способ определения и картирования эффективной пористости горных пород

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И КАРТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОРИСТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий отбор проб горных пород, слагающих исследуемую территорию, определение в пробах эффективной пористости и составление карты эффективной пористости исследуемой территории, отличающийся тем, что предварительно по результатам аэрофотосъемки масштаба 1 20000 70000 дешифрируют аэрофотоснимки, строят карту мегатрещиноватости исследуемой территории, районируют исследуемую территорию по степени дешифрируемости и сложности геологического строения, а отбор статистически представительных наборов проб каждой разновидности горных пород проводят в каждом районе на участках с выделенной аномалией мегатрещиноватости, определяют функциональную зависимость эффективной пористости породы от интенсивности мегатрещиноватости, по которой определяют эффективную пористость горных пород исследуемой территории.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геологии и может быть применено при поисках гидротермальных рудных, нефтяных и газовых месторождений, при поисках воды, выборе мест строительства различных наземных и подземных сооружений, в том числе хранилищ жидких, газообразных и вредных веществ, для интерпретации данных гравиразведки и электроразведки, а также в любых других случаях, когда требуется значение эффективной пористости пород.

Известен способ составления карт интенсивности мегатрещиноватости (густоты разрывов, дешифрируемых по аэрофотоснимкам), используемый для прогноза и поиска полезны ископаемых, сыгравший положительную роль в отношении месторождений нефти и газа, но не получивший развития для рудных месторождений из-за недостаточной эффективности результатов [1]

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ составления карт эффективной пористости горных пород, включающий отбор проб из всех разновидностей пород, слагающих исследуемую площадь, на основе геологической карты, определение в пробах эффективной пористости и интерполяцию данных между местами пробоотбора методом треугольников, палеток, а также с помощью интерпретации геофизических данных при наличии специфических условий (присутствии минерализованных вод в массивах и т.п.) [2] Способ пригоден для ограниченных участков, как правило, в пределах хорошо разбуренных площадей. На больших территориях и на площадях, не изученных с помощью сети скважин, горных выработок и детальной геофизики, этот способ неприменим ввиду необходимости отбора астрономического числа проб и измерений в них для выявления флуктуаций эффективной пористости.

Для определения эффективной пористости горных пород и составления карт эффективной пористости для площадей любого размера, сначала строят карту интенсивности мегатрещиноватости на всю территорию, дешифрируя аэрофотоснимки масштаба 1:20000 1:70000, далее отбирают представительные наборы проб в полях с разной интенсивностью мегатрещиноватости для каждой разновидности пород, затем после измерений эффективной пористости в пробах строят эталонные графики "интенсивность мегатрещиноватости эффективная пористость" по разновидностям пород и далее экстраполируют значения эффективной пористости в любую точку, располагая информацией об интенсивности мегатрещиноватости и разновидности пород в данной точке, затем составляют карту эффективной пористости, трансформируя геологическую или литолого-фациальную карту и карту интенсивности мегатрещиноватости с использованием эталонных графиков, причем для учета вариаций геологического строения и условий дешифрирования проводят предварительное районирование территории и для каждого района оставляют свои эталонные графики "интенсивность мегатрещиноватости эффективная пористость".

Способ основан на обнаруженной автором прямой линейной зависимости эффективной пористости многих горных пород от интенсивности мегатрещиноватости. Зависимость обоснована измерениями эффективной пористости в более чем 9000 проб из всех разновидностей терригенных пород, интрузивных образований от габбро-диоритов до гранитов, эффузивов от базальтов до липаритов, а также игнимбритов и туфов среднего и кислого состава, мраморизованных известняков и мраморов в интервале возрастов от нижнего палеозоя до палеогена, отобранных по нижеприводимой методике в юго-восточной части Яно-Колымской складчатой области, Охотско-Чукотском вулканогенном поясе и в Кузнецком Ала-Тау. Проведенная в этих районах выборочная заверка оцененной по эталонным графикам эффективной пористости диоритов, мраморизованных известняков, гранитов, субвулканических андезитов и алевро-глинистых сланцев (всего 535 проб в 18 точках) прямым пробоотбором и измерениями эффективной пористости показало отклонения оценки от результатов измерения на 8-30% Это определяет приближенно-количественный (количественные методы допускают ошибку до 25%) характер оценки по предлагаемому способу, обусловленный влиянием на результат качества аэрофотоматериалов, квалификации дешифровщика, ландшафтных условий и изменчивости эффективной пористости однотипных пород.

Технико-экономическим результатом изобретения является возможность массового построения карт эффективной пористости на площади любого размера, в том числе в условиях отсутствия густой сети горных выработок, скважин и детальных геофизических исследований. Для поиска и прогноза полезных ископаемых высокая актуальность таких карт обусловлена частой приуроченностью месторождений газообразных и жидких вещества, а также гидротермальных рудных месторождений к аномалиям повышенной эффективной пористости и локальным характером таких аномалий. Применение способа ограничено областью силикатных и алюмосиликатных пород, мраморизованных известняков и мраморов; при поисках гидротермального оруднения способ применим только для постскладчатых рудных образований.

На чертеже показан эталонный график "интенсивность мегатрещиноватости эффективная пористость" диоритов Комсомольского интрузива (Кузнецкий Ала-Тау), где i интенсивность мегатрещиноватости) количество мегатрещин в 1 км²; р эффективная пористость, среднее значение эффективной пористости по выборкам из 28-35 проб, отобранных для построения графика; среднее значение эффективной пористости по выборкам, взятым для контроля способа (из 27-30 проб).

При работе по предлагаемому способу осуществляются следующие операции. Путем дешифрирования аэроснимков (желательно м-ба 1:20000-1:70000) выявляют сеть разломов и, подсчитывая количество последних или их суммарную длину в 1 км², проводят изолинии и строят карту интенсивности мегатрещиноватости на выбранную территорию, имея в виду то, что разломы являются наиболее полно и четко дешифрируемым по аэроснимкам геологическим элементом в любых ландшафтных и геологических ситуациях, кроме впадин, выполненных рыхлыми осадками мощностью более 50-100 м. Затем в пределах одной-трех соседних аномалий мегатрещиноватости в полях с разным значением интенсивности мегатрещиноватости из каждой основной разновидности пород отбирают серии проб, представляющих собой обломки размером порядка 5 см³. Количество проб в серии должно обеспечить после измерений эффективной пористости в пробах выборку представительную для подсчета статистически обоснованного среднего значения этой величины. Отбор ведут из слабо смещенного делювия, элювия и коренных искусственных и естественных обнажений по породам, не затронутым гидротермальным воздействием и без визуально выраженных следов выветривания. Далее в пробах производят измерение эффективной пористости методом гидростатического взвешивания и статистический подсчет средних значений по выборкам. Затем для каждой опробованной породы на основе полученных данных строят эталонный график "интенсивность мегатрещиноватости эффективная пористость", пример которого показан на чертеже. Для каждого графика подбирают выборки, отобранные из одного или близких полей распространения пород, характеризуемых графиком.

Определение эффективной пористости ведут следующим образом.

В любой точке известна или оценивают по дешифрированию аэрофотоснимков интенсивность мегатрещиноватости. По геологической карте или любым другим путем устанавливают находящуюся в этой точке породу, подбирают соответствующий ей график из числа наиболее близко расположенных и с него снимают величину эффективной пористости, соответствующую интенсивности мегатрещиноватости.

Эта же операция на участках метасоматических изменений дает значение эффективной пористости первичных пород, а не распространенных здесь в настоящее время метасоматитов, поскольку экстраполяция производится посредством операций с эталонным графиком первичных пород. Экстраполяция с отклонениями до 30% от непосредственно измеряемой в точке величины эффективной пористости, как показывает опыт, обеспечивается плечом экстраполяции в три-четыре соседних аномалии мегатрещиноватости или до 10 км.

Составление карты эффективной пористости пород состоит из следующих действий.

Строят карту интенсивности мегатрещиноватости на выбранную территорию, затем подразделяют эту территорию на участки, отличающиеся геологическим строением и ландшафтными условиями, способными повлиять на получаемую при дешифрировании оценку интенсивности мегатрещиноватости. Далее в каждом таком участке ведут пробоотбор, измерения эффективной пористости в пробах, обработку данных и построение эталонных графиков описанным выше способом. Желательно, чтобы в каждом участке основные слагающие его породы были охарактеризованы своей группой графиков. Это позволяет уловить частные изменения прямой зависимости эффективной пористости от интенсивности мегатрещиноватости в одних и тех же породах по латерали, а также во многом снять искажающее влияние условий дешифрирования на конечный результат. После этого совмещают геологическую или литолого-фациальную карту и карту интенсивности мегатрещиноватости и получают картину размещения различных пород в полях разной интенсивности мегатрещиноватости для всей территории и для каждого участка в отдельности. Затем в каждом участке, пользуясь эталонными графиками и снимая с них значения эффективной пористости, выносят эти значения на совмещенную карту. Далее проводят по вынесенным значениям изолинии, не обращая внимания на границы участков, и получают единую карту эффективной пористости на всю территорию. В тех случаях, когда имеются большие перепады значений эффективной пористости на границах геологических тел, сложенных разными породами, замыкают изолинии, развернув их вдоль этих границ. При очень резких перепадах изолинии могут упираться в геологические границы и оканчиваться на них.

Работоспособность и эффективность способа может быть проиллюстрирована на некоторых примерах его апробации для поисков гидротермального оруденения в Примагаданье и Западной Сибири. В Зеркальном рудном поле Армано-Ольского рудного района в Примагаданье, сложенном туфами андезитов нижнего мела, прорванных субвулканическими телами верхнемеловых липаритов, предлагаемым способом была установлена аномалия повышенной эффективной пористости, примыкающая с севера к известной части Зеркального рудопроявления, представленной жилами Лебединой и Вега. Вскрытие аномалии канавами и скважинами позволило обнаружить группу новых золотоносных жил, получивших название Северных (с номерами).

На Таловской золотоносной площади, Мариинской тайги в Западной Сибири, сложенной девонскими туфами андезитов, субвулканическими андезитами, гранит- порфирами, базальтами и роговиками по туфам андезитов, работы по предлагаемому способу позволили выделить на составленной карте эффективной пористости м-ба 1: 50000 несколько положительных аномалий. Параллельно проводившаяся специализированная минералого-геохимическая съемка впоследствии установила в них концентрацию перспективных геохимических аномалий и шлиховых ореолов золота. Заверка экстраполированной с эталонных графиков оценки эффективной пористости роговиков и туфов андезитов в трех точках прямым пробоотбором (92 пробы) показало отклонение как в сторону увеличения, так и уменьшения от 9 до 28% На количество, размеры и форму петрофизических аномалий эти отклонения не влияли.

В Берикульской золотоносной зоне, сложенной кебрийскими мраморами и мраморизованными известняками, субвулканическими андезитами и диоритовыми порфиритами, роговиками по этим субвулканическим образованиям габбро-диоритами, диоритами, гранитами и глинистыми сланцами нижнего-среднего палеозоя, предлагаемым способом была составлена карта эффективной пористости м-ба 1:25000. Оценки эффективной пористости, экстраполированные с эталонных графиков, составленных для трех районов зоны, отличающихся геологическим строением, были выборочно заверены прямым опробованием в девяти точках (отобраны серии проб по диоритам, мраморизованным известнякам и субвулканическим андезитам). Отклонения прямых определений от экстраполированных оценок колебались в диапазоне 8-30% Один из эталонных графиков этой зоны представлен на чертеже. Часть положительных аномалий эффективной пористости соответствовала известным золотым месторождениям и их участкам, другая часть отличалась признаками золотоносности. Одна из таких аномалий была заверена бурением в 1992 г. в ней было обнаружено новое перспективное золотоносное тело.

Во всех приведенных примерах так же, как и в других случаях, на эталонных графиках "интенсивность мегатрещиноватости-эффективная пористость" была четко проявлена прямая линейная зависимость между этими двумя величинами. Вариации этой зависимости, обусловленные составом, возрастом и местоположением пород, выражались на графиках в наклоне и удаленности прямых от осей ординат.

Таким образом, работоспособность изобретения и его практическая эффективность подтверждаются его апробацией. Апробация также показала, что включение способа в прогнозно-поисковые комплексы повышает их эффективность.