CC BY
22
УДК 550.837
В.А.КУЛИКОВ, А.Г.ЯКОВЛЕВ
Московский государственный университет
В.П.ГРЕБНЕВ ООО «Северо-Запад», Москва А.И.КОРЯВКО
ГФУГП «Центральная геологическая экспедиция»,
Москва
ПРИМЕНЕНИЕ АМТЗ НА ВОРОНЕЖСКОЙ АНТЕКЛИЗЕ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПЛОЩАДЕЙ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ НА УРАНОВЫЕ РУДЫ
Осенью 2002 г. - летом 2003 г. на Бобровском участке Воронежской области ГФУГП «Центральная геологическая экспедиция» и ООО «Северо-Запад» были выполнены работы методом аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ) с целью изучения строения верхней части фундамента и выявления ураново-рудных районов.
По результатам двумерной инверсии данных АМТЗ были построены карты электрического сопротивления пород фундамента, которые по уровню сопротивления разделились на два блока: западный - высокоомный (Лосевский блок) и восточный - более низкоомный (Калач-Эртильский блок). Разделение двух мегаблоков происходит по Лосево-Мамонской проводящей зоне меридионального простирания. Низкие сопротивления пород в районе Ло-сево-Мамонского регионального разлома связаны, вероятно, с высокой степенью графити-зации вдоль ослабленной зоны. Для уточнения строения Лосево-Мамонской проводящей зоны по четырем профилям была решена обратная двумерная задача по программе Ново-жинского.
Audio-frequency magnetotelluric (AMT) soundings were performed at the Bobrovsky area of Voronezh region by «Central Geological Expedition» state enterprise and «North-West» company in 2002-2003. The survey was aimed at the study of the upper part of metamorphic basement in order to reveal uranium-perspective zones.
Resistivity maps of the basement were constructed as the result of 2D smoothed-structure AMT data inversion along several profiles. Two main blocks were revealed: highly resistive western (Losevsky block) and less resistive eastern (Kalach-Ertilsky block). They are separated by a quasi-meridional Losevo-Mamonskaya conductive fractured zone. Its low resistivity is probably connected with a high graphite content in this weakened zone. Inversion of AMT data in class of 2D piecewise-uniform models has allowed to obtain detailed resistivity cross-sections of Losevo-Mamonskaya zone along four profiles.
Обобщение геологических материалов по Воронежской антеклизе, проведенное в 90-х годах прошлого столетия, позволило обосновать принципиальную возможность обнаружения в юго-восточной ее части месторождений урана двух геолого-промышленных типов, имеющих в настоящее время наибольшую промышленную ценность: 1) крупных месторождений с богатыми рудами вблизи региональных несогласий между архей-раннепротерозойским основанием
и позднепротерозойским платформенным чехлом; 2) инфильтрационных месторождений в породах чехла платформы, пригодных для отработки способом скважинного подземного выщелачивания. Наибольший интерес вызывает восточная часть Воронежского кристаллического массива. Геологические этапы развития этого региона сходны с двумя ураново-рудными районами Канадского и Австралийского щитов (Атабаски и Пайн-Крик) [1, 2].
Из известных в юго-восточной части Воронежского кристаллического массива полей развития воронежской свиты на сегодняшний день наиболее доступным для изучения представляется Бобровский участок. Породы воронежской свиты образуют здесь депрессионную структуру общего близме-ридионального направления площадью около 100 км . Депрессия располагается в зоне сочленения плагиомигматизированного и гранитизированного Лосевского блока с Ка-лач-Эртильским, выполненным относительно слабо метаморфизованными флишоид-ными образованиями воронцовской серии, контактирующими по глубинному Ливен-скому разлому. Зажатая между ним и образующим ее с востока региональным Лосево-Мамонским разломом депрессионная структура разбита многочисленными разрывами северо-восточного и северо-западного близ-широтного простирания. В подстилающих депрессию образованиях воронцовской свиты отмечаются прослои и пачки углеродсо-держащих пород.
Сопротивление пород осадочного чехла в данном районе колеблется от первых ом на метр до 100 Ом-м, а пород фундамента -от тысячи до десятков тысяч ом на метр. Однако некоторые зоны фундамента могут обладать повышенной электропроводностью. Такие зоны могут быть связаны с наличием в породах фундамента минералов, обладающих электронной проводимостью. Применительно к Бобровской площади зоны Ливинского и Лосево-Мамонского разломов могут иметь пониженное сопротивление по отношению к породам фундамента при условии, что в настоящее время породы в этих зонах обладают повышенной трещиновато-стью. На схематической геологической карте докембрийского фундамента в породах воронцовской свиты указано наличие прослоев углеродистых сланцев. Исходя из уровня метаморфизма, характерного для раннего протерозоя, следует ожидать, что углерод в этих породах, по всей видимости, находится в виде графита. Таким образом,
мы получаем важнейший индикатор, позволяющий отличить породы воронцовской серии от других пород фундамента.
Осенью 2002 г. - летом 2003 г. на Бобровском участке Воронежской области ГФУГП «Центральная геологическая экспедиция» и ООО «Северо-Запад» были выполнены работы методом аудиомагнитотел-лурического зондирования (АМТЗ) с целью изучения строения верхней части фундамента и выявления ураново-рудных районов. Работы выполнялись с аппаратурой АКФ (завод «Геологоразведка», Санкт-Петербург) и аппаратурой MTU-5A («Phoenix», Канада). Общий объем работ составил 725 точек АМТЗ.
После обработки данных были построены пространственно-частотные разрезы, карты изолиний кажущегося сопротивления и фазы импеданса на нескольких периодах [4]. На рис.1 приведены карты кажущихся сопротивлений по меридиональной компоненте на периодах 0,04 и 0,0625 с. Выбранные периоды отвечают восходящей ветви на кривых рТ, а следовательно, верхним частям фундамента. Анализ карт показывает, что по значениям кажущихся сопротивлений рТ и фТ вся исследуемая площадь делится на два участка: юго-западный высо-коомный, ассоциируемый с Лосевским блоком, и северо-восточный, низкоомный, ассоциируемый с Калач-Эртильским блоком фундамента. Разделение этих двух блоков происходит по линейной проводящей зоне север-северо-западного простирания, предположительно Лосево-Мамонскому разлому. Если на юге планшета это узкая линейная зона пониженных значений рТ и фТ, то на севере ее мощность существенно возрастает. Юго-восточный участок на высоких частотах по характеру сопротивлений относится к Калач-Эртильскому блоку, а на низких к более высокоомному, Лосевскому.
Для получения общей картины геоэлектрического разреза Бобровской площади по результатам двумерной инверсии данных АМТЗ были построены карты электрическо-
б
км
14 16 18 20
П" 61П -МП _
14 -
12 -
2 -О
!
тЩ
5КЧ
6 8 10 12 14 16
км
Рис.1. Бобровский участок. Карты кажущегося сопротивления на периодах 0,04 с (а) и 0,0625 с (б)
го сопротивления пород фундамента на глубинах 250 и 500 м (рис.2). В основе комплекса двумерной инверсии лежат программы Р.Макки (США, компания GSY-USA и Массачусетский технологический институт) и К.Новожинского (Институт геофизики Польской академии наук) [3, 5]. В качестве продольных были выбраны меридиональные, а в качестве поперечных широтные кривые АМТЗ. Инвертированы продольные и поперечные кривые в 608 пунктах АМТЗ по 14 профилям. По уровню сопротивления породы протерозойского фундамента разделяются на два блока: западный высокоом-ный (Лосевский блок) и восточный более низкоомный (Калач-Эртильский блок). Разделение двух мегаблоков происходит по Ло-сево-Мамонской проводящей зоне меридионального простирания. Низкие сопротивления пород в районе Лосево-Мамонского ре-
гионального разлома связаны, вероятно, с высокой степенью графитизации вдоль ослабленной зоны.
Из результатов двумерной инверсии установлено, что хорошо проводящие породы Лосево-Мамонского разлома перекрыты сверху небольшой по мощности (150-300 м) пачкой высокоомных пород. Отсутствие гальванической связи с проводящим осадочным чехлом подтверждает поведение меридиональных и широтных кривых АМТЗ при пересечении Лосево-Мамонского разлома. Сопротивление пород, слагающих Лосе-во-Мамонский разлом, по результатам одномерной интерпретации составляет единицы -первые десятки ом на метр.
Еще одна зона пониженных сопротивлений протерозойского фундамента наблюдается к западу от воронежской серии. Здесь
а
км
30
км
30
8 10 12 14 16 18 20
800 550 440 330 240 140 80 40 20
км
Ом-м
Рис.2. Бобровский участок. Карты удельного сопротивления пород на глубине 250 м (а) и 500 м (б) 1 - Лосевский блок; 2 - Калач-Эртильский блок; 3 - Лосево-Мамонский разлом; 4 - Ливенский разлом;
5 - воронежская свита
б
а
сопротивление пород первые сотни ом на метр. Возможно, эта зона связана с выходом воронцовской серии или оконтуривает Ливенский разлом.
Породы воронежской свиты проявляются на картах сопротивлений как узкий высокоомный блок, вытянутый в меридиональном направлении. По значениям сопротивлений породы воронежской свиты близки к породам Лосевского блока. С востока они ограничены Лосево-Мамонским разломом, а с запада их распространение ограничивает проводящая зона субмеридионального простирания, которая может быть связана как с Ливинским глубинным разломом, так и с выходами графитизированных пород во-ронцовской серии.
Для уточнения строения Лосево-Мамонской проводящей зоны по четырем профилям (2а, 3, 4, 8) была решена обратная двумерная задача по программе Новожин-ского. В качестве стартовой была выбрана двухслойная модель. Верхний слой - осадочный чехол с сопротивлением 20 Ом-м, нижний слой - кристаллический фундамент с сопротивлением 1000 Ом-м. В аномальной зоне сопротивление фундамента было задано до глубины 6 км по сетке 10 х 10 ячеек. По результатам подбора Лосево-Мамонский разлом представляет собой узкую проводящую зону, достаточно полого падающую на восток до глубин 2-3 км. Сопротивление пород фундамента в зоне опускается до нескольких ом на метр. Точность подбора
продольных и поперечных кривых составила 8-10 %. Аналогичная модель была получена и по магнитным данным по профилям 2а, 4 и 8.
ЛИТЕРАТУРА
1. Афанасьев Г.А. Предпосылки рудоносности Восточно-Воронежского геоблока Русской платформы / Г.А.Афанасьев, Н.К.Клюев // Разведка и охрана недр. 2000. № 3-4. С.12-17.
2. Лаверов Н.П. Условия образования крупных месторождений урана // Итоги науки и техники. Серия «Рудные месторождения». М., 1988. Т.21. С.107-111.
3. Новожинский К. Анализ эффективности программ для двумерной инверсии магнитотеллурических данных / К.Новожинский, П.Ю.Пушкарев // Изв. АН СССР. Физика Земли. 2001. № 6. С.72-85.
4. Berdichevsky Mark N. Magnetotellurics in the context of the theory of ill-posed problems / Mark N. Berdichevsky, Vladimir I. Dmitriev // Society of Exploration Geophysicists. Tulsa. Oklahoma. USA. 2000. Р.1-5.
5. Rodi W. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion / W.Rodi, R.L.Mackie // Geophysics. 2001. 66. P.174-187.
