Гравиразведка. Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра

Описание презентации Гравиразведка. Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра по слайдам

Гравиразведка. Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра геофизики Гравиразведка. Гусев Евгений Владимирович Институт природных ресурсов Кафедра геофизики

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

Плотность  σ = m/V Минералогическая (минеральная) σ МИН = m ТВ / VПлотность σ = m/V Минералогическая (минеральная) σ МИН = m ТВ / V ТВ Газонасыщенной породы σ Г = m ТВ /(V ТВ +V П )Водонасыщенной породы σ В = (m ТВ +m Ж ) /(V ТВ +V П ) Плотность зависит от коэффициента пористости породы k П = V П /(V ТВ +V П ) σ ГП = σ МИН (1 — k П ) 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  Плотность сильно зависит от пористости и состава заполнителя пор Е Г Гравиразведка Плотности осадочных пород Горные породы. Пределы изменения плотности, г/куб. см Глинистые. Карбонатые Глина 1, 2 — 2, 4 Мергель2, 5 -2, 8 Аргиллит1, 7 — 2, 9 Известняк 1, 8 — 2, 9 Глинистый сланец2, 3 — 3, 0 Доломит1, 9 — 3, 0 Обломочные. Гидрохимич. , кремнист. Песок 1, 3 — 2, 0 Гипс2, 1 — 2, 5 Алевролит1, 8 — 2, 8 Ангидрит2, 4 — 2, 9 Песчаник 2, 0 — 2, 9 Каменная соль2, 2 — 2, 3 Брекчия 1, 6 — 3, 0 Опока 1, 0 — 1, 6 Конгломерат2, 1 — 3, 0 Кремень2, 3 — 2,

Изменение плотности осадочных горных пород с глубиной Эмпирически установленные закономерности изменения плотности и пористостиИзменение 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,Изверженные горные породы Кислые (граниты, липариты) Средние (диориты, андезиты) Основные (габбро, базальты) Ультраосновные (перидотиты, пироксениты) Возрастание плотности Е Г Гравиразведка

Е Г Гравиразведка Е Г Гравиразведка

ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Плотность, г/см 3 Средняя Пределы изменения РУДНЫЕ Железные руды 4, 0 3,ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ Плотность, г/см 3 Средняя Пределы изменения РУДНЫЕ Железные руды 4, 0 3, 7 – 4, 3 Хромиты 4, 0 3, 3 — 4, 4 Колчеданные руды сплошные вкрапленные 4, 5 — 3, 5 – 5, 5 3, 0 – 4, 6 Полиметаллические руды 4, 0 3, 2 – 5, 5 НЕРУДНЫЕ Газ — 0, 001 – 0, 002 Нефть 0, 9 0, 7 – 1, 1 Уголь антрацит каменный бурый — — — 1, 4 – 1, 5 1, 3 – 1, 4 0, 8 – 1, 2 Торф 0, 7 — Каменная соль 2, 1 – 2, 2 Корунд 3, 6 3, 0 – 3, 4 Барит 4, 0 -Плотность полезных ископаемых Е Г Гравиразведка

Лабораторные Полевые Способ гидростатического  взвешивания Пикнометрический  способ  Гамма-гамма-метод По гравиметрическим измерениям.Лабораторные Полевые Способ гидростатического взвешивания Пикнометрический способ Гамма-гамма-метод По гравиметрическим измерениям. Метод Неттлтона Метод непосредственных измерений в горных выработках4. 1. Способы определения плотности горных пород Е Г Гравиразведка

1. Способ гидростатического взвешивания σ = М ВОЗД ·σ ВОД /(М ВОЗД – М1. Способ гидростатического взвешивания σ = М ВОЗД ·σ ВОД /(М ВОЗД – М ВОД ) =М ВОЗД /(М ВОЗД – М ВОД ) Для водопроницаемых пород образцы покрывают слоем парафина: σ = М ВОЗД /[М ВОЗД – М ВОД – К(М ПАР – М ВОЗД )] К = (1/ σ ПАР ) — 1 2. Пикнометрический способ (для сыпучих пород) σ = (М ПКП – М ПК )/ V 3. Гамма-гамма-метод (ГГМ) J = J 0 ·e -μσh. М ПАР – 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, 62, 3 2, 5 2, 6 2, 8 2, 9 σ = 2, 6 г/см 34. По гравиметрическим измерениям : а) метод Неттлтона б) метод непосредственных измерений в горных выработках σ = (0, 3086·ΔH – Δ g) / (4 πkΔH 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

σ 1 σ 2σ 1Δ g Избыточная плотность :  Δσ = σ 1σ 1 σ 2σ 1Δ g Избыточная плотность : Δσ = σ 1 – σ 2 Избыточная масса: М = Δ σ·VИзбыточная плотность Условия возникновения гравитационных аномалий Различие в плотности изучаемого объекта и вмещающих пород Негоризонтальность залегания границ раздела плотности, связанных с искомым объектом Δ g = 2 πk·Δσ·H Е Г Гравиразведка

Аномальные плотности осадочных толщ Осадочная толща многослойна, плотность слоев имеет тенденцию возрастать с глубиной,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 +0, 2 — 0, 1 +0, 2 — 0, 2 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 Гравиразведка5. Решение прямой и обратной задач гравиразведки для тел правильной формы Е Г Гравиразведка

Прямая задача Обратная задача ? ? Интерпретация Качественная Количественная 5. 1. Понятие прямых иПрямая задача Обратная задача ? ? Интерпретация Качественная Количественная 5. 1. Понятие прямых и обратных задач в гравиразведке 0. 00 1. 00 2. 00 3. 00 4. 00 5. 00 6. 00 Е Г Гравиразведка

h 0 XНачало координат в эпицентре сферы М = Δσ V – избыточная массаh 0 XНачало координат в эпицентре сферы М = Δσ V – избыточная масса 5. 2. Поле сферы (шара) r α Vz. Vr Vx αZ h 5. 2. 1. Прямая задача Е Г Гравиразведка 2 r M k. Vr

h 0 XЕсли начало координат в эпицентре сферы Vz Е Г Гравиразведка 2/322 hxh 0 XЕсли начало координат в эпицентре сферы Vz Е Г Гравиразведка 2/322 hx Mh k. Vz 2/522 3 hx Mhx k. Vzx 2/522 22 2 hx xh. M k. Vzz

Е Г Гравиразведка Если начало координат в произвольной точке 0 Х ξ 2/322 )(hxЕ Г Гравиразведка Если начало координат в произвольной точке 0 Х ξ 2/322 )(hx Mh k. Vz 2/522 22 )( )(2 hx xh. M k. Vzz 2/522 )( )( 3 hx x. Mh k. Vzx

5. 2. 2. Обратная задача для сферы 1. Определение глубины до центра По Vz5. 2. 2. Обратная задача для сферы 1. Определение глубины до центра По Vz : 0. 0 0 1. 0 02. 0 03. 0 04. 0 0 5. 0 06. 0 0 Vz max 0. 5 Vz max -10 0. 0 010 0. 0 020 0. 0 030 0. 0 04 0 0 50 0. 0 06 0 0 По Vzz X X Е Г Гравиразведка 5. 0 X 77. 0 5. 0 X h 0 X 4 14. 1 0 X h

5. 3. Поле вертикального кругового цилиндра (штока) Е Г Гравиразведка 5. 3. 1. Прямая5. 3. Поле вертикального кругового цилиндра (штока) Е Г Гравиразведка 5. 3. 1. Прямая задача 0 Х 1 h 2 h 2 12 2 22 12 1 2 11 hxhx k. MVZ 23 2 22 2 23 2 12 1 hx h k. MV ZZ 23 2 22 23 2 12 hx x k. MVZX

  Гравитационное полубесконечного штока  (вертикального кругового цилиндра) 0 Х ∞ S Е Гравитационное полубесконечного штока (вертикального кругового цилиндра) 0 Х ∞ S Е Г h θ r θ Vz. Гравиразведка 5. 3. 2. Обратная задача 2 3 )( 22 hx k. Mh VZZ 23 )( 22 hx k. Mx VZX 21 22 )(hx k. M VZ 2 RM

Е Г Гравиразведка -2000 -1500 -1000 -50 0 0 500 1000 1500 20000. 05Е Г Гравиразведка -2000 -1500 -1000 -50 0 0 500 1000 1500 20000. 05 0. 100. 150. 200. 250. 300. 350. 40 -200 0 -1500 -1000 -500 0 500 1000 15 00 20000. 05 0. 100. 150. 200. 250. 300. 350. 40 Vz , м. Гл. Влияние глубины нижней кромки на вид графиков гравитационного поля

-150 0 -1000 -500 0 500 1000 15000. 50 1. 001. 502. 002. 503.-150 0 -1000 -500 0 500 1000 15000. 50 1. 001. 502. 002. 503. 003. 504. 00 -150 0 -1000 -500 0 500 1000 1500 -80. 00 -60. 00 -40. 00 -20. 0020. 0040. 0060. 0080. 00100. 005. 4. Поле горизонтального кругового цилиндра М = Δσ·S – масса единицы длины цилиндра 5. 4. 1. Прямая задача Vz Vzx Е Г Гравиразведка 222 hx Mh k. Vz 222 4 hx Mhx k. Vzx 222 22 2 xh xh k. MVzz

2. Ограниченный по простиранию круговой горизонтальный цилиндр Vz ∞,  Vzx∞, Vzz∞ - формулы2. Ограниченный по простиранию круговой горизонтальный цилиндр Vz ∞, Vzx∞, Vzz∞ — формулы для бесконечного цилиндра 0 Y X 2 b Е Г Гравиразведка 2/1222 )(bhx b Vz. Vz 2/3222 3 2/1222 3 bhx b Vzx 2/3222 32 2/1222 22 )( )2( bhx bh bhx bxh Vzz

Гравитационное  поле горизонтального тонкого пласта 0 Х Н 2 D ΔH ΔH –Гравитационное поле горизонтального тонкого пласта 0 Х Н 2 D ΔH ΔH – вертикальная мощность, m – линейная плотность 2 D – ширина пласта, H – глубина верхней кромки пласта, m = Δσ·ΔH Е Г Гравиразведка H DX Arctgkm. VZ 2 2222)( 1 2 HDXHDX km. HVZX 2222)()( 2 HDX DX km. VZZ

При Н  D При Н  D Порядок решения обратной задачи по характернымПри Н D Порядок решения обратной задачи по характерным точкам Е Г Гравиразведка 5. 0 2 25. 0 2 X XX H 22 5. 0 HXD H D k. Arctg Vz m 4 max

Часть 2.  Интерпретация гравитационных аномалий Часть 2. Интерпретация гравитационных аномалий

00. 5 11. 5 22. 5 33. 5 44. 5 h=50 0 m h=1000. 5 11. 5 22. 5 33. 5 44. 5 h=50 0 m h=10 0 0 m h=150 0 m h=20 0 0 m h=250 0 m. 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 Моделирование гравитационных аномалий Е Г Гравиразведка

Е Г Гравиразведка Е Г Гравиразведка

При решении прямых задач с целью поисков нефтегазоперспективных структур объекты аппроксимируют либо тонкими пластами,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 22 22 )( hx. P Hx. P nx. P hx. L Hx. L nx. Lkx. Vz h x. L Arctg h x. P Arctgh H x. P Arctg H x. L Arctg. H

Контактная поверхность Δσ=σ 1 – σ 2 Е Г Гравиразведка  k Vzx. VzКонтактная поверхность Δσ=σ 1 – σ 2 Е Г Гравиразведка k Vzx. Vz Hx. H 2 )0()( 222 8 )0()0()()( 2 )0()( k Vzz. Vzx. Vz k Vzx. Vz Hx. H

Карта остаточных аномалий поля силы тяжести северо-восточной  части Западно- Сибирской плиты. Элементы качественнойКарта 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 ГравиразведкаКарта локальных аномалий силы тяжести по результатам съемки масштаба 1: 200000 Е Г Гравиразведка

Карта гравитационного влияния глубинных плотностных неоднородностей (сечение изоаномал 2 м. Гл) Е Г ГравиразведкаКарта гравитационного влияния глубинных плотностных неоднородностей (сечение изоаномал 2 м. Гл) Е Г Гравиразведка

Ягашский гранитный массив девонского огнитского комплекса Карта поля силы тяжести масштаба 1 : 50000Ягашский 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 Гранодиоритовый массив протерозойского саянского комплекса в гравитационном поле Е Г Гравиразведка

Палеовулканический аппарат в гравитационном поле Е Г Гравиразведка Палеовулканический аппарат в гравитационном поле Е Г Гравиразведка