Условия эффективного применения геофизических методов

Условиями, определяющими успех применения конкретного геофизического ме- тода для решения геологической задачи, являются: контрастность физических свойств искомых геологических объектов и вмещающей среды, относительные геометрические размеры вызывающих аномалии объектов и уровень помех геологического и негеоло- гического происхождения. В простейшем случае представления о физических свойст- вах объекта и вмещающей среды сводятся к значению их средних значений. Более пол- ную характеристику дают как средние значения, так и их дисперсия. С этой целью по результатам массовых измерений свойств определенных комплексов пород строят ва- риационные кривые.

Понятия о дифференциации (контрастности) физических свойств изменяются в зависимости от метода и решаемых геологических задач. Например, для гравиразведки контрастность свойств оценивают значением избыточной плотности, а для электрораз- ведки — отношением удельных сопротивлений. Для поисков рудных тел гравиразвед- кой необходимы перепады плотности около 0,3—0,4 г/см3, а для решения структурных задач достаточны 0,1 г/см3, что связано с размерами разведываемых объектов. Для структурной электроразведки методом ВЭЗ достаточно отношения удельных сопротив- лений порядка 2—5, а для поисков рудных тел методом индуктивного профилирования перепад сопротивлений должен составлять 2 — 3 порядка и более.

Кроме контрастности средних значений свойств, важное значение имеет диспер- сия. При одинаковой разнице средних значений породы на рис. 8.3 (а) разделяются бо- лее надежно, чем на рис. 8.3 (б).

Рис.8.3 Вариационные кривые физических свойств пород двух типов (1, 2)

при разной дисперсии свойств (а, б)

Удобной количественной мерой различия свойств является надежность разделе- ния γ=1 - q, где q — отношение площади перекрытия вариационных кривых к сумме полных площадей под вариационными кривыми. Надежными для различия свойств считают значения γ от 75 до 100%.

Величины аномалий от объектов, кроме контрастностей физических свойств, оп- ределяются геометрическими соотношениями размеров объекта и глубины его залега- ния. Например, в электроразведке методом ВЭЗ надежное определение слоя возможно, если отношение его мощности h к глубине залегания Н удовлетворяет условию h/Н > 2—10. Слой практически не выделяется, если h/H < 0,1. Предельная глубина за- легания изометричных тел, определяемая разными методами геофизики, зависит от от- ношения радиуса тела R к глубине H. Например, величины аномалий над сферой

пропорциональны для Δg — R3/H2, для ΔZ — R3/HЗ, для UЕП — R2/H2, поэтому ско-

рость убывания поля с удалением от источника, а следовательно, и глубина исследова-

ния этими методами будут различными.

Еще одним важным условием применимости геофизических методов является уровень помех. Различают помехи геологического и негеологического происхождения. К первым относят влияние перекрывающих и подстилающих пород, рельефа местно- сти, неоднородности свойств вмещающих пород и т. д. Для электроразведки наиболь- шее значение имеют рыхлые проводящие отложения в верхней части разреза и слои высокого сопротивления (каменная соль, ангидрит, межпластовые интрузии) на глуби- не, так называемые экраны. Экраны высокого сопротивления являются препятствием для методов постоянного тока, но проницаемы для переменного тока. Подстилающие породы оказывают заметное влияние на данные грави- и магниторазведки. Рельеф влияет на результаты электроразведки и очень сильно усложняет анализ данных грави- разведки. Толщи многолетнемерзлых пород, распространенные во многих районах на- шей страны, создают трудности при проведении электро- и сейсморазведки (устройст- во заземлений, возбуждение взрывами).

К помехам негеологического происхождения относят временные вариации геофи- зических полей. В гравиразведке такие вариации вызываются относительными пере- мещениями Солнца и Луны и относятся к предсказуемым; в магниторазведке — сол- нечной активностью и ее воздействием на ионосферу Земли, они непредсказуемы и требуют учета. Электромагнитные поля характеризуются вариациями теллурических токов, связанных с солнечной активностью, и блуждающих токов техногенного проис- хождения, а также вариациями полей грозовых разрядов. Для большинства методов электроразведки это поля-помехи, требующие средств для их подавления или учета. Однако в некоторых методах электроразведки используют физические поля помех с целью получения полезной геологической информации. Приведенные факты подчерки- вают относительность понятия помехи.

В геофизике все более заметными становятся помехи, порождаемые деятельно- стью человека. Сейсмическая вибрация, блуждающие электрические токи, железные предметы в земле и на ее поверхности, подземные горные выработки, техногенные температурные аномалии нередко оказывают заметное влияние на качество геофизиче- ских измерений, а в некоторых случаях делают такие работы невозможными. Борьбу с помехами ведут либо методическими приемами, либо аппаратурными средствами.

К помехам также относят и погрешности измерений. Их делят на три категории: систематические, случайные и грубые (промахи). Систематические погрешности обу- словлены недостатками конструкции прибора или несовершенной методикой измере- ний и могут быть выявлены путем периодических поверок и устранены введением по- правок (например, поправкой за сползание нуль-пункта прибора в грави- и магнитораз- ведке). На случайные погрешности влияет множество причин, учесть и устранить кото- рые не представляется возможным. Но влияние случайных погрешностей можно уменьшить статистическими приемами обработки. Грубые погрешности возникают при нарушении условий измерений или ошибок оператора (например, взятие отсчета не по той шкале прибора). Для борьбы с такими погрешностями необходимо на месте анали- зировать измеряемые значения и при наличии резкого разброса в показаниях проводить повторные замеры.