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 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

306 Секция 6

Электромагнитная эмиссия геосфер

СЕКЦИЯ 6

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЭМИССИЯ

ГЕОСФЕР

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАНИЙ В ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД

Беспалько А.А., Яворович Л.В.

Томский политехнический университет besko48@tpu.ru Под руководством профессор А.А. Воробьева в 70-е годы в Проблемной научно исследовательской лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников (ПНИЛ ЭДиП) Томского политехнического института начаты интенсивные исследования параметров электромагнитных сигналов (ЭМС) и характеристик электромагнитной эмиссии (ЭМЭ) при нагреве образцов гетерогенных диэлектрических материалов и горных пород до температуры 1100о С [1-2] и при механическом воздействии на них [3 4]. К настоящему времени, проведено большое количество исследований на различных диэлектрических материалах, в том числе на горных породах. Определены некоторые источники, ответственные за появление электромагнитного сигнала (ЭМС), разработаны отдельные механизмы и основные закономерности механоэлектрических преобразований. Проведенные исследования позволили сделать вывод о применимости явления механоэлектрических преобразований для контроля изменений напряженно деформированного состояния горных массивов и прогноза геодинамических явлений, таких как горные удары, землетрясения, для контроля сдвижения оползней. Широкие исследования механоэлектрических преобразований ведутся в ПНИЛ ЭДиП также и для целей дефектоскопии и контроля прочности бетонов [5]. На протяжении всего времени изучения механоэлектрических преобразований разрабатывается и совершенствуется аппаратура, регистрирующая различные параметры ЭМС, предложены критерии оценки состояния исследуемого объекта по регистрируемым параметрам. Однако, несмотря на то, что в основном разработаны физические основы изучаемого явления, в настоящее время нет надежных критериев прогноза геодинамических событий в горных породах по параметрам механоэлектрических преобразований.

Процесс разрушения горных пород характеризуется определенной длительностью и проходит в своем развитии несколько этапов. Магистральные трещины в горных породах образуются путем слияния микро- и макротрещин. Гетерогенность строения горных пород приводит к неоднородному распределению механических напряжений в 307 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер горном массиве уже на ранних этапах механического воздействия.

Очевидно, что контрастное поведение различных частей горной породы обуславливает пространственно-временное распределение электромагнитных характеристик, вследствие высокой чувствительности механоэлектрических преобразователей, связанных со структурно-текстурным строением горного массива. Локальные напряжения, возникающие в горных породах, являются случайными функциями координат и времени. Случайной функцией координат в неоднородном теле является и локальная прочность. Микротрещины появляются там, где локальные напряжения превышают локальную прочность. Такая достаточно сложная иерархическая структура горных пород приводит к тому, что на протяжении всего процесса деформирования изменяются параметры регистрируемого ЭМС. Вследствие этого, основной задачей прогноза является оценка связи параметров электромагнитных сигналов на определенных этапах напряженно-деформированного состояния и выявление параметра, являющегося прогностическим признаком разрушения.

Одним из доступных способов разработки методов контроля процесса разрушения гетерогенных материалов, мониторинга горных массивов и прогноза геодинамических событий, основанных на измерении и анализе параметров ЭМС и характеристик ЭМЭ, является физическое моделирование в лабораторных и натурных условиях. Это позволяет выявлять закономерные связи между характеристиками механоэлектрических преобразований и этапами разрушения объекта исследования. При механоэлектрических преобразованиях появление электромагнитного отклика из диэлектрических сред, в том числе и горных пород, в большой степени обусловлено наличием в них двойных электрических слоев или проявлением пьезоэффекта и воздействием на эти слои и пьезоэлектрики акустических сигналов. Образование двойных электрических слоев происходит по разным механизмам на границах контактирующих различных материалов, минеральных зерен, включений, прожилков, минерализованных жидкостей и ионизованных газов, на берегах микротрещин и пустот, а также на границах других неоднородностей. Воздействующие на эти слои и пьезоэлектрики акустические импульсы могут возникать при нагружении материалов и горных пород с усилием, превышающим предел их прочности, прорастанием трещин, при котором часть энергии высвобождается в виде акустических колебаний.

Детерминированное акустическое возбуждение при моделировании его распространения и воздействия на неоднородности в твердых телах может быть создано искусственно, например, с помощью пьезоэлектрических излучателей или ударом шарика. Акустические колебания приводят в действие механизм, при котором происходят изменения дипольного момента двойных электрических слоев и, как следствие, эмиссия электромагнитных сигналов, которые можно зарегистрировать соответствующей аппаратурой Физическое моделирование механоэлектрических преобразований в лабораторных условиях выполняли с использованием двух методик: при одноосном сжатии образцов горных пород на прессе до разрушения и при акустическом воздействии. При одноосном сжатии проводили систематические исследования параметров ЭМС и характеристик ЭМЭ на разных этапах деформирования образцов горных пород. При акустическом возбуждении исследовали закономерности изменений параметров электромагнитных откликов в модельных образцах и образцах горных пород.

308 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Одноосное сжатие и разрушение образцов горных пород производили на прессе ИП-500, обеспечивающим усилие до 500 кН. Регистрацию ЭМС осуществляли осциллографом Tektronix TDS210 с помощью дифференциального емкостного датчика со встроенным усилителем, а регистрацию ЭМЭ проводили с помощью автономного лабораторного прибора РЭМС-1 [6], разработанного в ПНИЛ ЭДиП ТПУ. Этот прибор используется также при натурных наблюдениях электромагнитной и акустической эмиссий в условиях Таштагольского рудника. Одновременно измеряли ток поляризации и продольную деформацию. Все данные записывались в память компьютера и регистратора РЭМС-1.

0,20 0,0 2 0,15 0,0 1 Амплитуда, В Амплитуда, В 0, 0,0 1 0, 0,0 0 0, 0,0 0 0 25 50 75 100 125 150 175 0 25 50 75 100 125 150 175 Частота, кГц Ч а с то та, кГ ц а б Рис.1. Амплитудно-частотные спектры ЭМС при прозвучивание серпентинита (а) и хризотил-асбеста (б) Для возбуждения в исследуемых образцах акустического сигнала (АС) использовали пьезоизлучатель или удар стальным шариком. Проходящий через образец АС регистрировали пьезоприемником для запуска осциллографа и его записи на экране.

Возникающий в образце при акустическом возбуждении ЭМС принимали емкостным дифференциальным датчиком со встроенным усилителем, обеспечивающим усиление сигнала в 100 раз, и записывали на экране осциллографа Tektronix TDS210. Далее ЭМС и АС с осциллографа передавали на компьютер, где производили их дальнейшую обработку и анализ. Увеличение и уменьшение длительности и амплитуды акустического сигнала обеспечивали путем изменения веса шарика и его скорости.

Акустическое возбуждение образцов с использованием пьезоизлучателя проводили по этой же методике. Напряжение на пьезоизлучатель подавали с генератора, который позволяет варьировать амплитуду импульсного напряжения на обкладках пьезокерамики в пределах (100-800) В, а его длительность дискретно изменять в интервале (1-100) 10-6 с.

Исследование влияния слоистой текстуры проводили на образцах серпентинита, характеризующихся большим количеством слоев с четко выраженными границами раздела. Образцы имели типичную полосчатую текстуру, состоящую из слоев:

хризотил-асбеста мощностью (1,0-1,5)10-3 м с направлением волокон по нормали к плоскости слоев (поперечноволокнистый тип) и серпентина мощностью (2,0-4,0)10-3 м.

На рис. 1 (а, б) приведены амплитудно-частотные спектры ЭМС, полученные при акустическом прозвучивание серпентинита (рис.1а) и хризотил-асбеста (рис.1б).

Анализируя эти спектры видно, что в амплитудно-частотных характеристиках выделяются частотные полосы 20-40 кГц и 40-60 кГц, характерные для обоих типов образцов. Для хризотил-асбеста наблюдали также и низкочастотные составляющие 309 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер спектра. Таким образом, прозвучивание однородных по составу образцов хризотил асбеста и серпентина, а также слоистого серпентинита показало, что наличие большого количества неоднородностей, представляющих двойные электрические слои, приводит к увеличению выделяемой электромагнитной энергии, которую можно оценивать по параметрам электромагнитного сигнала.

В дальнейшем связь эволюции упругого акустического импульса в неоднородной среде с параметрами ЭМС исследовали на модельной слоистой системе, состоящей из двух однородных кристаллов кварца и вставки между ними из полиметилметакрилата (ПММА) толщиной 3 мм. Для ПММА характерна меньшая плотность и меньшая скорость распространения упругой волны по сравнению с соответствующими характеристиками кварца. Измерения ЭМС в модельной системе велись вдоль поверхности осевого сечения перпендикулярно вставке, по которой, распространялась волна возмущений длительностью 50 мкс. Акустический импульс вводился в образец с помощью пьезоэлектрического излучателя. Через каждые 5 мм вдоль поверхности слоистой системы с помощью точечных датчиков регистрировали аналоговые ЭМС, амплитуду которых нормировали по величине акустического сигнала, регистрируемого на противоположной стороне образца пьезоэлектрическим приемником. Эволюцию упругой волны моделировали численным методом. Задача анализа НДС с позиций механики сплошных сред формулировалась и реализовывалась в плоской постановке.

Это связано, в частности, с тем, что при прочих равных условиях появляется возможность использовать конечно-разностные сетки с мелким шагом, что особенно актуально при анализе деформаций и напряжений с большими градиентами. Такие градиенты неизбежно возникают в окрестностях неоднородностей.

б а Кварц Кварц ПММА ПММА Рис. 2. Изменения интенсивности напряжений в моменты времени 12 мкс (а) и 24 мкс (б).

На рис. 2 приведены изменения интенсивности напряжений i распространяющегося упругого возмущения в образце модельной слоистой системы через 12 и 24 мкс. К 12 мкс упругое возмущение еще не успевает дойти до вставки, и процесс развивается точно так же, как и в случае однородного материала в расчетной области. Скорость распространения волны по образцу здесь определяется упругими характеристиками кварца. В расчетный момент времени 15 мкс возникают возмущения, 310 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер вызванные выходом волны на границу вставки. Здесь одна часть волны проходит через вставку дальше, а другая отражается от нее. При этом до вставки возникает высокочастотный колебательный процесс. Это хорошо видно на рис. 2б по осциллирующим напряжениям в фиксированный момент времени 24 мкс. Эти осцилляции полностью определяются характером приложенной нагрузки. В то же 2, вставка ПММА время за вставкой волновой процесс 1, характеризуется как меньшей амплитудой, эксперимент так и меньшими частотами. Вставка в виде интерполяция Gauss 1, Амплитуда ЭМС, В слоя оргстекла выполняет функцию 1, фильтра, отсекающего высокочастотный спектр волнового процесса, проходящего во 1, второй образец кварца модельной слоистой 1, системы. Более податливый и вязкий кварц кварц материал выступает здесь в роли 0, 0 20 40 60 80 100 демпфирующего устройства, гасящего Точки измерения ЭМС по длине слоистого образца, мм высокочастотные упругие колебания. На рис. 3 показаны изменения амплитуды Рис.3. Изменения амплитуды аналогового аналогового ЭМС вдоль поверхности ЭМС по длине слоистой системы.

модельной слоистой системы. Видно, что максимальная амплитуда ЭМС соответствует середине участка первого образца модельной системы. При приближении к вставке ПММА амплитуда начинает уменьшаться. За вставкой продолжается ее уменьшение. И только в конце модельной слоистой системы наблюдается небольшое увеличение амплитуды ЭМС, обусловленное краевыми эффектами. Полученные экспериментальные результаты изменения амплитуды ЭМС согласуются с результатами расчетов интенсивностей напряжений в модельной слоистой системе. Такое же согласование получено и при анализе спектров ЭМС перед вставкой и за ней.

Таким образом, из анализа численного моделирования изменений амплитудно частотных параметров акустического импульса, распространяющегося по слоистой системе идентичных кристаллов кварца со вставкой ПММА между ними, и результатов измерений ЭМС в разных точках реального слоистого образца получено, что амплитуда ЭМС, возникающих вследствие механоэлектрических преобразований в слоистых образцах, при прохождении через них акустического импульса определяется в основном параметрами самого распространяющегося акустического возмущения.

Это обстоятельство указывает на прямую связь акустических воздействий и электромагнитного отклика на них. Вставки, прожилки и другие протяженные дефекты в твердотельных образцах резко меняют характер распространяющегося акустического сигнала. При этом вставка из материала с меньшим волновым акустическим импедансом отсекает высокочастотную часть спектра колебаний, пропуская низкочастотную. В соответствие с этим изменяются и параметры АЧС ЭМС слоистой среды.

Немаловажную роль в формировании ЭМС при механоэлектрических преобразованиях играет минерализованная жидкость, поскольку физические свойства горных пород в естественном залегании в значительной степени характеризуются их влажностью и пористостью. Общая пористость служит характеристикой текстуры 311 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер породы, а открытая пористость является характеристикой влажности. Воздействие влажности на физические показатели горных пород различно и неоднозначно. В естественном залегании изменение водообильности массива и химического состава подземных вод зависят от состава пород и тектонофизических особенностей массива. В связи с этим проведены исследования влияния влажности и различной концентрации водного раствора NaCl на изменения параметров электромагнитного сигнала при акустическом возбуждении образцов горных пород, представленных песчаниками. В природе такой водный раствор присутствует во многих породах, в том числе в нефтегазоносных пластах. Образцы песчаников различной пористости средне крупнозернистые полевошпатово-кварцевого состава цилиндрической формы высотой 42·10-3 м и диаметром 30·10-3 м. Пористость песчаников составляла от 17,1% до 23,1%.

При исследовании механоэлектрических преобразований в таких песчаниках акустическое возбуждение создавалось стальным шариком. Измерения ЭМС проводили на замоченных в дистиллированной воде образцах песчаника. Затем образцы просушивались в лабораторной печи при нагреве до 200о С. В последующих экспериментах песчаник замачивали в водном растворе NaCl при концентрациях 1.0%, 2.5% и 3.75%. На рис. 4 приведены АЧС ЭМС при акустическом возбуждении песчаника с пористостью 23.1% в исходном состоянии (а), выдержанные: в дистиллированной воде 24 часа (б);

в водном растворе NaCl с концентрацией 1% (в), 2.5% (г) и 3.75% (д). Видно, что в зависимости от состояния, в котором находится песчаник, изменяются амплитудно-частотные параметры ЭМС.

0,0 1 Амплитуда, отн. ед.

0,0 1 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Ч астота, кГц Рис. 4. Амплитудно-частотные спектры электромагнитных сигналов при акустическом возбуждении образцов песчаника: а – в исходном состоянии образца;

б – выдержанных в дистиллированной воде 24 часа;

в – в водном растворе NaCl с концентрацией 1%, г - 2.5%, д - 3.75%.

312 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Таким образом, исследования ЭМС при динамическом воздействии на образцы песчаника показали, что увеличение степени их влагонасыщенности и наличие ионов NaCl в порах образцов приводят к изменениям амплитудно-частотных параметров ЭМС. Выдерживание песчаника в дистиллированной воде приводит к существенному снижению амплитуды ЭМС по сравнению с амплитудой сигналов из образца в исходном состоянии. Минерализация дистиллированной воды солью NaCl сопровождается увеличением амплитуды и изменением спектра ЭМС. При этом амплитуда электромагнитного сигнала пористого песчаника во всех случаях водонасыщения, сушки и минерализации пропорциональна энергии удара в выбранном диапазоне воздействия.

Для контроля изменения напряженно-деформированного состояния горных пород необходимо знание закономерностей изменения интенсивности ЭМЭ или параметров ЭМС в процессе механического нагружения, например, одноосным сжатием образцов.

Выявление таких закономерностей и послужило целью лабораторных исследований.

Эксперименты проводили на двух группах образцов, представленных магнетитовой рудой и вмещающей породой. В каждой группе было не менее 15 образцов. Образцы отбирались из кернов Таштагольского рудника и имели форму цилиндра высотой 8·10- м и диаметром 4·10-2 м. В процессе одноосного сжатия регистрировали несколько параметров: приложенное усилие с помощью СИ, что позволяло оценить механические напряжения Р на каждом этапе нагружения;

продольную деформацию образца;

интенсивность ЭМЭ;

усредненные значения амплитуд ЭМС по 4 каналам с центральными частотами 2, 15 и 100 кГц и в широкой полосе частот от 1 до Одноосное сжатие на прессе доводили до разрушения образцов. При этом для разных образцов магнетитовой руды напряжение разрушения Рпред изменялось в пределах от 3050 кН/м2 до 6175 кН/м2, а для образцов вмещающей породы от кН/м2 до 6750 кН/м2. На рис. 5 приведены изменения средней амплитуды ЭМЭ на частоте 100 кГц и интенсивности ЭМЭ при одноосном сжатии образца магнетитовой руды. На рисунке видно, что все основные этапы напряженно-деформированного состояния образца четко прослеживаются по изменению параметров механоэлектрических преобразований. Первое возрастание ЭМЭ наблюдалось в самом начале одноосного сжатия. Такое увеличение ЭМЭ соответствует этапу уплотнения образца, когда происходит закрытие имеющихся в образце трещин и пор. Второе, более интенсивное увеличение ЭМЭ, наблюдалось при нагрузке, имеющей величину 0.3-0. Рпред. Это соответствует этапу формирования очага разрушения. Следующее увеличение ЭМЭ прослеживалось на этапе предразрушения, соответствующее нагрузке 0.9 Рпред. Затем следовало разрушение образца, которое сопровождалось ЭМЭ с интенсивностью, превышающей все наблюдавшиеся ранее на других этапах деформирования. Сравнивая два рисунка 5а и 5б можно сделать вывод о том, что по изменению усредненной величины амплитуды ЭМЭ на частоте 100 кГц и по интенсивности ЭМЭ можно с уверенностью отслеживать этапы деформирования и разрушения образцов горной породы.

313 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Разрушение образца Разрушение образца 4500 Усредненная амплитуда ЭМЭ, отн.ед.

100 кГц 4000 Этап предразрушения Интенсивность ЭМЭ, отн. ед.

Этап формирования 2000 очага разрушения Этап предразрушения Этап формирования 400 800 очага разрушения 350 300 250 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1, 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1, Относительная нагрузка, Р/ Рпред Относительная нагрузка, Р/ Рпред Рис. 5. Изменение амплитуды ЭМЭ на частоте 100 кГц и интенсивности для образца магнетитовой руды.

Таким образом, полученные результаты при проведении лабораторных исследований с использованием моделирования на образцах горных пород различных по физическим свойствам, структурно-текстурным особенностям позволили выявить закономерности механоэлектрических преобразований на образцах горных пород, которые с определенной степенью вероятности можно использовать при анализе натурных исследований в массиве горных пород. Это очень важно для разрабатываемого метода контроля изменений напряженно-деформированного состояния и прогноза удароопасности.

Список литературы 1. Воробьев А.А., Беспалько А.А., Качковский В.Г., Сальников В.Н Наблюдение электромагнитных и электрических явлений в образцах горных пород при нагревании // Физ. свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах. - Тбилиси, 1974. - с.115-118.

2. Воробьев А.А., Заводовская Е.К., Сальников В.Н. Изменение электропроводности и радиоизлучение горных пород и минералов при физико химических процессах в них //ДАН СССР. – 1975.-т.220, № 1. - с.82 – 85.

3. Воробьев А.А., Ширяев В.Ф., Защинский Л.А., Евсеев В.Д. О природе электромагнитных волн, излучаемых горными породами при их нагружении // Проблемы нефти и газа Тюмени. - 1974. - Вып.4. - с.77-80.

4. Гольд Р.М., Марков Г.П., Могила П.Г., Самохвалов М.А. Импульсное электромагнитное излучение минералов и горных пород, подвергнутых механическому нагружению //Изв. АН СССР. Физика Земли. - 1975, № 7. с. 109 – 111.

5. Гордеев В.Ф., Малышков Ю.П., Чахлов В.Л. и др.Электромагнитный эмиссионный контроль прочности бетонов //Дефектоскопия. - 1992. - №7. - с. 76 80.

6. Беспалько А.А., Хорсов Н.Н. Аппаратурный комплекс для исследования напряженно-деформированного состояния горных пород в шахтах //Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: Труды Международной конференции, Новосибирск, 2004.- с. 210-213.

314 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер МОЛНИЕБОЙНЫЙ ХРЕБТИК КАК ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭНЕРГОПЕРЕТОКА Дмитриев А.Н., Гвоздарев А.Ю.* Институт геологии и минералогии СО РАН dmizol@uiggm.nsc.ru *Горно-Алтайский государственный университет gvozdarev@ngs.ru Введение На протяжении длительного времени (с 1977 г.) нами исследуется область релаксации природного самосветящегося образования (ПСО), расположенная на землях с. В.Уймон Усть-Коксинского района – объект «Молниебойный хребтик». В этом месте одним из авторов (А.Н.Дмитриевым) наблюдалось воздымание достаточно крупного ПСО, около 8 м диаметром, вышедшего из одной из фиксированных теодолитом вершинок после грозы, и его последующая релаксация. Геофизические исследования, проведенные на месте зарождения ПСО, обнаружили значительные аномалии магнитного и электрического полей и некоторое повышение бета-активности [1;

2;

3].

Были зафиксированы также локальные вариации магнитного поля большой амплитуды (до 2000 нТл за 5 часов). К 1992 г. был выявлен необычный характер распределения магнитного поля на объекте: максимумы и минимумы индукции поля локализовались над поверхностью почвы [2]. Дальнейшие исследования в 1993 и 1994 гг. подтвердили этот эффект [2, 4], однако в связи с трудностью геофизической интерпретации авторы воздержались от детальных комментариев полученного результата.

Необходимо подчеркнуть, что исследуемая площадка характеризуется целым набором признаков геоактивных зон. Она находится в зоне сгущенных дизьюктивных нарушений метаморфических пород, которые помимо структурно-геологических характеристик фиксируются по повышенному потоку атомарной ртути и вариаций потоков гелия. Магнитотеллурическое зондирование, проведенное в 1990-91 гг.

сотрудниками Комплексной геофизической обсерватории Института геофизики СО РАН под руководством В.В. Кузнецова, обнаружило повышение проводимости пород в 6 раз выше фонового на глубине более 20 км под исследуемой точкой [2]. По свидетельству местных жителей и нашим многолетним наблюдениям, это место является грозовым очагом, куда часто бьют молнии1. Отмечена и довольно частая генерация свечений.

Работы на местах релаксации ПСО и сбор информации по ним (более трех тысяч наблюдений) в рамках длительной государственной программы (1980-1992 гг.) позволил выявить приуроченность частоты встречаемости ПСО к разломной сети (в пространстве) и годам повышенной солнечной активности (во времени) [2], а также получить сводку довольно необычных физических свойств ПСО [5, 8]. Попытки интерпретации этих свойств привели к формированию физико-математической модели неоднородного физического вакуума [6-8], в рамках которой ПСО рассматриваются как Подчеркнем также, что во время работы геофизиков по магнитотеллурическому зондированию (В.В.

Кузнецов и др.) оба раза оно «завершалось» прохождением интенсивной грозы и полным выходом из строя регистрирующей аппаратуры 315 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер вакуумные домены (ВД) – области пространства, в которых связаны между собой электрическая и гравитационная, а также магнитная и спиновая поляризации. Сила этой связи характеризуется степенями модификации a и a соответственно. Модель позволила описать основные свойства природных самосветящихся образований, шаровой молнии, торнадо (самосвечение, наличие магнитного, электрического и гравитационного полей, эффекты вращения, прохождение сквозь твердые тела и жидкие среды). Дальнейший анализ позволил выявить признаки участия «материи ВД» во многих фоновых природных процессах [8] – сейсмических, метеорологических, биофизических. Фактически речь идет уже об эфиросфере Земли и перераспределении энергии между геооболочками за счет движения ВД. Зоны релаксации ПСО, разломная сеть рассматриваются как зоны вертикального энергперетока.

В области литосферных процессов модель позволила объяснить подземные грозы, длительно исследуемые нашим юбиляром [9]. С данной точки зрения источником подземных гроз является электрическое поле вакуумного домена, возникающее за счет электрогравитационной связи поляризаций внутри него: под действием гравитационного поля Земли в ВД возникают довольно сильные электрические поля (при степени модификации a 10 5 достигаются поля напряженностью Е 10 7 В / м, достаточные для пробоя диэлектрика. В проводящей среде литосферы поле ВД обычно экранировано, но при быстром перемещении или изменения степени модификации возникают условия для формирования электрического разряда [8].

316 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер б Рис. 1. Распределения магнитного поля одной из аномалий на Молниебойном хребтике.

а – горизонтальные сечения на высоте 0 и 20 см;

б - меридиональные сечения через центр аномалии. Изолинии проведены через 2000 нТл.. Расстояние между точками измерения по горизонтали 100 см, по вертикали 20 см.

Результаты исследования магнитных аномалий Молниебойного хребтика В настоящее время особое значение приобрело исследование зон релаксации ПСО, так как в этих точках возможна проверка модели. В 2004-2005, а также в 2008 г. нами проводились повторные измерения на Молниебойном хребтике. Магнитная съемка (квантовый магнетометр ММП-303) по сетке 1м на 1м позволила уточнить положение резко выраженных магнитных аномалий на исследуемой площади в данное время. Надо отметить, что при сохранении общей конфигурации поля аномалий было обнаружено необычно большое усиление некоторых из них. Так в [2] максимальные значения аномального поля составляют 8 мкТл и –3 мкТл при площадной съемке и +9 мкТл и – мкТл при повысотной, а в наших измерениях 2004-05 гг. были получены значения мкТл и –18 мкТл при площадной съемке (с использованием же всего массива данных они увеличиваются до 38 мкТл в максимуме и –22 мкТл в минимуме). Уже само столь значительное усиление поля невозможно объяснить в рамках стандартных представлений. Необходимо отметить, что рост регистрационных значений наблюдался и раньше [1].

Далее в области наиболее интенсивной аномалии по более мелкой сетке (с шагом 1м по горизонтали и 0.2 м по вертикали) проводились повысотные измерения магнитного поля, результаты которых показаны на рис.1. Как видно из рисунка, на уровне земли магнитометрическими измерениями вскрывается существование двухполюсной структуры, ось которой повернута примерно вдоль меридиана. Однако уже на высоте 20 см распределение осложняется появлением еще одного минимума поля (36274 нТл) в точке с координатами (0,-6). Вертикальное меридиональное сечение 317 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер через эту точку представлена на верхнем изображении рис.1б. При дальнейшем подъеме на высоте 60 см в точке с координатами (1,-5) возникает максимум ( нТл). Сечение через него также показано на рис.1б. Хорошо заметна область относительно однородного поля, находящегося под максимумом. Кроме западной зоны надземных экстремумов поля наблюдается также слабо проявленная восточная зона с максимумом в точке (4,-6).

Интерпретация результатов в рамках модели неоднородного физического вакуума Необычные свойства описанных аномалий (локализация экстремумов в воздухе, соседство зон довольно однородного и высокоградиентного поля, высокоамплитудные магнитные вариации, реакция поля на психологическое состояние присутствующих людей) довольно трудно объяснить в рамках стандартных представлений. В данном разделе интерпретацию этих результатов проводится, основываясь на модели модифицированного физического вакуума [6-8].

Физический вакуум в ней рассматривается как поляризационная среда, причем электромагнитное поле описывается на основе уравнений Максвелла, а гравитационное – на основе аналогичных им уравнений Хевисайда. При этом вводится гравитационный аналог магнитного поля – спиновое поле, и по аналогии с электромагнитной индукцией вводится грависпиновая индукция, являющаяся источником вихревых гравитационных полей. Необходимо подчеркнуть, что наличие гравитационных вихревых полей в природе в настоящее время подтверждено реальными измерениями [11], чем и обосновано такое описание гравитации.

Вещественные уравнения для магнитной B и спиновой индукции B S внутри ВД записываются в виде (уравнения Дятлова) B = 0 H + 1 H S ;

(1) B S = S 0 S H S + 1 H (2) где 1 - коэффициент связи магнитной и спиновой индукций (вне ВД он зануляется), H, H S - напряженности магнитного и спинового полей соответственно,, S магнитная и спиновая проницаемости вещества, 0 = 4 10 7 Гн / м - магнитная постоянная, 0 S = 4G / c 2 = 0.9329 10 26 м / кг - спиновая постоянная, G=6.67210- м3/(кгс2) – гравитационная постоянная. В модели показано, что в полях Земли вакуумный домен должен приобретать заметную намагниченность, зависящую от степени модификации вакуума [6,7].

a a ;

(3) MM = H 0S )H 0 (1 a 9 ) ( 3 1 a 2 где H0, H 0 S - однородные магнитное и спиновое поля вне шара-ВД соответственно;

a = 1 ( 0 0 S ) 1 - степень модификации вакуума (эта величина показывает, какая доля диполей в вакууме имеет перекрестные связи). Расчет поля вблизи ВД ведется по стандартным формулам для намагниченного шара [6-8].

318 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер При расчете магнитного поля ВД в полях Земли мы сталкиваемся с проблемой определения спинового поля Земли: измерений этого поля не проводилось ввиду малости его силового действия, поэтому оно может быть определено только расчетным путем. Имея в виду аналогию уравнений гравидинамики Хевисайда и электродинамики Максвелла, формулы теории Хевисайда можно получить из формул теории электрического и магнитного поля, заменяя в них плотности зарядов и токов на плотности гравитационных масс и токов с переменой знака. В данном случае для расчета спинового поля планеты можно использовать решение задачи о вращающемся заряженном шаре в электродинамике. Исходя из этой аналогии, спиновое поле на поверхности планеты в естественных координатах (ex направлен на север, ey на восток, ez – к центру планеты) его можно записать так [10,8]:

M k (4.1) cos + cos H 0 Sx = 4R 2 (4.2) H 0 Sy = M (4.3) k cos 2 sin H 0 Sz = 4R где - широта, r – расстояние между центром масс и точкой наблюдения поля, – угловая скорость вращения Земли, M, R – ее масса и радиус. Коэффициент k позволяет учесть неоднородность распределения плотности внутри планеты, k=0.4 в случае однородного шара, для Земли k=0.3315. Как следует из формулы (4), спиновое поле планеты осесимметрично, поэтому восточной компоненты не имеет. Также видно, что на экваторе (при =0) поле направлено на север, а на полюсе (=±/2) его напряженность зануляется, причем в северном полушарии оно направлено от поверхности Земли, а в южном – к ней.

Рис.2. Изолинии расчетного аномального поля в вертикальной плоскости, проходящей через центр ВД. Справа: a=0.25, слева a=-0.25. Цифрами у изолиний указаны значения поля в мкТл. За единицу расстояния принят радиус ВД. Север справа.

319 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Используя формулы для шарового ВД [6-8] было рассчитано распределение поля в вертикальной плоскости на некотором расстоянии от ВД для условий Горного Алтая (широта 50, магнитное склонение 7, магнитное наклонение 70, индукция магнитного поля 60 мкТл). На рис.2 показано одно из таких распределений Из рисунка видно, что в горизонтальной плоскости над ВД формируется двухполюсная картина распределения поля, ось которой сориентирована вдоль меридиана. Поле внутри однородно, при этом рядом с ним формируются довольно небольшие области, в которых поле может даже превышать внутреннее. Поле ВД с отрицательной степенью модификации напоминает поле в западной зоне надземных экстремумов: также наблюдается область однородного поля внутри ВД, резкое усиление (ослабление) поля на границах ВД. Между тем, поле внутри ВД в данном случае не возрастает, как наблюдалось нами, а ослабляется – таким образом, полного соответствия с моделью нет.

Выводы 1. Молниебойный хребтик является ярким примером геоактивной зоны.

Зарегистрированы повышенные значения проводимости пород под ним, генерация природных самосветящихся образований, сильные магнитные аномалии с близким к дипольному распределением поля, локальные магнитные вариации большой амплитуды, реакция поля на присутствие человека. В ряде случаев максимумы и минимумы магнитного поля локализуются в свободном пространстве на высоте 20 – 60 см над поверхностью почвы.

2. Особенности распределения магнитного поля на Молниебойном хребтике интерпретируются с позиции модели неоднородного физического вакуума.

Вариации поля объясняются движением вакуумного домена или изменением его параметров (размер, форма, степень модификации). Показано, что рассчитанное по модели распределение поля имеет общие черты с данными наблюдений.

Список литературы 1. Дмитриев, А. Н., О геолого-геофизических причинах свечений на Алтае / А. Н.

Дмитриев, В.П. Скавинский. – Новосибирск, 1988. – 35 с. (Препр. / ИГиГ СОАН СССР).

2. Плазмообразование в энергоактивных зонах / Дмитриев А.Н., Похолков Ю.П., Протасевич Е.Т., Скавинский В.П. – Новосибирск: СО РАН, ОИГГиМ, 1992. – 212 с.

3. Кабанов, М.В. Динамика электромагнитных полей атмосферно-литосферного происхождения в Сибири / М.В. Кабанов, В.Н. Сальников, А.В. Шитов // Региональный мониторинг атмосферы. Часть 4. Природно-климатические комплексы. Томск, МГП «РАСКО», 2000. – С.110-163.

4. Шитов, А. В. Природные самосветящиеся образования как экогеологический фактор на территории Горного Алтая.– Дис… канд. геол.-мин. наук

– Томск:

ТПУ, 1999. – 154 с.

5. Дмитриев, А.Н. Природные самосветящиеся образования. – Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 1998. – 243 с. – (Серия “Проблемы неоднородного физического вакуума”) 320 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер 6. Дмитриев, А.Н, Модель неоднородного физического вакуума и природные самосветящиеся образования / А.Н. Дмитриев, В.Л. Дятлов. – Новосибирск, 1995.

– 35 с. – (Препринт / РАН. Сиб. отд-ние. Ин-т математики: № 16).

7. Дятлов В.Л. Поляризационная модель неоднородного физического вакуума – Новосибирск: Изд-во Ин-та математики, 1998. – 184 с. – (Серия “Проблемы неоднородного физического вакуума”) 8. Дмитриев, А.Н. Необычные явления в природе и неоднородный физический вакуум: Монография / А.Н. Дмитриев, В.Л. Дятлов, А.Ю. Гвоздарев – Бийск:

БГПУ, 2005. –552 с.

9. Воробьев, А.А. Физические условия залегания и свойства глубинного вещества / А.А.Воробьев. –Томск: Изд-во ТГУ, 1975. – 296 с.

10. Лаврентьев, М.М «Магнитные тела» в приземной атмосфере геоактивных зон / М.М. Лаврентьев, А.Н.Дмитриев, В.Л. Дятлов, А.Ю. Гвоздарев, А.В. Шитов // Большая медведица: Журнал проблем защиты Земли – 2004. – №1. – С. 99 – 107.

11. Крылов, С.М. О сверхнизкочастотном вихревом гравитационном поле на земной поверхности / С.М. Крылов, Г.А. Соболев // ДАН – Т.339, №3. – С.396 – 400.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД ТРАППОВОЙ ФОРМАЦИИ МИРНИНСКОГО КИМБЕРЛИТОВОГО ПОЛЯ (СИБИРСКАЯ ПЛАТФОРМА) Зинчук Н.Н.

Западно-Якутский научный центр Академии наук Республики Саха (Якутия) Zinchuk@cpk.alrosa-mir.ru Мировые коренные месторождения алмазов приурочены в основном к щитам и древним платформам и связаны с кимберлитами и лампроитами – производными ультраосновной магмы. Собственно кимберлит является горной породой, находящейся на границе между эффузивными и интрузивными телами. С эффузивами кимберлиты сближает порфировое строение, мелкозернистая, местами со стекловатым цементом, основная масса, а с интрузивами – форма залегания, отсутствие потоков и покровов, иногда довольно высокая раскристаллизованность. Возраст кимберлитов – от нижнерифейского (Южная Африка) до мезозойского (Сибирская платформа, Южная Африка). На Сибирской платформе среднепалеозойские кимберлиты были в процессе геологической истории погребены под осадочно-вулканогенными отложениями карбона и нижней перми. В пределах указанной платформы выделено за более полувековые алмазопоисковые работы следующие районы кимберлитового магматизма:

Мало-Ботуобинский, Далдыно- Алакитский,Средне-Мархинский, Мунский, Средне Оленёкский, Нижне-Оленёкский, Приленский, Куонамский, Верхне-Алданский, Меймеча-Котуйский, Ингилийский, Чадобецкий и Белозимский. Наиболее перспективной для поисков коренных алмазных месторождений на Сибирской платформе является Якутская кимберлитовая провинция, охватывающая площадь более 900 тыс. км2. Она включает более 20 кимберлитовых полей, территориально 321 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер разобщённых. В настоящее время коренные алмазные месторождения успешно разрабатываются в Мало- Ботуобинском, Далдыно-Алакитском и Накынском кимберлитовых полях. Мирнинское кимберлитовое поле занимает большую часть Мало-Ботуобинского района Сибирской платформы, находящегося в пределах Сюгджерской (Ботуобинской) седловины, разделяющей Тунгусскую и Вилюйскую синеклизы. Глубина залегания пород фундамента по осевой линии седловины составляет 1,5-2,0 км. Оба склона седловины осложнены глубинными разломами Ахтарандинской зоны субмеридионального простирания и Вилюйско-Мархинской (Вилюйско-Жиганской) зоны северо-восточного направления. Магматические породы района представлены силлами и дайками долеритов, вулканических трубок диабазовых туфов, туфобрекчий, трубчатых тел и жил кимберлитовых пород.

Среди применяемых для поисков кимберлитов методов наиболее эффективными зарекомендовали себя шлихо-минералогический и магниторазведка. Однако в определённых физико- геологических условиях эти методы становятся малоинформативными, требуют привлечения комплекса других исследований, в частности дорогостоящих бурения и сейсморазведки. Наиболее сложными в поисковом отношении являются площади широкого развития пород трапповой формации, на которых кимберлитовые трубки перекрываются различной мощности туфами и траппами. Для решения геологической задачи в этих условиях необходимы сведения о петрофизических особенностях горных пород и в первую очередь как кимберлитов, так и траппов. Исследования в области геомагнетизма и магнетизма горных образований показали, что как магнитные характеристики пород, так и минералы – носители магнитных свойств - непосредственно отражают условия происхождения горных пород и геологические особенности всей их истории.

Большая часть кимберлитовых провинций мира территориально сближена с районами интенсивного проявления траппового магматизма. Такое сочетание кимберлитов и траппов, кроме Сибирской платформы, отмечается в Южной Африке, Индии, Китае, Бразилии и Австралии. Пространственная связь кимберлитового и траппового магматизма, по мнению многих исследователей, не случайна и связана с общностью глубинного мантийного формирования как траппов, так и кимберлитов и с их генетическим родством. Непосредственно с базальтами кимберлиты не связаны;

они либо опережают их во времени образования, либо отстают, но всегда сопровождают, территориально располагаясь по периферии тектонических впадин, заполненных траппами. Образование обширных провинций с массовым излиянием и гипабиссальными интрузиями пород трапповой формации характерно для древних платформ мира. Оно связано с нарушением целостности фундамента платформы и поднятием в верхние этажи громадных порций глубинной базальтовой магмы. Обьём прорвавшей фундамент и иньецированной в верхние слои литосферы базальтовой магмы в пределах Сибирской платформы составляет не менее 1-1,5 млн. км3, в то время как обьём внедрившейся кимберлитовой магмы обычно не превышает 10 км3. Глубина зарождения трапповой магмы, по Йидеру и Тили, составляет 50-55 км. На этой глубине давление достигает 15·108 Па (15 кбар), а температура - 1100°С. Из сказано следует, что условия формирования кимберлитовой и трапповой магм существенно различаются.

Многие исследователи связывают размещение трапповых образований на Сибирской платформе с региональными зонами разломов, развитыми на стыках крупных платформенных структур: Тунгусской и Вилюйской синеклиз, а также 322 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Анабарской антеклизы. Эти зоны играли важнейшую роль в зарождении и развитии магматических очагов. Многофазное развитие и изменение состава магматических пород отражает длительность жизни зон глубинных разломов и периодическую их активизацию. Одна из основных причин активизации глубинных разломов – это нарушение термодинамического равновесия. Формирование трапповой толщи началось в среднем палеозое, т.е. связано со временем заложения Тунгусской синеклизы.

Дифференциальные движения крупных блоков фундамента привели к оживлению древних глубинных разломов по периферийным частям синеклизы: Вилюйско Котуйского (северо-западного простирания), Ахтарандинского (северо- северо западного простирания) и Ангаро-Вилюйского (северо- восточного простирания).

Особое положение занимает Вилюйско-Мархинская зона разломов субмеридионального и северо-восточного простирания, вдоль которой произошло внедрение среднепалеозойских трапповых даек и к которым приурочены кимберлитовые тела Мало- Ботуобинского алмазоносного района. Эта зона (по крайней мере южная её часть, имеющая субмеридиональное простирание) возникла вследствие тангенциальных давлений, образовавшихся в процессе надвига Северо-Байкальской плиты на южный край Сибирской платформы в нижнедевонское время. Вдоль перечисленных разломов происходили крупнейшие излияния и внедрения трапповой магмы, которые осуществлялись в несколько этапов.

Породы среднепалеозойской трапповой формации в пределах Вилюйско Мархинской зоны разломов формируют дайки вдоль разломов и пластовые тела, одно из которых вскрыто глубокими скважинами на глубине 500-600 м в районе г.Мирного.

К этой же фазе внедрения относится формирование многочисленных трубок взрыва, выполненных породами основного состава. Дайки имеют протяжённость до 800 км, прослеживаясь от р.Нюя на юге до верховьев р.Линдэ на северо- востоке. В районе г.Мирного дайки не выходят на дневную поверхность, залегая на глубине первых сотен метров. Далее к северу региона многие дайки обнажаются на дневной поверхности.

Пластовое тело траппов, встреченное в породах нижнего кембрия, имеет довольно выдержанную мощность 30-50 м. Эксплозивные породы, выполняющие трубки взрыва основного состава, генетически связаны со слепыми интрузиями траппов. С закрытым характером разломов можно связать широкое развитие в районе трубок взрыва основного состава. Диаметр таких трубок достигает нескольких сотен метров.

Область развития траппов среднепалеозойского возраста контролировалась, по видимому, не только Вилюйско-Мархинской зоной разломов. Покровы базальтов, относимых по возрасту к верхнему девону – нижнему карбону, отмечены также в бассейне р.Вилюй – рек Аппайя и Огогут. Мощность базальтовых покровов здесь составляет 50 м, а их размещение подчиняется северо-восточному простиранию Ангаро-Вилюйской зоны глубинных разломов. Далее к востоку в сторону Ыгыаттинской впадины мощность базальтов существенно возрастает.

Наиболее интенсивное проявление траппового магматизма относится к пермо триасу. Это был этап максимального растяжения земной коры и образования глубоких открытых трещин по периферии развивающейся Тунгусской синеклизы, по которым происходило излияние базальтового расплава. Эффузивные и интрузивные траппы пермо-триаса образовались одновременно с пирокластическими породами – туфами, туфобрекчиями и туфопесчаниками. В разрезах этой территории часто наблюдается чередование туфогенных пород с долерито-базальтами. Взаимоотношения траппов, 323 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер туфов и терригенно-осадочных пород весьма разнообразны. Нередко наблюдается резкое выклинивание по простиранию всех этих пород. Отмечены случаи, когда тело долеритов мощностью 70 м на расстоянии 250 м полностью исчезает из разреза.

Одновременно с базальтами происходило внедрение интрузивных тел долеритов, главным образом, пластовых тел небольшой мощности и секущих интрузий. Последние развиты в основном среди пород туфогенной толщи и сложены мелкозернистыми разновидностями долеритов. Местами на пониженных участках современных водораздельных пространств трапповых плато или в пределах склонов мезозойских депрессий выявляются площадные коры выветривания средне- позднепалеозойского возраста, перекрытые нижнеюрскими осадочными толщами.

Среди пород трапповой формации преобладают недифференцированные и слабодифференцированные интрузивные тела. Слабая кристаллизационная дифференциация наблюдается нередко в мощных интрузиях. Крупные дифференцированные интрузии наблюдаются в районе пос. Чернышевский, к северу и югу от него. Отличительная особенность этих интрузий – резкое увеличение мощности траппов, признаки термального воздействия на вмещающие отложения, наличие контрастных дифференциантов основной магмы вплоть до появления кварцевых щёлочных габбро-долеритов и гранофиров. Активное внедрение интрузий долеритов в отложения палеозоя существенно усложняет структуру геологического разреза, что отрицательно сказывается на эффективности поисковых работ на этих площадях. При формировании межпластовых трапповых интрузий вмещающие породы нередко испытывают вертикальные и горизонтальные перемещения. Вертикальные перемещения блоков осадочных пород зависят от мощности внедрившихся трапповых силлов. Амплитуда таких перемещений достигает 100 м. Горизонтальные перемещения вмещающих пород могут достигать нескольких сотен метров. Иногда трапповые силы в процессе своего развития захватывают и перемещают блоки кимберлитовых трубок.

Величина расстояний таких перемещений может достигать 300 м.

Электрические параметры пород трапповых образований Мирнинского кимберлитового поля изменяются в широких пределах в зависимости от степени изменения их минерального состава. Полнокристаллические крупнозернистые неизменённые долериты, плотность которых составляет 2,88-2,99 г/см3, на частоте электромагнитного поля 0,625 МГц, характеризуются значениями удельного электрического сопротивления (эф), равными 5000-13000 (среднее 7000) Ом·м, диэлектрической проницаемости – 12-35 (18), о и к.)4700,0( 900,0 – 600,0 – Значения тех же параметров для слабо изменённых долеритов находятся в пределах 1800- (2500) Ом·м, 25-40 (28) о и 0,013-0,016 Нп/м соответственно. Сильно изменённые (до 70% обьёма породы) афонитовые долериты из Мирнинского, Восточного и Параллельного разломов имеют низкие значения эф (150-800 Ом·м) и высокие (45- о) и к 61,0-90,0( Нп/м). Для траппов, вскрытых скважинами 102, 105 и 107, пробуренными в зонах упомянутых выше разломов, значение составляет 80-450 Ом·м, – 50-80 о. Для Солурского поискового участка значения изменённых до глинистого состояния траппов, залегающих на верхнекамбрийских карбонатах илгинской свиты, понижается до 16-20 Ом·м. Эти траппы при радиоволновом просвечивании (РВП) выполняют роль слоя-экрана. При этом туфы и туфобрекчии имеют значения 120- Ом·м, – 70-98 о и к 610,0-900,0 – Нп/м.

324 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Нашими исследованиями траппов на участке Олгуйдах (скв. 2, 3, 5) и в районе трубки Мир (скв. 56) показана очень высокая изменчивость петроэлектрических параметров долеритов. Так, скв.2 вскрыты мелко- среднезернистые долериты с неоднородной текстурой. Породы состоят из плагиоклаза (35-60%), клинопироксена (39-61%) и рудного минерала (до 4%) – первичного происхождения по плагиоклазу и вторичного, приуроченного к периферии зёрен пироксенов и представленного титаномагнетитом. Процесс вторичного изменения затронул до 20% породы. В разрезе, вскрытом скв.3, мелко-среднезернистые свежие долериты характеризуются пойкилитовой, диабазовой и долеритовой структурой, неоднородной текстурой, обусловленной сочетанием крупных (до 4 мм) зёрен клинопироксена и плагиоклаза с мелкими зёрнами клино- и ортопироксенов. Титаномагнетит, слагающий до 3% обьёма породы, отмечен в виде зёрен размером до 0,6 мм. Обьём вторичных минералов достигает здесь до 10%. Изученные образцы, вскрытые скв.5, представлены прочными свежими мелко- среднезернистыми долеритами пойкилоофитовой структуры, однородной или пятнистой (за счёт неравномерного изменения пироксенов) текстуры.

В отличие от этого, породы, вскрытые скв. 56 в районе трубки Мир (глубины 671,8 738 м), сложены мелко- среднезернистым долеритом и габбро-долеритом, изменённым до 20-70% обьёма. В приконтактовых верхних частях интрузива (671,8-672,5 м) залегают средне- мелкозернистые долериты, в нижнем контакте (732,5 – 738 м) – порфировые микродолериты. Наблюдаемый переход от эндоконтактовой верхней зоны к центральной части долеритовой интрузии в основном постепенный. Структура пород верхней части интрузии офитовая, диабазовая или долеритовая, реже – пойкилоофитовая и габбровая. Текстура неоднородная, пятнистая, обусловленная чередованием участков с различным соотношением плагиоклазов, клинопироксенов и участков неравномерного изменения породы. Минеральный состав долеритов этого участка: плагиоклаз – 45-60%, клинопироксен – 30-35%, псевдоморфозы по оливину – до 2%, зёрна ортопироксена и рудного минерала иногда достигают до 10% обьёма породы. Среди вторичных минералов этой части интрузии установлены тальк, серицит, кальцит, соссюрит, тонкий глинисто-слюдистый агрегат и рудные выделения.


Характерной особенностью этой породы является присутствие в ней катаклазированных зёрен плагиоклаза – корродированных, неравномерно оплавленных, а также раздробленных, лейстовидных, иногда сдвойникованных.

Центральная часть интрузии в основном выполнена наиболее свежими мелко среднезернистыми долеритами с офитовой (диабазовой и долеритовой) структурой, состоящими из плагиоклазов (52-55%) и пироксенов (35-57%). Плагиоклазы этой части интрузии представлены тремя видами: корродированными сильно трещиноватыми кислыми изменёнными разностями (не более 20% общего содержания плагиоклазов);

лейстовидными трещиноватыми, часто корродированными кристаллами, относящимися к лабрадору;

короткостолбчатыми неизменёнными кристаллами андезит-лабрадорового состава размером 0,05-0,2 мм. Вторичные изменения в породе выражены альбитизацией, пелитизацией, серицитизацией и карбонатизацией. Широко развиты также агрегаты глинистых образований. В долеритах этой части разреза клинопироксены, имеющие авгитовый состав, представлены крупными ксеноморфными, часто катаклазированными зёрнами размером 1-1,5 мм. Более поздний пироксен обрастает обломки ранее корродированного плагиоклаза. Присутствуют также мелкие ксеноморфные округлые зёрна клинопироксена (0,2-),5 мм), которые обычно 325 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер располагаются между лейстиовидными кристаллами плагиоклаза, образуя участки долеритового строения. Рудные минералы в породах интрузии развиты широко и встречаются в виде тонких агрегатов, выполняющих трещины, каверны в плагиоклазах, и в рассеянной пылевидной форме. Размеры зёрен рудного минерала – в основном 0,2- мм. Наблюдаемые в шлифах скелетные кристаллы и структуры распада позволяют утверждать, что титаномагнетит в породе является первичным минералом.

Нижняя эндоконтактовая зона описываемого разреза в интервале 732,5-738 м сложена порфировыми микродолеритами. Вкрапленники, составляющие 15-25% общей массы породы, представлены полностью серицитизированными лейстовидными кристаллами плагиоклаза. Основная масса образована продуктами замещения микролитов плагиоклаза и пироксена;

структура её реликтовая или микродолеритовая.

Рудный минерал присутствует в пылевидной или игольчатой форме. Породы этого интервала весьма интенсивно изменены вторичными процессами, приобретая пористый вид. Из сказанного следует, что породы, вскрытые скважиной 56 в районе кимберлитовой трубки Мир, формировались в несколько этапов в достаточно динамичных условиях.

Мелко- и среднезернистые полнокристаллические слабо изменённые долериты, вскрытые скважинами на участке Олгуйдах, характеризуются высокими значениями, что наглядно иллюстрируется построенными вариационными кривыми этого параметра. На частоте 0,625 МГц среднее значение этих пород составляет около Ом·м, а диэлектрическая проницаемость находится в низких пределах – 10- 20 о;

на постоянном токе значения достигает 76 000 Ом·м. По сравнению с этими слабоизменёнными долеритами, изменённые на 20-30% мелко- среднезернистые долериты из скв.56, расположенной в зоне тектонического разлома около трубки Мир, имеют относительно низкие значения (200-4700, среднее 1360 Ом·м) и повышенные – (25-90 о, среднее 45 о).

Интрузивное тело долеритов, вскрытой скв.56 в районе кимберлитовой трубки Мир, при пересечении его от нижнего к верхнему эндоконтакту в соответствии с составом, структурой и особенностями вторичных изменений, характеризуется различными электрическими свойствами. Наиболее изменённые (до 70%) порфировые микродолериты из зоны нижнего эндоконтакта имеют очень низкие значения (600 1000 Ом·м) и низкие значения (23-26 о), не характерные для изменённых долеритов с их высокой пористостью (1,2-2,8%). Низкие значения обусловлены присутствием рудного титанистого минерала. Верхняя часть интрузии на уровне глубин 672-678 м имеет относительно высокие значения 1100 – 1700 Ом·м, а значение составляют 29 39 о. Пористость пород верхней части интрузии находится в пределах 0,53-1,0 %.

Следует при этом отметить, что общие вторичные изменения породы, составляющие до 70%, не обусловили более низких значений по сравнению с такими же изменёнными долеритами нижней части интрузии, породы которой характеризуются микрозернистым строением и присутствием в них вторичного пылевидного минерала магнетитового состава. Следовательно, основным фактором, определяющим значения электрических параметров в данном случае является общее изменение пород, преобладающая их структура, морфология выделения и распределения рудных и других железосодержащих минералов. Интенсивные изменения минерального состава долеритов обычно сопровождается образованием вторичных пылевидных рудных (главным образом магнетитовых) образований, распределение которых обычно идёт по 326 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер всему обьёму породы. Присутствие в изменённых долеритах вторичного пылевидного рудного минерала магнетитового состава резко понижает электрическое сопротивление и повышает диэлектрическую проницаемость (до 40-90 о). Электрическое сопротивление пород центральной части интрузии находится в интервале значений 1400-4700 Ом·м, а диэлектрическая проницаемость – 25 – 42 о. Однако более пористые (1,8-2,6%) мелкозернистые изменённые разности долеритов с развитым в них вторичным магнетитом, расположенным по граням и трещинам минералов, чаще всего, имеют значения в пределах 450-700 Ом·м.

Таким образом, из сказанного выше следует, что неизменённые долериты участка Олгуйдах на частоте 0,625 МГц имеют весьма высокие значения, низкие и к,а именно, соответственно: 3900-15000 (среднее 5000) Ом·м;

9-15 о и 0,002-0,008 Нп/м.

Интенсивно изменённые (до 70%) долериты из разрезов территории Мирнинского разлома на этой частоте имеют низкие значения и высокие, к.Для этих двух разностей долеритовых пород наблюда- ется также различная интенсивность частотной дисперсии. Электрическое сопротивление полнокристаллических неизменённых долеритов участка Олгуйдах на частотах от 0,625 до 25 МГц изменяется в 25 раз, а изменённых долеритов из разломной зоны (скв.56) – в 10 раз. Можно для сравнения также отметить, что, например, долериты Кюеллях-Бестяхского поискового участка подверглись значительно большим метасоматическим изменениям, а поэтому значения ещё ниже. Учитывая при этом, что долериты из зоны глубинных разломов, претерпевшие гидротермально-гипергенные вторичные изменения, характеризуются низкими значениями и высокими –, можно утверждать, что электрические свойства изменённых долеритов могут служить признаком глубинных долгоживущих тектонических разломов и, по- видимому, наблюдающихся в недрах земной коры физико-химических процессов и других физических и термодинамических явлений.

Этот факт успешно можно использовать при поисковых геолого-геофизических работах на алмазы. Для этих целей нами была построена обобщающая схема распределения по разрезам электрических и радиоволновых параметров различных групп пород основных алмазоносных районов Сибирской платформы. Выявленная нами отчётливо выраженная дифференциация по электрическим свойствам изученных пород является основополагающим критерием при прогнозировании и проведении поисковых работ на алмазы с широким использованием геофизических электромагнитных методов. Следует побольше внимания в процессе поисковых работ обращать на характер взаимодействий траппов с окружающими их породами, который довольно разнообразен.

Эндоконтактовые изменения в траппах обычно выражены микродолеритами, образовавшимися при быстром остывании и кристаллизации магмы. Изменения в экзоконтактах представлены различными автобрекчиро-ванными породами, зонами закалки, остеклования и ороговикования. Мощность таких зон контактово-изменённых пород незначительна и составляет несколько метров. Контактовые изменения кимберлитов под влиянием трапповых интрузий заключается в их значительной метасоматической проработке, причём зона изменения также может достигать нескольких метров. Серьёзное внимание при планировании алмазопоисковых работ следует также уделять интрузиям долеритов во вмещающих породах, которые существенно искажают палеорельеф и представления о распределении в древних осадочных толщах алмазов и их минералов парагенетических спутников.

327 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер ЛИТОЛОГО-ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИМБЕРЛИТОВМЕЩАЮЩЕЙ СРЕДЫ ДАЛДЫНО-АЛАКИТСКОГО АЛМАЗОНОСНОГО РАЙОНА (ЗАПАДНАЯ ЯКУТИЯ) Н.Н.Зинчук Западно-Якутский научный центр Академии наук Республики Саха (Якутия) Zinchuk@cpk.alrosa-mir.ru Далдыно-Алакитский район размещается в центре Якутской алмазоносной провинции, в пределах Далдыно-Оленёкской зоны, и включает Далдынское, Алакит Мархинское и Моркокинское кимберлитовые поля. В этом районе кимберлитовые тела, по мнению многих исследователей, расположены в магмоподводящей эпицентральной полосе региональных докембрийских разломов Далдыно-Оленёкской зоны северо восточного и субширотного простирания протяженностью до 150 км и шириной 40- км. На территории района фундамент перекрыт осадочным чехлом – карбонатными и терригенно-карбонатными породами верхнего протерозоя и нижнего палеозоя мощностью до 2 км. Кристаллические породы фундамента территории Далдыно Алакитского района широко представлены в крупных кимберлитовых трубках.


Наиболее распространённые разновидности кристаллических пород, встречающихся в виде ксенолитов, пироп-амфиболовые, пироксен-биотитовые, пироксен-гранатовые и биотит-гранатовые кристаллические гнейсы, пироксениты и перидотиты разной степени изменённости. В среднем плотность комплекса метаморфических пород кристаллического основания этого района, изученная по ксенолитам в кимберлитах, составляет 2,75-2,80 г/см3. Наиболее часто встречающиеся значения магнитной восприимчивости ксенолитов кристаллических пород находятся в пределах 1260 1880·10-5 ед. СИ. В этом же интервале находится среднее значение магнитной восприимчивости по совокупности замеренных образцов. Для площади Далдынского кимберлитового поля характерно наличие двух блоков кристаллического фундамента, имеющих свойственную блокам на Анабарском щите северо-западную ориентировку.

Юго-западная часть площади сложена менее магнитными метаморфическими породами, чем центральная и северо- восточная. При этом различие в намагниченности весьма существенное, поскольку аномальное магнитное поле над юго-западной частью площади на 200-250 нТл менее интенсивное, чем над центральной и северо-восточной его частями. Различие средней намагниченности должно в этом случае составлять 680 880·10-5 ед.СИ. Есть основание предполагать, что юго-западная часть территории и небольшой блок на северо-восточной территории сложены аналогами пород верхнеанабарской серии Анабарского кристаллического щита. В центральной части площади развиты аналоги далдынской серии. Между юго-западной и северо восточной частями Далдынского кимберлитового поля наблюдается также заметное различие в плотности пород метаморфических серий. Различие это достигает 0,1 г/см3, поскольку аномальное поле силы тяжести различается на 12-13 мГл.

Породы кристаллического фундамента на северо-востоке Далдыно-Алакитского алмазоносного района залегают на глубине 2500 м, а в юго-западной части – на глубине 3500 м. Предельно водонасыщенные слабо рассланцованные и изменённые гнейсы кристаллического фундамента характеризуются, судя по образцам из глубоких гидрогеологических скважин, высокими значениями плотности (2,76-2,90 г/см3), 328 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер скорости распространения продольных упругих колебаний vp (6250 м/c), удельного электрического сопротивления на постоянном токе (50 тыс. Ом·м);

на частотах 0,625 и 1,5 МГц значения эффективного удельного электрического сопротивления, относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента поглощения энергии радиоволн гнейсов в среднем составляют 5500 и 3000 Ом·м, 15 о и 11 о, 0,009 и 0, Нп/м соответственно. Нами показано, что электрические параметры водонасыщенных пород фундамента испытывают зависимость от частоты электрического поля, т.е.

наблюдается их резкое снижение с ростом частоты электрического поля. Так, от постоянного электрического поля и до частот 0,625 и 2,5 МГц среднеститистическое электрическое сопротивление пород кристаллического фундамента уменьшается от 9600, 2400 и до 1200 Ом·м соответственно, т.е. в 8 раз. Высокая частотная дисперсия электрического сопротивления горных пород играет важную роль в изучении глубоких недр Земли методами электромагнитного зондирования. Магнитная восприимчивость пород кристаллического фундамента, по данным измерений на ксенолитах кристаллических сланцев из трубок Алакит-Мархинского кимберлитового поля, обычно не превышает 500·10-5 ед. СИ. Наиболее часто встречаются среди ксенолитов лейкократовые разновидности биотит- и пироксен-гранатовых гнейсов и сланцев с низкой магнитной восприимчивостью – 25-68·10-5 ед. СИ. Высокими значениями характеризуются ксенолиты кристаллических сланцев из кимберлитовых трубок Далдынского поля – до 3800-6000 ·10-5 ед. СИ.

Нижнепалеозойская толща платформенного чехла Далдыно-Алакитского алмазоносного района Сибирской платформы представлена в основном карбонатными породами нижнего, среднего ордовика и нижнего силура с преобладанием доломитовых разностей и характеризуется относительно слабым развитием терригенной составляющей со сравнительно малым содержанием в ней кальцита.

Петроэлектрические свойства этих пород изучались нами для целей интерпретации результатов метода межскважинного и односкважинного радиоволнового просвечивания (РВП) при поисках кимберлитовых трубок. Геоэлектрическая характеристика вмещающей кимберлитовые диатремы геологической среды Далдыно Алакитского алмазоносного района и других примыкающих к нему площадей может быть представлена четырёхслойной литолого-петрофизической моделью.

Верхний горизонт петрофизической модели представлен слоем сезонного оттаивания (0,3-5 м и больше). Его мощность зависит как от состава и структуры рыхлых материнских пород, так и от степени обводнённости, связана с рельефными условиями, экспозицией и крутизной склонов, заболоченностью, присутствием водных бассейнов, лесных массивов, мхов, торфяников и других факторов. В основном значения удельного электрического сопротивления пород этого слоя на постоянном токе колеблются в широких пределах – от 20 до 1500 Ом·м и они определяются содержанием песчано-глинистого грубокластического аллювиального и делювиального материала и выветрелых пород карбонатного и траппового состава.

Второй слой петрофизической модели в основном представлен достаточно широко распространёнными в районе трапповыми пластовыми телами (силами) раннепермского возраста долеритового и габбро-долеритового состава, перекрывающими кимберлитовмещающие породы нижнего палеозоя, терригенно-карбонатные отложения С2-Р1 и кимберлитовые тела. Мощность силлов колеблется от 50 до 150 м. Подошва наиболее крупных из них полого погружается к юго-западу – к центру Тунгусской 329 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер синеклизы. Пластовые интрузии залегают не всегда согласно поверхностям напластования вмещающих осадочных пород. Нередко наблюдаются крутопадающие секущие интрузии, которые постепенно переходят в пологосекущие и далее в пластовые. Иногда наблюдается расщепление единого сила на два и три яруса. Кроме пластовых и секущих тел в пределах описываемого района развиты неправильные, иногда взаимно пересекающиеся, небольшие по мощности интрузивные тела, приуроченные обычно к участкам развития пермских туфогенных отложений, а также дайки. Дайки траппов различной мощности встречаются по всему району, чаще всего тяготея к участкам развития пермских отложений. По форме это вертикальные, реже крутопадающие, прямолинейные или слабоизогнутые тела. Мощность даек колеблется от 8-10 до 150-200 м, а их длина не превышает 3-3,5 км. Минеральный состав тяжёлой фракции пород трапповой формации сравнительно однообразен и характеризуется высоким содержанием моноклинного пироксена (иногда до 95%), магнетита (6,6 24,6%), ильменита (до 15%). В тяжёлой фракции встречается также рутил, лейкоксен, циркон, альмандин, эпидот и турмалин.

Кристаллические слабо изменённые долериты траппопой формации Далдыно Алакитского района на частоте 0,625 и 1,5 МГц при t=-10°С характеризуется следующими значениями, и k : – 3000-7500 (среднее 5500) и 2000-4000 (3200) Ом·м;

(9-36 (18) и 9-27 (15) о;

к )900,0( 10,0-800,0 – и 0,016-0,018 (0,017) Нп/м. Слабо раскристаллизованные и часто изменённые долериты, по трещинам и порам которых распространена аморфная карбонатная масса, на этих частотах характеризуются значениями, и к 0061-0011 и 600-1100 Ом·м, 25 и 22 о, 0,031 и 0,06 Нп/м. Удельное электрическое сопротивление долеритов на постоянном токе составляет 5000- Ом·м, а плотность находится в пределах 2,70-2,95 г/см3. Магнитная восприимчивость различного состава трапповых образований изменяется от 850·10-5 ед. СИ и в среднем составляет 1150·10-5 единиц СИ. Основная масса туфовых образований характеризуется плотностью от 2,1 до 2,3 г/см3. Поляризуемость траппов района находится в интервале 1-4%. Долериты, представленные слабо изменёнными пластовыми интрузиями мощностью 10-80 м, имеют скорость продольных волн от 4500 до 6900 м/с, изменённые разности – от 1500 до 3950 м/с.

Третий слой описываемой петрофизической модели, залегающий ниже трапповых покровов, перекрывающий кимберлитовые трубки района и вмещающие их карбонатные породы нижнего палеозоя, представлен терригенно-осадочными образованиями пермо-каменноугольного возраста (Р1-С2) мощностью 10-60 м.

Континентальные и пирокластические породы Р1-С2 залегают на размытой поверхности нижнепалеозойских пород. В состав пермо-каменноугольной толщи входят песчаники, пески, конгломераты, глинистые и углистые сланцы, угли и туфы. Значение о этих мёрзлых пород составляет 140-400 Ом·м. В ореольных радиоволновых геомоделях на частоте электрического поля 1,25 МГц породы Р1-С2 характеризуются низкими значениями эф -100-289 (среднее 200) Ом·м и высокими – 30-50 (40) о и к61,0-11,0 – (0,12) Нп/м. Эффективное удельное электросопротивление светлых слабоглинистых песчаников и рыхлых песчаников, состоящих из хорошо отсортированных песков, на частоте 0,625 МГц достигает 800-1000 Ом·м (иногда и больше). Однако в основном при мощности 10-20 м эти отложения, характеризующиеся низкими значениями и высокими – /о и к,являются обычно «слоем- экраном», обеспечивающим прохождение радиоволн при межскважинном радиоволновом просвечивании при 330 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер поисках кимберлитовых тел. Плотность терригенных отложений находится в пределах 2,02,20 г/см3, магнитная восприимчивость – (15-50)·10-5 ед. СИ. Скорость продольных волн для песчаников и алевролитов составляет 2000-3850 м/с, для алевролитов – 2000 – 2400 м/с.

Четвёртый петрофизический слой сложен карбонатными породами ордовикской и силурийской систем.

Одним из основных рабочих интервалов (РИ) в методе радиоволнового просвечивания и других геофизических методов при поисках кимберлитовых трубок в данном районе является толща пород сохсолоохской свиты нижнего ордовика (О1ss), сложенная крупнокристаллическими известняками, дололмитами и доломитистыми песчаниками. Рабочий интервал радиопросвечивания данного слоя представлен породами, имеющими высокое удельное электрическое сопротивление. Он залегает ниже торцовой поверхности трубок во вмещающих породах и имеет мощность 50 м и более. Слой пород такой мощности является наилучшим фоном для выделения кимберлитовых тел. Карбонатные породы этой свиты при t= 10°С характеризуются весьма высокими предельными и средними значениями о,, равными 17 000-50 000 Ом·м. Другие петроэлектрические параметры на частоте 0, МГц таковы: эф – 3000 – 15000 (среднее 5000) Ом·м;

– 10-18 (15)о ;

к410,0 -400,0 - (0,096) Нп/м. На частоте 1,5 МГц среднее значение эф, и к составляют 3000 Ом·м, о и 0,018 Нп/м соответственно. Плотность пород – 2,50 – 2,70 г/см3, эффективная пористость – 4,2-16,2%, а водонасыщенность (льдистость) – 2,6-8,3%. Для глинистых разностей карбонатных пород О1ss значения электрического сопротивления ниже и составляют для о 2000-5000 (2600) Ом·м, эф на частоте 0,625 МГц – 300 – 1600 (800) Ом·м, – 27 – 90 (45) о и к )30,0( 60,0 – 120,0 – Нп/м, а nэф, W и принимают предельные и средние значения 7,11-23 (14) %, 3,1-6,33 (4,5) % и 2,41-2,55 (2,48) г/см соответственно. Лабораторными исследованиями, наряду с полевыми данными по радиоволновому просвечиванию, подтверждается наличие «слоя-экрана», возникающего в результате присутствия глинистых карбонатных пород нижнего силура, залегающих непосредственно под интрузией долеритов. Так, в пределах Чукукского участка, расположенного в центральной части Далдыно-Алакитского района, значение эф такого прослоя глинистых карбонатных пород нижнего ордовика мощностью 45 м, на частоте 0,625 МГц в среднем составляет 600 Ом·м, – 49 о, к– 0,06 Нп/м. Их эффективная пористость достигает 6,7-23%, водонасыщенность – 2,0 11%, плотность понизилась в среднем до 2,47 г/см3. Изменённые глинистые известняки мощностью до 45 м на этом участке, где проводилось радиоволновое просвечивание, на частоте 1,5 МГц имеют поперечное электрическое сопротивление 200-800 Ом·м при среднем их значении 400 Ом·м;

значение составляют 30-70 (34) о. С увеличением расстояния от контакта интрузии долеритов до 30 м и более наблюдается постепенное увеличение значений эф до 800-1200 Ом·м и уменьшение значений до 10-20 о и к от 0,086-0,1 до 0,026-0,04 Нп/м. Соответственно уменьшаются в среднем пористость до 7 8%, водонасыщенность до 2,5-5,8% с некоторыми колебаниями и увеличивается плотность от 2,47 до 2,62 г/см3, что характерно в большинстве случаев для карбонатных пород, находящихся на контакте с интрузией долеритов.

Следует при этом отметить, что продольное удельное электрическое сопротивление рассмотренных глинистых известняков на частоте электрического поля 1,5 МГц характеризуется низкими значениями – 150-500 Ом·м, а повышается до 49-76 о.

Следовательно, в таких физико- геологических условиях бурение поисковых скважин 331 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер необходимо осуществлять на большие глубины с тем, чтобы проводить радиоволновое просвечивание межскважинного пространства в карбонатных породах, не претерпевших контактовых изменений в результате внедрения интрузий долеритов. В геологическом разрезе Чокукского участка пластовые интрузии долеритов имеют более высокие или примерно равные значения электрического сопротивления по сравнению с таковыми для доломитистых известняков. Последние на частоте 5 МГц при t= -10°С характеризуются средним значением эф равным 4200 Ом·м, а значение составляет 10 15 о..

Кимберлитовмещающие карбонатные породы лландоверийского яруса нижнего силура (S1ln), также представляющие рабочий интервал радиопросвечивания и формирующие на поисковых площадях геоэлектрическую модель типа «слой волновод», на частотах 0,625 и 1,5 МГц характеризуются высокими предельными (и средними) значениями эф и низкими – /о и к,а именно: 1800-6000 (3600) и 1000- (2300) Ом·м;

18-36 (25) и 17-30 (20) о;

0,007-0,02 (0,01) и 0,013-0,034 (0,018) Нп/м.

«Слой-волновод» выполнен породами высокого электросопротивления и ограничен сверху экранирующими породами Р1-С2, а снизу – проводящими породами криволуцкой свиты среднего ордовика (О2кr). Сильнопроводящие пласты мергелей криволуцкой свиты имеют значения эф на частоте 0,625 МГц в пределах 180-250 Ом·м, – 30-40 о и к 61,0-21,0 – Нп/м. Проводящие плоскопараллельные слои криволуцкой свиты при их мощности 30-50 м служат «экраном», если рабочий интервал радиопросвечивания представлен карбонатными породами соксолоохской свиты нижнего ордовика, обладающими весьма высокими значениями эф. В этом случае имеет место радиоволновая модель второго типа - полупространство, т.е. это слой пород О1 ss мощностью не менее 50 м, ограниченный сверху проводящими породами О2кr.

Если же проводящие породы криволуцкой свиты встречаются в рабочем интервале в виде маломощного прослоя, то они при межскважинном радиопросвечивании могут создать ложные геологические аномалии в виде поглощающих энергию радиоволн обьектов, не связанных с кимберлитовыми телами.

Статистическое распределение значений эф,, /о, к и к кимберлитовмещающих карбонатных пород, в массивах которых проводятся одно- и межскважинные поисковые работы, характеризуются изменением их предельных значений в диапазоне частот электрического поля 0,2-40 МГц. Полученные результаты измерений ещё раз доказывают наличие отчётливой контрастной дифференциации по электрическим параметрам между кимберлитами и вмещающими их карбонатными породами.

Последнее является оптимизирующим критерием при поисках кимберлитовых трубок.

Результаты измерений электрических характеристик кимберлитовмещающих карбонатных, магматических и кимберлитовых горных пород для конкретных поисковых участков Далдыно-Алакитского алмазоносного района дают возможность утверждать, что кимберлиты весьма контрастно дифференцируются с вмещающими их карбонатными породами по всей площади района. Об этом же свидетельствуют вариационные кривые распределения значений эф и /о для площадей, на которых кимберлиты вмещаются карбонатными породами разного возраста: известняками, доломитистыми известняками сохсолоохской свиты нижнего ордовика и известняками лландоверийского яруса силура. Кроме того, отмечается отчётливая частотная дисперсия указанных параметров.

332 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер Массивы кимберлитовмещающих горных пород силурийской и ордовикской систем являются анизотропными геологическими средами, для которых измерениями на мёрзлых образцах выявлены достаточно высокие значения анизотропии электрических параметров. Измерениями установлено, что значения карбонатных пород рабочего интервала межскважинного радиопросвечивания на частоте 0,625 МГц в основном составляет для 2,5-4, /о – 1,4-1,6, к - 2,2 – 3,0. В отдельных случаях для карбонатных пород с тонкими линзовидными извилистыми прослойками глинистой или аморфной кальцитовой составляющей сильно уменьшаются, по-видимому, за счёт частотной дисперсии удельного электрического сопротивления. Полученные вариационные обобщающие кривых распределения плотности, пористости и водонасыщенности (льдистости) вмещающих существенно карбонатных и глинистых пород и кимберлитов Далдыно Алакитского района показывает, что их минеральный состав определяет весьма широкий разброс значений, nэф и W.

Из приведённых выше данных следует, что в результате проведённых нами исследований создана взаимно дополняющая система лабораторных петрофизических и геофизических скважинных измерений (выполненных в различные годы А.Д.Петровским, А.Т.Бондаренко, М.С. Бехтеревой, С.С.Кеворкянц и др.), обеспечивающая построение геоэлектрических, а также радиоволновых геомоделей участков работ при поисках алмазных месторождений. Впервые были выделены зависимости электрических параметров от содержания глинистого компонента в слоях карбонатных пород, расположенных на контактах трапповых интрузий. Определена положительная роль этих пород при процессах межскважинного радиоволнового просвечивания. Установлена также зависимость электрических характеристик вмещающих и других типов пород от плотности, пористости, влагоёмкости (льдистости) и их минерального состава..

Измерениями вдоль и поперёк элементов напластования выявлены предельные и средние значения коэффициента электрической анизотропии основных групп вмещающих пород в диапазоне частот электрического поля от 0,312 до 30 МГц.

Проведённые геофизические радиоволновые исследования в скважинах (М.С.Бехтерева и др.) в комплексе с лабораторными и полевыми измерениями электрических параметров мёрзлых пород в широком диапазоне частот позволили построить в основном две параметрические геоэлектрические поисковые модели Далдыно Алакитского алмазоносного района.

Геоэлектрическая модель первого типа приурочена к верхнему рабочему интервалу глубин (примерно 90-160 м) и представляет собой плоский слой-волновод, выполненный нижнесилурийскими известняками лландоверийского яруса мощностью 35-40 м, характеризующимися на частоте 0,625 МГц высокими значениями эф, равными 1800-6000 Ом·м и низкими /о – 18-36 о и к 710,0-700,0 – Нп/м.

Кимберлитовые трубки пересекают волновод, верхний торец их совпадает с верхней границей волновода. Последний характеризуется тем, что вверху и внизу он ограничивается экранирующими слоями высокой проводимости. Верхняя граница волновода слагается либо терригенными породами каменноугольно-пермского возраста, имеющими низкие значения эф (100-300 Ом·м), высокие – (30-50 о) и к (0,08-0,15 Нп/м), либо толщей переслаивания их с траппами. Нижнюю границу 333 Секция Электромагнитная эмиссия геосфер волновода образуют мергеля криволуцкой свиты среднего ордовика мощностью до 35 250 Ом·м, – 30-40 о, к 11,0 – 90,0 – Нп/м.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 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.