WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Форма геологических объектов, их распределение в пространстве, плотность уникальны для конкретной геологической ситуации. Рассмотренные примеры позволяют сделать вывод, что для сложных геологических обстановок зависимости параметров КТД от величины g всегда могут быть получены путем решения прямой геомеханической задачи. Однако во многих случаях эти зависимости имеют простой вид и оценка НДС может быть проведена упрощенным способом.

Если результаты интерпретации поля силы тяжести позволяют выбрать объект, для которого зависимость параметров НДС от величины поля силы тяжести является однозначной функцией, то возможен пересчет g в характеристики НДС. Необходимо выбрать 50-70 точек наблюдения поля силы тяжести равномерно покрывающих диапазон изменения g, для выбранных точек по плотностной модели вычислить КТД и определить коэффициенты аппроксимирующей конструкции. Далее используя полученную зависимость ij(g) для всех точек вычисляют КТД, а по ним, в свою очередь, главные значения и главные направления тензора деформации, инварианты тензора деформации и иные характеристики НДС.

По этой методике рассчитывают параметры НДС для участков, на которых поле силы тяжести обусловлено в основном одним геологическим объектом, обладающим высокой избыточной плотностью по отношению к вмещающим породам, например, интрузией ультраосновного состава или рудным телом (см. рис. 8). К этой же группе относятся среды с карстовыми пустотами. Высокое значение дефекта плотности карстовой полости позволяет пренебречь влиянием других неоднородностей.

Оценка НДС геологической среды по полю силы тяжести, обусловленному влиянием большого количества объектов, - очень сложная задача. Даже на сравнительно небольших территориях в геологическом строении могут присутствовать несколько десятков геологических объектов, каждый из которых оказывает влияние на НДС. Оценка НДС в таких случаях определяется качеством интерпретации поля силы тяжести. Зависимости ij (g) в большинстве таких ситуаций - многозначные функции и не могут быть представлены аналитическими выражениями. Таким образом, зависимости параметров НДС от величины g обусловлены не только формой объектов, но и взаимным расположением геологических тел в пространстве.

По результатам измерений силы тяжести была проведена оценка напряженного состояния для южной части Верхнекамского месторождения калийных солей. Результаты вычислений приведены на рис. 9 [3]. Главные горизонтальные деформации вблизи земной поверхности представляют собой растяжения, за исключением юго-западной области, где среда испытывает сжатие. Третья главная деформация направлена вертикально и всюду, кроме южной части, представляет собой сжатие.

Наиболее общим подходом при оценке НДС по полю силы тяжести является решение прямой геомеханической задачи для плотностной модели исследуемой территории. Методика создания и верификации плотностной модели описана в работе [8]. Для оценки НДС существенную роль играет адекватность интерпретационной модели реальной ситуации. Оценка НДС среды со сложным геологическим строением может быть получена по следующей методике. По гравитационному полю в автоматизированном режиме на ЭВМ создается плотностная модель территории. В качестве элементарных источников аномалий силы тяжести принимают тела, для которых существуют эффективные компьютерные технологии решения обратных задач и установлены аналитические выражения расчета КТД. Затем в рамках линейной теории упругости суммированием эффектов от отдельных источников плотностной модели находят компоненты тензора деформации в узлах регулярной сети расчетных точек.

Если объекты достаточно удалены друг от друга то распределение параметров НДС вблизи объекта целиком определяется этим источником, поскольку величина деформации убывает с увеличением расстояния быстрее, чем поле силы тяжести. Поэтому вклад в НДС источников, удаленных на расстояние, втрое превышающее их поперечные размеры, можно не учитывать. С целью оценки влияния на НДС различных структур выполняют расчеты для отдельных источников или групп аномалиеобразующих источников. Для оценки изменения решения при изменении величин исходных параметров НДС изучаемого объекта определяется несколько раз.

а б

Рис. 9. Результаты расчетов компонентов тензора деформаций вблизи земной поверхности в южной части Верхнекамского месторождения: горизонтальные компоненты (а) и план изолиний вертикальной компоненты тензора деформации южной части Верхнекамского месторождения (б) (по В.В. Филатову и В.Б. Виноградову):

1 - величина и направление деформации сжатия; 2 – величина и направление деформации растяжения; 3 – населенные пункты; 5,6, 7 – изолинии ezz положительные, нулевые, отрицательные соответственно

При проведении работ нередко оказывается, что сеть магнитных наблюдений гораздо детальнее, чем гравиметрических. В таких случаях необходимо на основе аналитической аппроксимации магнитного поля вычислить псевдогравитационное поле и по нему выполнить оценку НДС [9]. После построения карт изолиний параметров НДС выделяют зоны максимальных и минимальных деформаций, области сжатия и растяжения. Проводят их анализ с привлечением всех имеющихся геолого-геофизических данных. Горные породы сопротивляются растяжению намного хуже, чем сжатию, поэтому зонам растяжения уделяют особое внимание. Пример вычисления gPS по данным магнитной съемки масштаба 1:10000 для небольшого участка Карамкенского месторождения размерами 22 км приведен на рис. 10.

На рассматриваемой территории находятся золоторудное месторождение и несколько рудопроявлений. Важная особенность участка - наличие мощной широтной серии разломов, в которой центральное положение занимает Главный широтный разлом. Гидротермальная проработка привела к существенному уменьшению плотности и намагниченности пород, причем по данным петрофизических исследований влияние на магнитную восприимчивость сильнее, чем на остаточную намагниченность. Ширина области гидротермальной проработки в разломных зонах может достигать километра.

а б в

Рис. 10. Магнитное поле (в нТл) (а), псевдогравитационное поле (в мГал) (б) и план изолиний вертикальной компоненты тензора деформации (в) одного из участков Карамкенского месторождения

К участкам оруденения приурочены мощные зоны разуплотнения, их размеры по простиранию достигают 2 км, ширина до 300 м, глубина превышает 500 м, плотность пород в зоне разуплотнения уменьшается до 2,40 г/см3, а дефект плотности по отношению к вмещающим породам достигает -0,2 г/см3. Магнитное поле рудных зон спокойное, с отрицательными значениями до 100 нТл.

Была создана объемная физико-геологическая модель зоны разуплотнения, составленная из прямоугольных параллелепипедов с разной глубиной до нижней кромки (рис. 11). Для модели были вычислены значения дилатации и коэффициентов Лодэ – Надаи. Результаты расчетов в виде планов изолиний приведены на рис. 11. Даже для простой модели план изолиний коэффициента Лодэ - Надаи имеет очень сложный вид, на нем присутствует 4 экстремума. По локальным аномалиям поля силы тяжести были вычислены главные компоненты ТД, построен план изолиний дилатации (рис. 12). По совокупности геолого-геофизических данных автором построена схема основных сжимающих и растягивающих усилий.

Мозаично-блоковое геологическое строение участка обусловило сложный характер наблюдаемых физических полей и поля дилатации. Палеокальдера характеризуется знакопеременными значениями дилатации от -20·10 до 15·10, т. е. амплитуда изменений невелика. Хорошо в поле дилатации отразились разрывные нарушения широтного и северо-западного простирания. Четко на плане проявлен наиболее древний и долгоживущий разлом субмеридионального простирания.

Рис. 11. План изолиний коэффициента Лодэ – Надаи (1), план изолиний дилатации (2) и контур плотностной модели зоны разуплотнения (3)

Рис. 12. План изолиний дилатации Карамкенского участка

-оцифровка изолиний дилатации в 10-9: 1 – изолинии отрицательных значений; 2 – изолинии нулевых значений; 3 – изолинии положительных значений; 4 – разрывные нарушения; 5 – контур палеокальдеры; оцифровка изолиний в 10-9

На плане изолиний дилатации Карамкенского участка в околоразломной зоне меридионального разлома наблюдается аномалия, аналогичная теоретической аномалии зоны разуплотнения (см. рис. 11). Максимумы этой аномалии соответствуют пересечению меридионального разлома с разломами других направлений. Геофизические данные подтверждают наличие деформаций растяжения в зоне его динамического влияния, ей соответствуют положительные значения дилатации. На плане в пределах палеокальдеры наблюдается полоса положительных значений дилатации северо-западного простирания, соответствующая области деформации растяжения. С севера к этой полосе примыкает месторождение.

Поскольку напряжения в геологической среде характеризуются пространственной изменчивостью, то и обусловленная ими намагниченность и плотность также меняются в пространстве. Характер распределения напряжений и закон изменения намагниченности горных пород в каждой разломной зоне индивидуальный.

Заключение

Основным результатом работы является создание новых типов физико-геологических моделей.

В работе представлена технология описания геологических поверхностей сплайнами различного вида, в зависимости от характера поверхности.

Разработана методика описания пространственного распределения плотности и намагниченности на основе кубических сплайнов.

Получены выражения для вычисления полей прямоугольного параллелепипеда, свойства которого описаны полиномом третьей степени.

Получены выражения расчета гравитационного и магнитного полей для моделей с произвольным законом изменения плотности и намагниченности в вертикальном и горизонтальном направлениях. Предлагаемая технология позволяет вычислить погрешность, с которой проводится аппроксимация среды. Для расчетов составлены программы для ЭВМ.

Разработаны алгоритмы решения обратных задач гравиразведки и магниторазведки для геологической среды с непрерывным пространственным изменением физических свойств.

Установлена взаимосвязь между параметрами напряженно-деформированного состояния геологической среды и величиной силы тяжести для объектов простой геометрической формы.

Установлены группы объектов, для которых зависимость характеристик напряженно-деформированного состояния от величины силы тяжести описывается взаимно однозначной функцией, и группа объектов, для которых эта зависимость корреляционная.

Создана методика расчета параметров НДС, учитывающая геометрическую форму изучаемых геологических тел. Методика реализована в программном обеспечении ЭВМ.

Разработана физико-геологическая модель разломных зон, учитывающая особенности распределения физических свойств и напряжений.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Статья, опубликованная в ведущем рецензируемом журнале,

входящем в перечень ВАК

1*. Виноградов. В.Б. О методике моделирования железорудных тел //Изв. вузов. Горный журнал. – 2008. - № 8. – С. 85-88.

Работы, опубликованные в других изданиях

  1. Виноградов, В.Б. Применение сплайн-функций для описания поверхности геологических объектов / В.Б. Виноградов, В.В. Филатов // Геофизические методы поисков и разведки рудных и нерудных месторождений. Вып. 12: Межвуз. науч. темат. сб.- Свердловск, 1986. - С. 51 – 55.
  2. Виноградов, В.Б. Прямая задача магниторазведки на основе представления поверхности геологических объектов сплайнами / В.В. Филатов, В.Б. Виноградов // Геофизический журнал. – 1988. - Т. 10, № 2. - С. 67 – 73.
  3. Виноградов, В.Б. Определение напряжений и деформаций в земной коре по полю силы тяжести // Геофизические аспекты изучения геологического строения месторождений калийных солей: cб. науч. трудов ВНИИГ. - Л., 1989. - С. 162 – 167.
  4. Виноградов, В.Б. Оценка напряженно-деформированного состояния геологической среды по геофизическим данным / В.Б. Виноградов, А.А. Кашкаров // Инф. лист. № 287-90. - Свердловск, 1991. - 4 с.
  5. Виноградов, В.Б. Методика расчета деформаций среды по гравитационному полю // Известия УГГГА. - Вып. 5. - Сер.: Геол. и геофизика. - Екатеринбург. 1996. - С. 110-111.
  6. Виноградов, В.Б. Магнитные и плотностные интерпретационные сплайн-модели/ В.Б. Виноградов // Известия УГГГА. Вып. 8. Сер.: Геология и геофизика. – 1998. –– С. 142 – 144.
  7. Виноградов, В.Б. Моделирование угленосных структур по данным магниторазведки / Д.Б. Иванов, В.Б. Виноградов, А.В. Чурсин // Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях. - Вып. 2. - Томск: Изд. ТГУ, 1999. - С. 212 – 214.
  8. Виноградов, В.Б. О методах интерпретации гравитационных и магнитных полей восточноуральских угольных месторождений // Известия УГГГА. - Вып. 15. Сер.: Геология и геофизика. – 2002. –– С. 209 – 214.
  9. Виноградов, В.Б. Выбор вида и параметров аналитической аппроксимации для расчета трансформаций // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных магнитных и электрических полей: Материалы 32-й сессии семинара им. Д.Г. Успенского. - Пермь: Горный институт УрО РАН, 2005. - С. 44.
  10. Виноградов, В.Б. Совершенствование методики обработки данных КМВ на железорудных месторождениях // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: материалы региональной научно-практической конференции. – Пермь: Пермский гос. ун-т, 2008. - С. 224-227.

Подписано в печать. 21.11.08 г. Формат 6084 1/16.

Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ. л. 1,0.

Тираж 100. Заказ

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории

множительной техники издательства УГГУ

620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Уральский государственный горный ун-т

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»