Геофизики
Нам не надо другой судьбы,
Хоть бывает она не легка.
Наши ноги болят от ходьбы,
Наши руки усталость свела.
Вдалеке от тепла и уюта,
И зимой и в сезон дождей,
Мы уходим в свои маршруты,
Чтобы Землю открыть для людей.
Ну, а люди живут в городах,
Не по вкусу лишенья им что-то,
Но ведь надо кому-то в горах,
И в тайге, и пустыне работать.
Не легко нам, покинув дом,
Слушать ветры из года в год,
Ждать, что кто-то ответит письмом,
И, быть может, тебя подождет.
Пару строк напечатают, может,
Что открыта опять руда,
И забудут сколько исхожено,
Сколько вложено в это труда.
Нам не надо другой судьбы,
Пусть морозы, дожди и ветер.
Мы уйдем по зову мечты,
Мы счастливее всех на свете.
Автор: Сергей Сегаль
Скважинная магниторазведка, так же как и электрический каротаж сопротивлений, по сути дела, началась с Урала. Первые опыты с КС (каротаж сопротивлений) были проведены В.Н. Головцыным в СГИ. Первую станцию магнитного каротажа создал Н.И. Иванов в институте Геофизики АН СССР. Но расцвет скважинной магниторазведки связан с именем Владимира Николаевича Пономарева, выпускника СГИ 1944 г. Под руководством В.Н. Пономарева был разработан прибор для скважинных измерений КСМ-38, и создается скважинный магнитометр КШСМ-38. Этот прибор позволил проводить измерения всех трех компонентов геомагнитного вектора в скважинах, горных выработках и при любом угле их наклона, вплоть до горизонтального, а, следовательно, и в шахтах. Разработку прибора производили сотрудники института Геофизики В.Л. Нехорошков и А.М. Мухаметшин. В настоящее время разработан и изготовлен магнитометр-инклинометр МИ 3803, в котором за один спуск-подъем производится запись восьми параметров, позволяющих вычислить три составляющих геомагнитного поля, а также азимут, зенитный угол скважины и магнитную восприимчивость пород в ее стенках.
Результаты научных разработок института Геофизики АН СССР и СГИ изложены в ряде кандидатских и докторских диссертаций и монографиях: "Методика результатов векторной скважинной магниторазведки" В.Н. Пономарев, А.Н. Бахвалов, 1968 г.; "Руководство по скважинной магниторазведке и магнитному каротажу" под редакцией Г.И. Гринкевича; "Скважинная магниторазведка" под редакцией В.Н. Пономарева. В производственных организациях активным внедрением в практику скважинных магнитных измерений занимались выпускники СГИ: А.Н. Авдонин, Б.П. Рыжий и др.
Б.П. Рыжим была разработана методика разбраковки наземных магнитных аномалий с учетом скважинных измерений. Эта методика была успешно применена в Курганском Зауралье. Существенные коррективы, сделанные на основании скважинных измерений, внесены при разведке Большереченского, Светлоозерского, Северо- и Ново-Песчанского, Естюнинского, Малокуйбасовского и других железорудных месторождений.
В настоящее время скважинные магнитные измерения редко проводятся самостоятельно. Они, как правило, являются частью комплексных исследований, которые объединяются под общим названием ГИС. Комплексные каротажные станции позволяют одновременно получать данные почти по 40 параметрам, отражающим физические характеристики среды. Это позволяет использовать данные скважинных исследований при поисках широкого круга полезных ископаемых и при экологических исследованиях.
Широкое развитие скважинных исследований на Урале объясняется очень сложным геологическим строением региона, в том числе и рудных узлов, а также широким развитием разных типов метаморфических изменений. Они помогают при поисках рудных тел ниже забоя скважин и в межскважинном пространстве, а также при изучении геологического строения.
На Урале очень широкое развитие получил петрофизический каротаж, который в комплексе с наземными петрофизическими исследованиями давал огромный дополнительный материал как при разведочных и поисковых работах, так и при геологическом картировании. В развитие этих исследований большой вклад внесли выпускники СГИ: в Челябинской геофизической экспедиции – доктор г.м.н Н.А. Плохих; в институте Геофизики АН России – кандидат г.м.н И.И. Глухих; в Уральской геолого-съемочной экспедиции – М.В. Карманова, Г.Н. Огородников, Е.М. Ананьева и многие другие. В процессе этих исследований сделан вывод о наличии трех различных механизмов образования магнетита в горных породах Урала. Выявлены закономерности изменений физических свойств горных пород в связи с характером и степенью метаморфизма. Доказано, что широкое развитие немагнитных разностей среди эффузивных и интрузивных комплексов до палеозоя и палеозоя обусловлено изменениями, связанными с региональным зеленокаменным и зеленосланцевым метаморфизмом. В институте Геофизики УрО РАН И.И. Глухих и Т.М. Кошкиной выявлены связи характеристик природных ферромагнетиков с условиями их образования и воздействием последующих физико-химических процессов.
Размах скважинной геофизики (ГИС) на Урале был настолько велик, что возникла необходимость создания единого организационного и методического центра. В связи с этим Опытно-методическая экспедиция была перепрофилирована в Каротажную. Это значительно повысило качество и эффективность каротажных исследований. Позволило полнее использовать все новейшие разработки в этой области. Руководили этими работами Карымов Алексей Иванович и Красов Николай Васильевич. Главным инженером и главным научным руководителем каротажных работ был Прутьян Александр Михайлович. Следует с сожалением констатировать, что, когда в результате очередной реорганизации была ликвидирована централизованная каротажная служба, и экспедиция приобрела статус общепоисковой, а каротажные подразделения были переделаны в геологические подразделения, был нанесен существенный удар по организации каротажной службы на Урале, хотя он и преследовал благую цель приближения каротажных подразделений к геологическим.
В геофизическом отделе Уральского геологического управления был специалист, отвечающий за каротажную службу, очень высоко эрудированный геофизик А.В. Тарасов; но ему трудно было заменить целый высококвалифицированный костяк руководства Каротажной экспедиции. Тем более, что каротажные подразделения обслуживали восемь экспедиций и около сотни партий и отрядов. ГИС использовался при поисках почти всех видов полезных ископаемых.
Следующим методом, широко применяемым при поисковых и разведочных работах на Урале, так же, как и при региональных исследованиях, является гравиметрия.
Мы уже отмечали, что первым этапом гравиметрических наблюдений были маятниковые съемки, позволившие получить и первые представления о характере гравитационного поля на Урале; вторым – вариометрические наблюдения на детальных участках рудных месторождений, в основном, хромитов, железа и меди (колчеданные). Сложность и громоздкость измерений с вариометрами, а также низкая их производительность (замер на одной точке занимал от 20 (S-20) до 40 (Z-40) минут плюс установка) затрудняли проведение вариометрических наблюдений в больших объемах. Поэтому они концентрировались на детальных участках с целью поисков рудных месторождений и угля. Были попытки использования вариометров для более региональных исследований. Так, А.А. Юньков ставил вариометрические исследования на нефтеперспективном участке в Манчажской экспедиции СГИ в 1942 г. Однако, широкого развития эти исследования не получили.
Только гравиметр смог обеспечить возможность проведения региональных и локальных исследований. Гравиметры появились на Урале в конце сороковых годов и произвели, по сути дела, "революцию" в гравиметровых исследованиях.
Первые гравиметры были куплены за границей. Для научно-производственных целей было куплено четыре гравиметра Норгард. Это были очень хорошие приборы с довольно высокой чувствительностью и устойчивым нульпунктом. Одновременно активизировались работы по созданию отечественных гравиметров. Первым отечественным гравиметром, появившимся в геофизических партиях Урала, был СН-3. Начиная с 1953 г. гравиметрические партии стали обеспечиваться более совершенными кварцевыми гравиметрами системы ГАК (ГАК-3М, 4М, ПТ, 7Т), а в конце семидесятых годов гравиметрами "Дельта", ГНУ-КВ и др.
Появление высокопроизводительной аппаратуры повлекло за собой разработки новых методик проведения гравиметрических съемок, усовершенствование методов интерпретации аномалий силы тяжести.
Совершенно не сопоставимая с вариометрической съемкой производительность гравиметров позволила значительно расширить объемы гравиметрических исследований и круг геологических задач, которые могли быть поставлены перед гравиметрическими съемками.
Центром новых разработок стала кафедра гравиметрии СГИ, которую у Акима Арсентьевича Юнькова принял Андрей Яковлевич Ярош. Прежде всего, на Урале встала задача определения объемов рудных тел на месторождениях меди (колчеданных руд), железа и других рудных полезных ископаемых. Первопроходцем при решении этих задач стал аспирант кафедры Константин Николаевич Анисимов. Он провел опытные работы на целом ряде месторождений Среднего и Южного Урала и доказал, что рудные тела могут создавать локальную аномалию силы тяжести интенсивностью 0,5-1-2 мГл. По результатам этих исследований К.Н. Анисимовым была подготовлена кандидатская диссертация. К сожалению, отъезд К.Н. Анисимова из СГИ не позволил ему ее защитить. Однако материалы диссертации вошли в изданную в 1963 г. А.Я. Ярошем и А.Б. Поляковым монографию "Поиски колчеданных месторождений на Урале гравитацией".
После отъезда К.Н. Анисимова в Иркутский политехнический институт эти исследования возглавил сам А.Я. Ярош. Активное участие в них в разное время принимали сотрудники кафедры Г.Я. Деменьев, А.Б. Поляков, И.Ф. Таврин, Л.Ф. Аут, Н.А. Плохих, И.В. Борецкий, В.В. Суворов, а также большой коллектив геофизиков в полевых гравиметрических партиях. В результате были получены аномалии силы тяжести почти над всеми известными месторождениями колчеданных руд, в том числе и над крупными месторождениями Южного Урала (Учалы, Сибай, Гай, Бурибай, Блява, Баймак и др.). Были продолжены работы и по применению гравиметрии при поисках хромитов в Кимперсае (Донское месторождение), железных руд в Тагильском рудном районе. Полученные в известных рудных районах локальные аномалии силы тяжести позволили ориентировочно оценить объемы рудной массы и выделить остаточные аномалии после вычета разведанной рудной массы, которые могли быть обусловлены рудными телами, залегающими на глубине.
Очень показательны в этом отношении результаты гравиметровой съёмки на Сибайском месторождении, которые позволили А.Я. Ярошу выделить глубинную часть рудной залежи, в последствии подтверждённую бурением. Опыт Сибайского месторождения был опубликован в специальной гравиметрической литературе.
Эти положительные результаты, полученные на известных рудных месторождениях, послужили толчком к широкому применению гравиметрии при поисковых работах на рудные полезные ископаемые на новых площадях. Однако, тут они столкнулись с очень большими трудностями. Аномалии могли создаваться не только рудными телами, но и рельефом коренных пород и включениями более плотных минералогенических разностей на фоне вмещающих пород. Естественно, разбуривание локальных аномалий, выделенных на новых площадях без детального всестороннего анализа и без заверки электроразведкой, дало в ряде случаев отрицательные результаты и на много лет подорвало доверие к гравиметровым съёмкам при геофизических исследованиях.
Гравиметровые работы с целью поисков рудных месторождений не проводились более десяти лет. И только применение гравиметрии в комплексе с электроразведочными и магнитными съёмками, проведение проверочных буровых работ после детального и всестороннего анализа, вернуло утерянное доверие к локальным гравиметровым аномалиям. Тем более что, опыт гравиметровых наблюдений показал: результаты их позволяют получить уникальные данные о структуре рудных полей и особенностях глубинного строения изучаемых рудных районов. Эти данные, нельзя получить ни какими другими методами, кроме гравиметрии. Такой подход оказался очень результативным при изучении новых рудных районов при поисках колчеданных месторождений – Узельгинско-Александринского района, рудных зон на южном Урале и Тарньерско – Шемурского на Северном Урале. Здесь гравиметрия в комплексе с электроразведкой (ВП метод заряда) позволила оценить объём рудной массы и оконтурить глубокие горизонты рудных тел.
В районе Шемурского месторождения В.П. Петухову удалось получить почти классическую локальную аномалию интенсивностью до 2 мгл от Шемурского рудного поля.
Возможность оценить структуру рудного поля и глубинное строение района позволило использовать гравиметровую съёмку в качестве картировочного метода. Так в гравитационном поле нашли чёткое отражение структуры, выполненные образованиями контрастной формации, с которой связано колчеданное оруденение. Если на Северном и частично Южном Урале это изометричные минимумы, отвечающие структурам типа кольдер, то в наиболее напряжённой обстановке Среднего Урала это линейные депрессии, выполненные образованьями контрастной формации. В их пределах среди вулканогенно-осадочных комплексов, выделяются центры кислого магматизма, контролирующие колчеданное оруденение. Им отвечают локальные минимумы силы тяжести, близкой к изометричной форме.
Магнетитовые месторождения приурочены к центрам базальтоидного магматизма, которым отвечают локальные максимумы силы тяжести. Внутренняя структура рудных районов сложная. Так на фоне максимумов, отвечающих центром базальтоидного магматизма картируются локальные минимумы силы тяжести, отвечающие массивам сиенитов и диоритов, плагиогранитов, которые контролируют и сопровождают оруденение на Урале.
Широкое применение нашла гравиметровая съёмка при поисках россыпных месторождений, связанных с депрессионными погружениями и карстовыми впадинами, которым отвечают локальные минимумы силы тяжести. Методика поисковых работ на россыпные месторождения была разработана выпускником СГИ Дагобертом Симоновичем Вагшалём.
Очень широкое применение гравиметрия на Урале получила и при поисках угольных месторождений. Гравиметрия позволила не только определить контуры депрессий (грабеновых структур), но и по контурам локальных минимумов силы тяжести, выделяемых на фоне общих линейных минимумов, определить участки наибольшей угленасыщенности, определить коэффициент угленасыщенности и дать оценку прогнозных запасов. Методика эта разработана выпускником Томского политехнического института. Б.Г. Семёновым (Баженовская геофизическая экспедиция).
При поисках месторождений углеводородов проводились, в основном площадные гравиметрические исследования с целью определения общей геологической и тектонической структуры района. Работы проводились в комплексе с сейсморазведкой и магниторазведкой.
В последние годы зав. сектором гравиметрии ВНИИ геофизики И.Н. Михайловым была разработана методика применения высокоточной гравиразведки, которая позволяла, используя локальные нарушения поля выделять аномалии в десятые доли миллигал. Эту методику начальник партии Баженовской геофизической экспедиции Светлана Валентиновна Шебухова успешно применила при изучении Шаимского нефтеносного района в северном Зауралье.
Исходя из сказанного выше, на Урале при проведении поисковых работ исторически сложился обязательный комплекс геофизических методов, состоящий из магнитных и гравиметровых съёмок. При этом магнитные, преимущественно наземные съёмки выполнялись на масштаб крупнее гравиметровых. Это происходит потому, что аномальное магнитное поле, обусловленное в основном объектами в верхней части коры намного сложнее гравиметрового. Особенно по конфигурации и интенсивности локальных аномалий.
Этот комплекс позволял наиболее полно изучить структуру района и более уверенно выделять перспективные площади. Гравиметрия давала возможность получить объёмную модель поведения на глубину картируемых с поверхности комплексов, их размеры и взаимоотношения с вмещающими образованиями, а также выделить аномальные объекты, не выходящие на поверхность эрозионного среза.
Магнитная съёмка позволяла откартировать все магнетитосодержащие комплексы, как на поверхности, так и на глубине. Особенно информативно магнитное поле в открытой части Урала, где оно обусловлено не только залегающими на глубине, но в основном, залегающими на поверхности магнитосодержащими комплексами.
По данным количественных расчётов, основная масса магнитных аномалий на Урале обусловлена телами, залегающими на глубинах до 5 –7, реже 8-10 км. Проведённые магнитные съёмки масштабов 1:25 000; 1:50 000 позволяли получить представление о внутреннем строении магматических и метосоматических комплексов, о приконтактовых изменениях, связанных с привносом и выносом магнетита, характер и направленности метосоматических процессов; определить тип магнетитовой минерализации. Выше мы отмечали, что на Урале было доказано наличие трёх типов магнетита, из них два наложенных: рудный и тектоно-метосоматический.
Но эти широкие возможности магнитометрии имеют и отрицательную сторону, так как на фоне большого количества аномалий затрудняется выделение рудных аномалий. Тем важнее становится комплексирование магнитометрических исследований с гравиметровыми. Проведение магнитной съёмки без гравиразведки значительно снижает её эффективность. Эти два метода являются опережающими при поисковых работах.
Третьим членом комплекса геофизических методов является электроразведка. Она широко применяется, как поисковый метод на рудные полезные ископаемые, в основном, в модификации ВП, заряд, а для нерудных и россыпных в модификации ВЭЗ.
Сейсморазведка при поисках твёрдых полезных ископаемых применялась в меньшем объёме, преимущественно для целей структурно-тектонического картирования. Наиболее интересные результаты были получены при изучении строения Северо-Уральского бокситового района и поисков угля на Северном Урале и в районе Буланаш-Елькинской угленосной полосы. На севере эти работы проводили выпускники СГИ А.А Колечин., Ю.З. Сегаль, Е.И. Козырев, Ю.П. Аверкин. (Баженовская геофизическая экспедиция).
Региональные исследования на Урале проводились параллельно с поисковыми работами. Они включали площадные гравиметровые съёмки масштабов 1:1 000 000; 1:200 000. Аэромагнитные съёмки масштабов 1:200 000 с прибором АМ-49 и комплексные профильные исследования.
Площадные аэромагнитные съёмки масштаба 1:200 000 (Новосибирск) и гравиметровые съёмки масштаба 1:1 000 000 выполнялись в региональном общесоюзном плане. Уральскими геофизиками проводились аэромагнитные съёмки масштаба 1:100 000 и крупнее, гравиметровые съёмки масштаба 1:200 000, (в основном попланшетные) и комплексные профильные исследования. В 1948 году в ряде регионов, в том числе на Урале Ленинградским институтом Земного магнетизма (ЛОИЗМИРАН) начали проводиться попланшетные планомерные, магнитные съёмки масштаба 1:100 000.
Съёмки выполнялись с магнитометром М-2. Точность съёмок ± 15-25 нТл.
Наиболее широкие региональные работы в 1948 году, Уральский Геофизический трест начал в Тюменской и Курганской областях, на юго-западе Западно-Сибирской низменности, на юге Зауралья, в Тургайском прогибе. Основной задачей исследований являлись поиски нефтяных и угольных месторождений. Работы в Зауралье и Западно-Сибирской низменности возглавил Дмитрий Феодосьевич Уманцев. Проводились они по региональным профилям, в основном приуроченным к дорогам, комплексом электроразведки ВЭЗ, гравиразведки, магниторазведки и сейсморазведки методом первых вступлений.
Основная задача: изучение рельефа и строение кристаллического фундамента, определение мощности рыхлых отложений. Сначала работы проводились партиями Уральского Геофизического треста (Уманцев Д.Ф., Малышева Т.И. и др.), а затем была организована Тюменская геофизическая экспедиция во главе с Д.Ф. Уманцевым. Впоследствии эта экспедиция отделилась от СУГТ и стала самостоятельной и дала начало всем геофизическим работам в Западно-Сибирской низменности, которые привели к блестящим результатам по изучению Западно-Сибирской нефтяной провинции и открытию ряда месторождений.
В этом огромная заслуга Дмитрия Феодосьевича Уманцева – блестящего организатора и научного руководителя. Следует отметить, что Д.Ф. Уманцевым и В.А. Бугайло на основе анализа гравимагнитных данных была создана первая тектоническая схема строения фундамента Восточного склона Урала и Тюменского Зауралья.
История геофизических исследований в Западно-Сибирской низменности изложена в ряде публикаций и в прекрасной книге “Мы открыли нефть, нефть открыла нас”, созданной Еленой Александровной Шмелёвой-Грошевой к пятидесятилетию Хантымансийскгеофизики. К ней мы и отсылаем читателей.
UR66.TOP