Электромагнитная диагностика горных пород Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СНЧ-ОНЧ-диапазонах радиоволн
Автор: Буянова Д.Г., Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б., Адвокатов В.Р.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты
Статья в выпуске: 5 (51), 2013 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены статистические характеристики эффективного сопротивления р_ различных комплексов горных пород Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СНЧ-ОНЧ-диапазонах радиоволн, полученные методом радиоимпедансного зондирования.
Эффективное сопротивление, радиоимпедансное зондирование
Короткий адрес: https://sciup.org/148177191
IDR: 148177191
Текст научной статьи Электромагнитная диагностика горных пород Витимского плоскогорья и Буреинского массива в СНЧ-ОНЧ-диапазонах радиоволн
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 ρ∼ горных пород на участках «Сосновоозерский» и «Багдарин-ский» представлены в табл. 1. На профиле «оз. Баунт – Багдарин» протяженностью 90 км эффективное сопротивление ρ ∼ изменяется в широких пределах от 350 до 7 200 Ом · м, в среднем ρ ∼ = 2 000–2 400 Ом · м, 85 % ρ ∼ 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 |δ|, фазы φ δ и эффективного сопротивления ρ ∼ 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 ρ∼ трех комплексов горных пород, а также всего участка «Ниманский» приведены на рис. 6. Результаты статистической обработки ρ ∼ 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 ρ ∼ имеют юрские и меловые осадочные отложения, а метаморфические породы протерозоя и синийские образования по величине ρ ∼ сходны с разновозрастными гранитоидами.
*Работа выполнена при поддержке Интеграционного проекта СО РАН №11, гранта РФФИ №12-02-98002.
Таблица 1
Статистическая обработка эффективного сопротивления ρ ∼ горных пород
Рис. 1. Гистограммы распределения эффективного сопротивления гранитоидов ( а ) и метаморфических пород ( б ) на участке «Багдаринский»; гранитоидов ( в ) на участке «Сосновоозерский»
Рис. 2. Результаты интерпретации частотной зависимости модуля и фазы импеданса для мерзлоты Витимского плоскогорья
№600 Смм. y3.h,=40 m, Л=600 Омм, £.=10. h.=>
Рис. 3. Карта эффективного сопротивления участка «Багдаринский» на частоте 17,4 кГц
|
Горные породы |
f , кГц |
N 1 |
ρ ∼ / ρ с.г. , Ом · м |
σ ρ / σ lg ρ |
ρ макс/ ρ мин |
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 нитоидах |
на гра- |
22,3 |
199 |
480 380 |
290 0,33 |
1 600 20 |
Еравнинский останец |
Таблица 2
|
Пункт наблюдения |
44 Гц |
82 Гц |
||||
|
|δ| · 10 |
φ δ , град |
ρ∼ , кОм · м |
|δ| · 10 |
φ δ , град |
ρ∼ , 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 |
Таблица 3
Статистическая обработка ρ ∼ на частоте 17,4 кГц
|
Номер маршрута, комплекс |
N |
ρ∼ , Ом · м |
σ lg ρ |
||||
|
min |
max |
с. а. |
σ ρ |
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 |
|
γ (PR, PZ) |
1 079 |
115 |
44 500 |
7 980 |
6 080 |
5 980 |
0,35 |
Рис. 4. Схема расположения пунктов наблюдений в СНЧ-диапазоне
Измерения модуля поверхностного импеданса |δ|, фазы φδ и эффективного сопротивления ρ ∼
Рис. 5. Схема маршрутов участка «Ниманский»
Рис. 6. Гистограммы распределения ρ∼ на частоте 17,4 кГц различных типов ( а - в ) и всех комплексов горных пород участка «Ниманский» на Буреинском массиве ( г )
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 ρ ~ соответствует логнормальному закону.
