Гравиразведка Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра

Гравиразведка Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра геофизики

4.Плотность горных пород и способы её определения Е Г Гравиразведка

Плотность σ = m/V Минералогическая (минеральная) σМИН = mТВ/ VТВ Газонасыщенной породы σГ = mТВ /(VТВ+VП) Водонасыщенной породы σВ = (mТВ+mЖ) /(VТВ+VП) Плотность зависит от коэффициента пористости породы kП = VП /(VТВ+VП) σГП= σМИН(1- kП) Горные породы Осадочные Магматические Метаморфические Возрастание плотности Объёмная 4.1. Плотность горных пород и руд Е Г Гравиразведка

Плотность сильно зависит от пористости и состава заполнителя пор Е Г Гравиразведка

Изменение плотности осадочных горных пород с глубиной Эмпирически установленные закономерности изменения плотности и пористости осадочных пород с глубиной (по Н.Б. Дортман, 1992) Зависимость плотности разных типов осадочных пород от глубины их залегания (по Вахромееву и др.,1997) Е Г Гравиразведка

Изверженные горные породы Кислые (граниты, липариты) Средние (диориты, андезиты) Основные (габбро, базальты) Ультраосновные (перидотиты, пироксениты) Возрастание плотности Е Г Гравиразведка

Е Г Гравиразведка

Плотность полезных ископаемых Е Г Гравиразведка

Лабораторные Полевые Способ гидростатического взвешивания Пикнометрический способ Гамма-гамма-метод По гравиметрическим измерениям. Метод Неттлтона Метод непосредственных измерений в горных выработках 4.1. Способы определения плотности горных пород Е Г Гравиразведка

1. Способ гидростатического взвешивания σ = МВОЗД ·σВОД/(МВОЗД – МВОД) =МВОЗД /(МВОЗД – МВОД) Для водопроницаемых пород образцы покрывают слоем парафина: σ = МВОЗД /[МВОЗД – МВОД – К(МПАР – МВОЗД)] К = (1/σПАР) - 1 2. Пикнометрический способ (для сыпучих пород) σ = (МПКП – МПК )/ V 3. Гамма-гамма-метод (ГГМ) J = J0·e -μσh МПАР – масса образца после парафинирования Мвозд и Мвод – массы образца в воздухе и в воде Пикнометр –цилиндрический сосуд, в который засыпается образец Мпкп – масса пикнометра с породой, Мпк – масса пикнометра, V – его объем. Е Г Гравиразведка

2,3 2,5 2,6 2,8 2,9 σ = 2,6 г/см3 4. По гравиметрическим измерениям : а) метод Неттлтона б) метод непосредственных измерений в горных выработках σ = (0,3086·ΔH – Δg) / (4πkΔH cos i) Рассчитываются аномалии в редукции Буге с разными плотностями промежуточ- ного слоя. Если плотность редукции ниже истинной плотности пород - наблюдается прямая корреляция аномалий с рельефом. При плотности редукции выше истинной корреляция аномалий с рельефом обратная. Когда плотность редукции равна истинной плотности пород, корреляция аномалий с рельефом отсутствует Е Г Гравиразведка

σ1 σ2 σ2 σ1 Δg Δg Избыточная плотность: Δσ = σ1 – σ2 Избыточная масса: М = Δσ·V Избыточная плотность Условия возникновения гравитационных аномалий Различие в плотности изучаемого объекта и вмещающих пород Негоризонтальность залегания границ раздела плотности, связанных с искомым объектом Δg = 2πk·Δσ·H Е Г Гравиразведка

Аномальные плотности осадочных толщ Осадочная толща многослойна, плотность слоев имеет тенденцию возрастать с глубиной, но в любом разрезе эта тенденция нарушается 2,2 2,4 2,3 2,5 2,7 Для антиклинальных структур аномальная (избыточная) плотность определяется по отношению к вышележащим пластам, для синклинальных – по отношению к нижележащим пластам. На поверхности гравитационное поле отображает суммарное влияние всех плотностных границ. Е Г Гравиразведка

5. Решение прямой и обратной задач гравиразведки для тел правильной формы Е Г Гравиразведка

Прямая задача Обратная задача ? ? Интерпретация Качественная Количественная 5.1. Понятие прямых и обратных задач в гравиразведке Е Г Гравиразведка

h 0 X Начало координат в эпицентре сферы М = Δσ V – избыточная масса 5.2. Поле сферы (шара) r α Z h 5.2.1. Прямая задача Е Г Гравиразведка

h 0 X Если начало координат в эпицентре сферы Vz Е Г Гравиразведка

Е Г Гравиразведка Если начало координат в произвольной точке 0 Х ξ

5.2.2. Обратная задача для сферы 1. Определение глубины до центра По Vz : Vz max 0.5 Vz max По Vzz X X Е Г Гравиразведка

5.3. Поле вертикального кругового цилиндра (штока) Е Г Гравиразведка 5.3.1. Прямая задача 0 Х

Гравитационное поле полубесконечного штока (вертикального кругового цилиндра) 0 Х S Е Г h θ r θ Vz Гравиразведка 5.3.2. Обратная задача

Е Г Гравиразведка Влияние глубины нижней кромки на вид графиков гравитационного поля

5.4. Поле горизонтального кругового цилиндра М = Δσ·S – масса единицы длины цилиндра 5.4.1. Прямая задача Vz Vzz Vzx Е Г Гравиразведка

2.Ограниченный по простиранию круговой горизонтальный цилиндр Vz∞, Vzx∞, Vzz∞ - формулы для бесконечного цилиндра 0 Y X 2b Е Г Гравиразведка

Гравитационное поле горизонтального тонкого пласта 0 Х Н 2D ΔH ΔH – вертикальная мощность, m – линейная плотность 2D – ширина пласта, H – глубина верхней кромки пласта, m = Δσ·ΔH Е Г Гравиразведка

При Н < D При Н > D Порядок решения обратной задачи по характерным точкам Е Г Гравиразведка

Часть 2. Интерпретация гравитационных аномалий

Графики Vz над вертикальным цилиндром с глубиной верхней кромки 100 м и разными глубинами нижней кромки (радиус цилиндра 200 м)

Моделирование гравитационных аномалий Е Г Гравиразведка

Е Г Гравиразведка

При решении прямых задач с целью поисков нефтегазоперспективных структур объекты аппроксимируют либо тонкими пластами, либо прямоугольными параллелепипедами. х L P h H Для прямоугольного параллелепипеда: Е Г Гравиразведка

Контактная поверхность Δσ=σ1 – σ2 Е Г Гравиразведка

Карта остаточных аномалий поля силы тяжести северо-восточной части Западно- Сибирской плиты Элементы качественной интерпретации гравитационных аномалий Е Г Гравиразведка

Карта локальных аномалий силы тяжести по результатам съемки масштаба 1: 200000 Е Г Гравиразведка

Карта гравитационного влияния глубинных плотностных неоднородностей (сечение изоаномал 2 мГл) Е Г Гравиразведка

Ягашский гранитный массив девонского огнитского комплекса Карта поля силы тяжести масштаба 1 : 50000 Е Г Гравиразведка

Гранодиоритовый массив протерозойского саянского комплекса в гравитационном поле Е Г Гравиразведка

Палеовулканический аппарат в гравитационном поле Е Г Гравиразведка