Применение наземных гравиметрических работ на месторождении Озерное

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Целевое геологическое задание

Введение

1. Общие сведения о районе работ

1.1 Физико-географический очерк

1.2 Геолого-географическая изученность

1.3 Геологическое строение района

1.3.1 Стратиграфия

1.3.2 Тектоника

1.3.3 Магнетизм

1.3.4 Полезные ископаемые

1.4 Физические свойства пород и руд

2. Методика и техника работ

2.1 Модель колчеданно-полиметаллических месторождений

2.2 Выбор рабочей модели исследования и расчет гравитационных полей модели

2.3 Методика и техника полевых гравиметрических работ

2.4 Методика топогеодезического обеспечения гравиметрических работ

2.5 Камеральная обработка материалов

2.6 Геологическая интерпретация

Заключение

Список литературы

Целевое геологическое задание

Применение наземных гравиметрических работ на месторождении Озерное (колчеданное полиметаллическое) с целью поисков рудных тел, аппроксимирующимися горизонтальными пластами.

ур.т.=3.14 г/см 3 плотность рудного тела

увм =2,0 г/см 3 плотность вмещающих пород

S=50 км 2 площадь участка

L= 10000 м

Ширина = 5000 м

Глубина=1300 м

Введение

Курсовой проект по гравиразведке является итоговой работой по первой части курса "Гравиразведка".

Гравиметрической съемкой называется совокупность гравиметрических наблюдений и определения координат и высот пунктов наблюдений. В данном проекте будет рассмотрена наземная гравиметрическая съемка.

В данном курсовом проекте рассмотрены месторождения железа. В ходе выполнения курсовой работы был составлен физико-географический очерк района, описана геолого-географическая изученность и геологическое строение района, включающее стратиграфию, тектоника, магнетизм, полезные ископаемые, а также физические свойства пород и руд.

Цель курсового проекта:

- описать физико-географические особенности района с целью определения продолжительности полевого сезона и категории трудности района по видам работ;

привести основные сведения о геологии и полезных ископаемых района;

по физическим свойствам горных пород и руд сделать вывод, где ожидаются плотностные границы и неоднородности;

построить график аномалии силы тяжести;

рассчитать все среднеквадратические погрешности из этих расчетов определить, соответствующий инструкции масштаб отчетной схемы и выбрать наиболее перспективный участок проведения съемки.

1. Общие сведения о районе работ

1.1 Физико-географический очерк

Озерное месторождение находится в Западном Забайкалье, на территории республики Бурятия. Оно было открыто в 1963 г., а с 1964 по 1969 г. разведывалось.

Месторождение расположено в юго-восточном складчатом обрамлении Сибирской платформы на площади развития нижнекембрийских отложений, слагающих центральную часть Удино-Витимской эвгеосинклинальной структурно-формационной зоны каледонской геосинклинали Саяно-Байкальской горной области. Рудовмещающие вулканогенно-терригенные и карбонатные отложения нижнего кембрия, общая мощность которых 5 - 6 км, перекрываются красноцветными молассами верхнего кембрия и прорываются нижнепалеозойскими и мезозойскими гранитоидами, развитыми в районе чрезвычайно широко.

1.2 Геолого-географическая изученность

гравиметрия стратиграфия тектоника магнетизм

Проект включен в Федеральную целевую программу развития рудно-сырьевой базы металлургии России "Руда", Президентскую программу "Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Забайкалья", а также Федеральную программу социально-экономического развития Республики Бурятия. Проектом предусматривается строительство Озерного свинцово-цинкового горнообогатительного комбината, расположенного в Республике Бурятия.

Характерной особенностью минерально-сырьевой базы свинца и цинка России, по сравнению с зарубежной, является приуроченность запасов свинца и цинка к мелким и средним по своим масштабам месторождениям, которые, к тому же, имеют в целом более низкое качество руд (в 1,8 - 2,5 раза ниже). Вместе с тем на территории страны известны отдельные месторождения, уникальные по суммарным запасам металлов со сравнительно высоким их содержанием - Горевское в Красноярском крае, Холоднинское и Озерное в Республике Бурятия. Запасы этих месторождений составляют более 49 % свинца и около 17 % цинка от суммарных запасов. По мнению центрального научно-исследовательского геологоразведочного института цветных и благородных металлов (ЦНИ ГРИ), Озерное месторождение относится к рентабельному, т. к. содержание цинка в руде составляет около 7%, тогда как среднее количество цинка в рудах свинцово-цинковых объектов - 3,2-4,5 %.

Озерное месторождение полиметаллических руд - одно из крупнейших в мире по запасам цинка. Помимо цинка, имеются высокие концентрации свинца, серебра, кадмия, меди, золота, серы и ряда других металлов.

Залегание руды чрезвычайно благоприятное - рудные тела выходят на поверхность. Добыча на руднике будет вестись открытым способом круглый год. Годовой объем перерабатываемой руды - 250 тыс. тонн.

Добываемая на руднике руда после процесса рентгенорадиометрического предобогащения автомобильным и железнодорожным транспортом будет поступать на Шерловогорскую горнообогатительную фабрику (475 км). Из свинцово-цинкового концентрата на Челябинском электроцинковом заводе будет получен чушковый цинк. Золото-серебряный концентрат предполагается отправлять на аффинаж на Приокский завод цветных металлов (г. Касимов Московской области). Серные концентраты могут использоваться для получения серной кислоты для Хиагдинского горнообогатительного комбината, а также направляться для Краснокаменского горнообогатительного комбината.

Вблизи Озерного месторождения в радиусе 5 - 6 км имеются некрупные месторождения золото-цинковых руд (Назаровское), бора (Солонго), медно-магнетитовых РУД.

1.3 Геологическое строение района

1.3.1 Стратиграфия

Колчеданно-полиметаллическое оруденение Озерного месторождения локализовано в одноименной синклинальной структуре. Вулканогенно-осадочные образования Озерной синклинали отнесены к нижнекембрийской олдындинской свите, которая по литологическому составу и остаткам фауны, согласно Э. Дистанову, К. Ковалеву и Р. Тарасовой (1972), разделена на верхнюю и нижнюю подсвиты (рис. 1.). Для нижней подсвиты характерно преобладание туфогенных и туффитовых отложений с подчиненным положением карбонатных пород. Верхняя подсвита - вулканогенно-осадочная, при значительной роли карбонатных отложений, содержащих остатки археоциат и водорослей. В каждой из подсвит, обособляются по две пачки, в основу выделения которых положены черты отчетливой ритмичности осадконакопления, связанной с пульсирующим характером вулканической деятельности и тектонической активности.

Нижние части пачек сложены преимущественно туфами и лавами андезито-дацитового и дацитового состава, верхние - туффитами, туфами и известняками. Общее количество излившихся пород в разрезе олдындинской свиты незначительно, и они представлены потоками лав преимущественно дацитового состава мощностью до нескольких десятков метров, переслаивающимися с туфогенными образованиями в низах озерной пачки верхней подсвиты. Преобладающую часть разреза слагают туфогенно-карбонатные осадки (известковистые туффиты) с различным соотношением туфогенного андезито-дацитового и дацитового, карбонатного и терригенно-пелитового материала. Существенную роль в разрезе играют рифогенные известняки и известняковые брекчии с туфогенно- карбонатным цементом, возникшие за счет их разрушения. Весь разрез в большей или меньшей степени насыщен тонкодисперсными сульфидами, преимущественно пиритом с глобулярным строением, концентрация которых увеличивается в рудоносных горизонтах.

Рисунок 1.

В основной рудоносной озерной пачке пород в пределах месторождения условно выделяются два продуктивных горизонта - первый (нижний) и второй (верхний). В строении нижнего продуктивного горизонта в поперечном сечении Озерной синклинали четко выделяются две части. В ядре и юго-восточном крыле ее разрез горизонта представлен известняковыми брекчиями с обломками красных яшмовидных пород и остовами рифовых известняковых построек. В юго-восточном крыле складки эти породы почти полностью сидеритизированы. В северо-западном крыле синклинали горизонт сложен известняками, их брекчиями и туфогравелитами, туфами, туффитами, а также слоистыми и брекчиевидными рудами, в большинстве случаев закономерно сменяющими друг друга с образованием довольно четких седиментационных ритмов. Мощность основной продуктивной толщи колеблется от 140 до 230 м; мощность отложений олдындинской свиты 1500 м.

1.3.2 Тектоника

Озерное месторождение приурочено к крупному останцу вулканогенно-оса-дочных отложений нижнего кембрия в поле развития раннепалеозойских гранитоидов витимканского комплекса. Нижнекембрийские отложения смяты в крутые складки северо-восточного простирания, осложненные серией разрывных нарушений субширотного и северо-восточного направлений.

Основные складчатые и разрывные структуры рудного поля характеризуются длительным развитием, включающим этап конседиментационных субвулканических подвижек, этап раннекаледонской складчатости и более поздние преимущественно блоковые движения. Озерная синклиналь северо-восточного простирания разбита разрывными нарушениями (Центральным и Юго-Западным разломами) на три тектонических блока: северо-восточный, центральный и юго-западный. Синклиналь представляет собой асимметричную линейную складку с отчетливо ундулирующим шарниром. На северо-востоке месторождения синклиналь оканчивается центроклинальным замыканием пластов первого продуктивного горизонта озерной пачки. К юго-западу она плавно погружается, образуя локальные поперечные перегибы. Углы падения крыльев складки и форма замка в различных поперечных сечениях существенно варьируют

1.3.3 Магнетизм

Среди интрузивных образований, прорывающих вулканогенно-осадочные отложения рудного поля, выделяются три магматических комплекса:

1) субвулканических интрузий комагматов нижнекембрийских вулканогенных образований, которые представлены автомагматическими брекчиями риолит-дацитового состава, дацитовыми порфирами, диабазами и диабазовыми порфиритами, кварцевыми диабазами и кварцевыми диабазовыми порфиритами;

2) трахидацитовых кварцевых порфиров и граносиенит-порфиров условно пермо-триасового возраста;

3) триасово-юрских щелочных базальтоидов - долеритов и трахидо-леритов.

1.3.4 Полезные ископаемые

В контуре колчеданного рудного тела выделяются:

1) пирротиновый (халькопирит-пирит-пирротиновый),

2) 2) халькопирит-пиритовый,

3) 3) сидерит-пиритовый,

4) 4) пиритовый,

5) 5) сфалерит-пиритовый минеральные типы руд.

Переход от узкой халькопирит-пиритовой зоны к пирротиновым рудам постепенный, а между пирротиновыми и вышележащими пиритовыми рудами контакт резкий, на их границе залегает узкая зона пиритовых руд с обломками пирротина и продуктов его окисления. Сами пиритовые руды в плане образуют неправильный овал, окружающий пирит-сидеритовую зону. Незначительно распространенные сфалерит-пиритовые руды тяготеют к верхней периферической части рудного тела.

Кроме основных минералов - пирита (55--60%, до 95% рудной массы в пиритовых рудах) и пирротина (25%) рудные минералы представлены халькопиритом, арсенопиритом, сфалеритом, магнетитом и марказитом, с которыми ассоциируются редкие минералы: галенит, блеклая руда, ильменит, рутил, гематит, кобальтин, кубанит, маккйнавит, калаверит, сильванит, алтаит, гессит. Нерудные минералы представлены хлоритом, кварцем, серицитом и карбонатами.

1.4 Физические свойства пород и руд

2. Методика и техника работ

2.1 Модель колчеданно-полиметаллических месторождений

Особенностью колчеданных месторождений является их приуроченность к вулканогенно-осадочным и осадочно-вулканогенным комплексам ранней стадии развития геосинклиналей при локализации рудных тел как вблизи центров извержений и субвулканических интрузий (рис. 2), так и вдали от них. В.И. Смирнов (1975) отмечает генетическую связь колчеданного оруденения с базальтоидным магматизмом, развивающимся в такой геоструктурной обстановке, которая приводит к возникновению, наряду с базальтами вулканитов более кислого состава, - андезит-дацитов, дацитов, липаритов.

Рис. 2. Продольный (а) и поперечные (б и в) разрезы Озерной синклинали. По Э. Дистаиову, К. Ковалеву и Р. Тарасовой.1--17 - вулкаяогенно-осадочные отложения олдындинской свиты: 1 - лавы риолит-дацитовых порфиров, 2 - кристаллобластические туфы кислого состава, 3 - туфы кислого состава разнообломочные, 4 - туфы кислого состава среднеобломочные (1--5 мм), 5 - туфы кислого состава крупнообломочные (5--30 мм), 6 - игнимбриты, 7 - лавы андезнт-дацитовых порфиров, 8 - туфолавы андезит-дацитовых порфиров, 9 - туфы среднего состава, 10 - туфы агломератовые, 11 - туфы известковистые, 12 - туффиты углистые, 13 - тонкое переслаивание туффитов и известняков, 14 - известняковые брекчии с туфогенно-карбонатным цементом, 15-- известковистые туфогравелиты, 16 - известковистые туфопесчаники, 17 - известняки; 18--22 - породы нижнекембрийского субвулканического комплекса: 18 - автомагматические брекчии риолит-дацитовых порфиров, 19 - автомагматические брекчии дацитовых порфиров, 20 - агломератовые брекчии жерловой фации, 21 - диабазовые порфириты (зеленокаменно измененные), 22 - кварцевые диабазовые порфириты; 23 - трахидацитовые кварцевые порфиры и граносиенит-порфиры Р--Т; 24 - долериты и трахидолериты Т; 25 - колчеданно-полиметаллические руды; 26 - колчеданно-полиметаллические руды брекчиевой текстуры (на стратиграфической колонке); 27 - сидеритовые руды; 28 - зона окисления руд и кора выветривания; 29 - разрывные нарушения; 30 - геологические границы установленные (а) и предполагаемые (б)

2.2 Выбор рабочей модели исследования и расчет гравитационных полей модели

Озерное месторождение состоит из многоярусных пластовых залежей массивных и вкрапленных колчеданно-полиметаллических руд с преимущественным развитием седиментационных текстур и в меньшей мере наложенной прожилковой минерализации, возникшей в результате диагенетических преобразований и постумных гидротермально-метасоматических процессов. В основной рудоносной толще пород на месторождении выделено десять стратифицированных рудных залежей. Верхние рудные залежи вскрыты эрозионным срезом, самый нижний рудный пласт выявлен бурением на глубине 1300 м. Наряду с сульфидными рудными телами, особенно в юго-восточном крыле рудоносной синклинальной структуры, выделяются преимущественно сидеритовые рудные залежи сложной формы в виде соединяющихся между собой линз, замещающих карбонатные, туфогенно-карбонатные и сульфидные отложения.

На рисунке 3 видно черным цветом колчеданно-полиметаллические руды. Поэтому мощность рудного тела возьмем десятый пласт по глубине залегания 10 пласта - 1300. Средняя плотность равна ур.т.= 3,14 г/см 3 плотность вмещающих толщ увм =2,0 г/см 3. Ширина колеблется от 5 км и более, поэтому для теоретического исследования возьмем ширину 5км.

Строим теоретическую кривую приращения силы тяжести

2.3 Методика и техника полевых гравиметрических работ

Под методикой гравиметрических работ понимают общую совокупность технических приемов обеспечивающих выполнение проектного задания. Для решения поставленных задач интервал сечения изоаномал отчетной карты при региональных и детальных поисковых съемках должен быть меньше амплитуды исследуемых аномалий, а при детальных разведочных съемках - в 2 - 3 раза.

Работы могут быть профильными и площадными.

Профильные - применяются для предварительной геокартировки труднодоступных и закрытых районов. Применяется только на региональных этапах.

Площадные - съемка, при которой пункты наблюдения расположены по равномерной сети профилей и связаны между собой в единую систему позволяющую строить карту изоаномал по всей площади.

Чтобы съемка была площадной, необходимо чтоб на каждом сантиметре отчетной карты был хотя бы один пункт наблюдения.

Таким образом, съемочная сеть подразделяется на опорную и рядовую. Съемка будет производиться рейсами. Рейс может содержать несколько опорных пунктов.

Любые измерения, в том числе и гравиметрические, характеризуются погрешностями. Погрешности могут быть систематическими, полусистематическими и случайными.

Систематическими называют погрешности, имеющие закономерный характер и являющиеся общими для всей съемки. Например, недостаточно точное определение цены деления гравиметра ведет к систематическому занижению или увеличению измеренных значений силы тяжести относительно истинных значений.

Полусистематическими называют погрешности, являющиеся систематическими для конкретного прибора, рейса, оператора, но изменяющиеся случайным образом для различных приборов, рейсов, операторов. Влияние полусистематических погрешностей ослабляется применением соответствующей методики съемки - проведением независимых наблюдений, т.е. наблюдений, выполненных в различное время, разными операторами и разными гравиметрами.

Случайными называют погрешности, имеющие случайный характер. Для них характерно, что среднее арифметическое отклонений измеренных значений от истинных при многократных наблюдениях равно нулю. Их влияние ослабляют проведением многократных наблюдений.

При проектировании гравиметрических работ устанавливают допустимые погрешности наблюдений в соответствии с инструкцией по проведению гравиметрической съемки. Для оценки реально получившихся погрешностей при проведении съемки проводят независимые контрольные наблюдения

Обоснование методики работ:

Длина рудного тела 10000 м;

Ширина 5000 м;

Мощность 1300 м;

Межпрофильное расстояние:

Р=0,98

а=50 м

Сечение изоаномал: gс= ?gmax/3=0,96:3=0,32 млг

СКП определения аномалий силы тяжести: gа=0,02 млг,

Масштаб 1:50 000

Сечение изоаномал 0,36

СПК аномалий Буге - 0,1 мгл

СПК наблюденных значений - 0,07

Полная погрешность интерполяции - 0,2

СПК определения высот - 0,35 м

СПК координат 40м

Густота сети пунктов 4-50 кв. км

Расстояние между профилями 100-500 метров.

1см = ПР-ПР=а=100

L/a= 10000/100=1000 (любая инструктивная система наблюдения удовлетворяет требуемой вероятности обнаружения объекта).

mb=5.8

b=300/5,8=52 ? 50 метров (расстояние между пикетами

Гравиметровые измерения обладают следующими особенностями:

1) гравиметрами измеряют относительные значения силы тяжести;

2) нуль-пункты гравиметров изменяются с течением времени;

3) гравиметры имеют ограниченный диапазон измерений.

Вследствие этих особенностей гравиметрическая съемка проводится как правило, в два этапа: сначала разбивается опорная сеть, затем на ее основе проводятся рядовые измерения.

Подготовка приборов к работе

Предполевая подготовка: все гравиметры должны пройти эталонирование на специальных полигонах и способом наклонов на плите-экзаменаторе, в результате которых определяется цена деления прибора.

Так же перед началом работы должны быть определены тепловые кривые (зависимость отчета гравиметра от температуры). Температурная зависимость определяется в термокамере, имеющей нагревательное и холодильное устройства. Делают несколько циклов охлаждения и нагрева, по результатам которых строится температурная кривая.

Время становления отсчета, СКП единичного измерения и время, за которое нуль-пункт изменяется в линейном режиме, определяются как до начала, так и во время проведения съемочных работ.

Предмаршрутная подготовка выполняется ежедневно перед выходом в рейс и заключается в проверке механической исправности гравиметра, проверке уровней на минимум чувствительности к наклону (при б = 0 Дg должен иметь экстремум). Перед началом съемочного рейса необходимо проверить диапазон измерений с учетом предполагаемого изменения напряженности в рейсе.

Полевые измерения

Полевые измерения проводятся рейсами. Рейс - совокупность последовательных измерений на опорных и рядовых пунктах, объединенная непрерывной кривой смещения нуль-пункта. Измерения в рейсе выполняют одним или группой гравиметров. Часть рейса между последовательными наблюдениями в опорных пунктах, в промежутке между которыми смещение нуль-пункта гравиметра принимается линейным, называется звеном рейса. Иногда звено включает наблюдения на трех опорных пунктах, при этом наблюдение на промежуточном опорном пункте используется для контроля за линейностью нуль-пункта. При достаточной стабильности нуль-пункта может приниматься общий линейный нуль-пункт для всего рейса. В этом случае, а также при учете нелинейного смещения нуль-пункта гравиметров звенья рейсов не выделяются.

Погрешности измерения могут быть систематическими, полусистематическими и случайными.

Систематическими называют погрешности, имеющие закономерный характер и являющиеся общими для всей съемки. Например, при проведении съемки одним гравиметром неправильное определение цены деления прибора приведет к систематическому, закономерному отклонению измеренных значений силы тяжести от истинных. Систематические погрешности не могут быть обнаружены по данным съемки без привлечения дополнительной информации. Возможное влияние систематических погрешностей должно быть изучено заранее и исключено из измерений.

Полусистематическими называют погрешности, являющиеся систематическими для конкретного прибора, рейса, оператора и т. п., но изменяющиеся случайным образом для различных приборов, рейсов, операторов и т. п. Полусистематические погрешности аппаратуры возникают вследствие конструктивных и технологических особенностей различных приборов, погрешностей определения их цен деления (линейной и нелинейной составляющих). Полусистематические погрешности рейсов обнаруживают при сопоставлении результатов наблюдений на одних и тех же точках в разных рейсах, они проявляются в различии уровней рейсов, наличии "профильных" аномалий. Влияние полусистематических погрешностей ослабляется применением соответствующей методики съемки - проведением независимых измерений, т. е. измерений, выполненных различными гравиметрами, различными операторами, в разное время. Не являются независимыми измерения, выполненные:

1) одним оператором с двумя и более гравиметрами;

2) при одном и том же температурном режиме гравиметров;

3) в двух смежных звеньях рейса, имеющих общее наблюдение на смежном опорном пункте;

4) одним и тем же гравиметром;

5) на одном и том же опорном пункте, разделенные небольшим промежутком времени вследствие изменения режима работы прибора.

Случайными называются погрешности, имеющие случайный характер. Их влияние ослабляют проведением многократных измерений и статистической обработкой результатов наблюдений.

Опорная сеть

Опорная сеть предназначена для приведения съемок к единому общегосударственному уровню, учета и контроля смещения нуль-пункта гравиметров в рядовых рейсах. Опорная сеть состоит из государственной гравиметрической сети I, II, III классов, создаваемой специальными организациями, и полевой сети.

Полевую опорную сеть привязывают к государственной гравиметрической сети. Данная опорная сеть представлена в виде двух опорных пунктов, увязанных между собой двумя приборорейсами и увязаны с опорным гравиметрическим пунктом I, II класса. Рядовая съемка будет производиться методикой последовательных единичных измерений по маршруту ОП - контроль - рядовая съемка - контроль. То есть каждый день съемку необходимо начинать с опорного пункта и заканчивать на нем (поправка за сползание нуль-пункта).

Размер участка работ составляет 228 км. Находим расстояние между профилями, в соответствии с масштабом, 50 м, между пикетами 25 м.

Погрешность гравиметра CG-5 Autоgrav, которым производится съемка, равна 0.015.

2.4 Методика топогеодезического обеспечения гравиметрических работ

Топографо-геодезические работы при наземных гравитационных съемках включают в себя:

1) разбивку профилей и пунктов наблюдений с гравиметрами;

2) определение координат и высот пунктов наблюдений;

3) нивелировку поверхности вокруг пункта наблюдений для учета влияния рельефа местности;

4) закрепление пунктов наблюдений на местности;

5) составление геодезической основы для гравиметрической карты;

6) технический контроль и оценку точности гравиметрических работ.

План прохождения всех точек каркасной, заполняющей и рядовой сети представлен на схеме проектных гравиметрических пунктов. Разбивка каркасной сети от исходного пункта будет производиться на машине. Разбивка заполняющей и рядовой сети будет производиться в пешем порядке.

Пункты опорной гравиметрической сети закрепляются в соответствии с требованиями инструкции по геодезическим работам при геофизических съемках. Рядовой пункт закрепляется деревянным колышком или надписью на постоянном предмете местности с сохранением этого обозначения в продолжение всего полевого сезона для возможных контрольных измерений. Для определения координат пунктов наблюдений использовать автоматические топопривязчики.

Текущий контроль осуществляется начальником партии, техническим руководителем или другим уполномоченным лицом по окончании каждого рейса (дня) и состоит в приемке полевого материала. Результаты проверки, текущая приемка полевых материалов записываются в регистрационном журнале. Приемка полевых материалов проводится периодически в процессе полевых работ и по окончании их специальной комиссией, назначенной руководством предприятия. Оценка полевых материалов (раздельно гравиметрических и геодезических) дается по трехбалльной системе.

2.5 Камеральная обработка материалов

Камеральная обработка данных гравиметрической съемки делится на два вида - первичную и окончательную. Первичная обработка выполняется в поле, в процессе проведения съемочных работ, окончательная выполняется в камеральных условиях на базе партии или экспедиции.

При первичной камеральной обработке обычно ведется расчет полных значений ускорения силы тяжести с введением поправок за лунно-солнечные вариации (при высокоточной съемке), иногда за температуру и нелинейность шкалы прибора, а также рассчитываются полученные (реальные) погрешности съемки. Чаще всего при обработке вводится поправка только за смещение нуля гравиметра.

Первичная обработка данных

Поскольку гравиметрами измеряются не полные значения ускорения силы тяжести, а его приращения, наблюдения с гравиметром всегда начинаются на опорных пунктах, где полные значения силы тяжести определяются заранее с повышенной точностью.

Зная полное значение силы тяжести на опорном пункте (так называемое “жесткое” значение -gОП 1) и, взяв отсчет на этом пункте (nоп), а затем на пунктах рядовой съёмки (n1; n2; n3…ni и т.д.), приращения силы тяжести на каждом из рядовых пунктов относительно опорного можно определить, как

g1= c (n1-nоп 1),

g2= c (n2-nоп 1),

gi= c(ni-nоп 1)

где С - цена деления гравиметра. Алгебраически суммируя приращения на каждом пункте с жестким значением, получают полные значения силы тяжести на каждом рядовом пункте:

g1 = gon1 + g1,

g2 = gon1 + g2,

gl = gon1 + gi.

Однако полученные значения gi будут определены с ошибкой, поскольку гравиметр обладает сползанием нуль-пункта. Для учета этой ошибки каждое звено рейса (маршрута) должно не только начинаться, но и заканчиваться на опорном пункте, причем не обязательно на том же, так как полные (абсолютные) значения силы тяжести известны на каждом из опорных пунктов. При этом надо выполнять обязательное условие - промежуток времени между отсчетами на опорных пунктах (или говорят: длительность звена рейса) должен быть не больше времени рабочего режима гравиметра, которое определяют опытным путем перед началом работы. Обычно это время не превышает 3-4 часов. Затем приступают к обработке данных. Вычисляют для каждой точки разность отсчетов, вычитая из отсчетов на каждой точке самый первый отсчет на опорной точке (ni = ni-n0). Умножают разности отсчетов на цену деления (g = c·ni).

На миллиметровке строят график зависимости сползания нуль-пункта от времени, считая эту зависимость линейной. Затем определяют величину сползания нуль-пункта для каждого пункта рядовых наблюдений пропорционально времени. Время отсчитывается от отсчета на первом опорном пункте и поправка вводится с обратным знаком.

Окончательная обработка

Для разведочных целей непосредственное сопоставление измеренных значений силы тяжести оказывается невозможным, Т.К. наряду с неоднородным распределением масс в Земле (что и является целью разведки) на силу тяжести оказывают влияние географическое положение точек наблюдений, их высота, окружающие массы рельефа и т.д. интерес представляют не полные значения g, а только их аномальные значения:

ga = gизм - г0 (1)

В формулах для нормальных значений силы тяжести учтено действие центробежной силы, которое не зависит от распределения масс в Земле, поэтому аномалии Дg отражают только неоднородное распределение масс и тождественно совпадают с аномалиями притяжения. Однако в формуле (1) gизм относится к физической поверхности Земли, а г0 - к поверхности эллипсоида. Чтобы получить аномалию ga, надо либо привести измеренное значение gизм к поверхности эллипсоида, либо привести нормальное поле г0 к физической поверхности Земли. С математических позиций это все равно, но более удобным оказалось приведение нормального поля к физической поверхности Земли. Такое приведение или редуцирование осуществляется с помощью поправок.

Практически при редуцировании используют высоты от уровня моря, т. е геоида, а не от сфероида, поэтому величины g и г относятся разным поверхностям. Это дает лишь постоянный фон на участках измерений. Такие аномалии называются смешанными (чистыми называют аномалии, отнесенные к одной поверхности). Если рассматриваются территории порядка континентов, то надо вводить поправку за искажающее действие отклонения геоида от сфероида. Ее максимальное значение может быть до 40 мГл.

Обычно при окончательной обработке гравиметрических данных используют следующие поправки и соответствующие им редукции.

1. Поправка за высоту точки стояния прибора

Наблюдения с гравиметром обычно проводятся на неровном рельефе земной поверхности. При этом значение силы тяжести зависит от высоты точки наблюдения - с увеличением высоты значения силы тяжести уменьшается. Для того, чтобы рельеф поверхности наблюдения не вносил ошибок в наблюденные данные, результаты гравиметрической съемки приводят к уровню моря (или редуцируют на уровень моря). Если представить себе, что между уровнем моря и поверхностью наблюдения нет горных пород, а находится только воздух, то, учитывая формулу нормального вертикального градиента силы тяжести Vzz, зависимость между абсолютной отметкой точки наблюдения (Н) и приращением силы тяжести на этой высоте (gс.в.) можно записать в виде:

gс.в. = 0,3086·Н (2)

Эта поправка называется поправкой за высоту точки стояния в свободном воздухе, или редукцией Фая.

2. Поправка за плотность пород промежуточного слоя

Поправка за высоту определяется из предположения, что между уровнем моря и поверхностью наблюдений ничего нет. На самом же деле в пространстве между уровнем моря и рельефом поверхности съемки находятся горные породы с плотностью уп.с. (так называемая плотность пород промежуточного слоя).

Поправки за высоту точки стояния и плотность пород промежуточного слоя

Поправка за плотность промежуточного слоя определяется, согласно теории, также из простого соотношения:

gп.с. = - 0,0419уп.с. Н (3)

Минус в формуле поставлен из-за того, что породы плотностью уп.с. завышают значение силы тяжести, поэтому поправка всегда отрицательна. В практике обработки обычно обе эти поправки объединяются в одну и суммарная поправка называется поправкой (или редукцией) Буге:

gб = gс.в. + gп.с. = (0,3086 - 0,0419уп.с.) Н (4)

Кроме того, для целей разведочной геофизики необходимо знать аномальное поле, а его невозможно вычислить, не зная нормального поля. Как известно, фигуру Земли определяет геоид - геометрически сложная поверхность равных значений потенциала силы тяжести, совпадающая с невозмущенной поверхностью мирового океана и продолженная под континентами. Из теории гравитационного потенциала следует, что геоид очень близок к сфероиду с малым сжатием. Поле силы тяжести на поверхности сфероида или трехосного эллипсоида определяется из теоремы Клеро:

g0= gэ(1 + ·sin2 - 1·sin22), (5)

где - географическая широта точки, gэ - значение силы тяжести на экваторе. Для определения коэффициентов и 1 следует измерять значения силы тяжести в большом числе точек, равномерно распределенных на земной поверхности. Таким образом можно составить столько уравнений типа (7), сколько сделано наблюдений. В правые части уравнений подставляют координаты точек наблюдений, в левые - значения g0, полученные из наблюдений и редуцированные к уровню моря. Имеется множество формул нормального распределения силы тяжести, выведенных различными авторами. Для нашей страны наилучшим образом представляет Землю эллипсоид О.Н. Красовского, имеющий сжатие . Эллипсоиду О.Н. Красовского наиболее соответствует формула нормального поля, полученная Гельмертом (1901-1909 гг.):

0 = 978030 (1+0,005302 sin2 - 0,000007 sin22) - 14 (мгл). (6)

Аномальное значение (gа) вычисляется как разность наблюденного значения силы тяжести в редукции Буге и значения нормального поля (0) в каждой точке наблюдения:

, (7)

где gб определяется по формуле (6).

Согласно инструкции по гравиразведке, при проведении гравиразведочных работ необходимо вычислять редукцию Буге с тремя плотностями: 1 = 2,67 г/см 3 (средняя плотность верхней части земной коры) и 2 - реальная средняя плотность пород района.

Значение gа, вычисленное по формуле (7), называют аномальным значением силы тяжести в неполной топографической редукции, так как здесь ещё не учтено гравитационное влияние окружающего рельефа.

2.6 Геологическая интерпретация

При исследовании данного участка необходимо выявить закономерности распределения гравитационных аномалий на земной поверхности, установить причину возникновения этих аномалий, то есть их связь с геологическими процессами и объектами. После этого, по построенным изолиниям определить интересующие нас перспективные участки на предмет обнаружения оруденения. Затем мы выделили наиболее перспективный на наш взгляд участок. По полученным параметрам выявить на данном участке перспективные объекта, которые выделяются в изомалах поля силы тяжести с аномалией 0,06 млг и имеют локальные минимумы - 1,5 млг по внутренней части положительных аномалий, прослеживающиеся вдоль границы пласта, и ширина перспективной аномалии составляет 6 км.

Заключение

В результате проделанной работы мы использовали полученные знания для проектирования гравиметрических работ на месторождении Качканар, площадь проектируемого участка составила 176 км 2. Был построен график ?g, посчитаны соответствующие погрешности.

Исходя из физических свойств горных пород, можно сделать вывод, что в комплексе с гравиразведкой, можно применять и электроразведку.

Список литературы

1. Рудные месторождения СССР редактор Смирнов В.И. в 3-х томах М.: Недра, 1978 г.

2. Курс месторождений твёрдых полезных ископаемых под ред. Татаринова П.М. и Карякина А.Е. Ленинград: Недра, 1975 г.

3. Гравиразведка. Справочник геофизики.- М.: Недра, 1981.

4. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петро-физика). Справочник геофизики. М.: Недра, 1984 г.

Размещено на Allbest.ru