CC BY
36
УДК 550.372+621.371
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ДИАГНОСТИКА ГОРНЫХ ПОРОД ВИТИМСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ И БУРЕИНСКОГО МАССИВА В СНЧ-ОНЧ-ДИАПАЗОНАХ РАДИОВОЛН
Д. Г. Буянова, Ю. Б. Башкуев, В. Б. Хаптанов, В. Р. Адвокатов
Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, 6. E-mail: [email protected]
Рассмотрены статистические характеристики эффективного сопротивления р_ различных комплексов горных пород Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СНЧ-ОНЧ-диапазонах радиоволн, полученные методом радиоимпедансного зондирования.
Ключевые слова: эффективное сопротивление, радиоимпедансное зондирование.
ELECTROMAGNETIC DIAGNOSTICS OF VITIM PLATEAU AND BUREYA MASSIF ROCKS IN ELF-VLF RADIO SPECTRUM BANDS
D. G. Buyanova, Yu. B. Bashkuev, V. B. Khaptanov, V. R. Advokatov
Institute of Physical Materials Science of the Russian Academy of Sciences Siberian branch
6 Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russia. E-mail: [email protected]
Statistical characteristics of the effective resistance of the various rock complexes of Vitim plateau and Bureya massif in ELF-VLF radio spectrum bands, obtained by radioimpedance sounding, is examined.
Keywords: effective resistance, radioimpedance sounding.
В связи с освоением Озернинского рудного узла [1] и началом проектирования рокадной железной дороги от Транссибирской магистрали до Байкало-Амурской железной дороги в районе Озернинского горнопромышленного узла актуальной на востоке России стала задача изучения электрических свойств горных пород Витимского плоскогорья, а также Буреинского массива. Цель исследований - геоэлектрическое картирование двух участков на востоке России со сложным геологическим строением. В докладе дано обобщенное статистическое описание электрических свойств горных пород Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СНЧ-ОНЧ-диапазонах радиоволн по данным радиоимпедансного зондирования (РИЗ). Техника эксперимента и методика обработки результатов подробно рассмотрены в работах [2; 3]. На Витимском плоскогорье работы выполнены на участках «Сосновоозерский», «Багдаринский», а также на профиле «оз. Баунт - Багдарин». Результаты статистической обработки эффективного сопротивления р. горных пород на участках «Сосновоозерский» и «Багдарин-ский» представлены в табл. 1. На профиле «оз. Баунт -Багдарин» протяженностью 90 км эффективное сопротивление р. изменяется в широких пределах от 350 до
7 200 Ом • м, в среднем р. = 2 000-2 400 Ом • м, 85 % р. выше 1 000 Ом • м. Гистограммы распределения гранитоидов и метаморфических пород приведены на рис. 1. На Витимском плоскогорье распространены многолетнемерзлые горные породы.
Интерпретация частотной зависимости модуля и фазы поверхностного импеданса для мерзлоты Витимского плоскогорья приведена на рис. 2. Карта эффективного сопротивления участка «Багдаринский» на частоте 17,4 кГц приведена на рис. 3.
Измерения в СНЧ-диапазоне выполнены в 5 пунктах на частотах 44 и 82 Гц с использованием радиополя установки «Зевс» [4]. Схема расположения пунктов наблюдений приведена на рис. 4. Результаты измерений модуля поверхностного импеданса |5|, фазы ф8 и эффективного сопротивления р_ представлены в табл. 2.
Аэроработы на Буреинском кристаллическом массиве выполнены на 9 маршрутах участка «Ниман-ский». Общая длина маршрутов - 587 км, при расстоянии между маршрутами 5 км исследованный участок имеет площадь 2 600 км. Схема маршрутов участка «Ниманский» приведена на рис. 5. Гистограммы распределения р_ трех комплексов горных пород, а также всего участка «Ниманский» приведены на рис. 6. Результаты статистической обработки р_ на частоте 17,4 кГц для каждого маршрута и трех основных комплексов горных пород приведены в табл. 3. Как видно из табл. 3, наиболее низкие значения р_ имеют юрские и меловые осадочные отложения, а метаморфические породы протерозоя и синийские образования по величине р_ сходны с разновозрастными гранитоидами.
*Работа выполнена при поддержке Интеграционного проекта СО РАН №11, гранта РФФИ №12-02-98002.
Таблица 1
Статистическая обработка эффективного сопротивления р_ горных пород
Горные породы г кГц N р„/рс.г., Ом ■ м стр/стійр рмакс/рмин Участок
Кристаллические породы
Гранитоиды палеозойские 17,4 619 2 900 2 200 2 300 0,33 15 500 300 Багдаринский
Метаморфические породы 17,4 392 3 200 2 700 1 900 0,25 1 300 400 Багдаринский
Гранитоиды палеозойские 22,3 983 1 700 1 400 1 200 0,31 7 200 140 Сосново-озерский
Фельзитпорфиры, ортофи-ры, их туфы 22,3 220 1 300 900 1 000 0,38 100 000 40 Сосново-озерский
Трахибазальты, их туфы, туфобрекчии 22,3 53 770 520 740 0,42 3 300 50 Багдаринский
Осадочные породы
Конгломераты с прослоями гравелитов юрского возраста 22,3 113 340 270 210 0,35 1 350 16 Еравнинская впадина
Мезокайнозойские песчано-глинистые отложения 22,3 122 280 220 240 0,32 840 25 Еравнинская впадина
Осадочные коры выветривания на гра-нитоидах 22,3 199 480 380 290 0,33 1 600 20 Еравнинский останец
б
Рис. 1. Гистограммы распределения эффективного сопротивления гранитоидов (а) и метаморфических пород (б) на участке «Багдаринский»; гранитоидов (в) на участке «Сосновоозерский»
а
в
Рис. 2. Результаты интерпретации частотной зависимости модуля и фазы импеданса для мерзлоты Витимского плоскогорья
108° 114°
Рис. 4. Схема расположения пунктов наблюдений в СНЧ-диапазоне
Таблица 2
Измерения модуля поверхностного импеданса |8|, фазы ф8 и эффективного сопротивления р_
Пункт наблюдения 44 Гц 82 Гц
|5| ■ 10 Фб, град р_, кОм ■ м |б| ■ 10 Фб, град р_, кОм ■ м
1 Поповское - - - 8,4 -38 15,9
11 т. 317 4,9 -22 14,2 5,4 -20 10,1
12 Колчеданный 6,2 -8 58 6,1 -11 22
14 Кыргында 1,6 -5 6 1,9 -7 3,4
15 Тулдун 0,42 -19 0,11 0,61 -34 0,09
Рис. 5. Схема маршрутов участка «Ниманский»
а б в г
Рис. 6. Гистограммы распределения р_ на частоте 17,4 кГц различных типов (а-в) и всех комплексов горных пород участка «Ниманский» на Буреинском массиве (г)
Таблица 3
Статистическая обработка р_ на частоте 17,4 кГц
Номер маршрута, комплекс N p_, Ом ■ м CTlgp
min max с. а. с. г.
60 185 300 18 500 3 740 3 220 2 750 0,34
59 146 165 28 700 5 200 5 580 2 890 0,49
58 146 225 15 000 5 170 3 420 3 790 0,39
57 153 560 21 400 7 970 4 940 6 230 0,34
56 166 900 19 000 8 780 4 900 7 100 0,31
55 157 1280 32 100 11 000 6 840 8 900 0,3
54 179 115 25 500 5 880 4 220 4 670 0,31
53 182 1 250 44 500 11 800 8 150 9 740 0,27
52 189 115 33 500 8 000 5 940 5 970 0,34
J + K 121 165 3 300 1 400 720 1 180 0,29
PR + Sn 303 115 35 000 8 200 5 890 6 400 0,33
y(PR, PZ) 1 079 115 44 500 7 980 6 080 5 980 0,35
Проведена классификация и получены статистические характеристики эффективного сопротивления для различных комплексов горных пород в районах Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СДВ-диапазоне радиоволн. Установлена значительная дифференциация эффективного сопротивления между осадочными и кристаллическими породами, выявлено хорошее совпадение электрических границ различных комплексов горных пород с геологическими границами. Для однотипных пород статистическое распределение р~ соответствует логнормальному закону.
Библиографические ссылки
1. Нефедьев М. А. Объемная модель и оценка перспектив Озернинского рудного узла по геофизическим данным (Западное Забайкалье). Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. 184 с.
2. Аэроэлектроразведочная аппаратура РЭМП и результаты ее полевых испытаний / А. В. Вешев и др. // Геофизическая аппаратура. 1981. Вып. 73. С. 77-87.
3. Башкуев Ю. Б., Буянова Д. Г. Электрические свойства горных пород Алдано-Станового нагорья
по данным сверхдлинноволнового радиоимпедансного зондирования с борта самолета // Горный информационноаналитический бюллетень. 2011, № 1. С. 191-197.
4. Башкуев Ю. Б., Хаптанов В. Б. Глубинные ра-диоимпедансные зондирования земной коры с использованием электромагнитного поля СНЧ радиоустановки // Физика Земли. 2001. № 2. С. 75-84.
References
1. Nefed’ev M. A. Obiemnaya model i otsenka perspektiv Ozerninskogo rudnogo uzla po geofizicheskim dannim (Zapadnoe zabaikal'e). Ulan-Ude. Buryat Scientific Center Publishing House. 2009. 184 p.
2. Veshev A. V., Ivochkin V. G., Yakovlev A. V. et al. Geophysic equipment, vol. 73, 1981, pp. 77-87.
3. Bashkuev Yu. B., Buyanova D. G. Mining informational and analytical bulletin, 1, 2011, pp. 191-197.
4. Bashkuev Yu. B. and Khaptanov V. B. Deep Radio Impedance Sounding of the Crust Using the Electromagnetic Field of a VLF Radio Installation. Izvestiya, Physics of the Solid Earth (Fizika zemli), 2001, no. 2, vol. 37, p. 157.
© Буянова Д. Г., Башкуев Ю. Б., Хаптанов В. Б., Адвокатов В. Р., 2013
