Использование фазовых параметров для разделения природы аномалий вызванной поляризации

Возможность разделения породных комплексов по минеральному составу, на основе частотных зависимостей параметров вызванной поляризации (ВП), весьма актуальна при проведении поисковых геофизических работ. Как правило, при поисках и разведке рудных месторождений измеряется лишь амплитуда одного из параметров поляризуемости, отражающая общую интенсивность эффекта ВП. Между тем, с середины прошлого столетия рядом исследователей теоретически обоснованы и показаны на практике характерные особенности частотных зависимостей ВП для различных минералов и пород. Большой вклад в освоение данной проблемы внесли Комаров В.А., Шаповалов О.М., Дахнов В.Н., Куликов В.А., Бухгейм В. и др. Однако широкого распространения на практике такие работы не получили ввиду сложности предлагаемых методик и высоких аппаратурных требований. В своей работе мы предлагаем численный параметр разделения вызванной поляризации графитизированных и сульфидсодержащих пород, с использованием стандартных образцов электроразведочнойаппаратуры и технически легко воспроизводимой методики. Для этого нам предстояло решить следующие задачи: проведение экспериментальных исследований фазово-частотных характеристик на образцах различного состава; анализ фазово-частотных зависимостей; лабораторное моделирование в подтверждение данной теории.

В качестве параметра, отражающего эффект ВП, нами выбран сдвиг фазы первой и третьей гармоник сигнала в приемной линии (фвп), обладающий высокой помехозащищенностью и наименьшим временем измерения [Куликов и Шемякин, 1978]. Исследования проводились в лаборатории КарНЦ РАН Института Геологии. Схема установки относительно проста - это измерительная ячейка объемом 17 литров, вмещающей средой для которой служит вода. В ячейке находится образец произвольной формы. Приемные неполяризующиеся электроды находятся в зафиксированном положении непосредственно над образцом. Установка подключается к аппаратуре - генераторному устройству TLT-30 и измерительному прибору ВПФ.В ходе эксперимента получены характерные кривые фазово-частотной зависимости образцов (графитизированных сланцев и сульфидов). Для наглядности было произведено нормирование измеренного фазового значения (рис.1), т.к. наибольший интерес представляет форма зависимости кривой, а не абсолютная амплитуда. Значительный разброс в характере зависимостей для сульфидсодержащих образцов продиктован наличием сульфидов различных металлов. Выделение мономинеральной фракции весьма затратно для студенческого исследования. Графики графита ведут себя более типично, имеют отрицательную производную на частотах 1,22-2,44 Гц, причем большую по амплитуде, чем у сульфидов. Можно заметить, что породы имеют различие и по третьей производной. В качестве численного параметра для разделения эффекта ВП сульфидной минерализации от графита мы предлагаем как производную на участке 1,22 - 2,44 Гц, так и 3-ю производную в интервале 1,22 - 4,88 Гц. Однако, последний параметр менее удобен, т.к. в 3 раза увеличивает трудозатраты во времени в полевых условиях.

Рис. 1 Зависимость нормированного фазового значения от частоты. Для подтверждения теории, мы провели лабораторное моделирование установкой ВП- СГ, широко распространенной при проведении поисковых работ методом ВП. Измерения проводились в баке для лабораторного моделирования, заполненном песком. Аномальными объектами служили два образца горных пород с сульфидной минерализацией играфитизацией. Образцы находились на глубине 5 см от поверхности. Соотношение измеренных значений сдвига фазы на частотах 1,22 Гц и 2,44 Гц над аномальными объектами подтвердиловозможность использования предложенного численного параметра для разделения указанных типов пород.

Таким образом, нами опробована технически доступная методика наблюдения фазово-частотных зависимостей на образцах горных пород, которая вполне применима в полевых условиях. Предложен численный параметр разделения графитизированных и сульфидизированных пород на основе наблюдения сдвига фазы ВП на двух частотах. Выполнено лабораторное моделирование электропрофилирования ВП, которое подтверждает применимость предложенного параметра на практике. Опробованная методикане требует использования нестандартной аппаратуры и специальной пробоподготовки. Измерение фазово-частотных зависимостей позволяет получить дополнительную информацию о поляризующемся объекте; выявить характерные особенности фазово-частотных зависимостей пород различных по минеральному составу, что дает возможность разделять аномалии ВП на качественном уровне.
Список литературы
1. Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. Л.: “Недра”, 1980. 391 с.
2. Куликов А.В. Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации / А.В.Куликов, Е.А.Шемякин - Москва: Недра, 1978. - 157с.
3. Куликов В.А. Практическое применение временных (частотных) характеристик процесса вызванной поляризации для разделения аномалий от углефицированных пород и сульфидов / В.А.Куликов, А.Г.Яковлев // Геофизика. - 2008. - №6. - с.55-60.
4. Куликов В.А. Разделение аномалий вызванной поляризации по частотным характеристикам дифференциального фазового параметра / В.А.Куликов, Н.И.Зорин, И.Т.Манжеева, А.Г.Яковлев // Геофизика. - 2013. - № 6. - с. 23-31.
Электроразведка: пособие по электроразведочной практике для студентов геофизических специальностей. Под редакцией проф. В.К. Хмелевского, доц. И.Н. Модина, доц. А.Г. Яковлева - М.: 2005. - 311 с.

Аннотация. В статье предлагается методика разделения графитизированных сланцев и пород, содержащих сульфидную вкрапленность, с помощью фазовых параметров вызванной поляризации, полученных в ходе проведенного авторами лабораторного исследования.
Ключевые слова: вызванная поляризация, фазовый параметр, разделение, графитизированный сланец, сульфидная минерализация.

М. А. Зиновьева