Информация об элементах этого поля позволяет по распределœению в земной коре геологических тел различать плотности, устанавливать глубинное строение изучаемых площадей.

Физической основой метода является закон всœемирного тяготения Исаака Ньютона, в соответствии с которым разные по плотности горные породы создают различные изменения в гравитационном поле. Горные породы имеют определœенные и устойчивые плотностные характеристики, определœенные сочетания которых создают характерные гравитационные поля (аномальные поля). Интенсивность аномалий определяется контрастностью физических свойств, относительной глубиной объекта͵ уровнем помех (к ним относятся неоднородности верхней части геологической среды, неровности рельефа, космические, атмосферные, климатические, промышленные и др).

В результате гравиразведки рассчитываются аномалии силы тяжести, обусловленные теми или иными плотностными неоднородностями – прямая задача. Определœение местоположения, залегания, формы, размеров и плотности тел по известным аномалиям – обратная задача.

Первым этапом интерпретации результатов является качественная интерпретация – дается видуальное описание характера аномалий силы тяжести по картам и профилям. При этом отмечается форма аномалий, их простирание, примерные размеры, амплитуда. Устанавливается гравитационных аномалий с геологическим строением, выделяются региональные аномалии, связанные со строением земной коры, и локальные аномалии, представляющие разведочные интерес. Региональные аномалии связаны с глубинными аномалиями плотности, крупными структурами земной коры, поверхностью кристаллического фундамента и неоднородностью его состава. Локальные аномалии приурочены к антиклинальным, синклинальным структурам в осадочном чехле и фундаменте, залежам полезным ископаемых.

Гравиразведка активно применяется при региональном исследовании земной коры и верхней мантии, выявлении глубинных тектонических нарушений, поиске полезных ископаемых - преимущественно рудных, выделœении алмазоносных трубок взрыва. Гравиразведка позволяет изучать состав горных пород, и их положение в геологическом разрезе, к примеру для магматических с ростом основности возрастает концентрация желœезистых соединœений и плотность.

Для проведения гравиразведки применяются гравиметры, чувствительные приборы измеряющие ускорение свободного падения. Единицей измерения этой величины является Гал или более употребительный мГал. Крупные геологические тела характеризуются аномалиями в десятки и даже сотни мГал. В отечественной практике наиболее широко применяются кварцевые гравиметры ГНУ-КС и ГНУ-КВ.

Электроразведка – совокупность методов изучения строения земной коры и поисков месторождений полезных ископаемых, основанных на изучении естественных и искусственных электромагнитных полей; это геофизический метод, основанный на измерении удельного электрического сопротивления горных пород. Удельное электрическое сопротивление измеряют как по глубинœе в одной точке (вертикальное электромагнитное зондирование), так и по площади, получая карту сопротивлений (электропрофилирование).

Измерения УЭС пород происходит на поверхности. В землю втыкаются электроды, одни из которых приемные, а другие – питающие. С помощью специальной аппаратуры через питающие электроды подается ток, а на приемных электродах измеряется разность потенциалов. Показания записываются и впоследствии обрабатываются на компьютере.

Важно понимать, что каждому изучаемому геологическому разрезу соответствует его модель – геоэлектрический разрез, представляющий собой совокупность электрических и геометрических характеристик горных пород и руд, слагающих данный разрез. Исследования геологического разреза на глубину называются зондированием, а в горизонтальном направлении на определœенной глубинœе – профилированием.

Результатом вертикального электромагнитного зондирования являются геоэлектрические разрезы, на которых по показаниям сопротивлений выделяют литологические слои. При электропрофилировании основной целью является получение площадных данных, в связи с этим результатом электропрофилирования является карта сопротивлений.

Методы электроразведки позволяют изучать параметры геологического разреза, измеряя параметры постоянного электрического или переменного электромагнитного поля.

В электроразведке сейчас насчитывается свыше 50 различных методов и модфикаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. Учитывая зависимость отпринципа исследования их можно разделить на следующие группы: методы сопротивлений (метод постоянного тока) и электромагнитные методы.

Методы сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится (вертикально электрическое зондирование – ВЭЗ, электропрофилирование – ЭП, метод заряженного тела - МЗТ). Данные методы, как правило, применяют при региональных, структурно-картировочных и разведочных исследованиях, когда ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определœения последовательности залегания пластов и картирования тектонических структур.

Следующие методы электроразведки:

· Методы электрохимической поляризации (метод естественного поля – ЕП, метод внешнего поля - ВП)

· Магнитотеллурические методы (магнитотеллурическое зондирование – МТЗ, магнитотеллурическое профилирование – МТП)

· Индуктивные методы (низкочастотные индуктивные методы – НЧИМ, метод переходных процессов – МПП)

· Электромагнитные зондирования (зондирование становлением –ЗС, частотное зондирование – ЧЗ, дистанционные электромагнитные зондирования – ДЭМЗ)

· Радиоволновые методы (радиоволновое зондирование – РВЗ, радиоволновое профилироваие – РВП, георадар)

Геологическая разведка - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Геологическая разведка" 2017, 2018.

Геологоразведочные работы - это мероприятия, направленные на выявление и подготовку к освоению в промышленных масштабах месторождений полезных ископаемых. В процессе выполнения таких работ в том числе изучается размещение пластов ископаемых, условия их образования и состав. Кроме того, изучаются компоненты, сопровождающие залежи полезных ископаемых, в том числе редкие металлы, попутный газ, сера и т. д., выясняется возможность их извлечения или же утилизации.

Геологоразведка сопряжена с анализом условий природы и климата в районах работ, социально-экономических предпосылок для реализации конкретных проектов. Она предусматривает изучение возможных способов добычи ископаемых при условии рациональной эксплуатации блоков и минимизации возможного вреда окружающей среде. Результатами осуществления работ по геологоразведке является расчёт и утверждение запасов полезных ископаемых, оценка их количественных ресурсов, в том числе прогнозная.

В случае, если залежи полезных ископаемых получают положительную оценку в результате поисково-оценочных мероприятий, проводится непосредственно разведка открытого месторождения. В её ходе выясняются геологическое строение участка, размеры, условия залегания и пространственное расположение залежей. Кроме того, вычисляются качество и количество ископаемых, технологические факторы, которые будут определять условия эксплуатации блока.

Сейсмическая, электрическая и гравитационная разведка

Одним из самых эффективных и популярных методов первичных геологических исследований месторождений, в основном залежей нефти и газа, является сейсморазведка. Её принцип базируется на регистрации сейсмических волн, которые создаются искусственным путём при помощи специального источника волн, в роли которого обычно выступает взрывчатка. Тротил размещается в неглубоких скважинах. Для инициирования как продолжительных, так и коротких импульсных колебаний могут применяться автомобильные вибраторы.

Вибрационная установка Nomad-65

С помощью источника в породе создаётся избыточное давление и распространяются колебания периодического типа. Эти волны наталкиваются на слои с разными показателями упругости, после чего меняют не только направление, но и амплитуду, а также создают новые колебания. По пути следования волн размещаются датчики-приёмники, которые фиксируют колебания и передают операторам полученные сигналы. Сейсмокомплексы представляют собой типовые системы, в состав которых входит один источник и до 300 приёмников, расположенных через 25–50 метров друг от друга. Если оператор правильно выбирает схему, это позволяет исследователям получать необходимую информацию без избыточных затрат.

Сейсмическая разведка: 1 - передающая система; 2 - приёмная система; 3 - сейсмоприёмники; 4 - сейсмическая волна; 5 - отражённая сейсмическая волна; 6 - нефтеносный пласт

В зависимости от того, как расположены друг относительно друга источники и приёмники колебаний, различают такие виды сейсморазведки:

• совмещённые источник и приёмник - 1D;
• расположение источника и приёмников на одной линии - 2D;
• расстановка приёмников на параллельных линиях по площади участка - 3D;
• периодическое повторение 3D-разведки при разработке месторождения - 4D.

После регистрации и записи колебаний проводится их анализ с целью определения особенностей распространения и свойств волн. В частности, извлекается геологическая информация о границах сейсмики. Полученные сейсмограммы требуют серьёзной обработки, поскольку они в условиях полевых работ обычно включают помехи. Что касается полезных волн, то они зачастую сложны для интерпретации. Для анализа данных применяется современная компьютерная техника.

Сигналы усиливаются, фильтруются, очищаются от нежелательных колебаний и конвертируются в цифровой формат, после чего поступают на сейсмостанцию для наблюдений. По результатам обработки геологи получают материал для дальнейшего толкования. Если на полученных геологических разрезах идентифицируются аномальные зоны распространения волн, то, как правило, это является свидетельством наличия залежей полезных ископаемых.

При наличии значительного преимущества - высокой точности измерений, сейсморазведка обладает рядом существенных недостатков. В частности, геологи не в состоянии определить качество залежей полезных ископаемых, не могут применять сейсморазведку на сложном рельефе местности. Кроме того, при наличии солевых горизонтов такая разведка неэффективна. Применение взрывчатки, в свою очередь, может негативно влиять на экосистему исследуемого района.

Закладка взрывного источника сейсмических колебаний

Ещё одним популярным видом геологоразведки является разведка электрическая. Данное направление включает способы исследования недр, которые применяются для изучения как верхних слоёв породы, так и для глубинной разведки. В свою очередь, они делятся на две большие группы.

Методы электрической разведки:

• Индукционные методы.
• Методы сопротивлений.

Исследование недр индукционными методами предусматривает создание электромагнитного поля за счёт эффекта магнитной индукции под влиянием переменного электрического поля или же магнитного поля. При обладании информацией о параметрах источника поля оператор может свободно измерить магнитные и электрические составляющие индуцированного поля и, следовательно, восстановить параметры среды их возникновения.

В свою очередь, методы сопротивлений основываются на пропускании через грунт электродов с постоянным током. Измеряется напряжение, которое вызвано данным током, поступающее от первой ко второй группе электродов. При наличии информации о напряжении и силе тока можно вычислить показатель сопротивления среды, через которую пропускается электричество. Благодаря конфигурации электродов точно устанавливается участок пространства, в которой меняется сопротивление.

Принципиальная схема электроразведки методами сопротивлений: 1 - питающая линия; 2 - измерительная линия; 3 - измерительные заземления; 4 - питающие заземления; 5 - область исследования; 6 - линии тока

Электроразведочная станция для вертикального электрического зондирования

Поиск возможных залежей полезных ископаемых производится в том числе способом гравитационной разведки. Он основан на принципе измерения показателя ускорения свободного падения. Последнее зависит не только от параметров планеты в целом, но и от аномальной плотности пород в районах поисков. Таким образом, неоднородность плотности подземных горизонтов легко вычисляется в гравитационном поле.

Поиск залежей твёрдых ископаемых

Хотя конкретные способы разведки месторождений зависят от возможности применения определённых технических средств в конкретных условиях, для выявления залежей твёрдых полезных ископаемых (руд, минералов и т. д.) соответствующие мероприятия, как правило, проводятся в шесть типовых стадий:

1. Геофизические и геолого-съёмочные работы. Данный этап включает исследование крупных геологических структур, в которых, вероятно, присутствуют полезные ископаемые. Перспективные площадки по завершению данной стадии передаются на специализированные поисковые работы.

2. Поиск месторождений. Геологи работают над обнаружением запасов определённых видов полезных ископаемых. Работы осуществляются в несколько промежуточных этапов. Вначале проводится поиск общего характера с целью выявления границ зоны потенциального размещения ископаемых. После этого обустраиваются горные выработки или скважины для выполнения структурно-геологических исследований. По результатам оценивается потенциальное промышленное значение месторождений. Если исследования оказались продуктивными, в этом случае осуществляется подсчёт ресурсов в категории C2. Составляются прогнозы добычи в количественном плане, а также разрабатывается технико-экономическое обоснование (ТЭО) продолжения геологоразведки.

3. Предварительная разведка. Геологи определяют промышленное значение участка, параметры месторождения, технологические свойства и размеры формаций полезных ископаемых, условия залегания. Составляется предварительная характеристика условий освоения блока. Результатами этой работы являются расчёт запасов не только в категории C2, но и C1, а также ТЭО на проведение детальной разведки. На этапе предварительной разведки применяется бурение (глубокое, колонковое или ударно-канатное). При изучении месторождений цветных металлов обустраиваются штольни, небольшие шахты, шурфы с целью отбора проб.

4. Детальная разведка. Данный этап работ проводится исключительно на участках с доказанной промышленной ценностью запасов. Осуществляется дополнительный подсчёт запасов в категориях A и B. По завершению этого этапа должны быть собраны данные, достаточные для начала промышленной эксплуатации месторождения согласно требованиям к изученности исследуемой зоны, в соответствии с классификацией запасов и прогнозными ресурсами.

5. Доразведка. Проводится на участках, которые были в недостаточной степени изучены на предыдущих этапах работы. Кроме того, она осуществляется в пределах флангов, обособленных участков, в глубоких горизонтах горных отводов. На этой стадии проводится последовательный перевод ресурсов из категорий C1 и C2 в более высокие классы, подсчитываются новые выявленные запасы. На ряде объектов при этом строятся глубокие шахты как разведочного, так и эксплуатационно-разведочного назначения.

6. Эксплуатационная разведка. Такой вид разведки проводится одновременно с проходческой работой, направленной на подготовку выработок. Мероприятия по разведке реализуются до момента начала очистных работ с целью обеспечения добычи на текущем этапе, а именно для уточнения информации о залежах, полученной на стадиях детальной разведки. Речь идёт о данных относительно качества, условий залегания, строения и морфологии пластов. На этапе эксплуатационной разведки проходка вертикальных, горизонтальных и наклонных выработок является основным методом работ. Кроме того, возможно обустройство перфораторных - безкерновых - или же колонковых скважин для получения керна.

Особенности разведки нефтегазовых месторождений

Специфика геологоразведки нефтегазовых месторождений обусловлена особенностями залегания и природными свойствами этих полезных ископаемых. Отличительной чертой нефти и газа является то, что их залежи находятся обычно в одних и тех же районах. Газ может быть как растворён в нефти, так и образовывать газовые шапки в верхней части пространства, занимаемого «чёрным золотом».

Накопление углеводородного сырья происходит в осадочных оболочках планеты. В общей сложности в мире выявлено порядка шести сотен нефтегазоносных бассейнов. Нефть и газ находятся на глубинах от одного до нескольких километров и распределены по микроскопическим пустотам. Около 85% запасов сконцентрированы в алевритовых песчаных породах с глиняной прослойкой, остальные ресурсы - в породах карбонатного типа. Огромны запасы шельфовых месторождений, однако степень их изученности крайне мала. Пронедра писали ранее, что, по данным Минприроды, более 90% площади арктического шельфа не разведаны .

Геологические экспедиции, которые занимаются изучением нефтегазовых месторождений, выполняют комплекс работ по исследованию структуры блоков, выделению продуктивных пластов, вычислению предполагаемых дебитов нефти, газа и конденсата, давления в залежах. Все эти данные используются для составления проектов эксплуатационных работ, а также для расчётных обоснований промышленной разработки участков.

Стартует геологоразведка по стандартной схеме - со съёмки и составления геологических карт. В дальнейшем применяется гравитационная разведка. Выявление запасов по данной методике обусловлено отличительной особенность пород, насыщенных нефтью и газом - их плотность меньше, соответственно, и меньшим будет ускорение свободного падения. Нефтегазовые ресурсы выявляются в том числе с применением специфической аэромагнитной разведки, направленной на выявление антиклиналей - геологических ловушек для углеводородов мигрирующего характера на глубинах до семи километров.

Аэромагнитная съёмка выполняется с помощью магнитометров, расположенных в хвостовом коке самолёта

Особенностью же проведения сейсморазведки является то, что такой вид исследования при поиске нефтегазовых запасов осуществляется не только для выявления залежей, но и с целью определения оптимальных мест для бурения скважин разведочного назначения. Одним из эффективных методов обнаружения ресурсов «чёрного золота» и «голубого топлива» является низкочастотное сейсмическое зондирование. Данный способ основан на анализе аномального изменения спектра естественного сейсмического фона в районе размещения залежей на частотах до 10 герц.

Нефть и газ также выявляются при помощи методики геохимической разведки. Геологи анализируют состав подземных вод на предмет содержания органических компонентов и газов. Рост концентрации таких элементов в единице объёма пробы воды может указывать на близость пласта. Тем не менее, самым достоверным и эффективным способом разведки углеводородов в настоящее время является непосредственное бурение скважины для выявления степени достаточности их объёмов для промышленного освоения месторождения. В среднем только в трети случаев после бурения обнаруживаются такие запасы.

Бурение разведочной скважины «Шахринав-1п», Таджикистан

В современной России геологоразведка нефтегазовых ресурсов производится не только с целью немедленной разработки конкретных блоков, но и для общего прироста количества углеводородов в соответствии с требованиями Энергетической стратегии, рассчитанной до 2020 года. Напомним, что, по мнению Владимира Путина, геологоразведка крайне важна для экономики России. Открытие и изучение новых месторождений - это работа на перспективу, поскольку выявленные ресурсы фактически являются сырьевым вкладом в будущее страны.

Разведочное бурение

Разведка месторождений полезных ископаемых - совокупность исследований и работ, осуществляемых с целью определения промышленного значения месторождений полезных ископаемых , получивших положительную оценку в результате поисково-оценочных работ . Разведка месторождений является одной из стадий геологоразведочных работ , следует за стадиями геологической съёмки и геологических поисков. В ходе геологической разведки выявляются следующие параметры залежей полезных ископаемых:

• геологическое строение месторождения полезных ископаемых;
• пространственное расположение, условия залегания, формы, размеры и строение залежей;
• количество и качество полезных ископаемых;
• технологические свойства залежей и факторы, определяющие условия эксплуатации месторождения.

Стадии разведки месторождения полезных ископаемых

Способ разведки месторождений зависит от соответствующих технических средств с целью получения максимально полной информации по разведочному пересечению или геологическому объёму месторождения в целом.

При предварительной разведке чаще всего применяется бурение : ударно-канатное (только при разведке россыпей), колонковое (керновое и бескерновое), глубокое. В отдельных случаях (часто при разведке месторождений руд цветных и редких металлов) используются глубокие шурфы , мелкие шахты , штольни . Их назначение - подтверждение данных разведочного бурения, уточнение строения наиболее сложных участков месторождения, отбор технологических проб .

Детальная разведка и доразведка месторождений также предполагает широкое использование бурения. На некоторых объектах проходятся также глубокие разведочные и разведочно-эксплуатационные шахты. При "эксплуатационной разведке" (на разрабатываемом месторождении полезных ископаемых) основным видом работ является проходка специальных горных выработок (горизонтальных, вертикальных и наклонных) и бурение скважин как колонковых (с целью получения керна), так перфораторных (бескерновых). Для получения максимальной информации о строении месторождений и закономерностях размещения полезных ископаемых при минимальной затрате средств разведочные горные выработки располагают таким образом, чтобы они пересекали всю мощность перспективной зоны (горизонта, структуры), а разведочные профили (группы разведочных пересечений) - преимущественно вкрест простирания последних.

Содержание статьи

ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА, исследование земных недр физическими методами. Геофизическая разведка проводится прежде всего при поисках нефти и газа, рудных полезных ископаемых и подземных вод. Она отличается от геологической разведки тем, что вся информация о поисковых объектах извлекается в результате интерпретации инструментальных измерений, а не путем непосредственных наблюдений. Геофизические методы основаны на изучении физических свойств пород. Они используются либо для выявления месторождений полезных ископаемых (например, магнитные свойства исследуют для поиска железных руд), либо для картографирования таких геологических структур, как соляные купола и антиклинали (где аккумулируется нефть), а также для картографирования рельефа дна океана, структуры океанической и континентальной земной коры, определения генезиса и мощности рыхлых отложений и коренных пород, толщины ледниковых покровов и плавающих в океанах льдов, при археологических исследованиях и т.п.

Геофизические методы делятся на две категории. К первой относятся методы измерения естественных земных полей – гравитационного, магнитного и электрического, ко второй – искусственно создаваемых полей.

Геофизические методы дают наилучшие результаты, когда физические свойства исследуемых и картографируемых пород существенно отличаются от свойств граничащих с ними пород. Геофизические исследования всех типов включают сбор первичного материала в полевых условиях, обработку и геологическую интерпретацию полученных данных. На всех этапах применяются компьютеры.

Зарождение геофизических методов разведки связано с началом использования магнитных компасов для поиска железных руд и электрических измерений для выявления сульфидных руд. Применение геофизических методов расширилось в 1920-х годах, когда гравиметрические и сейсмические исследования доказали свою эффективность в обнаружении соляных куполов и связанных с ними нефтяных залежей на побережье Мексиканского залива в США и Мексике .

Сейсмическая разведка.

В твердом теле при внезапном приложении силы возникают упругие колебания, или волны, называемые сейсмическими, сферически распространяющиеся от источника возбуждения. Сведения о внутреннем строении Земли получают по результатам анализа времен пробега сейсмических волн от источника колебаний к регистрирующим устройствам (времена пробега волн зависят от плотности среды на их пути).

Сейсмические волны генерируются или искусственными взрывами в неглубоких скважинах, или с помощью механических вибраторов. В морской сейсмике для возбуждения сейсмических волн используется пневмопушка. Применяются также эхолотные излучатели упругих колебаний большой мощности, электроискровые разряды и другие средства.

Направленные вниз генерируемые волны, достигая геологической границы (т.е. пород, состав которых отличается от вышележащих), отражаются подобно эху. Регистрация этого «эха» детекторами называется методом отраженных волн. Преломляющиеся на геологической границе волны распространяются также и горизонтально (вдоль ее поверхности) на большие расстояния, затем вновь преломляются, следуют к земной поверхности и регистрируются вдали от сейсмического источника.

Регистрация сейсмических волн ведется чувствительными приборами сейсмоприемниками, или геофонами, которые располагаются на земной поверхности или в скважинах на определенном расстоянии от места возбуждения волн. Геофоны преобразуют механические колебания грунта в электрические сигналы. При морских исследованиях для регистрации сейсмических волн используются детекторы давления, называемые гидрофонами. Упругие колебания записываются в виде трассы на бумаге, магнитной ленте или фотопленке, а в последнее время обычно на электронные носители. Интерпретация сейсмограмм позволяет измерить время прохождения волны от источника до отражающего слоя и обратно к поверхности с точностью до тысячных долей секунды. Скорость сейсмических волн зависит от упругости и плотности среды, в которой они распространяются. В воде она составляет ок. 1500 м/с, в неконсолидированных песках и почвах, содержащих воздух в поровых пространствах, – 600-1500 м/с, в твердых известняках – 2700-6400 м/с и в наиболее плотных кристаллических породах до 6600-8500 м/с (в глубинных слоях Земли до 13 000 м/с).

Отражение.

При использовании метода отраженных волн регистрация осуществляется набором геофонов, равномерно располагающихся на земной поверхности на одной линии с источником возбуждения. Обычно используется 96 групп геофонов, каждая из которых насчитывает от 6 до 24 соединенных вместе приборов.

Поскольку известны расстояние до геофона и скорость распространения сейсмических волн в изучаемых породах, по временам пробега волн можно рассчитать глубину отражающей границы. Путь волны может быть описан в виде двух сторон равнобедренного треугольника (так как угол падения равен углу отражения), а глубина отражающего слоя соответствует его вершине. Суммарная длина сторон такого треугольника равна произведению времени прохождения волны и ее скорости. Глубины поверхности отражения рассчитываются в пределах достаточно обширной площади, что позволяет проследить конфигурацию пласта, обнаружить и нанести на карту соляные купола, рифы, разломы и антиклинали. Любая из этих структур может оказаться нефтяной ловушкой.

Преломление.

Методом преломленных волн исследуются литология и глубина залегания горных пород, а также конфигурация залежей и геологических свит. Он используется и при инженерно-геологических изысканиях, в гидрогеологии, морской и нефтяной геологии. Сейсмические волны возбуждаются близ земной поверхности, а детекторы, регистрирующие преломленные волны, расположены на земной поверхности на некотором расстоянии от источника колебаний (иногда удаленном на многие километры). Первой достигает детектора та преломленная волна, которая следовала по кратчайшему пути от источника к приемнику. По годографу (графику времени прихода первого импульса волн к сейсмоприемникам, расположенным на разных расстояниях от источника) определяют скорость распространения волн, а затем вычисляют глубину залегания преломляющей поверхности.

Гравиметрическая разведка

широко применяется для рекогносцировки плохо изученных районов. В этих исследованиях сила земного притяжения измеряется со столь высокой точностью, что даже небольшие ее изменения, обусловленные присутствием погребенных масс горных пород, позволяют определить глубину и форму их залегания.

Гравиметрические приборы - одни из самых точных, ими можно измерять вариации гравитационного поля с точностью до стомиллионных долей. В наиболее типичном из таких инструментов, гравиметре, используется горизонтальный балансир (маятник), отклоняющийся от положения равновесия при малейших изменениях силы гравитации.

Гравитационное поле Земли определяется плотностью слагающих ее пород. Гравиметрическая разведка оперирует не абсолютными измерениями гравитационного поля, а разницей в ускорении силы тяжести от одного пункта к другому. В процессе гравиметрической съемки фиксируются горизонтальные изменения гравитационного поля, обусловленные различиями в составе и плотности горных пород. С глубиной их плотность меняется в диапазоне от 1,5 г/см 3 (рыхлые пески) до почти 3,5 г/см 3 (эклогит). Градиент даже ок. 0,1–0,2 г/см 3 приводит к возникновению распознаваемых аномалий (отклонений от стандартной величины силы тяжести), если изучаемое тело достаточно велико, неглубоко залегает и не слишком велики шумы, т.е. помехи от внешних источников.

Гравиметрическая съемка практикуется для выявления соляных куполов, антиклиналей, погребенных хребтов, разломов, неглубоко залегающих коренных пород, интрузий, рудных тел, погребенных вулканических кратеров и проч. См. также ТЯГОТЕНИЕ .

Магниторазведка

основана на измерении небольших изменений геомагнитного поля, связанных с наличием магнитных минералов в поверхностных отложениях или в геологическом фундаменте – изверженных и метаморфических породах, подстилающих осадочные толщи. Магнитные вариации, обусловленные магнитными минералами, используются для поиска месторождений железных руд и пирротина, а также связанных с ними сульфидных руд. Исследования магнитных вариаций, создаваемых породами фундамента, позволяют изучать строение вышележащих слоев земной коры. При поисках нефтегазоносных толщ методами магниторазведки определяются глубина залегания, площадь и строение осадочных бассейнов.

Магнитным методом измеряется магнитная восприимчивость пород. Важный железорудный минерал магнетит характеризуется самой высокой магнитной восприимчивостью (в 2-6 раз выше, чем у двух других также высокомагнитных минералов – ильменита и пирротина). Поскольку магнетит имеет довольно широкое распространение, изменение геомагнитного поля обычно связывают с присутствием этого минерала в составе горных пород. Магнитные минералы, сопряженные с изверженными породами фундамента, имеют гораздо более высокую магнитную восприимчивость, чем породы осадочного чехла. Этим обусловлены контрасты их намагниченности.

В последние годы на основе изучения намагниченности пород океанического дна получено много новых сведений об истории Земли, особенно о формировании океанических бассейнов и положении материков в далеком геологическом прошлом. Породы часто сохраняют остаточную намагниченность, соответствующую геомагнитному полю времени их формирования. Таким образом, остаточная намагниченность представляет собой своеобразную «запись» изменений магнитного поля Земли на протяжении ее истории. На основе магнитных исследований подтверждено, что по мере того, как наращивались срединно-океанические хребты, происходило расширение океанических бассейнов. См. также ОКЕАН .

Магнитная съемка обычно проводится с самолетов припомощи магнитометров. В первых аэромагнитных приборах использовались измерительные средства, разработанные во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок. См. также ГЕОМАГНЕТИЗМ .

Электрическая, или электромагнитная, разведка

(электроразведка) предназначена для исследования внутреннего строения Земли и геологической среды, поиска полезных ископаемых на основе изучения различных естественных и искусственных электромагнитных полей. Электроразведка основана на дифференциации горных пород по элетромагнитным свойствам. Характер электромагнитных полей, обусловленных как искусственными, так и естественными источниками, определяется геоэлектрическим строением изучаемого участка. Некоторые геологические объекты в определенных условиях способны создавать собственные электрические поля. По выявленной электромагнитной аномалии можно делать выводы, направленные на решение поставленных задач.

Электроразведка располагает более чем 50 методами. Такое разнообразие методов объясняется тем, что в ней используются естественные поля космической, атмосферной и электрохимической природы; искусственные поля с различными способами их создания и измерения (гальваническим, индуктивным и дистанционными); гармонические поля широкого диапазона частот; импульсные поля разной длительности; регистрируются сигналы разных частотных (от миллигерц до сотен терагерц) и динамических диапазонов. Кроме того электроразведка пользуется новейшими достижениями электротехники и радиоэлектроники. При электроразведке измеряются амплитуды электрических и магнитных составляющих поля, а также их фазы. Регистрация ведется в аналоговой или цифровой форме. При измерениях, обработке и интерпретации результатов имеет широкое применение современная компьютерная техника.

Ядерно-геофизические методы

основаны на изучении естественной радиоактивности горных пород или вторичной радиоактивности, возникающей при нейтронном или гамма-облучении пород. Различают гамма, нейтронно-активационные, а также рентгенорадиометрические методы. Наиболее широко используется гамма-метод, при котором измеряется интенсивность гамма-излучения естественных радионуклидов, содержащихся в горных породах. Изменения радиоактивности зависят от состава и свойств горных пород, что позволяет использовать эти методы для изучения геологического строения территории, процессов, происходящих в недрах, и выявления в них месторождений полезных ископаемых.

Этап разведки месторождений полезных ископаемых подразделяется на три стадии:

1) предварительная разведка;

2) детальная разведка;

3) эксплуатационная разведка.

Это подразделение разведочного этапа на стадии непосредственно вытекает из первого принципа разведки - последовательных приближений.

Предварительная разведка преследует цели выяснения общих размеров месторождения и получения приближенного представления о форме, размерах и качестве основных тел полезного ископаемого, составляющих сложное месторождение. В эту стадию завершается детальное изучение поверхности месторождения на основе уточнения крупномасштабной геологической карты.

Если на поисково-разведочной стадии поискового этапа геологическая съемка нередко ведется на глазомерной или полуинструментальной основе, то к началу предварительной разведки необходимо иметь достаточно точную геологическую карту масштаба 1: 10 ООО - 1: 5000, составленную на инструментальной топографической основе. В соответствии с этой картой направляются первые разведочные работы. На стадии предварительной разведки разведочные выработки задаются уже по определенной системе и некоторые из них доводятся до большой глубины.

Для освещения глубоких горизонтов месторождения и фиксации нижней границы оруденения часто бывает целесообразно до начала постепенного разбуривания месторождения сразу же пройти одну- две скважины до глубины, где предполагается наличие полезно! о ископаемого, это дает возможность перевести запасы данного месторождения или рудного тела в категорию С2 или Сх (в зависимости от типа месторождения).

Разведочные выработки целесообразно наносить одновременно на имеющуюся карту рудного поля и на новую топографическую основу масштаба 1: 2000-1: 1000 (редко 1: 5000 или 1: 500).

Все эти предварительные разведочные мероприятия дают возможность с большей или меньшей степенью достоверности определить размеры месторождения (его общий «масштаб»), элементы залегания рудных тел, особенности вмещающих пород; а также приблизительно выяснить качество полезного ископаемого, а иногда и выделить основные природные типы руд. На основании данных пред- верительной разведки месторождения выбираются участки для последующей детальной разведки. Если разведывается очень крупное месторождение, то перспективные участки под детальную разведку первой очереди составляют небольшую часть всего месторождения. Мелкие же месторождения обычно целиком переходят в стадию детальной разведки.

По результатам предварительной разведки производится подсчет запасов и составляется технико-экономический доклад (ТЭД), содержащий надежную промышленную оценку месторождения.

Детальная разведка производится только в том случае, если месторождение должно эксплуатироваться в ближайшие годы. Нет смысла вкладывать значительно большие по сравнению с предварительной разведкой средства в объект, промышленное освоение которого откладывается на неопределенное время.

На стадии детальной разведки с высокой степенью точности обрисовываются контуры каждого тела полезного ископаемого и выявляются его элементы залегания с учетом всех возможных изменений, вызванных складчатыми и разрывными нарушениями; резуль- !аты исследований наносятся на карту, составленную на стадии предварительной разведки в масштабе от 1: 2000 до 1: 500 (в зависимости от размеров и сложности месторождения).

На стадии детальной разведки производится пространственное расчленение месторождения по природным типам и промышленным сортам полезного ископаемого на основании установленных промышленных условий (кондиций). В связи с этим, помимо химических анализов и минералогических исследований полезного ископаемого, производятся испытания технологических свойств каждого его сорта. Вопросы водоносности участка месторождения, физических свойств вмещающих горных пород и другие горнотехнические вопросы, выясненные в стадию предварительной разведки только приблизительно, при детальной разведке должны быть освещены на основе точных измерений и специальных исследований.

Естественно, что для получения разнообразных и достаточно точных сведений о месторождении в стадию детальной разведки приходится проводить новые разведочные выработки и, таким образом, уплотнять разведочную сеть особенно в наиболее сложных по геологическому строению участках и в местах наиболее богатых скоплений полезного ископаемого. Однако в этот период нужно проходить только те выработки, проходку которых нельзя отложить до стадии эксплуатационной разведки, так как они необходимы для составления проекта эксплуатации месторождения.

На основании детальной разведки уже значительно более точно подсчитываются запасы полезного ископаемого в блоках по сортам, выделенным пространственно на разведочных планах и разрезах.

По результатам детальной разведки, составляется технический проект эксплуатации месторождения. В зависимости от размеров месторождения оно может быть после детальной разведки передано для промышленного освоения или все целиком, или в случае очень крупных объектов - по частям. Следовательно, и технический проект разработки месторождения может быть общим или слагаться из нескольких частей.

При ведении детальных разведочных работ следует с самого начала поддерживать связь с проектной организацией. Это дает возможность своевременно учесть требования проектировщиков и тем самым избежать в дальнейшем дополнительных работ.

Эксплуатационная разведка начинается с момента организации добычи полезного ископаемого. Она пространственно и по времени немного опережает горноэксплуатационные работы, сопровождая разработку месторождения почти до ее окончания.

Разведка, производимая в процессе эксплуатации месторождения полезного ископаемого, отличается наибольшей точностью, так как сеть выработок, используемых разведчиком, в этот период наиболее густая; в их число, помимо прежних и новых разведочных выработок, входит множество горных подготовительных выработок: штреков, ортов, восстающих, рассечек. На стадии эксплуатационной разведки уточняется строение тел полезного ископаемого как в отношении их форм, так и в отношении границ, разделяющих сорта, а также мелкие тектонические нарушения и смещения. Разведочные работы и подземное геологическое картирование ведутся уже в масштабах от 1: 500 до 1: 100 на маркшейдерской основе, что позволяет заметить все необходимые и ранее неучтенные детали строения месторождения.

Все горнопроходческие вопросы и вопросы технологии переработки полезного ископаемого также подвергаются уточнению по отдельным, сравнительно небольшим участкам месторождения, определяемым границами какого-либо эксплуатационного участка. Устойчивость вмещающих пород уже рассматривается не вообще, а по каясдому данному блоку. Приток подземных вод изучается но вообще, а по данной шахте и т. д.

На основании эксплуатационной разведки подсчет запасов полезного ископаемого выполняется наиболее точно, с детализацией по отдельным мелким участкам (этажам, блокам, уступам), что позволяет вести систематический учет добытого и оставшегося в недрах полезного ископаемого по каждому эксплуатационному участку и по различным сортам. По данным эксплуатационной разведки ведется текущее производственное планирование добычи полезного ископаемого, направляются подготовительные и очистные выработки, составляется баланс запасов и добычи.

В практике в одних случаях стадии разведки отчетливо отделяются друг от друга, в других - сливаются в непрерывную цепь разведочного процесса так, что трудно найти границу между предварительной и детальной разведкой (эксплуатационная разведка обычно довольно точно фиксируется во времени моментом начала добычи полезного ископаемого). Но ргак или иначе эти стадии существуют, и главный практический смысл 11 х разделения состоит в том, чтобы не допускать перехода к детальной разведке, связанной с затратой больших средств, не проведя предварительной разведки для отбраковки каких-либо частей месторождения или даже всего месторождения, оказавшегося непромышленным. Одним словом, детальная разведка отделена от предварительной составлением ТЭДа (технико-экономического доклада).

Некоторое исключение составляет разведка весьма капризных месторождений: мелких гнезд оптических минералов, драгоценных камней, платиноносных хромитов, редкометальных пегматитов и т. п. Эти месторождения потребовали бы для своей предварительной разведки сеть горных разведочных выработок почти такой же плотности, какая необходима для подготовки их к эксплуатации. Поэтому после стадии поисково-разведочных работ они сразу подвергаются эксплуатационной разведке, которая в то же время является предварительной и детальной. Допускаемый при этом риск излишних затрат на разведочно-эксплуатационные выработки обычно окупается ценностью полезного ископаемого. В некоторых случаях на менее капризных месторождениях детальная и эксплуатационная разведка также сливаются в одно целое.