Введение к работе
Актуальность темы. Исследование глубинного геологического строения вдоль региональных геофизических профилей (геотраверсов) является одним из приоритетных направлений геологической службы России. Проблемам изучения глубинного строения, тектоники и геодинамики Тимано-Печорского региона, Полярного Урала и северо-западного фланга Западно-Сибирской геосинеклизы посвящено много исследований и крупных научных обобщений, выполненных Л.П. Зоненшайном, В.Е. Хаиным, В.И. Пучковым и другими. Глубинными исследованиями этих регионов активно занимались СВ. Аплонов, В.Г. Оловянишников, А.Г. Дьяконова, B.C. Сурков, B.C. Бочкарев, A.M. Брехунцов, С.Н. Кашубин, С.Л. Костю-ченко, Н.Г. Берлянд, А.С. Егоров, А.В. Рыбалка, В.Б. Соколов, Ю.К. Щукин, Д. Джи, К. Фукс и другие.
В составе комплексных региональных геолого-геофизических исследований в настоящее время ведущую роль играют методы сейсморазведки. В то же время новейшие исследования методом магни-тотеллурического зондирования (МТЗ) вдоль опорных геофизических профилей (геотраверсов), выполненные с использованием современных технологий обработки и интерпретации, свидетельствуй, ют о высокой информативности метода. Данные МТЗ существенно дополняют данные сейсморазведки, в частности, при моделировании неоднородностей платформенного чехла, рифтовых структур и не-однородностей консолидированного фундамента. В случае изучения сложных геологических сред электромагнитные исследования могут сыграть ключевую роль в понимании глубинного строения регионов. Усовершенствование методов обработки и интерпретации данных МТЗ позволяет повысить детальность и достоверность геоэлектрических построений. Одним из способов повышения качества обработки данных МТЗ в условиях влияния помех является амплитудно-фазовая коррекция (АФК), методика применения которой развивается в данном исследовании и применена для обработки кривых МТЗ вдоль линии Полярно-Уральского геотраверса (ПУГ). Включение в комплекс региональных исследований вдоль геотраверса метода магнитовариационного зондирования (МВЗ) позволяет повысить информативность и надёжность геоэлектрических профильных построений.
Цель работы. Уточнение глубинного строения земной коры вдоль 100-километровой полосовой зоны ПУГ на основе усовершенствования обработки и интерпретации данных МТЗ с эффективным использованием магнитовариационных функций отклика и их геологической интерпретации в комплексе региональных геофизических съемок.
Основные задачи исследований:
Изучение возможности применения метода амплитудно-фазовой коррекции всех компонент тензора магнитотеллурического импеданса при обработке кривых МТЗ вдоль геотраверсов;
Переобработка кривых МТЗ вдоль ПУГ с использованием методики АФК и их углубленная интерпретация;
Разработка способа экспресс-оценки параметров линейных аномальных проводящих объектов, пересекаемых профилем вкрест их простирания (далее «двумерное тело») по частотным характеристикам типпера;
Интерпретация аномалий типпера вдоль линии ПУГ;
Выполнение комплексной геологической интерпретации данных региональных геофизических съемок вдоль 100-километровой полосовой зоны ПУГ и в его сечении с обоснованием параметров структурно-вещественной модели глубинного строения земной коры.
Методика исследования. Для изучения взаимосвязей между амплитудой и фазой компонент тензора магнитотеллурического импеданса и разработки способов экспресс-интерпретации данных типпера были выполнены расчёты магнитотеллурических и магнитовариационных функций отклика для набора «двумерных» и «трехмерных» моделей. Расчеты проводились с использованием программ: WinGLing («Geosystem»), REBOOK. Обработка данных МТЗ и реализация методики АФК осуществлялась с использованием программ «КОРРЕКТОР» (ООО «Северо-Запад», Москва) и SSMTBASE («Phoenix Geophysics, Ltd.», Торонто, Канада). Анализ и интерпретация данных МТЗ выполнялась с использованием программного комплекса MTDriver (000 «ЕМГЕО», Москва). Создание рабочих банков данных геологической и геофизической информации, построение карты глубинного строения и разреза земной коры вдоль ПУГ осуществлялось в программе CORELDRAW.
Научная новизна:
Выявлены особенности взаимосвязи между амплитудными и фазовыми кривыми дополнительного импеданса в условиях изучения «квазидвумерных геоэлектрических сред».
Разработан способ экспресс-оценки глубины залегания «двумерных» аномальных проводящих тел изометрического сечения по частотным характеристикам типпера.
Разработан способ экспресс-оценки угла наклона контактов «двумерных» аномальных проводящих тел пластовой формы и отношения их линейных размеров по частотным характеристикам типпера.
Обоснованы параметры глубинного строения главных структурно-вещественных подразделений земной коры в пределах 100-километровой полосовой зоны Полярно-Уральского геотраверса.
Защищаемые положения.
-
При изучении «квазидвумерных геоэлектрических сред» для повышения качества данных МТЗ, искаженных влиянием помех, в состав технологии обработки следует включать амплитудно-фазовую коррекцию всех компонент тензора магнитотеллурического импеданса.
-
Параметры особых точек частотных характеристик типпера целесообразно использовать для оперативной оценки глубины геометрического центра аномальных проводящих «квазидвумерных» объектов с изометрическим сечением и суммарной продольной проводимости их сечения, угла наклона контактов тел пластовой формы и соотношения их линейных размеров.
-
Анализ пространственного распределения индукционных векторов и морфологии аномалий типпера позволяет оценить глубину кровли и относительную продольную проводимость сечения аномальных проводящих «квазидвумерных», близких в сечении к изометрическому, объектов, расположенных вне линии профиля (при условии определения расположения оси проводника по априорным геолого-геофизических данным).
-
Применение разработанных методик обработки и интерпретации данных МТЗ и МВЗ вдоль Полярно-Уральского геотраверса позволило определить широтное простирание Воикарской сутурнои зоны -под чехлом Западано-Сибирской геосинеклизы, положение и
морфологию разновозрастных рифтогенных структур и наличие разрывных нарушений взбросового характера в пределах структур Западного Урала.
Достоверность. Достоверность результирующей геолого-структурной модели глубинного строения земной коры вдоль Полярно-Уральского геотраверса базируется на использовании широкого комплекса разнородной информации и применении современных методов их обработки и интерпретации.
Практическая значимость. Методику АФК рекомендуется использовать при обработке полевых кривых МТЗ в условиях изучения «горизонтально-слоистых» и «квазидвумерных» геоэлектрических сред. Разработанные автором методы оценки параметров аномальных «двумерных» объектов по разрезам типпера рекомендуется использовать при решении рудных, структурных, гидрогеологических, экологических задач и задач геологического картирования методом МВЗ для оперативной оценки аномальных проводящих объектов. Обоснованные параметры глубинного строения Полярного Урала, представленные на тектонической схеме и глубинном разрезе земной коры, могут быть использованы в рамках научных обобщений, программах геологического картирования и в ходе прогнозно-минерагенических исследований мелкого и среднего масштабов.
Реализация результатов работы. Методические приёмы, полученные в данной работе, использованы при изучении Патомского кратера.
Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования, сборе, систематизации, анализе и интерпретации данных ранее выполненных исследований. Выполнено моделирование магни-тотеллурических и магнитовариационных функций отклика с целью классификации сложных взаимосвязей между амплитудой и фазой компонент дополнительного импеданса и разработки методов экспресс-интерпретации данных типпера. Автором была выполнена обработка данных МТЗ и интерпретация данных МТЗ и МВЗ вдоль ПУГ, разработан метод, и с его помощью оценены параметры аномального объекта, расположенного параллельно восточному флангу ПУГ. Проведена комплексная интерпретация геолого-геофизических данных, построена схема глубинного строения и глубинный разрез земной коры вдоль ПУГ.
Апробация работы. Методика АФК и методы экспресс-интерпретации данных типпера были апробированы автором на материалах по ПУГ и при изучении Патомского кратера.
Основные результаты, полученные автором, докладывались на конференциях: XIV-я Международная конференция «Связь поверхностных структур земной коры с глубинными» (Петрозаводск, 2008); VII и VIII Международный геофизический семинар «Применение современных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 2009, 2010); 61-ая Международная научная конференция «День горняка и металлурга» (Фрайберг, Германия, 2010); Международный семинар «20th Induction Workshop», (Гиза, Египет, 2010); «V Всероссийская молодежная научно-практическая конференция по проблемам недропользования» (Екатеринбург, 2011).
Методические разделы работы обсуждались со специалистами в ходе стажировок в ведущих научно-производственных электроразведочных предприятиях (компания «Phoenix Geophysics Ltd.», Канада, 2009 г., Компания «AGCOS», Канада 2009 г., компания ООО «ЕМГЕО», Москва, Россия, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Благодарности. Автор благодарен научному руководителю д.г.-м.н., Егорову Алексею Сергеевичу за постоянную помощь при подготовке диссертационной работы и коллективу кафедры геофизических и геохимических методов поисков и разведки СПГГУ за участие в обсуждении основных результатов.
Автор выражает искреннюю благодарность вице-президенту канадской компании «Phoenix Geophysics Ltd.», к.г.-м.н. Олексу Инге-рову за консультации при работе над методическими разделами диссертации.
Автор признателен ведущим специалистам компании «ЕМГЕО» к.г.-м.н. Игорю Сергеевичу Фельдману и главному инженеру Юрию Алексеевичу Сараєву за предоставленное программное обеспечение и помощь в интерпретации данных МТЗ.
Структура и объем диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 148 страницах машинописного текста, содержит
72 иллюстрации, 3 таблицы, библиографический список из 86 наименований.
