Области применения гравиразведки

Гравиразведка находит широкое применение при глубинных исследованиях Зем- ли, структурно-геологическом изучении земной коры, рекогносцировочно-поисковых работах, поиске и разведке различных полезных ископаемых (нефти, газа, рудных, не- рудных), при инженерно-геологических изысканиях.

Условия эффективного применения гравиразведки. Благоприятными условиями для эффективного применения гравиразведки при решении тех или иных прикладных геологических задач являются следующие.

1. Концентрация аномальных плотностных масс в объеме, отличающемся от плоскопараллельной толщи, т. е. наличие вертикальных, псевдовертикальных и даже пологих плотностных неоднородностей или замкнутых тел, напоминающих по форме геометрические тела (столбы, шары, цилиндры, уступы, пласты и т. п.).

2. Различия избыточной плотности аномалообразующих объектов (АО) тем больше, чем глубже они залегают.

3. Достаточная степень обоснованности (теоретической или экспериментальной) возможности решения конкретной геологической задачи в изучаемом районе на основе априорных данных, имеющейся аппаратуры и оптимальной системы наблюдений.

4. Превышение в 3—5 раз амплитуды аномалий над уровнем аппаратурно-

методических погрешностей.

5. Наличие дополнительной геолого-геофизической информации о строении раз- ных структурных этажей, которые вносят вклад в суммарное, полученное в результате суперпозиции аномальное гравитационное поле.

Региональные гравиметрические съемки суши и акваторий. Общей региональ- ной съемкой покрывают территорию всей суши и океана в масштабах мельче 1:200 000. Основными задачами региональной съемки являются: изучение литосферы и земной коры; оценка их мощности и строения; тектоническое районирование; выявление круп- ных структур; изучение строения фундамента; выявление перспективных площадей для поиска полезных ископаемых.

Интерпретация карт аномалий в редукции Буге ΔgБ качественная, а при наличии опорных геолого-геофизических профилей (как правило, сейсмических) может быть и количественной. В результате гравиметрических и сейсмических исследований обшир- ных территорий континентов и океанов устанавливают прямую зависимость между мощностью земной коры и ΔgБ . Установлено, что в геосинклинальных областях отме- чаются интенсивные (до -400 мГал) отрицательные аномалии, платформы характери- зуются небольшими аномалиями разного знака, а на акваториях наблюдаются интен- сивные положительные (до 400 мГал) аномалии, причем тем большие, чем меньше мощность земной коры. Объясняется это тем, что подошва земной коры (граница Мо- хоровичича, названная в честь югославского ученого, впервые обнаружившего ее) от-

деляет породы разной плотности: 2,8—3,0 г/см3 сверху и 3,1—3,3 г/см3 снизу. Поэтому

кривая ΔgБ отражает форму границы Мохоровичича, т. е. мощности земной коры.

По гравиметрическим и сейсмическим данным установлено, что при средней мощности континентальной земной коры на платформах примерно 30 км под горами (в геосинклиналях) она достигает 70 км, а в океанах уменьшается до 5 км. В целом по- верхность Мохоровичича зеркально повторяет форму поверхности рельефа Земли, в частности, существуют корни гор. Этот факт объясняют гипотезой изостазии, сущность которой сводится к представлению земной коры в виде отдельных блоков, «плаваю- щих» в пластичном подкоровом веществе (верхней мантии). Подчиняясь закону Архи- меда — чем больше нагружен блок (например, горами), тем глубже он погружается своей нижней частью, блоки земной коры как бы «плавают», и избыток масс на по- верхности компенсируется недостатком внизу.

По региональным гравиметрическим аномалиям типа гравитационной ступени выделяют платформенные и геосинклинальные области, глубинные разломы с верти- кальными перемещениями соседних блоков. На платформах с большой мощностью осадков (свыше 2—3 км) кривая ΔgБ характеризует поведение кровли кристаллическо- го фундамента: максимумам соответствуют поднятия в фундаменте, минимумам — прогибы. На участках небольшой глубины фундамента (до 2 км) кривая ΔgБ характери- зует и литологический состав фундамента, и его рельеф.

Поиски, и разведка полезных ископаемых. Важным направлением гравиразведки являются поиски и разведка нефтегазовых структур: соляных куполов, антиклинальных складок, рифовых массивов, куполовидных платформенных структур. Наиболее благо- приятны для разведки соляные купола, поскольку соль отличается низкой плотностью (σ=2,1 г/см3) по сравнению с окружающими породами и резкими крутыми склонами. Соляные купола, находящиеся в Урало-Эмбенском районе, Днепровско-Донецкой впа- дине и других районах, выделяются изометрическими интенсивными отрицательными аномалиями, по которым можно судить не только о их местоположении и форме, но и о глубине залегания.

Антиклинальные складки выделяются вытянутыми изолиниями аномалий Δg по- ложительного и отрицательного знака в зависимости от плотности пород, залегающих в ядре складок. Интерпретация результатов качественная, изредка количественная.

Многие месторождения нефти и газа приурочены к рифовым массивам, но их раз-

ведка гравиметрическим методом является задачей нелегкой. Для разведки рифовых

известняков среди осадочных терригенных пород используют анализ как региональ- ных, так и локальных аномалий, причем рифовые известняки выделяются, как правило, положительными аномалиями. Куполовидные платформенные поднятия, к которым также нередко приурочены месторождения нефти и газа, отличаются малой амплиту- дой и большой глубиной залегания. Их трудно изучать методами гравиразведки. Одна- ко применение высокоточных гравиметров позволяет вести разведку и этих структур, выделяющихся слабыми отрицательными аномалиями за счет разуплотнения пород над поднятиями.

В связи с разведкой угольных месторождений гравиметрию применяют как для определения границ угольного бассейна, таи и для непосредственных поисков отдель- ных месторождений и пластов угля. В качестве примера можно привести разведку Донбасса. Как известно, лишь часть Донбасса является открытым бассейном, а значи- тельные угленосные площади покрыты мощной толщей более молодых отложений. Эта область, как выяснено теперь, расположена между Курско-Воронежским и Украинским щитами и тянется вплоть до Каспийского моря. В некоторых случаях мощные, неглу- боко залегающие угольные пласты выделяются минимумами ΔgБ за счет малой (σ=1,1

г/см3) плотности углей.

Гравиразведку применяют в комплексе с другими геофизическими методами и для разведки рудных и нерудных ископаемых, причем ее привлекают как для крупно- масштабного картирования и выявления тектонических зон и структур, благоприятных для залегания тех или иных ископаемых, так и для непосредственных поисков и раз- ведки месторождений. Существенное отличие рудной гравиметрии от нефтяной состо- ит в меньшей глубинности, большей детальности и точности разведки.

Классическим примером применения гравиметрии являются поиски и разведка железорудных месторождений (особенно Курская магнитная аномалия и Кривой Рог), где гравиразведку применяют для изучения структуры бассейна, картирования железо- рудной толщи и поисков богатых руд. На железорудных месторождениях наблюдаются локальные положительные аномалии за счет высокой плотности железосодержащих руд. Работы проводят совместно с магниторазведкой, что позволяет определить разме- ры, глубины залегания, мощности рудных залежей. В рудной разведке часто применя- ют вариометрическую съемку. Из-за высокой плотности хромитов гравиразведка прак- тически является единственным методом поисков и разведки хромитовых руд. Несмот- ря на небольшие размеры рудных тел, при детальной разведке с гравиметрами и варио- метрами можно разведать даже отдельные жилы.

На рудных колчеданных и полиметаллических месторождениях основным мето- дом является электроразведка. Однако гравиразведка является хорошим методом для отделения рудных от безрудных электрических аномалий. С залежами колчеданных руд связаны интенсивные положительные аномалии за счет их повышенной плотности. Применяют как гравиметрическую, так и вариометрическую съемки, с помощью кото- рых оценивают размеры и глубину залегания рудных тел.

Широкое применение находит гравиметрия и при разведке нерудных ископаемых. Интенсивными положительными локальными аномалиями часто выделяются пегмати- товые, кварцевые, корундовые, баритовые жилы, кимберлитовые алмазные трубки, ме- сторождения слюд, марганца, боксита и многих других ископаемых. Минимумами вы- деляются месторождения минеральных солей.

Гравиразведку используют также при решении ряда инженерно-геологических задач: инженерно-геологическом картировании; изучении карстовых и трещиноватых зон; определении мощности ледовых покровов.