авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Горный институт Уральского отделения Российской академии наук

Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук

Геофизическая служба Российской академии наук

Уральское отделение Российской академии наук

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Уральский государственный горный университет

Пермское отделение ЕАГО

ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ

УРАЛЬСКАЯ МОЛОДЕЖНАЯ НАУЧНАЯ ШКОЛА ПО ГЕОФИЗИКЕ Сборник научных материалов Пермь 2013 © ГИ УрО РАН, 2013 УДК 550.3 ББК 26.324 Ш 5614 Четырнадцатая уральская молодежная научная школа по геофизике:

Сборник науч. материалов. – Пермь: ГИ УрО РАН, 2013, 292 с.

Сборник содержит материалы, представленные на Четырнадцатой Уральской молодежной научной школе по геофизике, состоявшейся в Перми 18-22 марта 2013 г.

Рассматривается широкий круг вопросов современной геофизики – от новых научно практических разработок в области физики твердой Земли до совершенствования тех нологий применения геофизических методов при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

Издание представляет интерес для специалистов научных и производственных организаций, занимающихся геофизическими исследованиями природных и природно техногенных объектов.

Главный редактор член-корреспондент РАН А.А. Маловичко (ГС РАН) Ответственный редактор кандидат физико-математических наук Р.А. Дягилев (ГИ УрО РАН) Редакционная коллегия: профессор, доктор технических наук В.И. Костицын (Пермский государственный национальный исследовательский университет);

профес сор, член-корреспондент РАН В.И. Уткин (Институт геофизики УрО РАН) © ГИ УрО РАН, XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике А.А. Александровская Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОВОЛОКОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ОВТ) ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений является очень сложной и трудоемкой задачей, которую невозможно решить без наличия большого объема достоверной информации как о самом месторождении, так и о процессах, про исходящих при его эксплуатации. В последние годы для решения названных задач все чаще стали применяться современные оптоволоконные системы.

Данные технологии уже давно используются в технике не только в качестве средств передачи информации, но и как устройства для измерения и контроля. На основе оптоволоконных технологий были разработаны различные измерительные системы, обладающие несомненными преимуществами перед традиционной геофизической аппаратурой. Системы обладают повышенной точностью, а также превосходят традиционно используемые геофизиче ские датчики в стабильности и термостойкости. Измерительные элементы подобных систем не подвержены влиянию магнитных и электрических полей, а также устойчивы к вибрации и ударам различного рода. Помимо этого, во время измерений, проводимых с использованием оптоволоконного каротажного кабеля, скважинная часть систем не требует дополнительного электропитания, а может работать с источниками света [1].

Целью нашего исследования являлось отражение характерных особенностей и основных преимуществ использования инновационных оптоволоконных технологий в области геофизических исследований и мониторинга состояния нефтяных и газовых скважин. В настоящей работе представлены практические результаты применения оптоволоконных распределенных датчиков температур в сравнении с результатами, полученными при использовании традиционной геофизической аппаратуры.

Наиболее распространен и используется многими зарубежными нефтяными компаниями оптоволоконный распределенный датчик температур (ОРДТ). Принцип работы датчиков данного класса основывается на явлении рассеяния света внутри све товода, а именно на эффекте Рамана – определении и анализе излучения обратного рас сеяния, получаемого от молекул оптоволоконного датчика. Рамановское, или комбина ционное рассеяние, возникает при неупругом рассеянии фотонов входного светового импульса на атомах вибрирующих молекул. В результате возникают фотоны как с меньшей энергией, чем у входного импульса, так и с большей. Фотоны с меньшей энер гией имеют более длинную волну и называются стоксы, а фотоны с большей энергией имеют, соответственно, меньшую длину волну и называются антистоксы. Антистоксы наиболее чувствительны к изменению температуры. Обычно мерой температуры явля ется отношение интенсивности антистоксов к интенсивности стоксов. Интенсивность сигналов рамановского рассеяния очень мала, поэтому их выделение требует примене ния чувствительных спектрометров. Тем не менее, смещение линий спектра этого рас сеяния невелико, составляет доли террагерца и достаточно велико относительно длины волны входного импульса, что облегчает решение этой задачи [2].

Характерной особенностью сенсоров, регистрирующих рассеянное излуче ние, является их распределенность вдоль непрерывной световедущей сердцевины:

отражения рассеянного света происходят на всем протяжении оптоволокна (ОВ), и отражение от каждого элементарного участка ОВ определяет состояние этого участка, обусловленное температурой или иными факторами. При этом регистра ция отраженных сигналов позволяет оценить, как распределяется температура или деформация вдоль протяженного ОВ. Таким образом, временной метод выделения © ГИ УрО РАН, отраженных сигналов позволяет оценивать температуру либо в заданных точках, либо непрерывно вдоль всей протяженной линии ОВ [3].

Оптическое волокно в составе кабеля помещается в ствол скважины в интер вале исследований, а прибор-регистратор устанавливается на поверхности. При та кой расстановке оптическое волокно одновременно является и распределенным датчиком температуры, и каналом передачи информации из ствола скважины на поверхность. Величина изменения теплового поля скважины производится путем замера температуры вдоль кабеля в стволе скважины. Таким образом, полученная термограмма фиксируется в реальном времени.

Волоконно-оптические (ВО) системы термометрии скважин с использованием ОРДТ отличаются от традиционных методов термометрии. ВО системы позволяют измерять тепловое поле по длине ствола скважины в реальном времени без перемеще ния датчика. В отличие от стандартных методов ГИС, данные системы отличаются высокой надежностью и длительным сроком работы благодаря отсутствию в скважине сложных электронных и механических устройств и электрического канала связи. Для оптоволоконных систем характерна высокая стабильность и помехозащищенность датчика, обеспечивающая работу системы термометрии в течение межремонтного пе риода или жизни скважины. Помимо этого, имеется возможность исследования и мо ниторинга работы скважин со сложной схемой закачивания, конструкция которых не позволяет размещать в стволе традиционные приборы ГИС, включая горизонтальные дополнительные стволы, многоствольные скважины, интеллектуальные скважины с размещением в стволе управляемого оборудования и управляющих устройств [1].

Рассматриваемая технология позволяет осуществлять контроль работы продуктивной толщи и отдельных пластов в процессе добычи и нагнетания при стационарных и динамических режимах работы скважины в реальном времени, а также осуществлять контроль динамики перемещения контактов флюидов в процессе разработки месторождения. Оптоволоконная система термометрии с использованием ОРДТ обеспечивает мониторинг канала движения продукта (канал колонны НКТ) с целью определения зон возможного образования парафиновых и газогидратных пробок. Помимо этого, она дает оценку технического состояния эксплуатационной колонны и колонны НКТ, предоставляет возможность определения зон негерметичности и заколонных перетоков. Оптоволоконные системы дают возможность мониторинга работы погружного насоса или системы клапанов газлифта и работы цементного кольца скважины в процессе добычи, простоя или консервации скважины.

Одним из основных преимуществ применения оптоволоконных систем термо метрии является возможность мониторинга в реальном времени работы всего резервуа ра. Такой мониторинг осуществляется путем термометрии продуктивной толщи с при менения оптоволоконных распределённых датчиков термометрии, которые установле ны в нескольких скважинах по всей площади месторождения. Данная постановка дат чиков обеспечивает текущее уточнение геологической и гидродинамической модели нефтяного или газового резервуара [2].

Следует отметить также, что с помощью традиционной аппаратуры решаются традиционные геофизические задачи, а оптоволоконный распределенный датчик тем пературы дает возможность в реальном времени измерять все статические и динамиче ские параметры температурного поля по стволу скважины во время ее остановки или работы, все переходные процессы с момента пуска скважины в работу или, наоборот, после ее остановки.

В январе 2013 г. ООО «ПИТЦ Геофизика» совместно с ООО «Универсалсервис»

произвела сравнительные геофизические исследования аппаратурой ООО «Техногени XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике ка» и ООО «ГирСовт», а также оптоволоконным кабелем ООО «Пермгеокабель» в скважинах №1 Г. месторождения, №2 Я. месторождения, №3, №3 Б. месторождения, №6 У. месторождения и №7 А. месторождения Пермского края.

В каждой из выше перечисленных скважин был произведен полный комплекс ГИС (ГК, ЛМ, высокоточная термометрия, барометрия, влагометрия, резистивиметрия и термокондуктивная дебитометрия) и импульсный нейтрон-нейтронный каротаж.

Полученные данные по измерению температурного поля по стволу с использо ванием оптоволоконного распределенного датчика температур в реальном режиме времени и сравнение их с записью температурной кривой традиционной скважинной аппаратурой показывают хорошую корреляцию замеров между собой. Выявлены ра ботающие интервалы, место нарушения герметичности колонны, отбивается положе ние воронки НКТ, выявлены дополнительные температурные аномалии, которые не выделяются традиционной измерительной аппаратурой.

Полученные сравнительные данные геофизических исследований скважин бы ли обработаны ООО «ПИТЦ Геофизика» и свидетельствуют о возможности опытно промышленного применения предлагаемой технологии при геофизических исследова ниях скважин и мониторинга тепловых полей разрабатываемых месторождений.

Далее приведены некоторые результаты исследований скважин с помощью описанной выше технологии.

На планшете (рис.1) приведены примеры термограмм – фоновых и в процессе закачки. По данным исследований отмечается температурная аномалия в интервале глубин 2086,0-2087,4 м. Данная аномалия связана с работой пласта. За счет эффектов термометрии, предположительно дроссельного эффекта, в нижнем интервале перфо рации упало давление, на термограммах наблюдается сначала резкое падение темпе ратуры, но в дальнейшем они стремятся к фоновому значению. Следовательно, можно сделать вывод, что нижний интервал перфорации принимает закаченный флюид.

Рис.1. Фрагмент термограммы по скв.№1 Г. месторождения, Пермский край.

Аппаратура ООО «Техногеника», уровень шума 0,1С, время накопления 12 мин На рисунке 2 приведен пример выявления заколонного перетока в интервале глубин 1760,0-1776,0 м ниже перфорированного пласта. Признаком заколонного пере © ГИ УрО РАН, тока сверху является явно выраженная температурная аномалия на глубинах от 1760,0 м до 1776,0 м, а также затянутость выделенной аномалии от подошвы перфори рованного пласта вниз. Данная аномалия может быть обусловлена эффектом калори метрического смешивания в подошвенной части перфорированного пласта.

Рис.2. Фрагмент каротажной диаграммы по скв. №2 Я. месторождения, Пермский край.

Аппаратура «ГИРСофт», уровень шума 1С, время накопления 6 мин.

Обработка информации и ее последующая визуализация выполняются при по мощи специального компьютерного обеспечения, аналогично обработке данных высо коточной термометрии.

Работы по совершенствованию технологии проводятся ООО «ПИТЦ Геофизи ка», ООО «Универсалсервис», ООО «Техногеника», ООО «Пермгеокабель» совместно с Башкирским Государственным Университетом, которые предлагают уменьшение уровня шума до 0,05 – 0,01С, используя две жилы оптоволокна в геофизическом кабе ле. Также, производится разработка и применение особых методов фильтрации сигнала (частотная фильтрация, сплайн-аппроксимация) для уменьшения шума.

Данная технология имеет свое дальнейшее развитие. Она может быть использо вана для контроля наземного и глубинного оборудования в режиме реального времени и управления процессами добычи (проект «интеллектуальная скважина»). Помимо это го, могут быть введены в производство распределенные датчики давления и шумомеры совместно с термометрией для получения профиля притока (интервалы, объем и состав притока). Системы оптоволоконных датчиков могут использоваться для контроля рабо ты насосного оборудования и целостности трубопроводов месторождений. Информа ция о работе скважины передается в центр принятия решений в реальном времени, со ответственно могут изменяться режимы работы оборудования, проводиться контроль реакции системы, а также экстренное отключение при прорыве, утечке, несанкциони рованном подключении.

Использование инновационных оптоволоконных технологий в геофизике позволит выйти на качественно новый уровень получения данных геофизических XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике исследований, а также их обработки. Внедрение оптоволоконных систем распреде ленной термометрии может помочь в решении таких вопросов, как обнаружение проблем и предотвращение аварийных ситуаций на отдельных скважинах, а также при мониторинге состояния нефтяных и газовых месторождений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Исаев В.А. Оптоволоконные технологии для интеллектуальных скважин и геофи зических исследований нефтяных, газовых и нагнетательных скважин / В.А. Исаев // Технологии и материалы для интеллектуальных скважин. – М.: Гирсовт, 2011.

2. Brown George Downhole temperatures from optical fiber / George Brown // Oilfield Re view. – Southampton, England: Schlumberger, 2009.

3. Optical Sensing System. – Houston, Texas: Weatherford, 2009.

А.С. Анисимов1,2, А.В. Вдовин2, Я.В. Конечная1,2, Е.В. Шахова Геофизическая служба РАН, г. Архангельск Инсититут экологических проблем Севера УрО РАН, г. Архангельск ОПЫТ СОЗДАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГИОНАЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА НА ПРИМЕРЕ ЗАПИСЕЙ СЕЙСМОСТАНЦИИ ZFI Основными направлениями деятельности Сектора сейсмического мониторинга севера Русской плиты (Сектор СМ СРП ГС РАН) на базе Лаборатории сейсмологии ИЭПС УрО РАН, является телесейсмический и региональный мониторинг. Для осу ществления телесейсмического мониторинга лаборатория использует накопленный в данной области опыт и наработки Геофизической службы РАН. Региональный монито ринг базируется на собственном опыте наблюдений сетью сейсмических станций, а также богатом опыте соседей: Кольского филиала ГС РАН, сектора сейсмического мо ниторинга Уральского региона ГС РАН и др. Разработка и создание собственного ав томатического детектора для локации сейсмических событий в регионе – закономер ный этап в развитии региональных наблюдений на базе станций Архангельской сети.

Целью создания такой программы являлась необходимость автоматизации процесса первичной обработки сейсмических данных с минимальным участием в нем ручной об работки.

В основе программы Regional Detector (RD) лежат алгоритмы обнаружения и ло кации сейсмических событий для одной трехкомпонентной станции, разработанные КФ ГС РАН [1].

Описание алгоритма. Сигнал фильтруется одним из полосовых фильтров в диапазоне частот 1-10 Гц, на отфильтрованной записи считаются значения STA и LTA, а затем рассчитывается их отношение. Когда STA/LTA привысит заданный порог фиксируется сейсмическое событие. Далее для него рассчитывается общий накопительный параметр, который со временем обнуляется;

когда это происходит, событие считается закончившимся. По завершении события производится его предварительная обработка. Обработка события производится проверкой гипотезы о том, что первое вступление (на котором произошло срабатывание детектора) является вступлением P-волны. В результате проверки, если гипотеза состоятельна, то происходит поиск предполагаемой S-волны, одновременно для каждой из фаз рассчитывается поляризация и их корреляция. В случае когда P и S наилучшим образом сочетаются по поляризации происходит обнаружение события, результаты обработки которого выводятся в список обнаруженных событий.

© ГИ УрО РАН, Описание программы. RD написана в среде разработки Delphi7 и представляет собой надстройку к программному комплексу WSG [2]. Для обработки и визуализации сейсмического сигнала программа использует сервер волновых форм WSG, а также ба зу данных WSG для записи промежуточных результатов обработки (рис.1). Данные ре зультатов обработки хранятся в БД WSG, для этого в ней создана дополнительная таб лица. Программа может работать с БД WSG под СУБД MySQL и MS Access.

Рис.1. Схема работы приложения Regional Detector с ПК WSG Организация процесса обработки с помощью RD. Полученные со станций данные (цифровые записи сейсмического сигнала) конвертируются во внутренний формат WSG и размещаются на сервере волновых форм, а записи-ссылки о них вносят ся в БД. Оператор-обработчик запускает на своем рабочем ПК приложение RD, выби рает в нем станцию и задает период обработки и диапазон фильтрации исходной запи си. После того, как процесс поиска завершится, программа выводит первичные резуль таты обработки в окне программы (рис.2), далее оператор производит контроль полу ченных результатов, в случае необходимости делает корректировку, и записывает ре зультаты обработки в базу данных.

Рис.2. Рабочее окно программы Regional Detector XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Основные возможности RD.

• Поиск региональных событий, определение и расстановка фаз;

• Обработка обнаруженных событий (поляризационный анализ, расчет азимута, эпицентрального расстояния);

• Расчет эпицентра сейсмического события;

• Запись и редактирование результатов первичной обработки;

• Визуализация обработанных данных.

Проверка RD. Для проверки работоспособности RD проведено сравнение числа землетрясений, выявленных оператором при просмотре сейсмических записей, и с по мощью RD. В качестве примера взяты результаты обработки записей сейсмической станции ZFI («Земля Франца-Иосифа»). Ее записи являются наименее зашумленными и в то же время содержат большее число зарегистрированных землетрясений по сравне нию с другими станциями Архангельской сейсмической сети, что способствует повы шению статистической значимости проводимого сравнения.

Рассматриваемый период составляет 7 месяцев непрерывной сейсмической за писи (с декабря 2011 г. по июль 2012 г.). За этот период в ходе рутинной обработки бы ло выявлено более 400 региональных землетрясений и 10 локальных событий. При про смотре сейсмических записей оператор, в основном, использует фильтрацию в полосах 2-8 Гц и 6-10 Гц, что также учитывалось при запуске алгоритма автоматической лока ции.

В программе RD для сейсмической станции ZFI введены следующие параметры:

STA/LTA=2.0, STA=1 сек, LTA=10 сек. Поскольку в данной программе не предусмот рена возможность обработки сразу по нескольким фильтрам, то обработка одного от резка времени выполнялась дважды. Сначала проводился поиск событий по фильтру 2– 8 Гц, а затем по фильтру 6–10 Гц. Стоит отметить, что зачастую детектор «пропускал»

событие на одном из фильтров, но «находил» на другом.

Рис.3. Сравнительная диаграмма числа зарегистрированных сейсмических событий Результаты сравнения количества землетрясений, зарегистрированных операто ром и программой автоматического детектирования, представлены на рис.3 в виде диа граммы. Расчет процентного соотношения зафиксированных событий показывает, что автоматический детектор регистрирует от 47% до 86% от общего числа землетрясений.

Среднее значение – 55%. С одной стороны данный результат можно назвать удовлетво рительным, так как при использовании RD не теряются локальные и более сильные ре гиональные землетрясения. Но с другой стороны, потеря почти половины событий тре © ГИ УрО РАН, бует более тщательного подбора параметров программы RD или дальнейшей доработки алгоритма.

Авторы выражают благодарность за научные консультации руководителю проекта – к.ф.-м.н. Асмингу Владимиру Эрнестовичу.

Работа выполнена при частичной поддержке научного проекта молодых уче ных и аспирантов УрО РАН № 13-5-НП-277 «Разработка алгоритма автоматическо го детектора для обнаружения и обработки региональных и локальных событий» (рук ль к.ф.-м.н. Е.В. Шахова).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Асминг В.Э. Новые алгоритмы обнаружения и локации сейсмических событий по записям одиночной трехкомпонентной станции и сейсмической группы / В.Э. Асминг, А.В. Федоров // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Материалы Шестой Международной сейсмологической школы. – Обнинск: ГС РАН, 2011. – С. 35-38.

2. Красилов С.А. Организация процесса обработки цифровых сейсмических данных с использованием программного комплекса WSG / С.А. Красилов, М.В. Коломиец, А.П. Акимов // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологиче ских данных. Материалы Международной сейсмологической школы. – Обнинск:

ГС РАН, 2006. – С. 77-83.

А.А. Антипин Институт Геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург УЧЕТ АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ В ОДНОМЕРНОЙ МОДЕЛИ ЕЁ АККУМУЛЯЦИИ Согласно результатам, полученным в работе [1], уже на раннем этапе процесса аккумуляции Земли, выделения тепла короткоживущими, естественно радиоактивными элементами и, прежде всего, 26Al оказывается достаточно для того, чтобы в протопла нетном зародыше, превышающем размеры (50-100) км, могла сформироваться расплав ленная центральная область и сравнительно тонкая твердая верхняя оболочка. Скоро сти соударения тел на этом этапе еще малы, поэтому при соударении тел таких и близ ких размеров жидкие, преимущественно железные по составу части сливаются, но мас сы зародыша еще не достаточно для гравитационного удержания холодных, преимуще ственно силикатного состава обломков холодной твердой оболочки. На этом этапе они сохраняются в зоне питания протопланеты. Реализуется предложенный в [1] механизм дифференциации вещества в процессе аккумуляции планеты на резервуар будущего ядра и резервуар мантии. Процесс идет еще в малых телах и успевает завершиться за время менее 10 млн. лет. Тогда как последующее формирование структуры ядра и ман тии продолжается, по всем имеющимся оценкам, около 100 млн. лет. Поскольку объ единение жидких внутренних частей соударяющихся тел происходило в результате не упругого соударения, большая часть потенциальной гравитационной энергии через ки нетическую энергию соударения преобразуется в тепло [2]. Это продолжается до тех пор, пока ядро не достигнет большей части современной массы. На завершающей ста дии роста ядра масса зародыша оказывается уже достаточной для того, чтобы удержи вать все возрастающую долю силикатной оболочки выпадающих тел. И состав расту щей области все более обогащается примесью силикатов. Процесс соударения аккуму лируемых тел постепенно переходит от механизма полностью неупругого слияния с XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике высокой степенью сохранения потенциальной энергии гравитационного взаимодей ствия и преобразования ее в тепловую в механизм твердотельного соударения, при ко тором только небольшая часть кинетической энергии преобразуется в поглощаемое за родышем планеты тепло.

Математическая модель распределения температуры во внутренних областях на стадии аккумуляции Земли с учётом адиабатического сжатия опирается на изложенный выше механизм роста планеты.

В начальный момент времени t=0 задаются следующие параметры зародыша Земли: первоначальный радиус R0=1000 м, температура внутри и на поверхности заро дыша в начальный момент времени T=320 K, плотность q0=7,6х103 кг/м3, модуль сжа тия K=16х1010 Па.

Шаг роста радиуса планеты устанавливается постоянный R=250 м, шаг по вре мени переменный и рассчитывается на каждом этапе роста планеты. Предполагается, что в каждом слое мощностью R значения плотности, модуля сжатия и давление по стоянные.

На каждом этапе расчёта радиус планеты увеличивается Rj+1=Rj+R. В получа емом новом слое: давление pj=0, а значения плотности и модуля сжатия выбирается следующим образом, j=7,6х103 кг/м3, Kj=16х1010 Па, если Rj3471 км и j=3,3х103 кг/м3, Kj=16х1010 Па, если Rj3471 км. Зная физические параметры каждого слоя, пересчитываем распределение массы, давления, модуля сжатия и плотности во внутренних оболочках.

Рассчитав физические параметры с новым сформированным слоем, вычисляем шаг по времени и общее время роста планеты. Для вычисления времени слоя роста за родыша планеты используется модель Сафронова [3]:

m m = 2 (1 + 2 ) R 2 (1 ), (1) t M где: угловая скорость орбитального движения, поверхностная плотность веще ства в зоне «питания» планеты, M современная масса планеты, R радиус растущего зародыша, статистический параметр, учитывающий распределение частиц по мас сам и скоростям в зоне «питания».

Скорость адиабатического сжатия и выделение тепла при адиабатическом сжа тии вычисляется следующим образом. Оцениваем величину сжатия слоя:

0 Ri 1 Ri3 mi mi 1, i = 0.. j 1, (2) i = R 4 i 3 где m0 – масса слоя с предыдущего этапа. Тогда скорость сжатия слоя будет равна:

i i =, i = 0.. j 1, (3) j а выделение тепла при адиабатическом сжатии:

( ) ( ) Ri3 Ri31 i G (Ri i ) Ri31 i G 0,5 (Ri + Ri 1 ) 0,5 (Ri i + Ri 1 ) (4) Hl = (Ri i ) Ri j Температура на поверхности растущей планеты вычисляется из уравнения, обеспечивающего баланс поступающей части потенциальной энергии гравитационного взаимодействия тел, затраты тепла на нагревание поступившего вещества и переизлу чаемый в пространство тепловой поток с учетом прозрачности внешней среды [2]:

© ГИ УрО РАН, M dr dr k = [T 4 T14 ] + cP [T T1 ], (5) r dt dt где: плотность вещества, G – гравитационная постоянная, M – масса растущей пла неты, r – ее радиус, Т и Т1 – температура тела на границе и внешней среды соответ ственно, коэффициент прозрачности среды, ср – удельная теплоемкость, k – доля преобразованной в тепло потенциальной энергии.

Для каждого значения достигнутого размера растущей планеты вычисляется распределение литостатического давления, а затем температуры плавления. В ядре за висимость температуры плавления в основном железного состава вычисляется по [4]. В области формирующейся преимущественно силикатной мантии используется зависи мость температуры плавления от давления по [5].

Вычисление распределения температуры на каждом шаге растущей планеты, ос новано на решении задачи Стефана. Задача состоит из нелинейного уравнения тепло проводности для сферически – симметричного тела:

T T c + (V)T = 2 r 2 + F + H, (6) t r r r где T (r, t ) температура, t время, r расстояние от центра сферы, q плотность, c теплоемкость, теплопроводность вещества, F мощность выделения тепла при ра диоактивном распаде, H – мощность выделения тепла при адиабатическом сжатии, V – скорость адиабатического сжатия. И условия перемещение границ зоны расплава (условия Стефана):

= q + 0 q 0, (7) L t где L тепловая энергия фазового перехода, положение границы фазового пере t хода, q + 0 и q 0 плотность теплового потока перед и позади границы фазового пе рехода соответственно. Положение фазовых переходов контролировалось сравнением вычисленной температуры с температурой плавления.

Задача Стефана решалась по методу без явного выделения фронта расплава. В соответствии с идеей метода, строилась дельта образная функция для теплоемкости та кая, что в интервале температур T = 100 K в точке фазового перехода эффективная теплоемкость равнялась:

L сэф = сP ± (8) 2T Знак плюс или минус в выражении зависит от того, происходит на границе плав ление либо кристаллизация соответственно. Теплота фазового перехода принималась L = 4x105 Дж/кг.

Конвективный теплоперенос в слое расплава учитывается с помощью эффектив ного коэффициента теплопроводности эф [4]:

(1 + 0.23 Ra Rak ), Ra Rak эф = Nu =, (9), Ra Rak g T h Ra = число Релея, Raк критическое значение числа Релея, здесь принято Rak = 675 ;

коэффициент теплового расширения, = 1.5 10 5 град-1, h XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике мощность конвективного слоя;

T разность температур на его границах;

g вели чина гравитационного ускорения;

эффективная вязкость в слое принята = 1014 м2/сек.

Для решения задачи Стефана приведём уравнение теплопроводности к безраз мерному виду и аппроксимируем данное уравнение стандартным образом. Получим разностное уравнение:

T j +1 Ti j R02 c0 0 T j Ti j = 2 1 2 ri + h 1 (Ti +j 1 1 Ti j +1 ) i ci i i i + + h ri h 0 2 + (10) j 2 ( ) h R ri 1 (Ti j +1 Ti j 1 1 ) + Fi + H i + 2 2 Данная схема имеет порядок аппроксимации O(dt ) + O(h 2 ) и решается методом прогонок.

Вычисление роста планеты и распределения её температуры производится до выполнения условия, что общая масса растущей планеты будет равна 0,9 существующей массы.

Результаты вычислений представлены на рисунках (рис.1, 2).

Рис.1. Распределение плотности (1 – 5) на Рис.2. Распределение температуры (6) и разных стадиях роста планеты температуры плавления (1 - 5) на разных Пунктирной кривой (6) приведено совре- стадиях роста планеты менное распределение плотности по [7] Как следует из результатов, представленных на рисунке 1, полученная модель распределения плотности правильно отражает основную закономерность разреза.

Для модели Земли, описывающей аккумуляцию планеты с учетом адиабатиче ского сжатия, получены оценки распределения плотности, гидростатического давления, температуры плавления в зависимости от давления и варианты распределения темпера туры для последовательно увеличивающихся размеров растущей планеты.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Анфилогов В.Н. Возможный вариант дифференциации вещества на начальном эта пе формирования Земли / В.Н. Анфилогов, Ю.В. Хачай // ДАН. – 2005. Т.403, №6.

С. 803-806.

2. Khachay Yu. Variants of temperature distributions in the Earth on its accumulation / Yu. Khachay, V. Anfilogov // The study of the Earth as a planet by methods of geophys ics, geodesy, and astronomy. – Kiev, 2009.

© ГИ УрО РАН, 3. Сафронов В.С. Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет / В.С. Сафронов. М.: Наука, 1969. – С. 244.

4. Стейси Ф.Д. Физика Земли / Ф.Д. Стейси. М.: Мир, 1972. 342 с.

5. Kaula W.H. Thermal evolution of Earth and Moon growing by planetesimal impacts / W.H. Kaula // J. Geophys. Res. – 1979 – Vol.84. Р. 999-1008.

6. Тихонов А.Н. Об эволюции зон плавления в термической истории Земли / А.Н. Тихонов, Е.А. Любимова, В.К. Власов // Доклады академии наук СССР. – 1969. – том 188, №2. – С. 338-341.

7. Жарков В.Н. Физика планетных недр / В.Н. Жарков, В.П. Трубицин. – М.: Наука, 1980. – 448 с.

Е.В. Арзамасцев Институт геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ В СОСТАВЕ КОМПЛЕКСА АППАРАТУРЫ ДЛЯ ИНДУКЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ МЧЗ- Электромагнитное зондирование – метод электроразведки, основанный на изу чении зависимости электрической и магнитной компонент переменного электромаг нитного поля от его частоты и связи этой зависимости с изменением геоэлектрического разреза с глубиной. Электромагнитное зондирование используется при картировании электропроводящих залежей полезных ископаемых, инженерных изысканиях, поиске водоносных горизонтов и для других целей.

Для измерения магнитной составляющей поля при проведении электромагнит ных зондирований широко применяются преобразователи магнитной индукции, кото рые представляют собой замкнутый контур, пронизываемый измеряемым магнитным полем. При этом контуры могут быть одно- и многовитковыми. Для увеличения потока магнитной индукции, проходящей через площадь контура, в качестве сердечников мо гут использоваться ферромагнитные материалы.

В лаборатории электрометрии Института геофизики УрО РАН, разработан ком плекс аппаратуры для малоглубинных индукционных электромагнитных зондирований МЧЗ-8 [1]. Комплекс МЧЗ-8 состоит из двух устройств – блока генерации с рамочным излучателем переменного магнитного поля и блока-измерителя. При проведении зон дирований излучатель располагается горизонтально земной поверхности и на расстоя ниях, значительно превышающих диаметр генераторной рамки (1 м) может считаться вертикальным магнитным диполем. Блок измерений служит для определения модулей вертикальной, радиальной и угловой составляющих напряженности маг нитного поля на выделенных точках профиля. Измерения производятся на восьми ра бочих частотах в диапазоне от 1,27 кГц до 162,5 кГц (162,5, 81,2, 40,6, 20,3, 10,2, 5,1, 2,54, 1,27 кГц). По полученным данным рассчитывается кажущееся сопротивление грунтов и строятся геоэлектрические разрезы [2].

Чувствительным элементом (приемником) блока измерений МЧЗ-8 до настояще го момента является однокомпонентный преобразователь магнитной индукции со стержневым ферритовым сердечником. Измерения всех пространственных компонент напряженности магнитного поля в заданных точках проводятся в ходе электромагнит ных зондирований путем ориентации приемника параллельно осям ортогональной си стемы координат. Измерение всех составляющих поля при помощи однокомпонентной приемной антенны имеет недостатки: малую производительность, в связи со временем, затрачиваемым на установку антенны параллельно каждой из трех пространственных XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике компонент, и большую погрешность измерений, по причине неточности ориентации антенны. Поэтому, в лаборатории электрометрии был разработан трехкомпонентный датчик магнитного поля, имеющий три ортогональных приемника-преобразователя магнитной индукции. Приемники последовательно по одному подключаются к блоку измерителя, производя измерение компонент поля.

В основу конструкции приемных антенн трехкомпонентного датчика положена схема с одновитковым воздушным (без ферромагнитного сердечника) преобразовате лем магнитной индукции [3]. Для согласования с нагрузкой и повышения напряжения на выходе преобразователя используется повышающий трансформатор напряжения, который нагружается на емкость С для достижения резонанса на заданной частоте (рис.1).

Как показано на рисунке, первичной обмоткой трансформатора является сам контур магнитоприемника. Кольцевой виток приемника, диаметром 200 мм, выполнен ный из провода диаметром 8 мм, располагается в плоскости, перпендикулярной прини маемой компоненте магнитного поля. Отсутствие ферромагнитного сердечника успеш но компенсируется большей площадью, охватываемой приемным контуром, поскольку магнитная проницаемость компактных ферромагнитных сердечников невелика.

Калибровочная петля в составе магнитоприемников датчика служит для созда ния магнитного поля заданной величины с целью внесения поправок на изменение чув ствительности магнитоприемника перед началом серии измерений. Чувствительность магнитоприемника может изменять свое значение по причине изменения магнитной проницаемости ферритового сердечника трансформатора в различных условиях окру жающей среды. При этом изменяется коэффициент трансформации и, следовательно, происходит смещение резонансной частоты контура, что влечет за собой изменение чувствительности магнитоприемника на заданной рабочей частоте. Заданная величина тока для проведения калибровки поступает в петлю из блока-измерителя, калибровка производится на всех рабочих частотах МЧЗ-8.

Рис.1. Принципиальная конструкция магнитоприемников преобразователя магнитной индукции.

Магнитоприемники датчика обеспечивают чувствительность около 0,75 мВ/нТл на нижней частоте рабочего диапазона 1,27 кГц, что соответствует чувствительности ферромагнитной антенны, применявшейся ранее в составе МЧЗ-8. Применение схемы одновиткового преобразователя магнитной индукции с трансформаторным согласова © ГИ УрО РАН, нием нагрузки позволило разработать компактный, точный и чувствительный датчик магнитного поля, который будет далее использоваться в комплекте аппаратуры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Байдиков С.В. Аппаратура для индукционных электромагнитных зондирований «МЧЗ-8» / С.В. Байдиков, А.И. Человечков //Уральский геофизический вестник. – 2011. – №1. – С. 4-8.

2. Титлинов В.С. Индукционное электромагнитное зондирование при поисках рудных месторождений / В.С. Титлинов. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1979. – С. 10-16.

3. Гонтарь И.М. Одновитковые рамочные магнитоприемники / И.М. Гонтарь, Л.Я. Мизюк, В.А. Ничога // Геофизическая аппаратура. – 1975 – № 57 – С. 65-71.

Н.Ю. Афонин, И.В. Пудова, К.Б. Данилов Институт экологических проблем севера УрО РАН, г. Архангельск ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПУНКТА УСТАНОВКИ СТАЦИОНАРНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ «КЛИМОВСКАЯ»

Выбор пункта установки стационарной сейсмической станции является важным моментом для дальнейшего эффективного решения задач сейсмического мониторинга.

Одним из условий является минимальный уровень микросейсмического фона в предпо лагаемом месте размещения сейсмической станции. Микросейсмический шум пред ставляет собой непрерывные малоамплитудные колебания земной поверхности, кото рые генерируются экзогенными и эндогенными процессами.

Сейсмические шумы экзогенного происхождения связаны в основном с метео факторами – ветром и осадками, а также с антропогенными источниками шума – дви жением транспорта, работой разнообразных предприятий и др. Их возможно спрогно зировать, как правило, непосредственно при выборе пункта установки сейсмической станции. Понять закономерности проявления сейсмических шумов эндогенного проис хождения возможно лишь в результате длительной эксплуатации сейсмической стан ции, а для выявления источников, порождающих их, необходима детальная информация о строении геологической среды в окрестности пункта её установки.

Сейсмическая станция «Климовская» (KLM) установлена в Коношском районе Архангельской области. Такое местоположение крайне выгодно для регистрации регио нальных сейсмических событий. На записях практически отсутствуют сейсмические шумы экзогенного происхождения, но, как показывает анализ качества регистрируемой сейсмической информации, на записях сейсмостанции KLM встречаются импульсные микроколебания. Выявлено три основных типа микроколебаний, которые различаются как по внешнему виду, так и по частотному диапазону (рис.1) [1].

Для выявления возможных источников микроимпульсов, а также предположи тельного их размещения, были привлечены геолого–геофизические материалы [2] райо на размещения KLM, и проведены локальные геофизические исследования. Согласно [2], рассматриваемый район входит в Онего-Двинской блок Онежско-Сухонской моно клинали Московской синеклизы (рис.2).

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.1. Импульсные микроколебания (ИМК) и их спектры:

а – ИМК 1 типа;

б – ИМК 2 типа;

в – ИМК 3 типа Из рисунка 2 видно, что KLM (красный треугольник) расположена между круп ными разломами I порядка (Л – Лачский, В – Вожегский), которые разграничивают блоки земной коры разного возраста и состава. Дорифейский кристаллический фунда мент перекрыт вендско-фанерозойским чехлом. Структура разбита продольными и по перечными нарушениями на блоки с общим погружением их на восток. О мобильности этой структуры в фанерозое свидетельствует наличие трещиноватых зон с глубиной проработки до 400-450 м [2]. Фундамент перекрыт вендскими терригенными породами, отложениями девонской системы переслаиванием глин, алевритов, песков, отложения ми карбона переслаиванием песков, глин, отложениями пермской системы доломитов, известняков и отложениями четвертичного возраста, представленных суглинками, гли нами, с примесью гравия, гальки и валунов от 10 до 50% (рис.3).

Рис.2. Схема структурно-тектонического районирования дорифейского фундамента:

1 Онего-Двинской блок;

2 – Воже-Лачский выступ;

3 – Бекетовско-Харовский авлако ген;

4 – крупные разломы I порядка;

5 – разломы II-III порядков;

6 – локальные разломы разных порядков;

7 – разломы, выделенные по космическим снимкам;

8 – изогипсы поверхности фундамента;

9 – точки расчетов глубины поверхности фун дамента по магнитометрическим данным © ГИ УрО РАН, Рис.3. Часть стратиграфии района: а) по скважине о. Воже:

1 – дезинтегрированные карбонатные породы;

2 – доломиты;

3 – известняки до ломитизированные;

4 – известняки хемогенные;

5 – известняки органогенные;

6 – известняки обломочные;

7 – загипсованные карбонатные породы;

8 – мергели;

9 – гипсы;

10 – глины;

11 – пески;

12 – алевролиты;

13 – алевриты;

б) схема расположения скважин В основу детальных локальных исследований положено два метода: сейсмораз ведочный метод преломленных волн (МПВ) (для построения скоростного разреза верх ней части грунтового основания) и метод микросейсмического зондирования (ММЗ) (для выявления вертикальных и субвертикальных неоднородностей в земной коре), схема наблюдений представлена на рисунке 4. Выбор такой системы наблюдений свя зан с тем, что источник микроколебаний, по предварительным расчетам, находится в 150-200 м севернее станции.

Рис.4.Схема расположения профилей вблизи сейсмостанции XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике По методу преломленных волн построен скоростной разрез (рис.5). Получена граница, которая, предположительно, разделяет четвертичные отложения и отложения известняков, что согласуется с данными стратиграфической колонки по ближайшей скважине (о. Воже). Скорости вдоль преломляющей границы составляют 1940-2160 м/с, а средние скорости до границы 540-630 м/с.

Рис.5. Скоростной разрез верхней части грунтового основания Метод микросейсмического зондирования (ММЗ) основан на следующем: спек тральные амплитуды микросейсм на определенных частотах увеличиваются при про хождении низкоскоростных неоднородностей и уменьшаются при прохождении высо коскоростных [3]. При реализации ММЗ учитывают, что вертикальная компонента смещений в микросейсмическом шуме представлена в основном вертикальной компо нентой смещения фундаментальной моды волны Релея;

источники микросейсм распре делены в пространстве достаточно равномерно. При этом сама неоднородность может находиться на определенной глубине, а соответствующие изменения интенсивности ощущаться на дневной поверхности. О глубине залегания неоднородности можно су дить из того, что волна наиболее ярко “реагирует” на неоднородность при ее залегании на глубине, близкой к половине длины волны [3].

Рис.6. Геофизический разрез, полученный по методу микросейсмического зондирова ния, оконтурена предполагаемая зона трещиноватости В работе значения скоростей волны Релея рассчитывались как 0,9Vs, где значе ния Vs оценивались согласно стратиграфической колонке (см. рисунок 3) и данных сей сморазведки. К обработке были привлечены частоты выше 1 Гц, которые уверенно ре гистрировались велосиметрами СМ3-КВ. На рисунке 6 представлен геофизический раз © ГИ УрО РАН, рез, полученный по методу микросейсмического зондирования. Выделена вертикальная неоднородность, проявляющаяся в виде повышенной относительной интенсивности микросейсм, на расстоянии 170 м севернее пункта установки сейсмостанции. Предпо ложительно, это зона трещиноватости. Возможность наличия таких зон согласуется с проведенными ранее геофизическими исследованиями на данной территории [2].

Был проведен качественный анализ регистрируемых микроимпульсов на предмет определения местоположения их эпицентра. Учет значения скоростей, характерных для данного геологического района, определение азимутального направления позволяет сказать, что эпицентр находится на расстоянии около 200 м от KLM. Данный результат достаточно хорошо согласуется с рекогносцировочными результатами ММЗ.

Таким образом, проведенные геофизические исследования позволяют сказать, что одним из источников высокочастотных микроколебаний, выделяемых на сейсмиче ской записи, является выделенная зона трещиноватости в районе установки KLM. Для достоверного выделения зон трещиноватостей, необходимо проведение площадных ис следований ММЗ. Результат данных исследований показывает необходимость проведе ния детальных исследований геолого-геофизической ситуации предполагаемого места установки стационарных сейсмических станций.

Работа выполнена при частичной поддержке гранта президента РФ МК 6178.2012.5 "Выявление геофизических неоднородностей в верхней части земной коры на основе анализа поля микросейсмических колебаний в арктических и приарктических регионах".

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сейсмологические исследования в арктических и приарктических регионах / Кол лектив авторов // Под ред. чл.-корр. РАН Ф.Н. Юдахина. – Екатеринбург: УрО РАН, 2011. С. 65-73.

2. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000.

Серия Тихвинско-Онежская. Листы Р-37-XXIII (Няндома), Р-37-XXVIII, Р-37-XXIX (Коноша). Объяснительная записка. СПб.: Изд-во СПб кртфабрики ВСЕГЕИ, 2001. – 102 с.

3. Горбатиков А.В. Закономерности формирования микросейсмического поля под влиянием локальных геологических неоднородностей и зондирование с помощью микросейсм / А.В. Горбатиков, М.Ю. Степанова, Г.Е. Кораблев // Физика Земли.

№7. 2008. С. 66-84.

И.Н. Безродная, А.В. Нестеренко Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, г. Киев АНАЛИЗ ЕМКОСТНЫХ И УПРУГИХ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ КЕРНА ЗАРЕЧНОЙ ПЛОЩАДИ ДЛЯ ПРОГНОЗА ИХ КОЛЛЕКТОРСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ Введение. Исследование и поиски залежей нефти и газа занимают передовые по зиции при геологических и геофизических работах. Перспективы их на территории ос новных нефтогазоперспективных провинций Украины связаны с поисками и разведкой сложнопостроенных коллекторов. Петрофизические исследования играют важную роль при интерпретации результатов геофизических исследований скважин и являются ос новой для построения математических моделей для оценки и прогноза фильтрационно емкостных свойств пород-коллекторов.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Задачей данной работы является анализ емкостных и упругих свойств образцов горных пород для прогноза их коллекторских свойств. Площадь, по которой изучались образцы – Заречная (скважина №3А, интервал 3010-3022 м), является частью Руденков ско-Пролетарского нефтегазоносного района.

Состояние проблемы. Руденковско-Пролетарский нефтегазоносный район раз мещен в центральной части южной прибортовой зоны Днепровско-Донецкой впадины (ДДв) (рис.1). Он включает структуры, которые относятся к ряду поднятий, простира ющихся вдоль Михайловско-Голубевского вала и структуры, непосредственно примы кающие к краевому разлому, который отделяет прибортовую зону грабена от его борта.

Среди большого количества (более 40) открытых здесь месторождений на 10-и извест ны залежи нефти, газа и газоконденсатов.

Рис.1. Заречная площадь и основные нефтегазоносные провинции Украины Изучением геологического строения и нефтегазоносности ДДв и конкретно Ру денковско-Пролетарского района в разное время занимались Н.Ф. Балуховский, И.Г. Баранов, И.Н. Безродная, Г.И. Вакарчук, С.В. Варичев, С.А. Выжва, И.В. Высочанский, З.Я. Войцицкий, А.Н. Карпенко, В.Н. Курганский, Л.В. Курилюк, В.Д. Кукуруза, А.В. Майоров, В.В. Огарь, Г.Т. Продайвода, А.Я. Радзивилл, А.Б. Холодных, П.Ф. Шпак и другие.

Заречная площадь относится к наиболее тектонически-активным участкам гра бена со сложно дислоцированным осадочным покровом. Он характеризируется боль шим количеством структур разного генезиса, морфологии и размеров, формирование которых происходило в разные периоды геологической истории. В осадочном покрове прослеживается множество перерывов в осадконакоплении и размывы значительных по мощности слоев. В геологическом строении территории берут участие отложения де вонского, каменноугольного, пермского, триасового, юрского, мелового и кайнозойско го возраста.

Исследуемые образцы относятся к глубинам порядка 3 км. При их исследовании значительное внимание было уделено литолого-петрографическим исследованиям, ко торые включали определение текстурно-структурных характеристик породы и ее мине ралогического состава.

По составу изучаемый разрез терригенно-карбонатный с органогенными вклю чениями. Среди пород, входящих в состав коллекции, преобладают песчаники, извест © ГИ УрО РАН, няки, органогенные известняки. Для большинства из них характерно наличие глини стой фракции. Именно наличие глинистой компоненты и отсутствие количественной информации о ее составе может приводить к некоторым разночтениям при анализе по лученных данных.

Результаты исследований. В данной работе внимание акцентируется на петро физической части изучения образцов. Для лабораторных исследований образцы были разделены соответственно их литолого-минералогическим свойствам – известняки, песчаники и породы песчано-карбонатного состава.

Все исследования проводились в петрофизической лаборатории геологического факультета Киевского национального университета имени Тараса Шевченко.

Основные этапы петрофизических исследований:

- измерение геометрических параметров образцов;

- изучение петрофизических параметров;

- экстрагирование образцов (в растворе хлороформа – для извлечения битум ных компонентов и в спиртобензольной смеси – для извлечения минераль ных солей), сушка образцов при 105°С и изучение петрофизических пара метров;


- насыщение образцов керосином, изучение петрофизических параметров;

- экстрагирование образцов в растворе хлороформа для удаления керосина (2 е экстрагирование), сушка образцов при 105°С, изучение петрофизических параметров;

- насыщение образцов минерализованной водой (модель пластовой воды), изучение петрофизических параметров;

- определение параметров при разной водонасыщенности (при разных оборо тах ротора центрифуги), изучение петрофизических параметров;

- экстрагирование образцов с целью удаления минерализованной воды в спиртобензольной смеси, сушка образцов при 105°С, изучение петрофизиче ских параметров;

- насыщение образцов минерализованной водой, изучение петрофизических параметров.

При исследованиях керна были получены данные по петрофизическим свой ствам для сухих (после экстрагирования) и насыщенных моделями пластовой воды (минерализованная NaCl вода) и нефти (керосин) образцов.

Авторами были исследованы такие параметры, как:

• плотность газонасыщенной породы (после экстрагирования) колеблется в преде лах 2,43-3,10 г/см3, при чем для карбонатных пород значения превышают показатели для терригенных пород, в частности, за счет наличия включений сидерита;

• объемные плотности водо- и нефтенасыщенных образцов изменяются в преде лах 2,46-3,12 г/см3 в зависимости от литологии (для карбонатных пород значения вы ше) и насыщения (для пород, насыщенных керосином, характерны более низкие значе ния сравнительно с породами, насыщенными моделью пластовой воды) • коэффициент открытой пористости (после экстрагирования) колеблется от 1 до 6 %, причем для песчаников он выше, чем для известняков;

• абсолютная проницаемость находится в пределах 0,01-14 фм2, коэффициент аб солютной газопроницаемости – 0,01-57·10-3 мкм2, при чем оба параметра характеризу ются значительным превышением значений для песчаников над значениями для из вестняков;

скорость продольных волн (в зависимости от литологии и пустотного наполни • теля) – изменяется от 3000 до 6000 м/с, для песчаников – 3000-4500 м/с, для известня ков – 3600-5400 м/с, при насыщении пустот скорость продольных волн возрастает (для XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике модели пластовой воды в среднем на 1130 м/с, а при насыщении моделью нефти – на 1090 м/с).

Авторами проведены статистические исследования петрофизических парамет ров, построены зависимости между данными по плотности, пористости, проницаемости и скоростям упругих волн для разных литологических групп образцов керна (карбонат ной, терригенной и карбонатно-терригенной). В качестве наглядных примеров резуль татов анализа на рис.2, 3 представлены некоторые из полученных зависимостей для выборки известняков (для разных параметров и разных заполнителей пустотного про странства).

vp,м/с 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2, Кп, % Рис.2. Зависимость между коэффициентом пористости и скоростью продольных волн (для выборки известняков, насыщенных NaCl) Рис.3. Зависимость между плотностью и скоростью продольных волн образцов (для выборки известняков, насыщенных керосином) Зависимости между представленными параметрами для обоих типов связей хо рошо аппроксимируются линейными функциями и выглядят следующим образом:

- для скорости продольных волн и коэффициента пористости:

v p = 6082 392 К п (1), © ГИ УрО РАН, при R2 = 0,91 – для выборки известняков, насыщенных минерализованной водой (модель пластовых вод), где v p - скорость продольных волн, Кп – коэффициент пори стости;

- для скорости продольных волн и плотности образцов:

v p = 3,1 2920 (2), при R = 0,85 – для выборки известняков, насыщенных керосином (модель нефти), где v p - скорость продольных волн, - плотность образцов керна.

В целом, с увеличением плотности и уплотнением горной породы скорость про дольных волн в ней возрастает (рис.3), при чем для насыщенных пород более интен сивно, сравнительно с сухими образцами (так как пустотные заполнители повышают значения скоростей упругих волн в породах), что характерно для всех выборок образ цов, а с увеличением пористости (рис.2) во всех выборках скорость продольных волн уменьшается (так как увеличивается объем пустотного пространства и влияние пустот ных заполнителей).

Выводы. Таким образом, в рамках данной работы были проведены исследования петрофизических свойств образцов Заречной площади ДДв (скважина №3А, интервал 3010-3022 м). Полученные данные были использованы для статистического исследова ния параметров горных пород, в частности, емкостных и акустических, а также для по иска собственно петрофизических связей между ними. Из коллекции пород выделено образцов, которые могут классифицироваться как низкопористые коллектора нефти и газа. Данные результаты при дальнейшей обработке лягут в основу разрабатываемой математической модели низкопористых карбонатных и терригенных коллекторов рай она исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Добрынин В.М. Петрофизика (Физика горных пород): Учеб. для вузов. 2-ое изд.

перераб. и доп. / В.М. Добрынин, Б.Ю. Вендельштейн, Д.А. Кожевников // под ре дакцией д. ф.-м. н. Д.А. Кожевникова. – М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ»

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – 368 с.

2. Методичні вказівки з лабораторних занять з курсу «Геофізичні методи досліджень»

для студентів геологічних спеціальностей / Упорядники – ст.н.с. Безродна І.М, доц.

Безродний Д.А. – електронний ресурс, 2012 – 65 с.

3. Тиаб Дж. Петрофизика: теория и практика изучения коллекторских свойств горных пород и движения пластовых флюидов / Дж. Тиаб, Эрл Ч. Доналдсон // Перевод с английского. – М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2009. – 868 с.

А.В. Богомолов ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», г. Екатеринбург АНАЛИЗ КОМПЛЕКСНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ ЗОЛОТО СУЛЬФИДНО-КВАРЦЕВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТЫНДИНСКОГО РАЙОНА Перспективные золоторудные участки Тындинского района расположены в цен тральной части площади в пределах южного и северного контакта Брянтинской вулка нотектонической структуры и вмещающих её пород. Наиболее древними образования ми являются габброиды хорогочинского и амфиболиты лучанского интрузивных ком плексов. Кроме того, присутствуют вулканогенно-осадочный и субвулканический ком плексы. Для данных комплексов наиболее характерны процессы аргиллизации и про пилитизации, в меньшей степени проявлены прожилково-метасоматическое окварцева XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике ние, сульфидизация, карбонатизация. Породы часто изменены и интенсивно эпидоти зированы, хлоритизированы, рассланцованы до образования бластомилонитов, оквар цованы. В них отмечается сульфидная минерализация, по которой развиваются вторич ные минералы железа. Породы массивные, практически неподверженные вторичным изменениям. Из-за высокой прочности они хорошо выражены в рельефе, образуя усту пы, гривки, часто наблюдаются в элювиальных отложениях. Четвертичные отложения занимают более 30 % площади. Мощность мерзлоты в некоторых случаях достигает более 30 м, что искажает результаты геофизических работ, резко увеличивая сопротив ление пород [1].

Промышленный тип золота – золото-сульфидно-кварцевый, генезис – жильный (по Щепотьеву и др., 1998, с дополнениями авторов) [4].

Для прогноза золотого оруденения проведен многомерный статистический ана лиз на основе функции комплексного показателя (, Г.С. Вахромеев) и метода редких сочетаний (Р) [3]. Для нормировки параметров функции комплексного показателя ис пользуются формулы:

(1) где к – удельное электрическое сопротивление, T – приращение магнитной индукции, – фазовый параметр вызванной поляризации,,, – среднее арифметическое, S – среднее квадратичное отклонение, – функция комплексного показателя. Всего воз можно 6 вариантов формирования функции комплексного показателя. Комплексный показатель сформирован так, чтобы интересующий нас физико-структурный комплекс выделялся областью максимальных значений, например: сульфиды отличаются низким удельным электрическим сопротивлением, низкими магнитными свойствами и высо ким значением вызванной поляризации, поэтому вычисляется по формуле:

(2) Параметр метода редких сочетаний вычисляется для оценки взаимосвязи редко встречающихся особенностей геологического строения площади, отражающихся в гео физических полях с рудной минерализацией.

В качестве обобщенной характеристики, объединяющей функцию комплексного по казателя и параметр метода редких сочетаний, предложен параметр K [1]. Для получения объединенного параметра необходимо выполнить нормировку параметра метода редких со четаний. Это нужно для того, чтобы функция комплексного показателя и параметр метода редких сочетаний изменялись в одном диапазоне [-9;

9] и были безразмерными. Поскольку функция комплексного показателя ориентирована на максимальные значения, необходимо выбрать соответствующую формулу расчета параметра метода редких сочетаний. Для этого вводится Р0:

(3) где Р – параметр метода редких сочетаний, Р0 – вероятность того, что параметр не примет заданное значение. Таким образом, исходя из формул (1) и (3), параметр K принимает вид:

(4) Весовой коэффициент 1,5 вводится для того, чтобы увеличить влияние параметра ме тода редких сочетаний, т.к. он отражает поведение трех полей – магнитного, электрического и ВП.

Расчетные формулы:

(5) © ГИ УрО РАН, Были вычислены теоретические кривые объединенного параметра для тел правиль ной геометрической формы. На рис.1 представлены графики для горизонтального кругового цилиндра, шара и наклонного пласта. Нормировка проведена на максимальное значение по ля. Все значения K положительны для всех объектов. Максимальные значения K не превы шают двух. Графики K для шара и кругового цилиндра практически совпадают. Кривая для наклонного пласта имеет ассиметричную форму с меньшим градиентом в направлении пла ста. По данным графикам можно определить форму объекта.


а б Рис.1. Теоретические кривые объединенного параметра для:

а – шар и горизонтальный круговой цилиндр;

б – наклонный пласт.

Всего возможно, с точностью до знака, 12 вариантов формирования параметра K. Для анализа параметра K были составлены матрицы сопряженности.

Были проведены расчеты функции комплексного показателя и параметра K для тер ритории распространения продуктивного и непродуктивного комплексов. Для продуктивной зоны полученные средние значения составили: для магнитного поля 640 нТл;

для сопротив лений 870 Омм;

поляризуемость 8,1%. Значение параметра K9 над продуктивной зоной составляет 4,33. Для непродуктивной зоны полученные средние значения составили: для магнитного поля 620 нТл;

для сопротивлений 1120 Омм;

поляризуемость 8,91%. Значение параметра K9 над непродуктивной зоной составляет 4,46.

Для определения взаимосвязи параметров T, к и были построены корреляци онные поля (рис.2.).

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике а б в Рис.2. Корреляционные поля: а – над непродуктивной зоной;

б – над рудной зоной;

в – над жилами.

В результате расчетов получены следующие коэффициенты корреляции:

- R= -0,31 над непродуктивной зоной (95% ДИ 0,43-0,18);

- RT= 0,37 над рудной зоной (95% ДИ 0,25-0,49);

- R= 0,23 над жилами (95% ДИ 0,10-0,35).

Для наблюденного магнитного поля и кажущегося сопротивления были постро ены гистограммы, на которых высокие значения магнитного поля соответствуют высо ким значениям кажущегося сопротивления. Кроме того, на гистограмме магнитного поля Т отчетливо прослеживаются два максимума, т.е. высокие значения магнитного поля характерны для зон окварцевания, перспективных на золотое оруденение.

© ГИ УрО РАН, Выводы:

• при обработке результатов поисковых работ масштаба 1:10 000 для выявления зон метасоматоза эффективно вычислять параметр метода редких сочетаний (Р) и параметр Ki, в зависимости от геологической обстановки;

• при обработке результатов поисковых работ масштаба 1:2 000 для выявления продуктивного комплекса эффективно вычислять функцию комплексного показателя и па раметр Ki;

• при проведении обработки с помощью вычисления параметра Ki, предлагается выделять три основных зоны метасоматоза:

1. зоны окварцевания выделяются на картах параметра K8 интенсивными поло жительными аномалиями;

2. зоны аргиллизации выделяются на картах параметров K2, K8, K10 положитель ными аномалиями;

3. зоны сульфидизации выделяются на картах параметров K6, K9 положитель ными аномалиями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Богомолов А.В. Обработка комплексных геофизических данных при поисках золо та в Тындинском районе Амурской области / А.В. Богомолов, В.Б. Виноградов // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, маг нитных и электрических полей: Материалы 40-й сессии Международного семинара им. Д.Г. Успенского, 28 января – 1 февраля 2013 г. – М.: ИФЗ РАН, 2013. – С. 53 56.

2. Долгаль А.С. Компьютерные технологии обработки и интерпретации данных гра виметрической и магнитной съемок в горной местности / А.С. Долгаль. – Абакан:

ООО «Фирма «Март», 2002. – 188 с.

3. Оценка прогнозных ресурсов алмазов, благородных и цветных металлов. Вып. Зо лото. – ЦНИГРИ, 2010. – 182 С.

Д.Д. Бызов, М.П. Мартышко Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАН, г. Екатеринбург АППРОКСИМАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ПРИ ПОМОЩИ КОНЕЧНОГО НАБОРА МАТЕРИАЛЬНЫХ ОТРЕЗКОВ В ТРЕХМЕРНОМ СЛУЧАЕ Решение обратных задач гравиразведки тесно связано с задачами аппроксима ции. В.Н. Страхов и А.В. Цирульский предложили подбирать наблюдённые гравитаци онные данные не полями модельных тел, а гармоническими функциями, имеющими особенности в нижнем полупространстве (полуплоскости). В работах А.В. Цирульского, Ф.И. Никоновой, Н.В. Фёдоровой эта идея была реализована в двухмерном случае: определен оптимальный для аппроксимации класс логарифмиче ских функций, особенности которых располагались на отрезках, разработаны алгорит мы подбора и на их основе составлены программы. В трехмерном случае, ввиду ука занного свойства использованного класса, было принято решение аппроксимировать наблюденные данные полями сингулярных источников – материальных отрезков. Пер вые работы о возможности такого подбора (с примерами) в трехмерном случае были выполнены Ф.И. Никоновой, Н.В. Фёдоровой – для гравитационного поля, П.С. Мартышко – для электрического поля.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике В настоящей работе с использованием современных средств программирования реализован алгоритм аппроксимации на основе метода сопряженных градиентов, по строены примеры подбора гравитационного поля простой модели и реально измерен ных аномалий в редукции Буге.

Рассмотрим задачу аппроксимации в следующем виде. Пусть в точках некоторо го множества заданы значения вертикальной производной потенциа ла гравитационного поля, создаваемого некоторым ограниченным телом. Требуется приблизить данное поле при помощи набора сингулярных источников. В качестве син гулярных источников в работе рассматриваются материальные отрезки конечной дли ны с постоянной линейной плотностью. Каждый отрезок из набора полностью опреде ляется семью параметрами: координатами и массой.

Формула для вертикальной производной гравитационного поля отрезка с декар товыми координатами концов, в точке, не лежащей на са мом отрезке, находится путем непосредственного интегрирования:

(1) где,, m – масса отрезка, – грави тационная постоянная.

Задача приближения заданного поля сводится к минимизации некоторого функ ционала F, характеризующего степень близости гравитационных полей – исходного и создаваемого набором отрезков. Такой функционал можно задавать различными спосо бами. В работе использовался следующий вариант определения:

(2) где – поле i-ого отрезка, – аппроксимируемое поле, N – количество используе мых отрезков.

Для минимизации F применяется алгоритм Полака-Райбера с ограничениями, относящийся к классу методов, использующих сопряженные направления [1]. Поиск решения производится на компакте, что обеспечивает его устойчивую сходимость. Да лее приведено общее описание метода.

Требуется найти, где – вектор параметров размерности 7N, P – компактное множество ограничений. Выбирается начальное значение, 1). На k-ой итерации алгоритма выполняются следующие действия:

3) фиксируются элементы, достигшие ограничений;

Однопараметрический поиск производится методом золотого сечения. Условия остановки итерационного процесса:,.

© ГИ УрО РАН, Данный алгоритм программно реализован и протестирован на следующих при мерах.

Задаем прямоугольный параллелепипед [-20;

20][-10;

10][-10;

-5] км3, грани которого параллельны координатным осям, длины ребер равны 40 км, 20 км и 5 км по осям Ox, Oy, и Oz соответственно, плотность – 1 г/см3 (рис.1 и 2). Вертикальная компо нента гравитационного поля от данного параллелепипеда (рис.3а), посчитанная в плос кости z=0 (на расстоянии 5 км от его верхней грани) аппроксимируется полем 4 мате риальных отрезков, начальные параметры которых выбраны случайным образом внут ри параллелепипеда [-50;

50][-50;

50][-50;

0] км3, масса всех отрезков – 1е+12 кг, ограничения не накладывались.

Рис.1. Модельный параллелепипед и подобранные отрезки в изометрической проекции Рис.2. Проекции модельного параллелепипеда и подобранных отрезков на координат ные плоскости Численные результаты работы алгоритма приведены в таблице 1, проекции ито говых отрезков и модельного параллелепипеда – на рисунках 1 и 2, поле подобранных отрезков – на рисунке 3б, разность полей параллелепипеда и отрезков – на рисунке 4.

Относительная невязка подбора поля составила 22%.

Таблица Параметры подобранных отрезков (длины в км, масса в 1е+12 кг) 1 1 1 2 2 2 m 1 -15,12 3,69 -4,59 15,12 3,69 -4,59 148, 2 -15,12 -3,69 -4,59 15,12 -3,69 -4,59 148, 3 -7,54 -15,45 -4,48 7,54 15,45 -4,48 83, 4 -7,54 15,45 -4,48 7,54 -15,45 -4,48 83, XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.3. а) Поле модельного параллелепипеда;

б) поле подобранных отрезков Рис.4. Разность полей модельного параллелепипеда и подобранных отрезков Рис.5. а) Изолинии измеренного поля и проекции на дневную поверхность отрезков в начальном положении;

б) проекции на дневную поверхность подобранных отрезков и изолинии гравитационного поля от них © ГИ УрО РАН, Второй пример – подбор 50 материальными отрезками аномалий гравитацион ного поля в редукции Буге, полученных непосредственными измерениями на площади 1516 км2 на неравномерной сетке (примерно 2500 точек). Устанавливались ограниче ния на геометрическое расположение отрезков: по латерали они должны были оста ваться в пределах целевой области, по глубине – в слое от 0 до 10 км;

ограничения на массу не накладывались. На рисунке 5а показаны изолинии измеренного гравитацион ного поля и нанесены проекции на дневную поверхность отрезков в начальном поло жении. Все отрезки располагались на глубине 2 км, масса выбиралась с тем расчетом, чтобы поле от отрезка в двух точках над его концами на дневной поверхности макси мально совпадало с измеренным полем в этих точках. На рисунке 5б показаны проек ции на дневную поверхность подобранных отрезков и гравитационное поле от них. От носительная невязка подбора поля составила 6%.

Рис.6. Распределение средней плотности тонких горизонтальных слоев, расположенных на данной глубине О распределении подобранных отрезков по z-координате можно судить по ри сунку 6, на котором показан график распределения средней плотности тонких горизон тальных слоев, расположенных на данной глубине, масса каждого слоя принимается равной суммарной массе частей отрезков, лежащих в этом слое.

Работа выполнена при поддержке гранта ОФИ УрО РАН № 12-5-024-РОСТЭК.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Химмельблау // Под ред. Быховского М.Л. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1975. – 536 с.

Ю.В Варлашова, Д.Ю. Шулаков Горный институт УрО РАН, г. Пермь ИЗУЧЕНИЕ СЛАБОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ КАРСТООПАСНЫХ ОБЛАСТЕЙ Круг задач в области сейсмомониторинга карста достаточно широк. До сих пор остается актуальной задача выделения и распознавания полезных сигналов. Сложными и малоисследованными на сегодняшний день являются вопросы углубленной обработ ки и интерпретации материалов наблюдений за опасными геологическими процессами.

Изучение сейсмической стороны карстовых процессов позволит получить полезные в научном и практическом плане результаты [1, 3].

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике В исследовании приводятся результаты сейсмического мониторинга на третьем карстовом провале в г. Березники, Пермский край, Россия.

Карстовое образование является одним из природно-техногенных явлений, представляющих наибольший потенциал комбинированных рисков с точки зрения со циально-экономических результатов. В 04:45 04.12.2011 г. севернее АБК БШСУ обра зовался провал на земной поверхности размерами 22х15 м, который приурочен к крае вой части мульды интенсивных оседаний земной поверхности, происходящих на дан ной территории в течение 2011 г [2]. Развернутая сейсмологическая сеть позволяет проводить мониторинг микросейсмической активности, связанной с процессами обра зования карстовой воронки.

В данном случае изучаемыми динамическими процессами являются хрупкие разрушения в существующих горных выработках, трещинообразование в окружающих их соляной и надсоляной толщах в результате деформации массива, оползни в бортах провала, обрушения пород кровли и стенок выработок и карстовых полостей и т.п.

Все зарегистрированные сейсмические события на изучаемом объекте можно разделить по характеру волновых форм и спектральным особенностям на следующие типы:

Тип №1. События с четкими вступлениями сейсмических волн и длительностью до одной секунды, имеющие, как правило, небольшую энергию (десятки – первые сот ни Дж) и высокую частоту (более 30 Гц) сигналов (рис.1а). Четкая корреляция сигналов косвенно указывает на глубинное происхождение источника. Для данных явлений уда ется достаточно надежно оценить положение очага. Отмеченные особенности событий позволяют ассоциировать их с процессами трещинообразования в приконтурной части карстовой полости или с актами разрушения в горных выработках.

Тип №2. Для событий 2-го типа обычно сложно выделить вступления отдельных фаз. Соответственно для них качество оценки положения очага обычно ниже, чем для событий 1-го типа. Длительность записей данных событий (рис.1б) составляет первые секунды, а их сигналы характеризуются низкочастотным составом (2-20 Гц). Также можно отметить, что события 2-го типа обычно имеют бльшую энергию (сотни Дж и первые кДж). Приведенные особенности событий 2-го типа позволяют ассоциировать их с продолжительными процессами разрушения (например, обрушением пород кровли или стенок карстовой полости) или с процессами разрушения на небольшой глубине (в пределах сотни метров).

Тип №3. События обычно длятся десять секунд и более. В отличие от других ти пов сигналов, для которых максимумы амплитуд достигаются на первых секундах со бытия, сейсмические явления (рис.1в) не имеют четкого вступления, характеризуется медленным нарастанием амплитуды, и являются самыми низкочастотными (0,2-6 Гц).

Эпицентры таких событий ложатся на приконтурную часть карстовой полости, что, ве роятно, указывает на оползневую природу очага.

События третьего типа были отмечены в период образования воронки. Макси мальное их количество событий оползневого типа было отмечено в период активного таяния снега (начало апреля 2012 г.). После схода снежного покрова количество собы тий резко уменьшилось.

Тип №4. У данного типа событий волновые формы низкочастотные (2-6 Гц), ам плитуда сигнала на порядок больше сейсмического шума, длительность первые се кунды. Энергия составляет первые кДж. Эпицентры располагаются в пределах засы панной воронки в районе железнодорожной станции г. Березники и Березниковского шахтостроительного управления (рис.1г). Вероятнее всего, эти явления ассоциируются с подвижками и уплотнением в песчано-гравийной смеси, заполняющей воронку.

© ГИ УрО РАН, Рис.1. Сейсмограммы и соответствующие им спектры сейсмических событий различного типа Для сравнения приведены волновые формы и спектры для телесейсмического землетрясения (рис.1д), импульсной помехи вызванной движением автотранспорта (рис.1ж) и записи монохроматических техногенных шумов (рис.1е).

Описанный анализ позволяет в существенной мере формализовать процесс идентификации природы событий (табл.1), избавив его от субъективного мнения и опыта оператора. Накопленный опыт позволит внести вклад в улучшение обнаружения типов источников и распознавания при проведении мониторинга опасных геологиче ских процессов.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Таблица Частота, Длитель ность, с Энергия, Особенности волновых тель Тип и природа события Гц Дж форм Тип №1.

Трещинообразование в при контурной части карстовой 30 0,1-1 10-500 Четкие вступления полости или акты разруше ния в горных выработках Тип №2.

Обрушение пород кровли Сложно выделить вступле или стенок карстовой поло- 2-20 1-5 100- ния отдельных фаз сти, процессы разрушения на небольшой глубине Нет четкого вступления, Тип №3.

0,2-6 10 500-5000 медленное нарастание ам Оползни плитуды Тип №4. Низкочастотная поверх Подвижки и уплотнение в ностная волна характери 2-6 1-5 1000- песчано-гравийной смеси, зуется обратной дисперси заполняющей воронку ей СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Маловичко Д.А. Технология сейсмологического мониторинга карстовых процессов (на примере рудника БКПРУ-1 Верхнекамского месторождения калийных солей) / Маловичко Д.А. [и др.] // Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы: 8 т. Т1: Сейсмические процессы и ка тастрофы / Под ред. А.О. Глико. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 237-254.

2. Маловичко А.А. Разработка методики выявления карстовых полостей и оценки ди намики их развития по данным локального сейсмологического мониторинга/ Ма ловичко А.А. [и др.] // Региональный конкурс РФФИ-Урал. Результаты научных исследований, полученные за 2007-2009 гг. Сб. статей. Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2010. Ч.2. С. 188-192.

3. Маловичко Д.А. Локальные сейсмологические наблюдения за карстовыми процес сами / Маловичко Д.А. [и др.] // Физика Земли. – 2010. № 1. С. 62-79.

А.Г. Вдовин Институт геофизики УрО РАН, г. Екатеринбург ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ МАГНИТОРАЗВЕДКИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ХРОМИТОВОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ В АЛЬПИНОТИПНЫХ УЛЬТРАБАЗИТАХ СРЕДНЕГО УРАЛА НА ПРИМЕРЕ КЛЮЧЕВСКОГО МАССИВА В последние годы встал вопрос о поисках хромовых руд, перешедших в разряд остродефицитных. Поиск и оценка хромитоносных массивов представляет определен ную трудность в связи с тем, что геохимические методы при решении этих задач явля ются малоэффективными, трудоемкими и дорогостоящими;

а основные трудности при использовании геофизических методов обусловлены отсутствием связи между хроми © ГИ УрО РАН, товым оруденением и неоднородностями физических свойств, проявляющимися в структуре регистрируемых геофизических полей. Поэтому возникает необходимость применения нового комплекса геофизических работ для построения реальной геологи ческой модели рудного месторождения.

В Институте геофизики УрО РАН разработан трехкомпонентный феррозондо вый магнитометр МИПА-01 (разработчик – Астраханцев Ю.Г.), для проведения геофи зической съемки.

Наземным магнитометром МИПА-01 измеряется магнитный азимут, вертикаль ная и горизонтальная составляющие магнитного поля. В зависимости от решаемых за дач выбирается шаг наблюдений по профилю. Для этого на участке работ разбивается сеть прямолинейных профилей. Визирование системы блока феррозондовых датчиков осуществляется на удаленный объект (миру). При измерениях составляющих поля ори ентировка блока датчиков по профилю выполняется с помощью оптического визира.

Магнитометр МИПА-01 с помощью треноги устанавливается на уровне роста операто ра, таким образом, контролируется высота измерительного блока над поверхностью Земли. Устройство системы ориентирования феррозондовых датчиков позволяет рабо тать с магнитометром без точной установки горизонта с помощью уровней, устанавли вая измерительную систему примерно горизонтально.

Основой применения геофизических методов при прогнозировании и поисках хромитового оруденения является аномальный характер физических полей, создавае мых рудными телами и вмещающими породами. В классическом варианте рудные тела хромитов выделяются на положительном уровне магнитного поля локальными отрица тельными аномалиями из-за низкой магнитной восприимчивости хромита [1]. При средних значениях поля и малой мощности руды, хромиты могут вообще не выделяться магнитными аномалиями. В этом случае ведущая роль в интерпретации придается структурным особенностям поля в околорудных зонах. Разломы обычно выделяются положительной или знакопеременной аномалией магнитного поля, к которым могут быть приурочены хромитовая минерализация.

Для изучения был выбран небольшой модельный участок Ключевского массива, с хорошо известной геологической картиной. На данном участке рудный объект сфор мирован преимущественно первичной слабоизмененной Fe-Cr-шпинелью, для которой характерны невысокие значения магнитной восприимчивости в отличие от вмещающих пород, которые в разной степени дифференцированы по магнитным свойствам, в ре зультате преобладания в них сильномагнитного магнетита [2].

На данном участке были проведены геофизические опытно-методические работы, с использованием трехкомпонентного наземного магнитометра МИПА-01 Це лью геофизической съемки являлось обнаружение и изучение рудопроявлении хроми тов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.