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:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |

«Горный институт Уральского отделения Российской академии наук Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук Геофизическая служба Российской академии наук ...»

-- [ Страница 3 ] --

За опорный взят пикет, параметры грунта на котором близки к параметрам эта лонного грунта, рассмотренного при описании предыдущего метода.

Результаты расчетов приращений сейсмической интенсивности по данным реги страции микросейсм приведены в таблице 1. Как видно из таблицы, значения рассчи танных приращений лежат в диапазоне от -0,3 до 0,5 балла шкалы MSK-64.

Исходя из консервативного подхода, за результирующие значения приращений сейсмической интенсивности в точках расчета принято наихудшее из значений. Итого вая сейсмичность территории определяется путем сложения исходной (нормативной Iисх) сейсмичности с приращением сейсмической интенсивности(I) по формуле:

I=Iисх+I, (5) Исходная сейсмичность территории определяется в соответствии со СНиП-II-7 81* на основе комплекта карт ОСР-97*. В рамках данной статьи не будем подробно останавливаться на том, как была определена величина исходной сейсмичности равная 6,2 балла по шкале MSK-64, поскольку это отдельный вопрос.

По итоговым приращениям сейсмической интенсивности были построены карты сейсмического микрорайонирования (рис.2). На рисунке 2 видно относительно не большое изменение сейсмической интенсивности с ростом значений от северо западного угла к центру.

Рис.2. Карта сейсмического микрорайонирования на участке КЧХК Исследования выполнены при поддержке министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение № 8348 и интеграционного проекта Президиума УрО РАН № 12-И-5-2050.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Технический отчет. Инженерно-геологические изыскания «Кирово-Чепецкое отделение филиала «Приволжский территориальный округ» ФГУП «РосРАО». «Приведение в без опасное состояние объектов федерального унитарного предприятия «Предприятие по об ращению с радиоактивными отходами «РосРАО», находящихся на промышленной пло © ГИ УрО РАН, щадке открытого акционерного общества «Кирово-Чепецкий химический комбинат им.

Б.П. Константинова» (г. Кирово-Чепецк Кировской области), подвергшихся радиационно му воздействию в результате прошлой деятельности». Здание № 1В, 1 Г, 1Д, 1Е». Ураль ский проектно-изыскательский институт «ВНИПИЭТ». Озерск. 2011 г.

2. СНиП II-7-81*. (СП 14.13330.2011). Строительство в сейсмических районах. – М.: Гос строй России, 2011.

3. Горяинов Н.Н. Сейсмические методы в инженерной геологии / Н.Н. Горяинов, Ф.М. Ляховицкий. – М.: Недра, 1979.

4. Вестник Краунц. Науки о Земле. – 2010, №1. – Вып. №15. – С. 223-231.

5. Дягилев Р.А. Микросейсмическое районирование: учеб.-метод. пособие / Р.А. Дягилев, Д.А. Маловичко / Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2007. – 90 с.

6. Nakamura Y.A. Method for dynamic characteristics estimation of subsurface using mi crotremor on the ground / Y.A. Nakamura // QR RTRI. – 1989. – Vol. 30. – P. 25-33.

7. Еманов А.Ф. Резонансные свойства верхней части разреза / А.Ф. Еманов [и др.] // Физическая мезомеханика – 2008. – Т.11, № 1. – С. 26-36.

8. Технический отчет. Сейсмическое микрорайонирование территории Кирово Чепецкого отделения филиала «Приволжский территориальный округ» ФГУП «Ро сРАО». ИГД УрО РАН. – Екатеринбург, 2012.

Ю.А. Давыденко1, Научно-исследовательский Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск Институт Земной Коры СО РАН, г. Иркутск ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНДУКЦИОННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В ТРАДИЦИОННЫХ МЕТОДАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА В современных измерительных системах регистрации, применяемых в методах постоянного тока (ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, ДЭП, электротомография и т.д.), для возбуждения разреза используется последовательность разнополярных импульсов. Как правило, для измерения вызванной поляризации (ВП) используют последовательность с токовой па узой, а для кажущегося удельного электрического сопротивления (к) используют ре жим без паузы. На приемных электродах регистрируется вся последовательность им пульсов, однако используется минимальное количество информации, соответствующие стационарному приближению усредняется амплитуда перед выключением токового импульса и, спустя несколько десятков или сотен миллисекунд, берется несколько от счетов во временных окнах для вычисления кажущейся поляризуемости (к). Высоко частотная составляющая сигнала после выключения (или включения) тока попросту вырезается из данных, поскольку в ней доминируют индукционные процессы, которые не подлежат интерпретации в классической методике. Однако именно в этих первых миллисекундах становления поля содержится ценнейшая информация о геоэлектриче ском строении разреза, распределении УЭС и поляризационных параметров. Регистра ция полной формы переходного процесса позволяет перейти от использования кажу щихся параметров (к, и к) к полноценному решению задач одномерной или трехмер ной инверсии, с учетом частотной дисперсии электропроводности для становления по ля горизонтального электрического диполя. Данный подход существенно повышает информативность традиционных методов постоянного тока и дает возможность более детально изучать литологическое строение разреза. Кроме того, для индукционных то ков прозрачны высокоомные экраны: мерзлота, базальты, траппы и т.д., которые суще ственно ограничивают область применения методов постоянного тока на значительной территории России. Мы пришли к выводу, что следует разработать и внедрить новую XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике технологию электромагнитных зондирований и вызванной поляризации (ЭМЗВП), ко торая позволит решать широкий круг задач рудной геофизики, в том числе, задачу пря мого поиска перекрытых траппами кимберлитовых тел.

В методе ЭМЗВП учитывается опыт, полученный при разработке и внедрении технологии дифференциально-нормированного метода электроразведки (ДНМЭ). Ме тод ДНМЭ реализован в сухопутной и морской модификациях и используется для об наружения месторождений углеводородов. За последние 13 лет в самых разнообразных геологических условиях современной цифровой аппаратурой было записано несколько десятков тысяч километров профилей [1, 6]. Вероятность удачного прогноза, сделанно го в результате комплексной интерпретации материалов ДНМЭ, каротажа и сейсмораз ведки, и основанного на выделении аномалий вызванной поляризации в верхней части разреза, которые возникают за счет эпигенетических изменений над залежами углево дородов, составляет более 85% на суше и более 90% на море. На сегодняшний день опыт, накопленный в нефтяной электроразведке, реализуется разработчиками при ре шении задач рудной геофизики.

Идея ЭМЗВП заключается в максимально полном использовании информации от переходных процессов, возбуждаемых прямоугольными разнополярными импульса ми, которые применяются в традиционных методах постоянного тока. Для этого разра батывается новый способ измерения и обработки данных переходных процессов, полу ченных от заземленного источника тока многоэлектродной заземленной приемной ли нией с целью одновременного определения кажущегося удельного сопротивления сре ды, индукционной составляющей и эффектов вызванной поляризации геоэлектрическо го разреза с использованием робастного регрессионного анализа в сочетании с инвер сией в рамках модели поляризующейся среды. Вместо того, чтобы подавлять индукци онный эффект, являющийся помехой для традиционных методов ВП, применение в ЭМЗВП современной системы регистрации и обработки позволяет записать его с ми нимальными искажениями. Регистрация переходных процессов накладывает новые условия на систему сбора данных. Для корректной записи требуется применять АЦП с высокой частотой дискретизации и соответствующим образом обрабатывать данные.

Разрабатывается аппаратура, основанная на прецизионных аналого-цифровых преобразователях (АЦП), с высокой частотой дискретизации (не менее 100 кГц) и раз рядностью (не менее 24 бит) в сочетании с GPS-синхронизацией между источником то ка и приемниками. Таким образом, регистрируется достаточное количество информа ции для проведения инверсии в рамках одномерных, 2,5 и 3-мерных моделей с учетом частотной дисперсии электропроводности. В различных модификациях метода ВП из мерительные установки и временные диапазоны подбираются таким образом, чтобы минимизировать вклад индукционных процессов, которые традиционно рассматрива ются как мешающий фактор. В методе ЭМЗВП эти процессы используются для извле чения ценной информации о строении геоэлектрического разреза. Так, при наличии в геологическом разрезе контрастных по проводимости объектов в процессе интерпрета ции не будут вноситься ошибки, поскольку вариации проводимости не будут ошибочно приниматься за изменения поляризационных свойств объектов поиска.

С точки зрения проведения полевых работ предлагаемая методика отличается высокой гибкостью и технологичностью. Вся аппаратура может транспортироваться вручную, наиболее тяжелая силовая аппаратура представлена модифицированным по нашей просьбе генератором ВП-1000 (разработки ООО НПК «Элгео») массой не более 10 кг, и электрогенератором на 2–3 кВт. Приемную аппаратуру для ЭМЗВП изготавли вает ООО НПК «СибГеоСистемы», зарекомендовавшая себя многолетним сотрудниче ством с ведущими электроразведочными компаниями в области разработки и внедре ния приборов для импульсной электроразведки.

© ГИ УрО РАН, Помехозащищенность технологии обеспечивается углубленной обработкой по левого материала с применением следующих оригинальных робастных алгоритмов: по давление тренда в исходных данных, возникающего под влиянием теллурических токов и поляризации электродов;

точечного удаления «атмосфериков» (выбросов в записи, возникших под влиянием грозовой активности), низкочастотной робастной фильтрации в двумерном скользящем окне, и т.д.

Разрабатываемая методика отличается простотой и надежностью, свойственны ми для методов постоянного тока. На первом этапе предполагается использовать метод срединного градиента, позволяющего быстро, в течение недели, произвести площад ную съемку участка с примерными размерами 2x2 км по сетке 50x50 м одновременно несколькими приемными комплектами от одной заземленной линии длиной около 3 км.

Производится запись около 1000 точек, на которых помимо традиционного кажущегося удельного сопротивления рассчитываются переходные процессы на нескольких десят ках временных задержек. После выделения перспективных участков по результатам первого этапа возможно проведение второго этапа работ различными модификациями дипольного профилирования и зондирования с использованием той же аппаратуры для уточнения геоэлектрических характеристик выделенных объектов.

Концепция технологии ЭМЗВП была сформирована при переобработке съемки, сделанной по технологии фазовых измерений вызванной поляризации (ИНФАЗ ВП) и выполненной ОАО «Алмазы Анабара» аппаратурой ИМВП производства ООО «Севе ро-Запад» на эталонном участке «Марс» Анабарского щита с целью поиска трубок взрыва [2, 3, 4].

С целью обнаружения кимберлитовых трубок взрыва на Анабарском щите ком пания ОАО «Алмазы Анабара» проводит комплексные геофизические исследования.

Электроразведочные работы проводились по методике ИНФАЗ-ВП, разработанной в компании «Северо-Запад». Использовалось 2 прибора ИМВП производства той же компании. В них предусмотрена возможность сохранения исходных данных в wav формате. Измерения проводились установкой срединного градиента: одновременно че тырьмя каналами регистрировались временные ряды разностей потенциалов приемных электродов MN в пределах генераторного диполя AB. Разрез возбуждался последова тельностью разнополярных импульсов без токовой паузы. Сила тока составляла 0,5 А, частота источника 4,88 Гц, что при шаге дискретизации измерительного модуля в 0,4 мс во время прямоугольного импульса длительностью 0,1024 с позволяет записы вать кривую становления в 256 отчетов аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Шаг по профилю в 40 м соответствовал длине MN;

расстояние между профилями – 50 м. Всего на данном участке записано около тысячи точек наблюдений. В результате, для каждой MN в штатно поставляемой программе “Octopus Pro” рассчитаны кажущее ся удельное сопротивление k и кажущаяся поляризуемость k (%) с использованием относительного фазового параметра 0 по формуле k=-2,5·0. Данные параметры, в особенности k, сохраняют зависимость от положения источник-приемник, поскольку коэффициент установки, рассчитанный для однородного полупространства, полностью эту зависимость не компенсирует, а при расчете k и этот коэффициент не используют ся. Проведение инверсии данных электромагнитных зондирований позволяет перейти от кажущихся характеристик к геоэлектрическому разрезу, свободному от упомянутой выше зависимости, однако для устойчивого решения обратной задачи недостаточно входных данных. В связи с этим было принято решение переобработать полевой мате риал в специально для этого адаптированном программно-измерительном комплексе дифференциально-нормированного метода электроразведки (ДНМЭ). Из первичных данных, содержащих для каждой точки записи непрерывную запись последовательно сти разнополярных импульсов, с использованием методов робастной статистики были XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике рассчитаны усредненные переходные процессы и их временные производные на 16 за держках, нормированные на установившиеся значения DU0, полученные при усредне нии 1/8 интервала токового импульса, взятого перед его выключением.

При переобра ботке использовался оригинальный алгоритм подавления тренда, позволяющий с высо кой точностью получать отсчеты на временных задержках в условиях высокой теллу рической активности и дрейфа нуля на приемных электродах при наличии выбросов и сбоев. Этот подход в сочетании с широким применением методов робастной статисти ки позволил существенно повысить стабильность результатов обработки [2]. Невязка уточненных значений DU0 со значениями, полученными из программы “Octopus Pro”, достигает 1,5%, что объясняется более корректным подавлением тренда. Нормирован ные переходные процессы обозначим DU, а и их временные производные DtDU, в фоновой области и над трубкой взрыва эти кривые существенно различаются (рис.1).

Точность расчетов достаточно высокая, коэффициент вариации и отношение стандарт ного отклонения к амплитуде сигнала практически для всего временного интервала редко превышает 0,1%. Существенное отличие кривых вызвано, прежде всего, измене нием проводимости, что привело к росту индукционной составляющей, имеющей об ратный знак с эффектом ВП.

б) a) Рис.1. Нормированные переходные процессы DU и их временные производные DtDU в фоновой области (а), и над трубкой взрыва (б) Несколько угловатый вид кривых на ранней стадии объясняется низкой частотой дискретизации (2,5 кГц). Это означает, что в полосу пропускания попадают частоты немногим более 1 кГц (согласно теореме Найквиста). Кроме того, отсутствие привязки (аппаратной синхронизации) к фронту выключения, существенно затрудняет вычисле ние переходных характеристик.

Посредством применения быстрого преобразования Фурье (БПФ) к обработан ной кривой были рассчитаны относительные фазовые характеристики для 1 и 3 гармо ник, 3 и 5 гармоник, которые имели высокую корреляцию с расчетами штатной про граммы “Octopus Pro”. Анализ этих данных показал, что относительная фазовая харак теристика – это некая обобщенная трансформанта, характеризующая форму кривой, и ее информативность сопоставима с временной производной на поздних временных за держках. Использование относительных фазовых характеристик не позволяет делать уверенные выводы о вкладах индукционных процессов и процессов вызванной поляри зации (ВП) в наблюденном поле. По этим характеристикам, нельзя делать выводы о глубине залегания объектов с использованием скин-эффекта. В то же время такие оценки вполне возможно производить, анализируя переходные процессы и их времен ные характеристики.

© ГИ УрО РАН, С целью качественного анализа полевого материала необходимо минимизиро вать зависимость нормированных кривых DU и DtDU от положения измерительной ли нии и питающего диполя. Решение этой задачи аналогично приему, который применя ется в гравиметрии для снятия региональной составляющей гравиметрического поля и выделения локальных аномалий. При обработке полевых кривых зондирований исполь зовался оригинальный алгоритм робастной инверсии [1, 7]. За счет итеративного под хода в этом алгоритме, в исходных данных минимизируется влияние факторов, называ емых регрессорами. В нашем случае в качестве регрессоров использовались аналитиче ские функции зависимости регрессоров от положения питающего диполя AB и прием ных электродов MN и результаты расчета прямой задачи на каждой точке зондирова ния от фонового многослойного разреза. Робастность позволяет избежать появления смещенных оценок, возникающих под влиянием аномальных значений наблюденного поля, надежно увязывая тренд в исходных данных с зависимостями, описываемыми ре грессорами.

В результате применения алгоритма робастной регрессии на каждой временной задержке построены карты и псевдоразрезы, в которых снято влияние геометрического фактора источник-приемник. На псевдоразрезах можно уверенно отделить аномальное поле протяженного на глубину объекта от локальных возмущений близповерхностных неоднородностей (рис.3, 4). Свойства же этих объектов определяются посредством ин версии в рамках модели среды с частотной дисперсией электропроводности.

Рис.2. Схема распределения временной производной переходного процесса DtDU на поздней временной задержке в 70 мс после снятия влияния геометрии системы из мерений посредством применения робастного регрессионного метода с контурами объ ектов, выделенных в магнитном поле после исключения интенсивных магнитных ано малий и эффекта рельефа в программе GelioSMI на участке электроразведочных работ.

Треугольниками показаны скважины, подтвердившие существование трубок взрыва – объектов 1 и На основании анализа наблюденных кривых с применением робастного регрес сионного анализа, а также по результатам инверсии в рамках одномерной модели было выделено 2 объекта. Эти объекты заверены бурением;

при этом о наличии 2-го объекта нам не было известно до тех пор, пока по результатам переобработки не был сделан уверенный прогноз о наличии трубки взрыва. Особенно хорошо эти объекты выделя XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике ются на поздних временных задержках. Наиболее яркий результат получен на поздней временной задержке в 70 мс (рис.2). Объекты хорошо совпадают с контурами анома лий, выделенных в магнитном поле после исключения интенсивных аномалий и эффек та рельефа в программе GelioSMI [1]. Следует отметить, что небольшая трубка взрыва (объект 2), перекрытая обледенелыми терригенными отложениями, не выделялась по карте кажущегося удельного сопротивления из-за наличия высокоомного экрана.

Рис.3. Псевдоразрезы переходных процессов DU (a) и их временных производных DtDU (б) по линии (I-I) после минимизации влияния эталонной модели и зависимости от геометрии установки с помощью робастной регрессии. Сопоставление с геологиче ским разрезом, построенным по результатам бурения (в), (г) геометрия трубки в плане с линией профиля (I-I).

Рис.4. Трехмерная визуализация переходных процессов, рассчитанных по методике ЭМЗВП от первичных данных ИНФАЗВП (срединный градиент) до (a), и после (b) по сле минимизации геометрического положения источник-приемник процедурой робаст ного регрессионного анализа. Рядом с эталонным объектом, расположенным правее, – выходящей на поверхность трубкой взрыва четко выделяется вторая трубка, пере крытая высокоомным экраном многолетнемерзлых озерных отложений Построенные в результате переобработки карты кажущегося удельного электри ческого сопротивления k отличаются высоким качеством по сравнению с результатами © ГИ УрО РАН, расчетов в штатным программном обеспечении “Octopus Pro”, поставляемом в ком плекте с аппаратурой ИМВП.

Ниже приведены результаты применения одномерной инверсии, когда для каж дой точки зондирования рассчитывался сигнал от горизонтально-слоистого полупро странства, а параметры слоев задавались с учетом частотной дисперсии электропро водности по формуле Cole-Cole. Таким образом, выполнено математическое моделиро вание полевых кривых DU и DtDU с целью получения слоистого геоэлектрического разреза по профилям. В результате модельных расчетов с учетом частотной дисперсии электропроводности были определены численные значения параметров поляризуемо сти разреза для каждого из слоев по всем точкам наблюдений. Всего было выделено слоев до глубины 1200 м. Для обработки и интерпретации полевых данных использо вался программный комплекс, включающий в себя прямую и обратную задачу геоэлек трики для заземленной линии. Динамическая библиотека с прямой задачей любезно предоставлена д.ф.-м.н. А.А. Петровым. Временной диапазон, используемый при моде лировании, определялся достоверностью входных данных, т.е. точностью измерений каждого из параметров в каждой точке измерения. В качестве функции невязки, значе ние которой минимизируется в результате инверсии, использовалось среднеквадрати ческое отклонение. Результатом являются карты и разрезы распределения удельного электрического сопротивления и поляризуемости.

При подборе в рамках одномерной модели раскреплялась поляризуемость толь ко 1 и 3 слоев. Коэффициент множественной корреляции между этими слоями доста точно низкий 0,3. В районе трубок взрыва (объекты 1 и 2) поляризуемость увеличива ется до 2-6%.

Поляризуемость эталонной трубки (объект 1) распределена неравномерно – наблюдается значительный рост в северо-восточной части в 1-ом слое (рис.5) и кольце вой эффект с аномалиями посередине в 3-ем слое.

Рис.5. Карта поляризуемости первого слоя (0-100 м) геоэлектрической модели. Номе рами отмечены пробуренные скважины. Прямоугольниками закрыты области с недо стоверными данными полевой съемки Наиболее достоверные данные по проводимости получены для второго геоэлек трического слоя мощностью 350 м с подошвой на глубине 450 м, т.к. аппаратные по XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике грешности для соответствующих ему времен переходного процесса на результате ин версии сказываются слабо. Удельное электрическое сопротивление (УЭС) второго слоя 2, соответствует по своей величине УЭС от известняков (доломитов) карбонатной толщи. Зональность распределения УЭС, ориентированная вдоль силового кабеля, вы ражена во втором слое значительно слабее, чем в первом. Через объекты 1 и 2 проходит подковообразная зона пониженного сопротивления, связанная, видимо, с повышенной трещиноватостью в ослабленных разломных зонах, к которым приурочены трубки взрыва (рис.6). Возможно, здесь существуют две разломные зоны, юго-западного и се веро-восточного направления, которые пересекаются под углом 30°-35° в центре пло щади.

Рис.6. Карта распределения значений натурального логарифма УЭС в пределах второго геоэлектрического слоя Наши расчеты, проведенные для переработанных данных ИНФАЗ-ВП на участке «Марс» ОАО «Алмазов Анабара», заверены независимой экспертизой, проведенной д.т.н., профессором НГТУ М.Г. Персовой. Ею выполнено трехмерное моделирование в программном комплексе GeoEM, которое показало высокую чувствительность кривых становления для данной установки срединного градиента к геоэлектрическим парамет рам среды и возможность локализации трехмерных объектов [5]. Для того чтобы полу чить реалистичное распределение расчетных кривых на площади съемки, потребова лось использовать модель поляризующегося относительно проводящего объекта, рас положенного в верхней части разреза. Иное положение объекта не давало удовлетвори тельной сходимости теоретических и наблюденных кривых.

Комплексный анализ позволяет делать надежные геологические прогнозы, по скольку включает в себя сопоставление локальных аномалий, выявленных после снятия влияния геометрии системы измерений посредством применения робастной регрессии, с результатами инверсии электромагнитных зондирований, проведенной с учетом част ной дисперсии электропроводности и данными детальной съемки магнитного поля.

Высокая плотность данных электромагнитных зондирований в методе срединного гра © ГИ УрО РАН, диента позволяет выполнять их 3-мерную инверсию, для этого необходимо усовершен ствовать методику проведения полевых работ и обработку данных.

Интерес представляет комплексирование данных МПП, записанных на том же участке, с результатами ЭМЗВП путем одновременной минимизации суммарной функ ции невязки от кривых для обоих методов с целью побора в рамках единой модели.

Выводы, сделанные для объектов типа «трубка взрыва», распространяются и на другие объекты поиска в рудной геофизике. Как правило, частотная дисперсия элек тропроводности в районе рудных тел существенно отличается от вмещающих пород, что позволяет их обнаруживать предлагаемой технологией ЭМЗВП. За счет использо вания заземленных источника и приемника метод обладает высокой чувствительностью к выявлению неоднородностей в геоэлектрическом разрезе по сравнению с индукцион ными источниками возбуждения и приема. Высокая частота дискретизации разрабаты ваемой аппаратуры обеспечивает полосу прозрачности более 40 кГц, что делает воз можным изучение процессов становления поля для пород верхней части разреза, начи ная с первого десятка метров. Применение технологии ЭМЗВП для инженерно геологических изысканий существенно повысит информативность традиционно приме нимых в малоглубинной геофизике методов постоянного тока, и позволит делать выво ды о вещественном составе отложений. Многолетнемерзлые породы, широко распро страненные в северных регионах России, экранируют проникновение постоянного тока, и накладывают существенные ограничения на глубинность исследований. Использова ние информации об индукционной составляющей электромагнитного поля делает эти высокоомные экраны прозрачными для методики ЭМЗВП, что говорит о перспективно сти ее применения в комплексе геофизических методов для инженерно-геофизических изысканий в условиях Сибири и Дальнего Востока.

Автор выражает свою искреннюю благодарность следующим участникам про екта, без активного участия которых было бы невозможно достижение описанных выше результатов: профессору А.Ю. Давыденко за разработку алгоритмов робаст ной регрессии для анализа данных переходных процессов;

д.т.н., профессору М.Г. Персовой за выполненное с ее помощью трехмерное моделирование и верифика цию материалов, д.ф.-м.н. А.А. Петрову за любезно предоставленные динамические библиотеки с прямой задачей становления поля, С.В. Яковлеву за неоценимый вклад в обработку первичных данных;

И.Ю. Пестереву за разработку программы одномер ной инверсии и проявленную настойчивость в достижении геологически непротиворе чивых результатов моделирования;

начальнику отдела геофизических исследований ОАО «Алмазы Анабара» П.А. Попкову за активную позицию по внедрению техноло гии ЭМЗВП, ведущим геофизикам ОАО «Алмазы Анабара» И.С. Куприянову и С.В Слепцову за предоставление полноценных первичных данных и ответственный подход к проведению полевых работ;

С.А. Давыденко и А.В. Новопашиной за кропот ливую работу над графическими приложениями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Грайвер А.В. Статистический подход к обработке и анализу высококоррелирован ных данных морской электроразведки / А.В. Грайвер [и др.] // Материалы 37-й сес сии международного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и практики геологической интерпретации геофизических полей». Москва: ИФЗ РАН, 2010.

С. 111-115.

2. Давыденко Ю.А. Эффект интеграции робастного регрессионного анализа с инвер сией для переходных процессов в методе срединного градиента при изучении тру бок взрыва на Анабарском щите / Ю.А. Давыденко [и др.] // Материалы 38-й сессии XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике международного научного семинара им. Д.Г. Успенского «Вопросы теории и прак тики геологической интерпретации геофизических полей». Воронеж: ВГУ, 2012.

С. 104-108.

3. Давыденко Ю.А. Интеграция статистического подхода и трехмерного моделирова ния при обработке и интерпретации данных электромагнитных зондирований (ме тод электромагнитных зондирований и вызванной поляризации (ЭМЗВП), аэро электроразведка) / Ю.А. Давыденко [и др.] // Тезисы доклада на 2-ой международ ной научно-практической конференции "Геобайкал 2012", 20-24 августа 2012 г, Иркутск. – M2, С. 1-5. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.earthdoc.org.

4. Давыденко Ю.А. Перспективы применения метода электромагнитных зондирова ний и вызванной поляризации (ЭМЗВП) при решении задач рудной геофизики / Ю.А. Давыденко // Минерагения Северо-Восточной Азии. Третья Всероссийская научно-проктическая конференция, посвященная 20-летию кафедры геологии Бу рятского госуниверситета, Улан-Удэ, 13-17 ноября 2012 г. – С. 47-51.

5. Персова М.Г. Компьютерное моделирование геоэлектромагнитных полей в трех мерных средах методом конечных элементов / М.Г. Персова, Ю.Г. Соловейчик, Г.М. Тригубович // Физика Земли. – 2011. – Т.47, №2. – С. 3-14.

6. Veeken P.C.H. Benefits of the induced polarization geoelectric method to hydrocarbon exploration / P.C.H. Veeken [et al.] // Geophysics. – 2009. – Vol.74, No.2. – P. 47-58.

7. Hubert M. High-Breakdown Robust Multivariate Methods / M. Hubert, P.J. Rousseeuw, S. Van Aelst //Statistical Science. – 2008. – Vol.23, No.1. – P. 92–119.

А.В. Данилов Институт экологических проблем Севера УрО РАН, г. Архангельск МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АРХИПЕЛАГА ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА Первые сейсмические станции в Арктике, в частности на островах арх. Земля Франца-Иосифа (ЗФИ), были начаты с установки сейсмической станции на о. Хейса в 1957 г. В дальнейшем, в 1967-1970 гг. сейсмические исследования на арх. ЗФИ прово дились в рамках экспедиционных сейсмологических наблюдений сотрудниками “Севморгеологии”, г. Санкт-Петербург [1, 2], целью которых было получение дополни тельной информации, необходимой для составления схемы сейсмического районирова ния архипелага и сейсмического микрорайонирования его самого западного острова – Земля Александры [1]. В результате этих исследований 28 июля 1968 года был органи зован первый сейсмологический пункт на о. Земля Александры – сейсмостанция «Арк тическая», который проработал до 1970 г. В 1992 г. была закрыта сейсмическая станция на о. Хейса, проработавшая с 1970 г.

В сентябре 2011 г. силами сотрудников лаборатории сейсмологии Института экологических проблем Севера в ходе проведения Арктической сейсмологической экс педиции на о. Земля Александры был вновь открыт самый северный сейсмологический пункт России – «Земля Франца-Иосифа» (с/с ZFI), состоящий на сегодня из трех ком плектов современной аппаратуры (два комплекта широкополосных велосиметров и один короткопериодный).

© ГИ УрО РАН, Рис.1. Амплитудный спектр записи Z канала с/с ZFI На рисунке 1 представлен пример характерного амплитудного спектра с/с ZFI.

Как видно из рисунка, спектр имеет размытый максимум в диапазоне частот 0,2-1 Гц, что обусловлено океаническим влиянием. В диапазоне выше 1 Гц сильных возмущений поля микросейсм не наблюдается, что говорит о низком уровне техногенных шумов в пункте установки станции. Этот факт отличает вновь созданную с/с ZFI от других платформенных станций Архангельской сети [3]. Диапазоны частот 2-8 Гц и 6-10 Гц были выделены как наиболее подходящие для более четкого выделения фаз событий регионального и локального характера.

В ходе Арктической сейсмологической экспедиции 2012 года были выполнены замеры микросейсмического фона на ряде островов арх. ЗФИ. Данные исследования проводились как для получения общих сведений по микросейсмическому фону архипе лага в его различных точках, так и для поиска мест по размещению возможных сейсмо логических пунктов наблюдений, для которых одним из важнейших критериев является минимальный уровень шумов, вызываемых природными факторами и техногенной дея тельностью, и геологические особенности района установки сейсмической станции.

Рис.2. Спектр мощности микросейсмического фона на островах арх. Земля Франца-Иосифа в пунктах измерений 1 – ледник Лунный о. Земля Александры;

2 – бухта Северная (1) о. Земля Александры;

3 – бухта Северная (2) о. Земля Александры;

4 – о. Нансена;

5 – о. Джексона;

6 – о. Рудольфа;

7 – о. Ева-Лив;

8 – о. Земля Александры (ZFI-1);

9 – о. Земля Александры (ZFI-3);

10 – о. Земля Георга На рисунке 2 построены спектры мощностей скоростей смещений для всех пунктов наблюдений. Анализ показывает, что ситуация во всех пунктах практически одинакова, отмечаются отличия в уровне микросейсмического шума – максимальное отличие в 10 раз;

для пункта измерений № 8 выделяется пик на частоте 12,5 Гц – работа дизельной электростанции. В диапазоне частот 0,1-2,0 Гц, в котором выделяются теле XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике сейсмические события, наименьший уровень шумов приходится на о. Ева-Лив, наибольший – на о. Земля Александры и о. Земля Георга. Для регистрации региональ ных (диапазон частот 2-8 Гц) и локальных (диапазон частот 6-10 Гц) событий наилуч шим образом подходят пункты на о. Земля Александры. Можно предположить, что это связано с местом установки сейсмической аппаратуры при проведении наблюдений (близость к морю, способ установки сейсмометра в грунт, метеофакторы и пр. условия).

На о. Земля Александры сейсмометры располагаются в 2 км от берега моря (пункты 8 и 9).

На рисунке 3 приведено сравнение вариации различных параметров. Четко про слеживаются сезонные вариации уровня микросейсмического фона и количества лед никовых событий, которые связаны с температурными вариациями. Возможно, данный факт можно объяснить следующим образом: с повышением температуры в период «арктического лета» идет достаточно активный процесс таяния ледников и поверх ностных грунтов, вследствие чего, увеличивается число ледниковых крипов («льдотря сений») и локальных событий. Кроме того, на значение уровня микросейсмического фона влияет активная антропогенная деятельность, увеличивающаяся в период с сере дины июля до начала ноября (рис.3, г).

Рис.3. Сравнение вариаций различных параметров а – ледниковые крипы, б – температура воздуха, в – количество региональных земле трясений, микросейсмический фон в диапазонах 2-8 Гц (г) и 0,2-1 Гц (д) Для сравнительного анализа приведены вариации уровня микросейсмического фона в диапазоне частот 0,2-1,0 Гц (рис.3, д), а также количество региональных земле трясений, зарегистрированных с/с ZFI (рис.3, в). Сравнение различных параметров по казывает, что триггером ледниковой активности являются температурные вариации и региональная сейсмичность, последняя находится во взаимообратной зависимости.

Определение природы регистрируемых местных событий. На записях с/с ZFI регистрируется достаточно большое количество локальных событий, эпицентры кото рых ложатся в район ледниковых куполов о. Земля Александры [4]. К ним относятся как обычные трески, возникающие в ходе протекающих во льду динамических процес © ГИ УрО РАН, сов, так и отколы массивных блоков льда с их последующим ударом о морское дно. В некоторые дни таких проявлений «жизни» ледников – «льдотрясений» – насчитывается до 100 шт. (рис.3, б).

Для подтверждения природы регистрируемых микрособытий нами был проведен эксперимент. Вблизи ледника купол Лунный, мыс Нимрод, был установлен широкопо лосный велосиметр. Анализировались данные переносной и стационарной станций, расстояние между которыми порядка 20 км, длительность регистрации 3 ч. На записях переносного велосиметра было найдено несколько ледниковых событий, часть из кото рых в ходе проведения эксперимента было слышно, что позволило зафиксировать вре мя случившегося (рис.4). Далее каждое событие было выявлено на стационарной стан ции. На рисунке 4 точкой отмечен эпицентр события, найденный по пересечению эпи центральных областей от двух станций.

Рис.4. Пример записи ледникового события, зарегистрированного 05.08.2012, t0=11:47: Таким образом, для Архангельской сети, основной задачей которой является мониторинг региональной сейсмичности, наиболее подходящим местом для установки сейсмических станций является о. Земля Александры арх. ЗФИ. Следует отметить, что в настоящее время только данный остров является наиболее обитаемым и технически оснащенным, что позволяет передавать данные в г. Архангельск ежемесячно. Прове денные исследования позволили расширить представления об особенностях распреде ления уровня микросейсмического фона на архипелаге. С открытием самого северного сейсмологического пункта РФ повысилась чувствительность Архангельской сейсмиче ской сети, что позволило точнее определять эпицентры землетрясений из Арктического бассейна.

Работа выполнена при частичной поддержке проекта в рамках ФЦП соглаше ние 8331, гранта РФФИ 11-05-98800-р_север_а, гранта президента РФ МК 6178.2012.5.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Аветисов Г.П. Сейсмоактивные зоны Арктики / Г.П. Аветисов. – Спб., 1996. – с.

2. Аветисов Г.П. Вклад сейсмологических исследований в изучение геологии и про мышленное освоение Арктики / Г.П. Аветисов // Теория и практика морских геоло го-геофизических исследований. – Геленджик: ГП НИПИ Океангеофизика, 1999. – С. 118-120.

3. Юдахин Ф.Н. Мониторинг Арктического региона: возможности Архангельской сейсмической сети / Ф.Н. Юдахин, А.Н. Морозов, Я.В. Конечная // Геофизические исследования. – Т.13, № 3. – 2012. – С. 74-84.

4. Данилов А.В. Возможности заполярных станций Архангельской сети в сейсмиче ских исследованиях Западно-Арктического сектора России / А.В. Данилов, Я.В. Конечная // XIII Уральская молодежная научная школа по геофизике: сборник докладов. – Екатеринбург: Институт геофизики УрО РАН, 2012. – C. 55-57.

А.Ю. Доманин1, Е.П. Хорохордин1, С.В. Добросоцкий Воронежский государственный университет, г. Воронеж ИМГРЭ, г. Москва ПЛОТНОСТНЫЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ХРОМИТОВЫХ РУД И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД ОЛЫСЯ-МУСЮРСКОГО МАССИВА (ПРИПОЛЯРНЫЙ УРАЛ) Исследования выполнены в рамках детальных поисковых работ на хромитовые руды, проводимых по целевой программе «Урал промышленный – Урал Полярный».

Основными задачами исследований являлось определение плотностных и маг нитных характеристик хромитовых руд и вмещающих пород, а также оценка возмож ностей петрофизических исследований при проведении поисково-оценочных геолого разведочных работ.

Определения петрофизических характеристик выполнены на образцах хромито вых руд и вмещающих пород из геохимической коллекции собранной геологами ИМГРЭ (г. Москва) и УНПЦ "Поисковая геохимия" (Воронежский госуниверситет) в северной части Олыся-Мусюрского массива.

Олыся-Мусюрский базит-гипербазитовый массив прослеживается от руч. Кырнышъель на 45 км в северо-восточном направлении, постепенно изменяя про стирание от СВ 45 на юге до СВ 25 на севере. Ширина массива варьирует в пределах 2,5-6,0 км. Падение первичной полосчатости и контактов – на юго-восток под углом 45 60. Массив представляет собой расслоенную пластину, периферические части которой сложены серпентинитами и клинопироксенитами, а центральная – гарцбургитами с крупными телами дунитов. Последние вмещают проявления хромитов, характеристика которых соответствует хромитам Войкаро-Сыньинского и Рай-Изского массивов.

В геологическом строении массива принимают участие две ассоциации гиперба зитов: дунит-верлит-клинопироксенитовая, в составе которой выделяются собственно клинопироксениты, оливиновые клинопироксениты – верлиты и контрастные им сер пентинизированные дуниты, и дунит-гарцбургитовая, сложенная апогарцбургитовыми и аподунитовыми серпентинитами, которые вмещают хромовое оруденение.

В истории метаморфизма гипербазитов дунит-гарцбургитовой ассоциации выде ляются две крупные стадии: ранняя, проявившаяся в условиях мантии и океанической коры, и поздняя, протекавшая в континентальной коре. Наиболее чутким индикатором разделения двух стадий служит поведение магнетита: в метаморфических парагенези © ГИ УрО РАН, сах ранней стадии магнетит отсутствует, в метаморфитах поздней стадии количество пылевидного магнетита резко увеличивается.

Ранний метаморфизм, носивший чисто регрессивный характер, был проявлен во всем объеме гипербазитов. Данный этап отражает приспособление высокотемпиратур ных минеральных парагенезисов к охлаждению гипербазитов при их подъеме в мантии.

Большое количество просачивающейся морской воды приводит к повсеместной пе тельчатой серпентинизации в океанической коре.

Метаморфизм поздней стадии отражает длительную историю выдвижения мас сива на дневную поверхность. По характеру проявления метаморфизм этой стадии яв ляется прогрессивным, что выразилось в образовании -лизардита и антигорита. Вто рой этап проявлен в локальных зонах и характеризуется маловодным режимом, в пре делах тектонически ослабленных зон. Именно поэтому интенсивная антигоритизация проявлена в зонах развития дунитов.

Петроплотностные и петромагнитные измерения выполнены по 413 образцам, отобранным как в пределах Нядокотинского рудного поля (центральная часть массива), так и на прилегающих площадях, охватывающих северную часть Олыся-Мусюрского интрузива. Образцы взяты из элювиально-делювиальных и коренных отложений.

Средний вес образца составил порядка 250 г.

Плотность измерялась гидростатическим методом. Использовались весы марки «HIGHLAND» высокого класса точности, с пределом допустимой погрешности 0,05 г.

Качество измерений определено по 20% контрольных образцов. Погрешность состави ла менее 1%. Магнитная восприимчивость определялась по тем же образцам, с помо щью каппометра ПИМВ-М. Результаты наблюдений подвергнуты стандартной обра ботке, их результаты приведены на рис.1 и 2 в виде гистограмм и вариационных кри вых.

Рис.1. Плотностная характеристика хромовых руд и вмещающих пород:

а – гистограмма распределения параметра для всех типов пород;

б – гистограммы и вариационные кривые для хромитовых руд;

в – гистограмма распре деления показателей плотности для клинопироксенитов;

г – гистограмма распределе ния плотности для аподунитовых и апогарцбургитовых серпентинитов;

д – вариационные кривые для серпентинитов (1 – аподунитовые серпентиниты лизар дитового состава, 2 – аподунитовые серпентиниты) XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.2. Магнитная восприимчивость руд и вмещающих пород: а – гистограмма распре деления параметра для всех типов пород;

б – гистограммы и вариационные кривые для хромитовых руд (1 – сплошные и массивные руды, 2 – средне-густовкрапленные руды, 3 – редковкрапленные руды);

в – гистограмма распределения магнитной восприимчи вости для аподунитовых серпентинитов;

г - гистограммы и вариационные кривые для апогарцбургитовых серпентинитов (1- серпентиниты с содержанием бастита 25%, 2 – апогарцбургитовые серпентиниты на контакте с дунитовыми телами, 3 – апогарцбурги товые серпентиниты среди аподунитовых дунитов) На рисунке 1а приведена гистограмма распределения плотности для всех имею щихся образцов. На ней видно, что породы дифференцируются на три крупные пет роплотностные группы. Одна из них соответствует серпентинитам, вторая – клинопе роксенитам, третья – хромитовым рудам. Плотностные особенности каждой из этих групп рассмотрены более детально на рис.1б-1г. Из приведенных гистограмм следует, что характер распределения параметра для каждого типа пород различен. Если для клинопироксенитов распределение близко к нормальному, то для хромитовых руд и серпентинитов гистограммы имеют сложный характер. В частности, на гистограмме для хромитовых руд помимо четко выраженного максимума со средним значением 3,89 г/см3, который соответствует сплошным и массивным рудам, выделяются две группы пород, имеющих более низкую среднюю плотность. Они представляют собой редко-средневкрапленные руды с содержанием Cr2O3 5-25%, а вторая группа представ лена средне-густовкрапленными рудами с содержанием Cr2O3 25%. Об этом свиде тельствует корреляция их плотностных особенностей с показателями магнитной вос приимчивости (рис.2б). При этом с увеличением вмещающей массы серпентинита воз растает их магнитная восприимчивость. Наиболее высокие значения ее характерны редковкрапленным рудам, а минимальные соответствуют сплошным и массивным ти пам руд.

Не менее сложный характер имеет распределение плотности для серпентинитов.

Характер гистограммы говорит о том, что в эту группу включены серпентиниты раз личного типа. На рисунке 1д приведены вариационные кривые для каждого из установ ленных типов серпентинитов. В соответствии с ними выделяются 4 типа серпентини тов, имеющих различную среднюю плотность – 2,27, 2,51, 2,56, 2,72 г/см3.

Аномально низкая плотность соответствует трещиноватым лизардитовым апо дунитовым серпентинитам. Постепенное увеличение плотности и магнитной воспри имчивости в аподунитовых серпентинитах пропорционально количеству антигорита в составе серпентинитов. Наиболее плотные и магнитные – это антигоритовые серпенти © ГИ УрО РАН, ниты. Большая плотность и намагниченность антигоритовых серпентинитов связана с повышенным содержанием в них магнетита.

Апогарцбургитовые серпентиниты отличаются от аподунитовых повышенной плотностью и более низкими значениями магнитной восприимчивости. Минимальные значения намагниченности и максимальные плотностные показатели характерны для апогарцбургитовых серпентинитов, которые пространственно расположены на удале нии от дунитовых тел и в составе которых пироксена более 25%. Относительно повы шенные показатели магнитной восприимчивости и пониженные значения плотности соответствуют апогарцбургитовым серпентинитам, залегающим среди аподунитовых.

Основные результаты исследования сводятся к следующему:

1. Определены плотностные характеристики хромитовых руд и вмещающих пород северной части Олыся-Мусюрского массива.

2. Показано, что руды, вмещающие породы и различные типы серпентини тов дифференцированы по плотности и магнитной восприимчивости.

3. Петроплотностные и петромагнитные исследования позволяют оператив но выявлять, картировать и оценивать зоны хромитовой минерализации, а также иден тифицировать области развития пород различных петрофизических групп.

М.М. Ёжикова ОАО «Самаранефтегеофизика», г. Самара ОСОБЕННОСТИ ЛОВУШЕК УГЛЕВОДОРОДОВ, СФОРМИРОВАННЫХ ГЕОСОЛИТОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ Наиболее важной геологической проблемой, которой посвящены многочислен ные исследования в геологии, считается проблема первопричины всех геологических явлений и процессов. Для разрешения этой проблемы геологии, принята идея дегазации Земли, выдвинутая в 1912 г. В.И. Вернадским. Позднее А.П. Виноградов показал веду щую роль процессов дегазации Земли при формировании не только атмосферы и гид росферы, но и геологических объектов внутри планеты Земля.

Рис.1 Модель геосолитонного механизма формирования системы залежей углеводородов [3] XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике В последствии, рядом ученых была показана четкая взаимосвязь водородной дега зации Земли с образованием пород разного типа, выяснилась активная роль различного ро да флюидов (газов, жидкостей, расплавов) в процессах дегазации Земли как в петрологиче ских, так и в тектонических процессах при образовании рудных и нефтегазовых место рождений.

Аномальное обогащение осадков органическим веществом при седиментогенезе происходит в основном за счет усвоения глубинных восстановительных флюидов: во дорода, метана, сероводорода и т.д. Поступления метана и водорода в верхние слои зем ной коры способствует восстановлению источников углеводородов.

В наши дни Р. Бембель, М. Бембель, В. Мегеря разрабатывают геосолитонную модель формирования залежей углеводородов [1].

Геосолитоны – это солитоны и солитоноподобные образования геодинамического поля Земли, зарождающиеся в ядре, выходящие из глубинных сфер планеты, пересекаю щие литосферу, гидросферу, атмосферу и уходящие в космос. Солитон в свою очередь – это уединенная волна в средах различной физической природы, сохраняющая неиз менной свою форму (гиперболический секанс) и скорость при распространении. К со жалению, механизм формирования этих волн до сих пор не известен [2]. Геосолитон – это материальная, локализованная во времени и пространстве частица, которая содер жит в себе как энергию физического поля, так и весомую массу вещества, сконцентри рованного во времени и пространстве. Как правило, это локализованные вихревые процес сы, выносящие вещество и энергию в открытое космическое пространство (рис.1).

Принимая во внимание выше сказанное, следует сделать вывод: механизмы и тем пы распространения геосолитонов создают залежи углеводородов и допускают возмож ность их восполнения в процессе разработки, что подтверждается возобновлением запа сов после прекращения эксплуатации месторождений вследствие их истощения.

Геодинамическая активность в том или ином геологическом районе проявляет се бя через активизацию геосолитонного тектонического излучения по системам разломов и отдельным субвертикальным зонам деструкции горных пород.

При анализе сейсмических данных, полученных в Западной Сибири и на террито рии Урало-Поволжья, отмечается заметное отличие волновых полей, зарегистрированных в пределах возможных геосолитонов.

Интересно рассмотреть морфологические особенности залежей углеводородов, связанных с возможными геосолитонами.

Особенность залежей углеводородов на большинстве месторождений Западной Сибири заключается в чрезвычайно высокой степени локальности высокодебитных участ ков и мозаичном характере их пространственного распределения.

Поперечные размеры таких локальных участков высокодебитных скважин не пре вышают нескольких сотен метров, и эти участки отделены друг от друга непроницаемыми породами, сохранившими первичное строение глинистых осадков.


На сейсмических материалах Западной Сибири просматриваются субвертикальные столбообразные аномалии (зоны), характеризующиеся практическим отсутствием регу лярных отражений в подстилающем осадочном комплексе и наличием положительных структур в осадочном чехле, рассеченных указанными зонами, происхождение которых можно объяснить следующими причинами:

Разрез сложен терригенными породами, обладающими невысокими прочност ными качествами;

При значительных дислокациях разреза вследствие тектонических процессов или гравитационных сил покрышки разрушаются, возникают субвертикальные зоны дробления (СЗД) разреза, являющиеся путями миграции газов. (рис.2) © ГИ УрО РАН, Рис.2 Сейсмический разрез по региональному профилю с элементами СЗД (Зап. Сибирь) [3] На сейсмических временных разрезах, типичных для Урало-Поволжья, в толще кристаллического фундамента наблюдаются хаотическая сейсмическая запись. Над поло жительными формами кристаллического фундамента, в толще осадочного чехла, сложен ного в основном карбонатами, уверенно наблюдаются серии листрических (веерообраз ных) разломов.

Рис.3. Результат интерпретации временного разреза по профилю030108 (Самарская область) Это явление обусловлено:

Высокими прочностными характеристиками карбонатных пород;

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Незначительной дислоцированностью карбонатных толщ вследствие особых условий их накопления. Как правило, карбонаты отлагаются на относительно выровненную поверхность ранее отложившихся терригенных пород (рис.3). По этой причине развитие в карбонатном разрезе субвертикальных зон деструкций, подобных западносибирским, вызывает сомнение.

При сопоставлении временных разрезов, представленных на рисунках 2 и 3, отмечается их принципиальное сходство, заключающееся в наличии зон деструкции, осложняющих практически всю толщу разреза. Представленная на временном разрезе локальная структура (рис.3) может быть отнесена к объектам, контролируемым геосо литонной дегазацией Земли.

С другой стороны, для доказательства сходства механизмов формирования гео солитонов и их морфологии в карбонатном разрезе (Урало-Поволжье) с геосолитона ми, возникшими в терригенных отложениях (Западная Сибирь) необходимо, исполь зуя материалы Волго-Уральского бассейна, сравнить дебиты скважин, расположенных в своде структур, с дебитами скважин, пробуренных на крыльях складок.

Выявление повышенных дебитов отбора флюидов из сводовых скважин будет свидетельствовать в пользу формирования залежей благодаря геосолитонному излу чению.

Как правило, ловушки углеводородов, обусловленные геосолитонной дегазаци ей, малоразмерны и обладают сложной тектоникой. В связи с этим, для их поиска и изучения тектонического строения необходимы новые технологии при выполнении сейсморазведочных работ: методики полевых наблюдений, обработки и интерпрета ции [3].

Полевые работы следует выполнять по методике 3Д с сокращенным шагом наблюдений, исключив группирование источников колебаний и сейсмоприемников, при возбуждении сейсмических сигналов в диапазоне 15-20 Гц – 200-250 Гц;

реги стрировать отраженные сигналы в диапазоне 25-30 Гц – 200-250 Гц с «шагом» дискре тизации 0,001 с, 0,0005 с, 0,00025 с в зависимости от сейсмических условий изучаемо го разреза.

Обработка материалов должна включать современные способы определения статических поправок (статические поправки – основа надежных структурных постро ений) и нацелена на существенное повышение вертикальной разрешенности сигналов для получения результативных сейсмических материалов высокого качества. На за вершающем этапе обработки необходимо выполнять глубинную миграцию по поле вым сейсмограммам до накапливания по ОГТ.

Интерпретация полученных материалов может быть достаточно обоснованной при свободной ориентировке интерпретатора в существующих концепциях образова ния нефти и газа.

В результате выполненного анализа можно утверждать, что ловушки, сформи ровавшиеся в результате воздействия геосолитонов, более продуктивны по содержа нию углеводородов, вследствие прохождения геосолитонов сквозь толщу осадочного комплекса и насыщения коллекторов углеводородами, чем ловушки, сформировавши еся в процессе осадконакопления.

Как известно, ловушки, сформировавшиеся в процессе осадконакопления, в ос новании осадочного чехла должны иметь нефтематеринскую свиту, из которой угле водороды мигрируют в вышележащий коллектор и накапливаются в нем, благодаря наличию в кровле коллектора флюидоупоров, то есть глин. Считается, что при доста точно надежном (большая толщина) флюидоупоре углеводороды проникнуть вверх не могут. И, таким образом, углеводороды в вышележащих коллекторах будут отсут ствовать.

© ГИ УрО РАН, СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Бембель Р.М. Геосолитонная модель формирования залежей углеводородов на се вере Западной Сибири / Р.М. Бембель, М.Р. Бембель, В.М. Мегеря // Геофизика. – 2010. – №6. – С. 6-17.

2. Кузмичев В.Е. Законы и формулы физики / В.И. Кузмичев. – Киев, 1989.

3. Мегеря В.М. Поиск и разведка месторождений УВ, контролируемых геосолитон ной дегазацией Земли, на базе сейсмовидения / В.М. Мегеря // Геофизика. – 2011. – №1.

О.С. Ефименко.1, Е.Н. Диханов.2, С.А. Ефименко. НТУ «Харьковский политехнический университет, г. Харьков, Украина ТОО «Корпорация Казахмыс», г. Жезказган, Казахстан РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ РУД НА РЕНИЙ И ГЕРМАНИЙ Для горных предприятий ТОО «Корпорации Казахмыс» в настоящее время важно перейти, в рамках реализации мероприятий по комплексному использованию минерального сырья, на планирование добычи не только основных, но и сопутству ющих рудных компонентов и, тем самым, достичь максимальной экономической эффективности от разработки месторождений.

В Жезкагане (ПО «Жезказганцветмет» – филиал ТОО «Корпорации Казах мыс») рений является одним из основных сопутствующих компонентов. Для эффек тивного планирования его добычи нужна мощная, оперативно обновляемая база данных о его валовых содержаниях в рудах различных участков месторождения.

Традиционными приемами такую базу не создать: анализ на рений – это трудоемкая, малопроизводительная и весьма дорогостоящая процедура. Нужны экспрессные ме тоды анализа, из которых нам представляется весьма перспективным рентгенофлуо ресцентный метод (РФА) прямого анализа проб руд на рений. Данный метод ранее в Жезказгане не применялся из-за ряда неблагоприятных обстоятельств.

Коэффициенты корреляции содержаний рения и ведущих (Cu, Pb, Zn) металлов для различных минеральных типов вкрапленных сульфидных руд определены равными [4]:

- 0,29 – для существенно халькозиновых руд;

- 0,41 – для существенно халькопиритовых;

- 0,71 – для существенно борнитовых;

- 0,75 – для смешанных медных руд;

- 0,65 – для полиметаллических руд.

Таким образом, тесной корреляции рения c Cu, Pb, Zn нет, поэтому определять рений через основные промышленные металлы (Cu, Pb, Zn) в процессе РФА нельзя.

Содержание рения [3] в рудах месторождения Жезказган находится в пределах 0,55,0 ppm, что ставит под сомнение возможность прямого определения рения мето дом РФА.

Решение задачи усугубляется тем, что: во-первых, необходимо работать толь ко с линиями L-серии рения;

во-вторых, в рудах присутствуют элементы, аналитиче ские линии которых:

a) накладываются на линии L-серии рения;

b) кларковые содержания этих элементов многократно превышают кларк рения в жезказганских рудах.

В специальной литературе отсутствует информация о проведении прямого (без химического обогащения пробы и концентрирования элементов твердым органическим XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике экстрагентом ТВЭКС) РФА на рений с использованием лабораторных EDXRF спектрометров.

Предварительное изучение вопроса показало, что на линию ReLa1 (8,651 кэВ) накладывается линия ZnKa1 (8,637 кэВ);

на линию ReL1 (10,008 кэВ) накладываются линии WL2 (9,961 кэВ), HgLa1 (9,989 кэВ), PbLs (9,667 кэВ) и GeKa (9,886 кэВ);

на линию ReL1 (11,683 кэВ) накладываются линии AsK1 (11,724 кэВ), SeK (11,376 кэВ), HgL1 (11,821 кэВ) и HgL4 (11,651 кэВ). Таким образом, количественное определение рения методом РФА вылилось в чрезвычайно сложную, комплексную (научную, методическую, аппаратурную, математическую) аналитическую задачу.

Вторичный гамма-спектр реального жезказганского медного концентрата (госу дарственный стандартный образец ГСО-2891) приведен на рисунке (рис.1). Видно, что:

a) линия ReLa1 находится в «подошве» мощных пиков ZnKa1, AsKa1, PbLa1 и PbLs;

b) на неё накладывается линия GeKa;

c) на линию ReL1 накладывается линия AsK1.

AsK PbL+AsK ZnK PbLs ReL GeK ReL ReL WL AsK Рис.1. РЛП-21Т. Спектр ГСО-2891 (Сre=28,2 ppm) Поскольку концентрации цинка, свинца и мышьяка в рудах месторождения Жезказган на 2-3 порядка превышают концентрации рения, то было принято реше ние выполнять РФА на рений по линии ReL1. В этом случае пришлось специально учитывать влияние линии GeKa (хотя линия GeKa непосредственно на линию ReL не накладывается, но она накладывается на линию ReLa1 и тем самым нарушает табличное соотношение между линиями ReLa1 и ReLa1, используемое при расче тах). Из литературных источников известно [1], что «сфалериты месторождений Во сточного Казахстана обогащены германием», но никаких исследований по определе нию германиеносности сфалеритов Жезказгана ранее не проводилось. В связи с этим пришлось перестраховаться и параллельно с рением определять германий.

Для исследований нами был использован EDXRF-спектрометр со специаль ными возможностями РЛП-21Т (ТОО «Физик», г. Алма-Ата, Казахстан). Четвертая модификация спектрометра РЛП-21Т представляет собой дрейфовый полупроводни ковый детектор (SDD) площадью около 25 мм2 и толщиной 300-500 микрон (охла ждение – термохолодильник Пельтье);


рентгеновскую трубку VF-50J Rh (50 Вт) фирмы Varian Medical Systems (США) с экспозицией измерений 150 с;

облучение кюветы с пробой – сверху;

турель на 9 кювет. Детектор обеспечивает разрешение 150 эВ по линии 5,9 кэВ при загрузке 100 кГц. Мишень из теллура. Время формиро вания импульса 1,6 мкс. Сигнал полностью оцифровывается. Важной отличительной © ГИ УрО РАН, особенностью спектрометра является режим поддержания на постоянном и высоком (90000 имп/с) уровне загрузки спектрометрического тракта. Оптимальная конструк ция зондовой части датчика спектрометра обеспечивает минимальное ослабление рентгеновских флуоресценций Al, Si, S, P в воздухе и позволяет проводить РФА на эти элементы без применения вакуумного насоса или инертного газа. Мощный ма тематический аппарат обеспечивает:

a) высокоэффективную реализацию варианта метода фундаментальных пара метров – метода фундаментальных коэффициентов, когда поправки вводятся на все определяемые в процессе РФА элементы;

b) учет «пиков вылета», «пиков двойных наложений», пиков линий основных и дополнительных мишеней, а также ряда других факторов.

В обычном режиме РЛП-21Т обеспечивает проведение РФА на 34 элемента:

Cu, Pb, Zn, Ag, Cd, Mo, Fe, Se, As, Ba, W, Bi, Ti, Cr, Mn, V, Ni, Al, Si, S, P, Ca, Ga, Br, Sr, Zr, Rb, Y, Nb, Pd, Ar, Sc, U, Th за одно измерение. Диапазон энергий от 1,49 кэВ (AlK) до 23,0 кэВ (CdK). В РЛП-21Т заложена новая идеология РФА: месторож дения разные – базовая градуировка одна.

Один из спектрометров РЛП-21Т был оснащен дополнительной опцией «РФА на Rе». Данная опция позволяет определять 19 элементов: Re, Cu, Zn, Pb, K, Ca, Ti, Cr, V, Mn, Fe, Co, Ni, Ge, As, Se, Ba (оценка), S (оценка), W. Экспозиция измерений – 500 с.

В данной модификации РЛП-21Т применены следующие новые решения:

1. Созданы оптимальные условия для возбуждения линий L-серии рения:

a. применена мощная рентгеновская трубка;

b. применена промежуточная мишень из рубидия.

2. РФА базируется на использовании линии ReL1, так как на линию ReLa точно накладывается линия ZnKa1, а на линию ReL1 накладывается пик линии AsK.

3. Программное обеспечение РЛП-21Т обеспечивает уверенное выделение пи ка линии ReL1 на фоне мешающих излучений линий WL2, HgLa1, PbLs и GeKa. При этом в обработку спектров включены все 19 линий L-серий Pb, W, Ta, U, Th, а также 5 линий К-серий элементов с Z=2935 (в программное обеспечение спектрометра располагает математическим инструментом, ко торый с точностью до 97-98% описывает эти линии).

4. Введен режим поддержания на постоянном и высоком (90000 имп/с) уровне загрузки спектрометрического тракта РЛП-21Т.

В процессе исследований использовались государственные стандартные об разцы (ГСО) руд и концентратов с разных месторождений Казахстана.

Результаты исследований по направлению «РФА на рений» (20 циклов изме рений):

1. Средние содержания рения в ГСО составили (ppm):

- 2888 (песчаник медистый) – 1,84 (аттестованное значение 1,65), - 2889 (полиметаллическая руда) – 5,02 (4,70), - 2891 (концентрат медный) – 29,03 (28,2) при третьей категории точно сти анализа по ОСТ 41-08-205-04.

2. ГСО 2887 (песчаник медистый, аттестованное содержание 0,61 ppm) оказал ся вне нижнего предела обнаружения рения на спектрометре РЛП-21Т.

3. Точность РФА на ГСО 2888, 2889 и 2891 – третья категория по ОСТ 42-08 205-04, на ГСО 2887 пятая.

Результаты исследований по направлению «РФА на германий» (15 циклов измерений):

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике 1. Средние содержания германия в ГСО составили (ppm):

- 1712 (руда вольфрамовая) – 3,81 (аттестованное значение 3,9), - 1713 (руда вольфрамовая) – 3,05 (2,9), - 1715 (руда вольфрамовая) – 3,00 (3,1), - 5405 (руда окисленная марганцевая) – 3,51 (3,4), - 5405 (руда гематитовая) – 4,90 (5,1), - 5406 (руда окисленная марганцевая) – 5,84 (4,9), - 5407 (руда железо-марганцевая) – 22,2 (21,9), - 5408 (руда окисленная марганцевая) – 5,44 (5,6), - 6588 (руда полиметаллическая) – 4,52 (4,4), - 4322 ДВГ (дальневосточные магматические породы) – 6,82 (7,0).

2. Во всех ГСО точность РФА – третья категория по ОСТ 42-08-205-04.

Попутно было доказано, что РЛП-21Т обеспечивает РФА ГСО на селен по третьей категории, начиная с концентраций 4,2 ppm (ГСО-3032).

В программу исследований был включен вопрос о германиеносности сфале ритов Жезказгана. С этой целью на спектрометре РЛП-21Т был выполнен РФА трёх проб руды с шахты «Анненская», содержания цинка в которых составили ряд: 2,25;

9,86 и 10,18%. Содержания германия в пробах составили ряд 1,5;

2,6 и 2,5 ppm. Сле довательно, сфалериты Жезказгана германием не обогащены.

Выводы:

1. В результате совокупности научных, методических, математических и аппа ратурных исследований разработана методика прямого определения содер жания рения, германия, полиметаллов и легких элементов, реализованная на самом современном казахстанском лабораторном EDXRF-спектрометре РЛП-21Т.

2. Установлено, что чувствительность прямого РФА на рений ограничена и при t=500 с составляет 1,12 ppm (критерий 3). Для определения более низ ких концентраций РФА должна предварять, например, методика предвари тельного концентрирования рения на активированном угле марки БАУ из раствора, полученного после химического разложения пробы [2].

3. Создана аналитическая база, позволяющая определять содержания в рудах месторождения Жезказган не только содержания всех основных (Cu, Pb, Zn), но я всех сопутствующих (Ag, Re, Cd, S) балансовых компонентов, а также ряда элементов, представляющих интерес для экологов.

4. Установлено, что сфалериты месторождения Жезказган не обогащены гер манием.

5. С появлением методики РФА на германий реальной стала возможность про ведения масштабных исследований по уточнению валовых содержаний гер мания в рудах месторождений, разрабатываемых ТОО «Корпорации Казах мыс», углях и отвалах Угольного департамента «Борлы», а также в золоот валах районных котельных и ТЭЦ.

6. Поставленная задача решена в рамках республиканской программы по им портозамещению.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Быховер Н.А. Экономика минерального сырья / Н.А. Быховер // Минеральные ре сурсы мира. – Т. 1-3. – М., 1997.

2. Колпакова Н.А. Определение рения в минеральном сырье методом инверсионной вольтапмерометриии / Н.А. Колпакова, Л.Г. Гольц // Журнал аналитической химии.

– 2007. – Т. 62, №4. – С. 418-422.

© ГИ УрО РАН, 3. Младенцев Г.Д. Закономерности распределения свинца и цинка на Жезказганском месторождении / Г.Д. Младенцев // Геология рудных месторождений. – 1976. – №1.

– С. 57-63.

4. Сейфуллин С.Ш. Размещение свинцово – цинковой минерализации в залежах Жез казганского месторождения / С.Ш. Сейфуллин, Л.В. Копяткевич, М.А. Асанов // Изв. АН КазССР, сер. геол. – №5. – Алма-Ата, 1976. – С. 27-31.

Е.Ю. Ефремов, О.Д. Желтышева Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЧАСТИЧНОЙ РАЗГРУЗКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА БОЛЬШИХ БАЗАХ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД Аннотация. Представлен метод определения тектонических напряжений на протяженных участках массива горных пород на основе смещений пунктов наблюда тельной сети. Смещения пунктов определяются с применением глобальных навигаци онных спутниковых систем.

Определение напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород является одной из фундаментальных задач геомеханики. В практике горного де ла существует множество способов определения напряжений, которые условно можно разделить на несколько групп:

1. Методы, основанные на оценке технологических параметров, связанных с разрушением горных пород, зависящих от НДС массива;

2. Деформационные способы;

3. Компенсационные способы;

4. Геофизические способы.

Реальный массив горных пород имеет весьма сложное строение, он состоит из множества структурных элементов, имеющих неоднородный вещественный состав, а также разное пространственное протяжение и расположение. В силу сложности масси ва, идеальной методики определения напряжения пока не существует. У каждой из этих групп есть свои достоинства и недостатки. В геомеханике получили распространение последние три группы методов. Одной из самых распространенных являются деформа ционные методы, которые заключаются в исключении части сил, воздействующих на образец породы, в результате чего происходит релаксация участка, находящегося в НДС. После чего измеряют ”расслабленный” образец, а затем, используя упругие по стоянные породы, пересчитывают измеренные деформации в напряжения.

Конкретные методы различаются в зависимости от размера исследуемого участ ка, способа разгрузки пород и способа измерения деформаций. Так, например, в полном отделении исследуемого образца от массива заключается метод полной разгрузки. При способе частичной разгрузки создается полость, в результате появления которой про исходит изменение напряженного состояния, и породы, окружающие полость, дефор мируются. По деформированию пород судят о напряженном состоянии. Наиболее ши рокое распространение в отечественной практике второй половины XX века получили методы частичной разгрузки (торцевых сечений, соосных скважин), метод с использо ванием фотоупругих датчиков и др. Общая черта данных методов – небольшой размер исследуемого участка массива, сравнимый с образцом породы, иными словами, малая база измерений.

В 60-70х гг. сотрудниками ИГД УрО РАН был опубликован ряд статей [2,3], со держащих эксперименты, результаты которых свидетельствовали о том, что значения XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике напряжений, полученные на малых базах измерений (несколько сантиметров), сильно различаются даже в пределах одного структурного блока, и не постоянны во времени.

Такая разница обусловлена внутренними напряжениями. Причина возникновения внут ренних напряжений, как отмечено авторами, заключается в том, что даже однородный с виду участок массива состоит из множества кристаллических зерен разного состава и размера, с неодинаковыми тепловыми и упруго-пластичными свойствами. Иными сло вами любой исследуемый образец горных пород содержит элемент неоднородности.

Еще большую неоднородность в свойства массива вносят системы трещин, кон такты пород различного состава и генезиса, а также множество других факторов. Тре щины разбивают монолитный скальный массив на отдельные блоки неправильной формы. В свою очередь, эти блоки разделены более мелкими трещинами на блоки меньшего порядка. Образуется система, в которой отдельные элементы являются ча стями более крупных блоков, в свою очередь, составляющих более крупные элементы организации. Массив горных пород, организованный таким образом, представляет со бой систему блоков разных масштабных порядков, вложенных друг в друга или иными словами иерархически блочную среду.

Массив горных пород, представляющий собой иерархически блочную структуру (ИБС) также можно рассматривать как единую неоднородную среду, притом неодно родность пород на разных масштабах рассмотрения проявляется по-разному. На рис. представлена диаграмма неоднородности горных пород (М.В. Рац). Автор классифици рует неоднородность горных пород по масштабам ее проявления. Следует отметить, что в приведенной схеме неоднородность I-го порядка – неоднородность массива гор ных пород в пределах одной формации, или геологическое строение массива, II-го по рядка – неоднородность пород в пределах одного массива, макротрещиноватость и др.

Неоднородность III-го порядка – неоднородность состава структуры горной породы (микротрещиноватость и др.). Неоднородность IV-го порядка – установленная в физике твердого тела неоднородность кристаллов (дефекты кристаллической решетки) [5]. Со гласно этой классификации, неоднородность II-го порядка подразумевает под собой блочность массива.

Рис.1. Диаграмма структурной неоднородности горных пород в массиве Из рисунка 1 видно, что в зависимости от выбранной базы измерений, один и тот же участок может оказаться неоднородным или квазиоднородным. Так, при опре делении напряжений на малых базах, неоднородности III и IV порядков оказывают су щественное влияние на получаемые значения. Однако, при исследованиях с использо ванием длинных баз измерения, большое количество случайных влияний неоднородно © ГИ УрО РАН, стей высоких порядков нивелируют друг друга. И рассматриваемый реальный участок массива можно представить средой с квазиоднородными характеристиками.

В зависимости от решаемой задачи, нас может интересовать напряженно деформированное состояние как отдельных участков массива, прилегающих к горным выработкам, так и больших массивов горных пород. Получаемые из исследования об разцов, точечные значения напряжений изменчивы в пространственном расположении и малопригодны для работы в больших масштабах. Это связано, в первую очередь, с малыми базами измерений в условиях массива горных пород, имеющего иерархически блочную структуру. В предлагаемом методе измерения производятся на больших базах массива. В этом случае, сущность деформационных методов не меняется, в роли поло сти или отверстия выступают горные выработки, пройденные с целью выемки ископа емых на поверхности, при открытых горных работах, или в толще массива горных по род, при подземной добыче. При использовании деформационных способов определе ния напряжений, регистрация деформаций подразумевает измерение размеров исследу емого тела под нагрузкой и без нее, то есть наблюдения сводятся к пространственным измерениям. Деформации массива на больших базах, вызванные изменением напря женного состояния массива, определяются с помощью методов геодезии. Основные упрощения, вводимые при решении задачи:

Реальная горная выработка аппроксимируется цилиндрической полостью, Реальный массив горных пород замещается квазиоднородной и квазизо тропной средой, Рассматривается плоское напряженное состояние.

В качестве полости разгрузки выступает выработанное пространство карьера.

Основанием цилиндра, заменяющего полость, может служить круг или эллипс. На ри сунке 2 представлен простейший пример, для случая цилиндра с круглым основанием.

Деформации массива при этом определяются из взаимного относительного смещения фиксированных точек массива – реперов. В простейшем случае, при использовании трех реперов, суть задачи не отличается от других методов определения напряжений методами частичной разгрузки [6]. Имея данные об изменении длин между пунктами, и используя при решении аппарат механики сплошной среды, определяем значения глав ных осей напряжения 1 и 2, а также их направления.

Смещения точек, в области влияния пространства разгрузки определяются по формуле Н.И. Мусхелишвили [1].

(1), – модуль сдвига массива, 1, 2 – главные оси напряжений, где – упругая постоянная для плоского напряженного состояния, r, – полярные координа ты точек, начало координат совпадает с осью цилиндра, отсчитывается от 1, – ко эффициент Пуассона, R – радиус полости, Vr, V – радиальная и тангенциальная со ставляющие смещения точек в области влияния полости.

XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике Рис.2. Смещение точек в области зоны разгрузки При выполнении наблюдений в натурных условиях, имея дело с реальным мас сивом пород, трех реперов, как правило, недостаточно. Преследуя две цели, во-первых, учесть иерархически блочную структуру массива, и, во-вторых, набрать статистиче ский материал, повысить достоверность получаемых данных, следует использовать наблюдательную станцию, представляющую собой сеть пунктов, связанных между со бой.

Рис.3. Схема расположения пунктов наблюдательной сети Сеть создается таким образом, чтобы охватить всю зону сдвижения вокруг воз мущающей полости. Пункты сети должны располагаться по возможности равномерно и симметрично вокруг выработанного пространства (рис.3), а также учитывать геологи ческое строение горных пород, рельеф местности и т.д. При определении напряжений на больших базах, расстояния между пунктами сети измеряются с помощью геодезиче ских средств измерения.

© ГИ УрО РАН, За вторую половину XX в предлагаемый геодезией арсенал средств измерения расстояний расширился от стальных рулеток до электронных дальномеров, а ближе к рубежу веков пополнился и космическими методами, в частности глобальными навига ционными спутниковыми системами. Современный уровень точности этих систем и относительно низкая трудоемкость проведения натурных измерений свидетельствуют о том, что их целесообразно применять и в целях определения напряжений в массиве горных пород. Существует несколько технологий выполнения GPS-съемок. Они отли чаются друг от друга точностью, методом выполнения. Соответственно каждая из них наиболее удобна для выполнения определенных видов работ. Удобная классификация методов GPS-съемок приведена А.А. Панжиным [4].

Таблица Основные технологии GPS съемок Название технологии, Точность, Область применения время измерения м Поиск точки по заранее известным координа Навигационный режим, не 10-15 там поиск потерянных объектов по извест прерывное слежение ным координатам, рекогносцировка местности Локальные топографические съемки и разби вочные работы с небольшими препятствиями Кинематика "real-time", 0,1-0,3 прохождения спутникового радиосигнала. Ко 20-30 с на точку ординаты вычисляются прямо в поле. Необхо димо наличие радиомодема Локальные топографические съемки линейных Кинематика "continuous", не 0,05-0,2 и площадных объектов в условиях очень хоро прерывное слежение шего приема спутникового радиосигнала Локальные топографические съемки с неболь Кинематика "stop-and-go", шими препятствиями прохождения спутнико 0,01-0, 20-30 с на точку вого радиосигнала, создание съемочного обос нования Высокоточные геодезические работы, создание Быстрая статика, опорного обоснования, наблюдения за дефор (1 - 3).10- 20-30 мин. на точку мациями земной поверхности, с длинами век торов до 10 км.

Высокоточные геодезические работы, создание Статика, 40-60 мин.. -3 опорного обоснования, наблюдения за дефор (1 - 3) на точку и более мациями земной поверхности, с длинами век торов до 2000 км.

Из таблицы видно, что исходя из точности определения положения точки, наиболее удобной методикой измерения деформаций является статика и быстрая стати ка. Она позволяет измерять местоположения определяемых точек с миллиметровой точностью. Это на сегодняшний день является одним из лучших решений.

Таким образом, можно сказать что:

Скальный массив горных пород представляет собой совокупность отдель ных блоков, имеющих индивидуальные размеры и строение, и разделенных между собой системами трещин. Будучи организованными между собой, различные блоки представляют собой иерархически-блочную среду.

Наиболее распространенными способами определения напряжений в геоме ханике являются деформационные способы. Эти способы используют в ка XIV Уральская молодежная научная школа по геофизике честве основного измеряемого параметра изменение размеров массива под нагрузкой и без нее.

Для определения напряжений на больших масштабах, предлагается, вместо массового использования большого числа точеных измерений использовать длинные базы массива.

Смещения массива отождествляются со смещениями пунктов наблюдатель ной станции, представляющей из себя сеть связанных реперов, заложенных в зоне влияния выработанного пространства.

Наиболее эффективным средством определения положения точек на боль ших базах являются методы с применением глобальных навигационных спутниковых систем.



Pages:     | 1 | 2 || 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.