Некоторые проблемы применения методов динамической

 НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ  МЕТОДОВ  ДИНАМИЧЕСКОЙ ГЕОФИЗИКИ  В РУДНОЙ ГЕОЛОГИИ  И ПУТИ  ИХ РЕШЕНИЯ
      
 Наращивание минерально-сырьевой базы  Р Уз  немыслимо без создания  мобильной технологии, методики поисков и разведки  полезных ископаемых, отличающихся малой энергоемкостью и малыми  материальными затратами при  их осуществлении.
В последние годы   геофизические работы проводятся на закрытых территориях, где требуется применение  новых методов высокого разрешения, позволяющих выявлять  рудные объекты, перекрытые мощными мезо-кайнозойскими отложениями.
В этих условиях особые требования предъявляются к геофизическим методам, в результате применения которых удается выявлять СГА (слабые геофизические аномалии),   связанные с  « слепыми»  рудными объектами.
Также остро стоит вопрос о выявлении новых рудных объектов  в районах крупных обогатительных предприятий. Повышенные требования предъявляются к полученным геофизическим аномалиям с точки зрения  их рудоносности.
В целом  увеличение глубинности исследований  и   проведения работ в сложных геолого-структурных условиях требует применения методов разведки  высокого разрешения.
К таким методам исследований  относятся  методы  динамической  геофизики,   являющимися  новейшими  наукоемкими методами  разведочной геофизики.
Методы динамической геофизики наряду со  статическими физическими свойствами  геологической среды  позволяют изучать  и  динамические свойства  геологической среды, наиболее точно  характеризующие  поисковые признаки  рудных объектов.
Преимуществом динамической геофизики  перед традиционными методами изучения земных недр является то обстоятельство, что  информацию  о рудных зонах и о геологическом строении рудного поля  несут не только    распределения  самих  геофизических компонент, но и  их вариации во времени [2,5,6].
Следует отметить, что вариации геофизических и геохимических  полей имеют сложную природу. В связи с этим в целях объяснения природы этих полей была разработана динамическая геофизическая модель энергоактивных геологических образований, которые характеризуются преимущественно рудными, активными тектоническими   и трещиноватыми  зонами.  Как правило, эти зоны отличаются  полидисперсностью, многофазностью, гетерогенностью, многокомпонентностью;  они расположены в ослабленных зонах земной коры.   В таких зонах, как правило, наблюдаются нелинейные физико-химические явления[4].
Результаты  многочисленных исследований показали, что     нелинейные процессы возникают  в средах[2,4 ]
• отличающихся  в условиях  Земли термодинамической неустойчивостью энергоактивных зон за счет воздействия физических полей Земли различной природы; 
• где происходит поляризация, которая способствует накапливанию, преобразованию, переносу электрической, механической, тепловой энергий, а также способствует преобразованию одного вида энергии в другой;
• где происходят  необратимые процессы за счет  длительно и постоянно действующих сил  различной физической  природы.
Таким образом,   геологическая среда, где происходят физико-химические явления  сложной природы, характеризующиеся статическими  и динамическими свойствами, обуславливает вариации геофизических и геохимических полей  различного характера,   связанных с линейными и нелинейными процессами.
В свою очередь динамические свойства горных пород, которые в полной мере отражающие состав  и текстуру геологической среды, проявляются в поведении    структуры и особенностях   физических полей,  но и на их вариациях.
В настоящее время   над рядом энергоактивных зон,  получены аномальные изменения вариаций геофизических полей, что не всегда объясняется распределением статических физических свойств  горных пород.
Если  сами компоненты, в большей степени отражают распределение физических  свойств  горных пород геологического  разреза, тогда как вариации геофизических  полей  связаны  с  физико-химическими процессами, происходящими в  энергоактивных  зонах, обусловленных  преимущественно  рудными объектами.
Наибольший интерес представляет привлечение рационального комплекса методов, позволяющих изучать одновременно статические и динамические свойства энергоактивных геологических   объектов, связанных   с рудными объектами.
К таким методам можно отнести высокоточные методы грави-магниторазведки,   методы геоэлектромагнетизма, сейсмоакустики,  включающие  изучение   геофизических,   полей естественного происхождения во  времени.
За последние десятилетия роль   высокоточной магниторазведки и гравиразведки, а также сейсмоакустики [6] сильно возросли   за счет  разработки   высокоточной аппаратуры  и  внедрения методов  вероятностно-статистической  обработки  результатов и математического моделирования геоинформационных процессов  на базе использования  компьютерной   ГИС-технологии.
В настоящее время разработаны  методика  высокоточной магниторазведки[1], позволяющая   выделять  аномалии интенсивностью  менее   1 нТл.
И данная методика  дает хорошие результаты  благодаря использованию  высокоточных  абсолютных магнитовариационных  станций.
С другой стороны  сложность однозначного истолкования  выделенных аномалий с точки зрения геологического строения  заключается  в том, что  эти  аномалии могут  быть вызваны    геологическими процессами  различной природы (пьезомагнитные,  электрокинетические, пьезоэлектрические).
В последние годы   в целях  установления природы  СМА (слабые магнитные аномалии)  проводятся   детальные изучения   вариаций магнитных полей   различных циклов ( вековые, солнечно-суточные, короткопериодные  и др.).
Сложность  выделения аномальных магнитных  эффектов   определяется   сопоставимостью их полезной составляющей  с  уровнем  действующих помех.
И  задача выделения  СМА   сводится   к   выявлению  полезных  сигналов на фоне помех,  уровень которых превышает  уровень  выделяемого полезного сигнала.
В свою очередь сами  вариации  геомагнитных полей несут  информацию  об  изучаемых геологических объектах, т.е. о динамических свойствах объекта, так как сама геологическая среда, состав которых  меняется  в геопространстве  по разному,  реагирует  на изменение  магнитного поля  ЗЕМЛИ,   в т.ч.   и регионального характера.
В связи   с  этим   Ю.С.Баласаняном (1990)    открыта  аномальная суточная динамика  локальных   геофизических полей, которые  четко проявляются  особенно над  энергоактивными зонами, характеризующими   в большей степени  рудные и тектонические участки.
Причем  полученные   аномальные изменения  геомагнитных полей,  связанных с  суточными вариациями  магнитного поля Земли,  не всегда объясняются   линейными процессами, которые  используются  в  традиционных  методах геофизики.
В то же время  К.Н.Абдуллабековым (1975, 1990, 2000)  установлены устойчивые  суточные  вариации геомагнитного поля на территории Центральной Азии, которые могут использоваться   в целях  изучения  динамических свойств энергоактивных зон.
Энергоактивные  зоны по разному воздействуют  на поведение  суточных вариаций геомагнитного поля и эти их  «отклики»  в  дальнейшем  могут служить предметом  пристального внимания  и тщательного изучения.
Такие же  обстоятельства наблюдаются  и при изучении  геоэлектрических и геоэлектромагнитных  вариаций  полей.   
В целях  повышения  однозначности истолкования  аномальных изменений  магнитного поля над  рудными объектами,  привлекались  изучения  естественных  электрических полей   во времени. В целом аномальные изменения  как электрического, та и магнитного поля  коррелируются   в большинстве случаев  друг с другом, однако  природа  их  не всегда устанавливается  из-за несовершенства разработанности   современной геоэлектромагнитной модели, учитывающей  физико-химические процессы,  происходящие   в  рудных зонах[5].
Далее  в вариациях  электрического поля не учитывается  теллурические токи, которые   развиваются    в Земле  за счет атмосферных и ионосферных явлений. В этом аспекте наибольший интерес представляют электромагнитные поля, которые используются  методе  магнито-теллурического зондирования, занимающего видное место  в комплексе методов  разведочной геофизики.
Следует отметить, что  слабо используются   данные  МТЗ  при истолкованиях  динамики изменения   локальных  геомагнитных и геоэлектрических  полей во времени, т.к. привлечение  данных  этого метода  позволяет  оценить  условия  изменения   указанных локальных    полей.
В последние годы разработка   аудиоМТЗ, позволяющего  изучать электромагнитные поля  в диапазоне   от  0.1 Гц   до  4000 Гц,  способствует применению этого метода  при  изучении  непосредственно  рудных зон. Изучение электромагнитного поля   МТЗ, в широком диапазоне частот позволит изучать  детально геологический разрез   с одной стороны, а с другой стороны – позволяет  увязать аномалии геогравимагнитных и геоэлектрических полей   с глубиной[3].
В целом можно рассматривать локальные геомагнитные,   геоэлектромагнитные и геоэлектрические  поля  как составляющие   единого   электромагнитного процесса, происходящего  в энергоактивной зоне. В то время, так как  они  являются взаимосвязанностью и взаимообусловленностью  единого  электромагнитного процесса   в Земле.
Таким образом, наряду с достигнутыми  результатами по реализации  данных высокоточной магнитной съемки, изучения  вариаций  в методах динамической геоэлектрики   до настоящего времени остается  нерешенным  целый ряд вопросов, касающихся:
• теоретических основ, раскрывающих природу аномальных изменений геоэлектромагнитных, геоэлектрических, геомагнитных полей  над энергоактивными  зонами, связанными  с «целевыми геологическими объектами»  (рудные залежи, трещиноватые, обводненные участки, места активных тектонических зон);
• разработки  геоэлектромагнитной модели, учитывающих как физико-химические процессы, происходящие  в энергоактивной зоне, так и воздействия  физических полей различной природы планетарного масштаба;
• выявления  информативных параметров, характеризующих   объект изучения;
• методологии совместного применения  геоэлектромагнитных , геоэлектрических и геомагнитных  полей, включая  и их вариации различных циклов;
• комплексной интерпретации  высокоточной магнитной  съемки  и  методов  геоэлектрики.
Благодаря высокоточной сейсмоакустической аппаратуре,  удается изучать динамику напряженного состояния пород на основе изучения спектрально-временной  структуры вариаций сейсмических волн.   На этих вариациях выделяются ослабленные и трещиноватые зоны, что  позволяет однозначно истолковывать результаты других методов[6].

  Комплексные исследования  должны быть  направлены  на создание теоретических основ и методологии использования  геомагнитных, гравитационных, сейсмоакустических  и   геоэлектромагнитных полей  естественного происхождения  при   поисках и разведке рудных объектов, находящихся  в  различных   структурно-тектонических условиях.
Настоящая проблема  решается на основе  совместного использования  вышеуказанных полей    при  решении задач рудной геологии путем:
• разработки геолого-геофизической  модели энергоактивных зон, которая учитывает  физические свойства  рудных зон и физико-химические, электрокинетические, а  также  воздействия физических полей различной природы;
• установление  природы аномальных  изменений геомагнитных, геоэлектрических, геоэлектромагнитных, сейсмоакустических и гравитационных  полей над рудными зонами;
• математического моделирования   геофизических полей  в энергоактивных зонах;
• разработки методики совместного применения геомагнитных, геоэлектрических, геоэлектромагнитных полей, сейсмоакустических, гравитационных и тепловых полей;
• комплексная интерпретация данных методов  высокоточных гравии-магнитных   съемок и методов динамической геоэлектрики и сейсмоакустики.
  Комплексные исследования по изучению возможностей методов динамической геофизики с единых позиций   в данном геологическом регионе не проводились и поставленные задачи соответственно  ранее не    решались.
К настоящему времени накоплен большой фактический материал[5]:
• результатов теоретических исследований по изучению природы аномальных изменений различных компонент  геофизических полей над рудными зонами  и по созданию  геолого-геофизической  модели энергоактивных зон;
• результаты экспериментальных исследований по изучению закономерностей  изменения  геофизических  и геохимических  полей  над  энергоактивными зонами;
• результаты опытно-методических работ на конкретных объектах.

Вышеуказанные  материалы послужат  основой для создания    методики применения методов динамической геофизики для решения поставленных задач. Решение поставленных задач позволит    создать  высокоразрешающий   комплекс   методов  разведочной геофизики    на   новой  научно-методической основе.
Целесообразность  решаемых задач      на современном этапе  развития  методов разведочной геофизики  -  в повышении качества, экономической и геологической эффективности поисково-разведочных работ, благодаря  мобильности  изучения  рудных территорий, а также в  малых материальных и малым энергоемким затратам    при их осуществлении.

 ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллабеков К.Н. Электромагнитные явления в земной коре.–Ташкент: Фан, 1989. 232 с.
2. Баласанян С.Ю. Динамическая геоэлектрика.- Новосибирск: Наука,  1990. 232с.
3. Геоэлектрические модели золоторудных месторождений украинского щита и Донбасса. Под ред. В.В.Белявского. Киев, Знание, 1999, с.160. Структура электромагнитного поля геомагнитных пульсаций. М.: Наука, 1980.170 с.
4. Кузнецов О.Л., Симкин Э.М. Преобразование  и взаимодействие геофизических полей в литосфере. –М.: Недра, 1990. 269 с.
5. Турсунметов Р.А. К природе геоэлектромагнитных  и геомагнитных предвестников землетрясений и постановка проблемных исследований по их реализации  Сб. Института сейсмологии, № 3. –Т.:  2006 г. 111-116с
6. Физические основы сейсмического метода. Нетрадиционная геофизика. –М. Наука, 1991. – 240с.