О выборе сети 5-ти компонентных наблюдений аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ) при поисках сульфидных руд

Размещено на http://allbest.ru

¹Phoenix-Geophysics LTD

²Национальный Минерально-сырьевой университет «Горный»

УДК 550.379

О выборе сети 5-ти компонентных наблюдений аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ) при поисках сульфидных руд

О. Ингеров1, Е.Ю. Ермолин2

В качестве поискового объекта было выбрано 3D тело с квадратным в вертикальной плоскости XZ сечением. Сторона квадратного сечения (a) равна 200 м (сечение тела - 200х200 м). Длинна тела в направлении оси Y (L) равна 1600 м.

Таким образом, соотношение L/a = 8. Центр объекта расположен на глубине 600 м. В случае массивных руд данный объект представляет несомненный практический интерес даже при такой глубине залегания. Удельное электрическое сопротивление вмещающей среды принято равным 1000 Ом-м, а удельное сопротивление аномального тела 4 Ом-м.

Сверху слой мощностью 25 метров и сопротивлением 100 Ом-м имитирует кору выветривания. Расчёты 3D отклика АМТ-МВП были выполнены в программном комплексе WinGLink для сети пикетов 50х50 метров. Геометрический центр тела имеет координаты: X=0, Y=0, Z=-600 м. Ось Y направлена на север. В этом же направлении рассчитаны кривые AMT XY.

2. Результаты моделирования

На рисунке 1 показаны карты параметров АМТ-МВП на периоде 0.008 секунд (125 Гц), т.к. на данном периоде все отклики имеют наибольший аномальный отклик. На картах в виде дополнительных изолиний показаны значения при построении карты лишь по двум парным профилям (X -600, Х -400, Х 400 и Х 600). На карте магнитуды типпера (Рис 1а) с двух сторон тела наблюдаются симметричные положительные аномалии вытянутые параллельно оси тела.

Над самим телом наблюдается узкий минимум. Однако, если принимать в расчет только точки четырех вышеназванных профилей то мы будем иметь одну широкую положительную аномалию (дополнительные изолинии), которая позволяет идентифицировать наличие аномалии и грубо оценить ее местоположение в плане. Наилучшим образом положение тела в плане определяется по карте индукционных векторов (Рис. 1б) в конвенции Паркинсона (направлены на проводник). Векторы однозначно указывают на позицию тела и позволяют достаточно надежно выбрать положение детализационного профиля, направленного в крест простирания тела и примерно проходящего через его центр (профиль Y 0).

Рис. 1. Карты параметров АМТ-МВП на частоте 0.008 секунд (125 Гц). а - магнитуда типпра; б - индукционные вектора в конвенции Паркинсона (на проводник); кажущееся сопротивление (c,e) и фаза импеданса (д,ж) в направлении XY (c,д) и YX (e,ж)

Аномалии от рудного объекта на картах параметров АМТ очень слабые (Рис. 1c-ж). Тело проявляется только в компоненте XY, параллельной простиранию тела. Хоть фаза импеданса XY имеет аномалию 3-4 градуса, но эта аномалия является локальной (только над центром рудного тела) и имеет ширину 300 метров, что требует поисковых работ с шагом между профилями не менее 300 м. В то время как параметры МВП позволяют уверено показать наличие объекта, используя шаг между профилями 800-1200 м, что обеспечивает 3-х или даже 4-х кратное сокращение объёмов реконгносцироваочных работ. Кроме того, как будет показано ниже, по кривым типпера, измеренным в стороне можно оценить некоторые устойчивые параметры рудного объекта.

Рис. 2. Кривые типпера в точках A B и C (положение точек обозначено на рисунке 1а)

На рисунке 2 показаны кривые модуля типпера в различных частях площади. Над центром аномалии (кривая А), в 200 м от оси аномального тела (кривая В) и на удалении 1000 м от оси аномального тела (кривая С). В первую очередь следует отметить, что значение периода максимальной магнитуды типпера на всех пикетах остаётся одинаковым для всех кривых, что позволяет оценить проводимость сечения объекта G = (площадь сечения)/(относительное удельное сопротивление).

В работе [6] было показано, что для 2D объектов G = Textr·2·10⁵. Используя данную зависимость для кривой типпера A (рис 2), мы получим G = 1300 См·м. В работе [3] было рассмотрено простое 3D тело с различным соотношеним длинны (L) и размеров сечения (a). Для 3D объекта, представленного в работе [3] при соотношении L/a = 8, значение Te занижается в 8-10 раз.

При увеличении G=1300 в 8-10 раз (коррекцию за L/a), полученная величина будет близка к истинному значению G нашей исследуемой модели (G = 200м·200м /4 Ом-м = 10 000 См·м).

В работе [3] было показано, что по соотношению экстремального периода Te и Th5 Tl5 изолиний 0.5 от максимального значения на разрезах типпера можно оценить соотношение (L/a). Был предложен параметр P, отражающий L/a. P = (Te/Th5)/(Tl5/Te), что эквивалентно P = (Te)²/(Th5·Tl5).

При расчёте по этой простой формуле параметра P для кривой А было получено значение 0.37, что характерно для объекта со значением L/a равным от 6 до 10. Данный интервал удовлетворяет нашей исследуемой модели (L/a=8). Подобные значения P были получены при анализе кривых B и С и другим кривым на площади.

Рис. 3. Псевдоразы вдоль профилей Y +600 (a1-4) и Х 0 (b1-4). Амплитуда (a1,б1) и фаза (a2,b2) типпреа, кажущееся сопротивление и фаза импеданса в направлении XY (a3,б3)

Для выбора положения детализационного профиля можно проанализировать и псевдоразрезы амплитуды и фазы типпера. На вертикальном разрезе амплитуды типпера по профилю X +600 (Рис. 3a1) наблюдается вытянутая в горизонтальном направлении положительная аномалии. Форма амплитудной аномалии (Рис. 3a1) и отсутствие на ветикальном разрезе фазы типпера вертикальных границ смены знака фазы (Рис. 3a2) могут служить однозначным индикатором того факта, что аномальное тело находится в стороне от профиля. Карты индукционных векторов следует строить на частоте максимума магнитуды типпера. Очевидно, что детализационный профиль следует проводить через центр аномалии типпера.

Отклик АМТ-МВП на детализационном профиле (профиль Y 0) представлен на рисунке 3б1-3. Рудное тело хорошо проявляется, как в компоненте XY (параллельной простиранию тела) АМТ (Рис. 3б3), так и в отклике МВП. По разрезу фазы типпера можно очень точно определить положение центра аномального объекта по наличию вертикальной градиентной зоне. По расстоянию между двумя экстремумами на разрезе магнитуды типпера можно определить глубину залегания центра аномального тела 0.42·D, [6].

3. Локализации рудного объекта в провинции Квебек (Канада) по данным АМТ-МВП

Работы методом AMT-MVP в 5-ти канальном варианте были выполнены на перспективном участке в центральной части провинции Квебек. Использовалась аппаратура МТU-5А, магнитные датчики AМТС-30 устанавливались на специальных треногах. В летний период 2002 г по настоянию закзчика было пройдено три профиля меридионального простирания (чёрные точки на рисунке 4), которые не обнаружили в пределах профилей существенных аномальных объектов, представляющих поисковый интерес.

Рис. 4. Исследования АМТ-МВП на канадском щите

Однако реальные индукционные вектора на частоте 10 Гц, уверенно указывали на проводящий объект в северо-западной части изучаемой площади. Из-за озера и болота детализацию в летний период выполнить не удалось. В зимний период 2003 г была выполнена детализация методом МВП, не требующим заземлений (синие пикеты на рисунке 4).

Трехкомпонентные измерения выполнялись той же аппаратурой. Диагональные профили северо-восточного простирания постепенно наращивались от существующей сети по льду замерзшего озера. В конечном итоге это позволило локализовать искомое тело и выбрать положение двух широтных детализационных профилей (АМТ+МВП). В результате найден объект, расположенный на удалении более 3-5-км от сети первоначальной съемки. руда типпер магнитотеллурический сульфидный

Выводы

При использовании 5-ти компонентных измерений АМТ-МВП можно разрядить расстояния между профилями исследования в 3-4 раза за счёт чувствительности метода МВП к наличию объектов, расположенных в стороне от точек наблюдений.

По кривым амплитуды типпера на площади исследований можно оценить соотношение горизонтальных размеров (L/a) и проводимость сечения (G) аномального объекта. По редкой сети наблюдений можно уверено наметить положение оси аномального объекта, используя карты индукционных векторов.

Это позволяет наметить оптимальное положение детализационного профиля АМТ-МВП позволяющего определить основные параметры тела. Приведённый практический пример показывает, что по данным МВП можно обнаружить рудное тело, находящееся в нескольких км от сети наблюдений. Преимущества методики АМТ-МВП проявляется как в геологической эффективности, так в производительности и себестоимости полевых работ при поисках сплошных рудных объектов.

Библиографический список

1. Berdichevsky M.N. and Dmitriev V.I., 2008. Models and methods of magnetotellurics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 563 pp.

2. Ermolin E., Ingerov O., Ingerov I., 2011. Mapping of vertical conductivity bodies by MVP. All-Russian school-workshop dedicated to M.N. Berdichevsky and L.L Vaniyan of electromagnetic researches of the Earth. Saint-Petersburg, Russia, P. 245-249.

3. Ermolin E., Ingerov O., Ingerov I., 2014. Evalution of 3-D ore bodies parameters using tipper frequency response 76-th EAGE Conference and Exhibition 2014, 16-19 June 2014, We P05 10.

4. Ermolin E., Ingerov O., Fox L., 2014. MTS and MVP data interpretation to estimate the 2D anomaly bodies parameters situated away from measuring profile. 22-th EM Induction Workshop Weimar, Germany, 24-30 Aug. 2014, P3.2-325S

5. Ingerov O., Fox L., Golyashov A., Colin A., Ingerov I., 2009. Non-grounded Surface Electroprospecting Technique., Proceedings of 71st EAGE Conference and Exhibition - Amsterdam, The Netherlands, 8-11 June 2009

6. Ingerov O., Ermolin E., 2010. The parameter estimation of 2-D conductive isometric bodies by singular points at the tipper frequency characteristic. Proceedings of 20th Induction Workshop IAGA, Giza, Egypt-2010, September 18-24. P. 303-306.

7. Rokityansky I.I., 1982. Geoelectromagnetive Investigation of the Earth Crust and Mantle. Spinger-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 378 p.

Аннотация

УДК 550.379

О выборе сети 5-ти компонентных наблюдений аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ) при поисках сульфидных руд. О. Ингеров, Phoenix-Geophysics LTD, Торонто, Канада. Е.Ю. Ермолин, Национальный Минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург

В магнитотеллурическом (МТЗ) и магнитовариационном (МВП) методах используется естественное переменное электромагнитное поле Земли. Благодаря этому мощному источнику и его глобальному распределению, в наблюдаемом отклике проявляются удаленные геоэлектричекские неоднородности (расположенные за пределами сети наблюдений).

В данной работе, на основании 3D моделирования показано, что сеть 5-ти компонентных наблюдений АМТ-МВП может быть разряжена в 4-8 раз.

Это можно сделать за счёт чувствительности метода МВП к наличию объектов, расположенных в стороне от точек наблюдений. По редкой сети наблюдений можно уверено наметить положение оси аномального объекта, используя карты индукционных векторов.

По любой кривой амплитуды типпера на площади исследований можно оценить соотношение горизонтальных размеров (L/a) и проводимость сечения (G) простых 3D аномальных объектов.

После это следует рекомендовать положение детализационных профилей, для того, чтобы более точно определить основные параметры поискового объекта.

В качестве практического примера приведены результаты AMT-MVP в провинции Квебек (Канада).

Приведённый практический пример показывает, что по данным МВП можно обнаружить рудное тело, находящееся в нескольких км от сети наблюдений.

Ключевые слова: магнитотеллурика, типпер, оптимизация сети наблюдений

Abstract