[Хомутов С.А.]

Почвенная петрофизика, как научное направление по выявлению в почвах поисковых признаков месторождений полезных ископаемых, базируется на научных достижениях поисковой геологии, разведочной геофизики, геохимии, почвоведения и петрофизики. Важнейшей предпосылкой обоснования почвенно-петрофизических исследований послужил, доказанный перечисленными выше науками, вывод о наследовании верхними горизонтами автохтонных (сохранившихся на месте) кор выветривания (включая почвы) состава и свойств материнских горных пород со всеми признаками их изменений под действием рудообразующих и нефтегазовых флюидов. Более того, установлено, что концентрация некоторых элементных соединений и, в частности, различных форм железа в приповерхностных горизонтах кор выветривания всегда выше, чем в коренных породах, обеспечивая разрешающую возможность их фиксации современными методами. Эти и другие обстоятельства, а также, высокая степень изученности всех форм почвенного железа и их магнитных свойств в переменных условиях гипергенеза; наличие прецизионной магнитоизмерительной и другой аппаратуры и методик обработки данных, послужили основанием для разработки и применения методов геолого-поисковой почвенной петрофизики.


В методологическом плане за основу были приняты методы исследования петрофизических свойств коренных горных пород. Часть этих методов, в связи со спецификой свойств рыхлых образований, была модернизирована, часть – разработана вновь.
Для комплексного изучения свойств почв, как в отобранных пробах, так и в естественном залегании, исследовались следующие параметры:
Мвуд. – удельная (отнесённая к весу) магнитная восприимчивость (далее в тексте – МВ) – способность вещества намагничиваться (изменять свой магнитный момент), как показатель количества магнитоносителей;
Ir – искусственно вызванная намагничиванием удельная (так же отнесённая к весу) остаточная намагниченность, т. е. свойство вещества намагничиваться (приобретать магнитный момент) – как показатель качества магнитоносителей;
Фактор Q – отношение остаточной намагниченности к индуцированной – как показатель магнитного состояния магнетиков;
МВг – гидромагнитный показатель (приращение МВ при разведении обезвоженной пробы заданным объёмом дистиллированной воды) – как функция pH;
МВt – термоостаточная МВ – опосредованный показатель общего содержания железа в почвенной пробе;
1/gк - электропроводность водных вытяжек из почвенных проб – показатель концентрации в них растворимых (ионообразующих) солей;
sigma;м – минеральная плотность почвенных проб – опосредованный показатель степени гипергенной проработки почв;
а также некоторые другие показатели.


Использованная аппаратура и метрология её показаний
Применялись:
Каппа-бридж КЛЫ-2 – измеритель МВ с точностью 5х10-8 СИ;
Рок-генератор ЖР-4 – измеритель вектора остаточной намагниченности с точностью 1х10-12 Т;
Каппаметр КТ-5 – точность 3-5х10-5 СИ;
Аттестованные установки гидростатического взвешивания и определения gк;
Весы ВЛКТ-500 – точность взвешивания до 0,01 гр.;
Постоянные магниты и катушки с заданными параметрами.
Все перечисленные средства измерений приведены к единой метрологической системе поверок и достоверности результатов, выраженных в удельных (отнесённых к весу) величинах.

Так, если первые два измерителя КЛЫ-2 и ЖР-4 (Чешского производства) снабжены рабочими средствами поверок, то полевой каппаметр КТ-5 (также Чешского производства) не обеспечен такими средствами и его показания никоим образом не согласованы с аналогичными показаниями лабораторного каппаметра КЛЫ-2. Для устранения этого «упущения» пришлось, используемый в работе, экземпляр КТ-5, поверить на стандартных образцах МВ, оттестированных во ВНИИМетрологии. Результат поверки оказался идеальным с относительным расхождением показаний менее 2%. Затем, на основе многочисленных измерений МВ этим прибором по плоским поверхностям гомогенизированных сред (почвы, глины, песок) с предварительно измеренными плотностью и удельной МВ рассчитана масса и объём активизированной, магнитным полем прибора, среды и глубину его (поля) воздействия. Для большинства среднемагнитных почв со средней плотностью около 1,7 г/см³ активизированная масса составляет ~ 12,0 г и, следовательно, для расчета средней удельной МВ показания КТ-5, переведённые в 1х10^-6 СИ нужно разделить на 12. Глубина проникновения «рабочего» поля в этом случае составляет 2,0-3,0 мм, а не 20 мм , указанных в заводских паспортных данных прибора. Последнее свидетельствует о том, что полевой каппаметр КТ-5 наиболее эффективен только при измерении МВ на предельно выровненных поверхностях почв или гладких площадках массивных скальных пород. Результаты измерений по бесформенным образцам, керну скважин и др. даже с введением рекомендованных поправок – бессмысленны и не допускают расчет удельной МВ. Приведённые выше данные (12,0 г и др.) слабо (4-7%) изменяются в широком диапазоне различных почв (глины, суглинки, супеси, пески) и существенно меняются только в редко встречающихся сильномагнитных почвах.

Другие вышеупомянутые средства измерения физических параметров почв обеспечены рабочими средствами метрологической поверки.

Средства подмагничивания почвенных проб в виде соленоидов изготовлялись самостоятельно. Подмагничивание почв в естественном залегании осуществлялось ферритовыми плоскими кольцами промышленного изготовления.


Методические особенности изучения физических свойств почв
Перечисленная выше серийная магнитоизмерительная аппаратура, с её высокой разрешающей способностью определения указанных параметров в образцах скальных горных пород, оказалась, в силу специфики свойств рыхлых образований, непригодной для непосредственного измерения такого важного параметра как остаточная намагниченность, позволяющая рассчитать не менее важный фактор Q.
Поиск путей косвенной оценки остаточной намагниченности почвенных проб побудил исследовать возможность использования для этой цели известную ориентационную намагниченность, образующуюся при переосаждении почвенной пробы в присутствии геомагнитного поля. Принципиально эта намагниченность функционально связана с возможной естественной остаточной намагниченностью (In) и могла бы быть использована по назначению, но огромные затраты труда и времени на её получение свели к минимуму целесообразность её применения. Однако в процессе этого исследования были получены более важные для практики результаты, основанные на подмагничивании естественных почвенных проб постоянными магнитными полями различной напряженности. Было установлено, что пригодную для исследования «необратимую» остаточную намагниченность можно получить при воздействии на почвы или их пробы, достижимыми на практике, полями напряженностью от 10 до 60000-70000 А/м. Указанный предел отвечает интервалу гистерезисного цикла скальных пород (Т. Нагата), в котором происходит линейное приращение намагниченности за счет смещения доменных границ в преимущественно многодоменных образованиях почвенных ферромагнетиков. Конечно, в рыхлых образованиях эта намагниченность «необратима» условно и, более того, в силу слабых сил магнитного взаимодействия нестабильна во времени. Её релаксация, в первом приближении, обратно пропорциональна логарифму времени. Поэтому для получения полезной информации с учётом этих и других обстоятельств потребовалось привлечение нетривиальных методических и технических решений.

Разработка и совершенствование методики измерения и анализа результатов комплекса параметров осуществлялась последовательно в два этапа:
на первом этапе исследовались информационные возможности почвенной петрофизики на основе изучения физических параметров почвенных проб;
на втором – почв в их естественном залегании.

Основным комплексом первого этапа являлся комплекс магнитных параметров (МВ, Ir, фактор Q и МВг), остальные же параметры, как дополнительные, использовались по необходимости при решении конкретных геологических задач. В лабораторной практике применена техника одноактного измерения (МВ, МВг и 1/gк). Из отобранной с глубины 20-25см, высушенной и просеянной на сите с ячейкой 1мм² пробы, отвешивалась в измерительный стаканчик каппаметра КЛЫ-2 навеска, строго постоянная для всех последующих проб, (в применённой практике – 20 г) и проводилось измерение МВ1. Затем в стаканчик с пробой заливалось 20 мл дистиллированной воды, смесь размешивалась 5-7 сек и производилось второе измерение МВ2. Затем (при потребности измерения электропроводности почвенных вытяжек) в стаканчик с «раствором» пробы помещалась четырёхэлектродная микролиния, измерялись вольтамперные характеристики электрического поля и по ним рассчитывалась gк. По разности значений МВ2 и МВ1, с учётом отрицательных значений магнитной восприимчивости дистиллированной воды, которая при комнатной температуре составляет -1х10-6 СИ/г, рассчитывался гидромагнитный показатель МВг. По данным gк рассчитывалась Q=k/gк, где Q – удельная общая концентрация растворимых в вытяжке солей, k – коэффициент установки, рассчитываемый по известным в электроразведке соотношениям Q-gк или по измерениям установкой на стандартных растворах солей.
Определение остаточной намагниченности почвенных проб осуществлялось при использовании каппаметр КЛЫ-2, рок-генератора ЖР-4, источника постоянного тока и намагничивающей катушки с напряженностью поля 60000 а/м внутри неё. Техника измерений: герметично закрывающийся кубический контейнер из тонкого оргстекла (20 х 20 х 20 мм) заполняют вышеупомянутой почвенной пробой, взвешивают содержимое и измеряют МВ1 (с вычетом МВ контейнера); контейнер помещают в измерительный блок рок-генератора и измеряют фоновые значения намагниченности (как правило, они бывают минимальными), затем контейнер помещают внутрь соленоида и производят намагничивание в течение 10 сек., после этого быстро переносят пробу в блок измерений ЖР-4 и производят рабочий цикл измерений. По полученным данным рассчитывают удельную остаточную намагниченность и фактор Q.
Термоостаточную удельную МВt измеряют каппаметром КЛЫ-2 до и после нагревания в муфельной печи навески пробы (в тигле) до температуры 700-750⁰С. В процессе обжига и остывания все (и прежде всего органо-минеральные) формы почвенного железа переходят в закисно-окисную форму, приобретая при обратном переходе через «температуру Кюри» наивысшую намагниченность.
Экспериментально установлено, что коэффициент магнитной корреляции отсепарированной ферромагнитной фракции отожжённых проб с дисперсным природным магнетитом практически равен единице. Этот факт открыл возможность количественной оценки общего железа в почвенной пробе с достаточной для практики точностью.
Минеральная плотность почвенных проб определялась на установке гидростатического взвешивания специальной конструкции. Поверка качества измерений осуществлялась по стандартным образцам.
Описанный комплекс физических параметров и методика их измерений по почвенным пробам, несмотря на положительные результаты их апробирования на ряде месторождений полезных ископаемых (будут описаны ниже), оказался сравнительно громоздким и затратным. Прежде всего, это относится к использованию для измерения остаточной намагниченности дорогостоящего и трудозатратного в измерениях рок-генератора ЖР-4. В этой связи были проведены исследования параметров анизотропии МВ образцов горных пород и их взаимоотношение с остаточной намагниченностью, приведшие к установлению их функциональной связи. В рыхлых образованиях наведённая остаточная намагниченность также оказалась пропорциональной наведённой остаточной МВ. Это дало основание отказаться от использования ЖР-4, а определение остаточной МВ включить в описанный выше одноактный цикл измерений. После измерения МВ1 пробу в измерительном стаканчике намагничивают однородным магнитным полем (Н=52000 а/м), измеряют МВ и рассчитывают удельную остаточную МВн и фактор Q. В таком виде процесс измерения магнитных параметров стал более производителен с результатом без потери предшествовавшей информативности.
Кроме этого полученные выше доказательства возможности создания подмагничиванием необратимой МВ и расчета фактора Q, открыли практическую возможность изучения основных магнитных параметров (МВуд., МВнеобр., и фактора Q) непосредственно по почвам в их естественном залегании при использовании облегчённых средств измерения (полевой каппаметр КТ-5) и портативных источников подмагничивания (ферритовые кольца). Эффективность использования для этих целей каппаметра КТ-5 частично описана выше при оценке его метрологических способностей. При последующих натурных измерениях МВ почв было установлено, что почвы существенно (до 15-20% и более) подмагничиваются собственным магнитным полем прибора, напряженность которого – первые сотни а/м. Процесс подмагничивания не линеен. Стабилизация, как бы необратимой, составляющей наступает после 2-3 измерений (подмагничиваний) и сохраняется затем в течение нескольких часов. При этом разница значений «обратимой» МВ (первое измерение) и «необратимой» (2-ое – 3-е измерения МВ) различна для различных почв и содержания в них ферромагнитной мнерализации. По кустовым (вокруг точки наблюдения) измерениям установлено, что дисперсия разностей (обратимой и необратимой МВ) значительно меньше общей дисперсии обратимой МВ. Это свидетельствует о том, что площадные или профильные съёмки МВ даже при определении нескольких соседних наблюдений менее эффективны, чем и объясняется их редкое использование. Напротив, разностные значения, а тем более их соотношение, намного стабильнее и информативнее. Однако при проведении пробных съёмок величина полезного сигнала не всегда превышала уровень помех. И для увеличения сигнала применено дополнительное подмагничивание почв постоянным магнитом с напряженностью, создаваемого им поля, многократно превышающей поле прибора. На практике применялось ферритовое кольцо с напряженностью 25000 а/м, соразмерное с площадью датчика КТ-5. Это дополнительное подмагничивание увеличивало полезный сигнал в разы.
Техника выполнения измерений: на выровненной поверхности почв (без растительных остатков) производят первое измерение МВ1 («обратимое»). Через 5-7 секунд производят точно в том же месте ещё 2-3 измерения и выбирают сходящиеся значения МВ2; устанавливают в то же место магнит на 10 сек. (время насыщения) и затем измеряют МВ3 («необратимую»). Измерения повторяют на соседних площадках (2-3) для оценки результатов и контроля качества.
Благодаря высокой скорости самих измерений (1-2 сек.) и наличию блока памяти в приборе, описанный процесс на пункте наблюдений занимает 1-2 минуты. Такая скорость наблюдений, портативность аппаратуры (весом < 0,5кг), наличие навигатора GPS (определение сети наблюдений) обеспечивают возможность производства площадных (профильных) съёмок с минимальными для разведочной геофизики затратами.
По результатам наблюдений определяют среднюю МВ1 («обратимую»); остаточные («необратимые») МВ2 и МВ3 и их соотношения (подобие коэффициентов Кенигсбергера, т.е. факторов Q).
Совокупная информативность этих характеристик является достаточной как для площадного картирования генетических разностей почвенного покрова, так и выявления в нём аномальных неоднородностей геологической значимости и последующего суждения об их генезисе. При этом аномальные значения перечисленных выше физических параметров почв в их естественном залегании (и проб, в том числе) не могут применяться для какой-либо количественной интерпретации, а служат лишь аномальным фактом, требующим дополнительных исследований.
Таким образом, в итоге приведённых выше двухэтапных методических наработок сформирован и предлагается к практическому использованию в поисково-разведочной геологии и геофизике двухстадийный комплекс почвенно-петрофизических методов:
- оперативная, экономичная и информационно ёмкая почвенно-картировочная каппаметрическая съёмка с подмагничиванием почв в их естественном залегании (картировочно-поисковая стадия);
- лабораторный комплекс с изучением расширенного набора физических характеристик почв по их пробам (детализационная стадия).
Геолого-поисковая эффективность этого комплекса оценена на ряде, приводимых ниже, известных месторождений полезных ископаемых.

Примеры петрофизического отображения почвенных признаков эпигенетического влияния нефтегазовых и рудных месторождений.

Эти признаки в виде локальных изменений состава и свойств почв, как правило, контрастно отличаются от параметров почв регионального ландшафта и, соответственно, отмечаются аномальными значениями, перечисленных выше петрофизических характеристик. При этом интерпретационная значимость их для диагностики нефтегазовых и рудных месторождений различна.



Так для нефтегазовых месторождений антиклинального (купольного) типа, в соответствии с известной геохимической моделью преобразования пород (и соответственно – почв) под действием мигрирующих из залежи углеводородов (УВ), почвы непосредственно над залежью, в её граничных кольцевых зонах и на периферии существенно различаются по кислотно-щелочному режиму и, соответственно, по набору в них индикаторных форм железа.
– В почвах над породами «покрышки», в связи с резким (после «запечатывания» верхнего свода залежи) снижением поступления продуктов преобразования УВ, устанавливается режим повышенной кислотности с соответствующим превращением наличных форм железа в окисленную форму (гематитового ряда), характеризующуюся сравнительно низкими МВ и МВг, но максимально высокой остаточной намагниченностью и фактором Q.
– Граничные области проекции залежи характеризуются в почвах восстановительным режимом при наиболее активном воздействии УВ и биоценозе, приводящим к накоплению здесь магнитоактивной закисно-окисной минерализации (магнетитового ряда) с повышенными значениями МВ и МВг, но резким снижением Ir и Q. Эти же участки, благодаря высокой концентрации быстрорастворимых солей, характеризуются высокой электрической проводимостью почвенных растворов (1/gк), а так же высоким термомагнитным показателем, снижением минеральной плотности и другими параметрами.
– Петрофизические показатели почв периферии, развивающихся в близко нейтральных условиях pH и равномерной миграции УВ, определяются только ландшафтными условиями. По своим численным значениям они занимают промежуточное положение между аномальными параметрами почв над «покрышкой» и кольцевых зон и служат как бы региональным фоном.
– Аномальные изменения свойств почв над рудными местрождениями многообразны и зависят от множества геолого-геохимических факторов, требующих своего исследования. Ниже приводятся примеры генетической связи почвенных изменений с влиянием лишь нескольких магматогенных, сульфидосодержащих месторождений, подвергшихся эпигенетическим преобразованиям. Генерируемые этими преобразованиями сернокислые «флюиды» существенно раскисляют почву, что отображается аномальным снижением МВ и, особенно, МВг, но резким увеличением Ir и Q.

НЕФТЕГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Почвенно-петрофизические исследования проведены на двух Западно-Казахстанских месторождениях: Айрантакыр (купольное) и Майбулак (трещинно-линейное). На первом – проведены работы первой (поисковой) стадии, то есть, выполнена полевая профильная каппаметрическая съёмка с подмагничиванием; на втором – лабораторные исследования проб по профильному отбору (вторая стадия).

Месторождение Айрантакыр

На рис. 1а приведены изогипсы отражающего горизонта с проекцией предполагаемой (по данным одной продуктивной скважины) нефтезалежи, и сеть профилей каппаметрической съёмки. На рис. 1б приведены изолинии коэффициента К=МВ2/МВ1 (отношение магнитной восприимчивости после и до подмагничивания).

Как видно из приведённых данных, полученный результат объективно подтверждает суждения о геохимической модели подобного типа месторождений и возможности отображения геохимических зон методом почвенной каппаметрии с искусственным подмагничиванием. Более того, в приведённом случае очевидны факты, позволяющие расширить ресурсные перспективы месторождения, так как выявленные ещё две локальные аномалии коэффициента К могут отвечать двум неразведанным продуктивным куполам. Возможность наличия таких локальных структур не опровергается изогипсами отражающего горизонта (рис. 1а), так как оконтуривающая залежь изогипса 2450 не нашла своего отображения к северо-западу от разлома, а изогипса – 2475 – проведена предположительно.

Месторождение Майбулак

Месторождение приурочено к главному Каратаускому разлому. (Рис. 2а, б)

Отбор почвенных проб осуществлен по четырем профилям через 2,0 – 2,5 км с шагом 50м. По всем пробам выполнен полный комплекс описанных выше анализов. Результаты основной части из них иллюстрируются, в виде графиков, обозначенных соответствующими индексами.
Здесь высокая степень отображения физико-геологических и геохимических признаков нефтезалежи почвенно-петрофизическими характеристиками ещё более очевидна. Каждый из приведённых параметров чётко подчёркивает повышенную кислотность почв над залежью (повышенные значения Ir и Q, и пониженные – МВ и МВг) и восстановительный режим над границами залежи (повышение МВ, МВг, 1/gк, МВт, но снижением Ir и Q). Более того, как видно на рис. 2а, характер петрофизического поля блока пород, вмещающего залежь, существенно отличается от блока за зоной разломов. На всех профилях отмечается существенное снижение Ir и Q, но повышение значений МВ и МВг, то есть налицо сочетание, характеризующее собой отсутствие, экранирующих миграцию УВ, напластований и, соответственно, условий нефтенакопления. Иными словами, почвенно-петрофизические данные представляют практический интерес не только при поисках нефтегазовых месторождений, но и при оценке нефтеносности разномасштабных структур.

РУДНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Участок Северо-Аркалыкский

Золоторудное проявление находится в пределах Суздальского тектонического блока (Восточный Казахстан), вмещающего крупное золоторудное месторождение Суздальское. Выбор этого участка обусловлен тем, что аналогичные золотопродуктивным образованиям Суздальского месторождения горные породы здесь выходят на дневную поверхность, и имеется возможность их непосредственного изучения петрофизическими методами.



На участке проведён отбор почвенных проб по сети 100 х 20м и выполнены лабораторные измерения. Результаты приведены на рис. 3а, б.
Повышенные концентрации золота приурочиваются к дайкам гранит-порфиров, и зонам гидротермального метаморфизма и сульфидной минерализации. Золоторудная минерализация наложена на гидротермально изменённые березитизированные участки даек, а также на вмещающие их алевролиты, порфириты и кремнистые породы и формируется на окислительно – восстановительных барьерах. Последнее и находит своё чёткое подтверждение резкими знакопеременными значениями МВг (рис. 3а). Единственными на профиле резко-повышенными значениями МВг, то есть существенно восстановительной обстановкой, отмечается только, являющаяся геохимическим барьером, рудоносная зона. Максимально окислительное состояние почв, отмечаемое контрастными аномалиями МВг, отвечает кремнистым породам лежачего бока золотопродуктивной структуры.

Обладает высокой информативностью и магнитная восприимчивость почв. Так, максимальная и контрастная аномалия в тысячи единиц в почвенных пробах над погребённым крутым склоном «кварцитовой горки» и максимальной глубиной постэрозионного провеса обусловлена также опосредованным влиянием геохимического барьера. При условии стабильной здесь слабощелочной обстановки (равномерно повышенные значения МВг), такая восприимчивость может соответствовать, например, восстановленным формам железа из снесённых по склону окисных и гидроокисных соединений зоны дробления и забарьерной зоны окисления. Подтверждением этому могут служить результаты магнитных исследований бурового шлама местных скважин, установивших, что высокомагнитные формы железа сосредоточены лишь в верхних (2-3м) четвертичных отложениях. Кора выветривания и коренные породы здесь немагнитны. В пределах пород лежачего блока выделяются резко контрастные максимумы МВ, соответствующие либо, предполагаемым по геологическим данным разломам, либо крутопадающим межпластовым проницаемым структурам с локальной концентрацией на их выходах гипергенной ферромагнитной минерализации типа гётита, лепидокрокита и других, характерных для большинства кор выветривания, высокомагнитных минералов.

Важной геолого-поисковой информативностью обладают и остаточная намагниченность и, особенно, фактор Q (рис. 3б). Как видно из диаграммы, Ir, в основном, пропорциональна значениям МВ и, видимо, обусловлена влиянием упомянутой выше гётит-лепидокрокитовой минерализации, обладающей как высокой МВ, так и Ir. В соответствии с этой пропорциональностью значения фактора Q в безрудных частях профиля низкие и однородные. Резкое исключение составляют параметры почв над рудоносной зоной дробления, характеризующейся наименьшими значениями МВ, но достаточно высокими Ir и, соответственно, наивысшим Q. Это сочетание параметров может быть объяснено превалированием, среди почвенных магнетиков, гематитовой минерализации, обладающей наименьшей среди ферромагнетиков МВ, но наивысшей Ir.

Месторождение Суздальское

В отличие от Северо-Аркалыкского золоторудного проявления, такие же крутопадающие рудные тела генетически сходного Суздальского месторождения гипергенно переработаны до глубины 50 и более метров с сохранением в коре выветривания реликтов первичных горных пород и руд. Такая обстановка была выбрана как тест для оценки разрешающей способности выделения описанных выше петрофизических признаков в условиях скрытого и слабопроявленного оруденения.



На одном из разведанных рудных тел месторождения (рудное тело №4) выполнена полевая каппометрическая съёмка с измерением магнитной восприимчивости по поверхности почв (МВ) с параллельным отбором почвенных проб и их анализом, включая определение удельной МВ. Кроме того, по карьерной стенке замыкания первого рудного тела произведен погоризонтный отбор рыхлых проб и их анализ. Рис. 4а, б, в.

Результаты полевой каппаметрической съёмки в виде карты изолиний МВ, наложенной на геологическую основу, показаны на рис. 4а. Как видно из приведённых данных, рудные тела и вообще почти вся зона золоторудной минерализации отмечается существенным понижением поля МВ. Некоторое смещение их минимальных значений от рудных тел к юго-западу объясняется влиянием современного рельефа (месторождение находится на склоне межсопочной долины), обусловливающей снос высокомагнитных образований гумусово-аккумулятивного горизонта почв с северо-востока на юго-запад. Карта изолиний удельной МВ, построенная по результатам анализа почвенных проб участка, по конфигурации зафиксированных на ней аномалий, практически идентична приведенной выше карте изолиний МВ. Это свидетельствует об удовлетворительной сходимости результатов измерений магнитной восприимчивости почв по пробам и в естественном залегании.

Из результатов анализов проб других параметров наиболее показательными оказались карты изолиний МВг, модуля вызванной остаточной намагниченности и коэффициента Q, изображенного в более мелком масштабе на рис. 4б. Аномальные поля каждого из этих параметров достаточно чётко отмечают положение рудной зоны. Особенно эффективен фактор Q, отметивший, подобно проявлению Северо-Аркалыкский, единственной положительной аномалией почвенную проекцию коренного рудного тела. Не менее информативны и карты изолиний Ir и МВг. Здесь положение рудной залежи тяготеет к границе между положительной и отрицательной аномалиям, т. е. по аналогии к окислительно-восстановительному барьеру. К такому заключению помогли прийти и результаты исследования параметра МВг в пробах,отобранных по стенке карьера на замыкании рудного тела №1 (рис. 4в). Правый (лежачий) бок выветрелой рудной залежи отмечается существенной кислотностью приуроченной, в основном, к охристо-бурой ожелезнённой коре выветривания. Следовательно, слабо аномальный облик перечисленных параметров на месторождении Суздальском соответствует таковому на проявлении Северо-Аркалыкском, но со сглаженным, за счет глубины залегания аномалеобразующих объектов, характером.
Положительные результаты получены и по другим характеристикам почв: рудная залежь чётко отмечается резкими линейными аномалиями электрической проводимости почвенных вытяжек 1/gк; чёткими минимумами минеральной плотности проб, и др.

Месторождение Бакырчик

(Участок Глубокий Лог, Восточный Казахстан)

Золоторудное проявление Глубокий Лог – фланг, отрабатываемого (на момент проведения почвенно-петрофизических исследований) каръером месторождения Бакырчик (Рис 5), характеризуется крайне неблагоприятной, для применения методов почвенной петрофизики, геологической обстановкой. Глубоко (200 – 300м) залегающие, разобщенные рудные тела в виде узких сульфидсодержащих, крутопадающих линз и рудных столбов априори не позволяют ожидать широких ореолов эпигенетических преобразований в приповерхностных породах. Рудные тела, околорудные изменения и вмещающие породы практически немагнитны. Это существенно снижает эффективность использования магнитных методов. В довершение всего на рудоносном участке отсутствуют коры выветривания и полнопрофильный почвенный покров, что, естественно, снижает эффект аккумуляции продуктов деятельности пострудных флюидов.

[Бачурин Б.А.]

Да, новое - это хорошо забытое старое. Про использование электроразведочных методов уже писали. Сейчас магнитка.
Из книги "Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа" (М. Недра, 1986):
Магнитная воспримчивость пород находится в прямой зависимости от содержания в них ферромагнитных минералов, наиболее магнитным из которых является магнетит. На участках углеводородного насыщения в поверхностных отложениях магнетит образуется путем окисления неустойчивого в этих условиях сидерита... Повышенная магнитная восприимчивость по поверхностным отложениям приурочена к периферийным частям структуры, повторяя контур нефтеносности. Непосредственно над залежами фиксируется магнитный минимум. Кольцевой эффект объясняется интенсивным эпигенетическим минералообразованием в наиболее ослабленных зонах, являющихся путями миграции УВ. Аномальными по магнитной восприимчивости являются также участки дизъюнктивных нарушений. (с.223-224).
Но в то время термин "почвенная петрофизика" не использовали.

[Хомутов С.А.]

Прилагаю исходный материал "  Геолого-поисковые возможности почвенной петрофизики.doc (2,09МБ)
Количество загрузок:: 14" с рисунками

[Данилов М.С.]

Хомутов С.А. (09 апреля 2012 - 09:40) писал:

ГЕОЛОГО-ПОИСКОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЧВЕННОЙ ПЕТРОФИЗИКИ

Почвенная петрофизика, как научное направление по выявлению в почвах поисковых признаков месторождений полезных ископаемых, базируется на научных достижениях поисковой геологии, разведочной геофизики, геохимии, почвоведения и петрофизики. Важнейшей предпосылкой обоснования почвенно-петрофизических исследований послужил, доказанный перечисленными выше науками, вывод о наследовании верхними горизонтами автохтонных (сохранившихся на месте) кор выветривания (включая почвы) состава и свойств материнских горных пород со всеми признаками их изменений под действием рудообразующих и нефтегазовых флюидов. Более того, установлено, что концентрация некоторых элементных соединений и, в частности, различных форм железа в приповерхностных горизонтах кор выветривания всегда выше, чем в коренных породах, обеспечивая разрешающую возможность их фиксации современными методами. Эти и другие обстоятельства, а также, высокая степень изученности всех форм почвенного железа и их магнитных свойств в переменных условиях гипергенеза; наличие прецизионной магнитоизмерительной и другой аппаратуры и методик обработки данных, послужили основанием для разработки и применения методов геолого-поисковой почвенной петрофизики.

В методологическом плане за основу были приняты методы исследования петрофизических свойств коренных горных пород. Часть этих методов, в связи со спецификой свойств рыхлых образований, была модернизирована, часть – разработана вновь.

Для комплексного изучения свойств почв, как в отобранных пробах, так и в естественном залегании, исследовались следующие параметры:

мвуд. – удельная (отнесённая к весу) магнитная восприимчивость (далее в тексте – МВ) – способность вещества намагничиваться (изменять свой магнитный момент), как показатель количества магнитоносителей;

Ir – искусственно вызванная намагничиванием удельная (так же отнесённая к весу) остаточная намагниченность, т. е. свойство вещества намагничиваться (приобретать магнитный момент) – как показатель качества магнитоносителей;

Фактор Q – отношение остаточной намагниченности к индуцированной – как показатель магнитного состояния магнетиков;

МВг – гидромагнитный показатель (приращение МВ при разведении обезвоженной пробы заданным объёмом дистиллированной воды) – как функция pH;

МВt – термоостаточная МВ – опосредованный показатель общего содержания железа в почвенной пробе;

1/gк - электропроводность водных вытяжек из почвенных проб – показатель концентрации в них растворимых (ионообразующих) солей;

σм – минеральная плотность почвенных проб – опосредованный показатель степени гипергенной проработки почв;

а также некоторые другие показатели.

Использованная аппаратура и метрология её показаний

Применялись:

Каппа-бридж КЛЫ-2 – измеритель МВ с точностью 5х10-8 СИ;

Рок-генератор ЖР-4 – измеритель вектора остаточной намагниченности с точностью 1х10-12 Т;

Каппаметр КТ-5 – точность 3-5х10-5 СИ;

Аттестованные установки гидростатического взвешивания и определения gк;

Весы ВЛКТ-500 – точность взвешивания до 0,01 гр.;

Постоянные магниты и катушки с заданными параметрами.

Все перечисленные средства измерений приведены к единой метрологической системе поверок и достоверности результатов, выраженных в удельных (отнесённых к весу) величинах.

Так, если первые два измерителя КЛЫ-2 и ЖР-4 (Чешского производства) снабжены рабочими средствами поверок, то полевой каппаметр КТ-5 (также Чешского производства) не обеспечен такими средствами и его показания никоим образом не согласованы с аналогичными показаниями лабораторного каппаметра КЛЫ-2. Для устранения этого «упущения» пришлось, используемый в работе, экземпляр КТ-5, поверить на стандартных образцах МВ, оттестированных во ВНИИМетрологии. Результат поверки оказался идеальным с относительным расхождением показаний менее 2%. Затем, на основе многочисленных измерений МВ этим прибором по плоским поверхностям гомогенизированных сред (почвы, глины, песок) с предварительно измеренными плотностью и удельной МВ рассчитана масса и объём активизированной, магнитным полем прибора, среды и глубину его (поля) воздействия. Для большинства среднемагнитных почв со средней плотностью около 1,7 г/см³ активизированная масса составляет ~ 12,0 г и, следовательно, для расчета средней удельной МВ показания КТ-5, переведённые в 1х10^-6 СИ нужно разделить на 12. Глубина проникновения «рабочего» поля в этом случае составляет 2,0-3,0 мм, а не 20 мм , указанных в заводских паспортных данных прибора. Последнее свидетельствует о том, что полевой каппаметр КТ-5 наиболее эффективен только при измерении МВ на предельно выровненных поверхностях почв или гладких площадках массивных скальных пород. Результаты измерений по бесформенным образцам, керну скважин и др. даже с введением рекомендованных поправок – бессмысленны и не допускают расчет удельной МВ. Приведённые выше данные (12,0 г и др.) слабо (4-7%) изменяются в широком диапазоне различных почв (глины, суглинки, супеси, пески) и существенно меняются только в редко встречающихся сильномагнитных почвах.

Другие вышеупомянутые средства измерения физических параметров почв обеспечены рабочими средствами метрологической поверки.

Средства подмагничивания почвенных проб в виде соленоидов изготовлялись самостоятельно. Подмагничивание почв в естественном залегании осуществлялось ферритовыми плоскими кольцами промышленного изготовления.

Методические особенности изучения физических свойств почв

Перечисленная выше серийная магнитоизмерительная аппаратура, с её высокой разрешающей способностью определения указанных параметров в образцах скальных горных пород, оказалась, в силу специфики свойств рыхлых образований, непригодной для непосредственного измерения такого важного параметра как остаточная намагниченность, позволяющая рассчитать не менее важный фактор Q.

Поиск путей косвенной оценки остаточной намагниченности почвенных проб побудил исследовать возможность использования для этой цели известную ориентационную намагниченность, образующуюся при переосаждении почвенной пробы в присутствии геомагнитного поля. Принципиально эта намагниченность функционально связана с возможной естественной остаточной намагниченностью (In) и могла бы быть использована по назначению, но огромные затраты труда и времени на её получение свели к минимуму целесообразность её применения. Однако в процессе этого исследования были получены более важные для практики результаты, основанные на подмагничивании естественных почвенных проб постоянными магнитными полями различной напряженности. Было установлено, что пригодную для исследования «необратимую» остаточную намагниченность можно получить при воздействии на почвы или их пробы, достижимыми на практике, полями напряженностью от 10 до 60000-70000 А/м. Указанный предел отвечает интервалу гистерезисного цикла скальных пород (Т. Нагата), в котором происходит линейное приращение намагниченности за счет смещения доменных границ в преимущественно многодоменных образованиях почвенных ферромагнетиков. Конечно, в рыхлых образованиях эта намагниченность «необратима» условно и, более того, в силу слабых сил магнитного взаимодействия нестабильна во времени. Её релаксация, в первом приближении, обратно пропорциональна логарифму времени. Поэтому для получения полезной информации с учётом этих и других обстоятельств потребовалось привлечение нетривиальных методических и технических решений.

Разработка и совершенствование методики измерения и анализа результатов комплекса параметров осуществлялась последовательно в два этапа:

на первом этапе исследовались информационные возможности почвенной петрофизики на основе изучения физических параметров почвенных проб;

на втором – почв в их естественном залегании.

Основным комплексом первого этапа являлся комплекс магнитных параметров (МВ, Ir, фактор Q и МВг), остальные же параметры, как дополнительные, использовались по необходимости при решении конкретных геологических задач. В лабораторной практике применена техника одноактного измерения (МВ, МВг и 1/gк). Из отобранной с глубины 20-25см, высушенной и просеянной на сите с ячейкой 1мм² пробы, отвешивалась в измерительный стаканчик каппаметра КЛЫ-2 навеска, строго постоянная для всех последующих проб, (в применённой практике – 20 г) и проводилось измерение МВ1. Затем в стаканчик с пробой заливалось 20 мл дистиллированной воды, смесь размешивалась 5-7 сек и производилось второе измерение МВ2. Затем (при потребности измерения электропроводности почвенных вытяжек) в стаканчик с «раствором» пробы помещалась четырёхэлектродная микролиния, измерялись вольтамперные характеристики электрического поля и по ним рассчитывалась gк. По разности значений МВ2 и МВ1, с учётом отрицательных значений магнитной восприимчивости дистиллированной воды, которая при комнатной температуре составляет -1х10-6 СИ/г, рассчитывался гидромагнитный показатель МВг. По данным gк рассчитывалась Q=k/gк, где Q – удельная общая концентрация растворимых в вытяжке солей, k – коэффициент установки, рассчитываемый по известным в электроразведке соотношениям Q-gк или по измерениям установкой на стандартных растворах солей.

Определение остаточной намагниченности почвенных проб осуществлялось при использовании каппаметр КЛЫ-2, рок-генератора ЖР-4, источника постоянного тока и намагничивающей катушки с напряженностью поля 60000 а/м внутри неё. Техника измерений: герметично закрывающийся кубический контейнер из тонкого оргстекла (20 х 20 х 20 мм) заполняют вышеупомянутой почвенной пробой, взвешивают содержимое и измеряют МВ1 (с вычетом МВ контейнера); контейнер помещают в измерительный блок рок-генератора и измеряют фоновые значения намагниченности (как правило, они бывают минимальными), затем контейнер помещают внутрь соленоида и производят намагничивание в течение 10 сек., после этого быстро переносят пробу в блок измерений ЖР-4 и производят рабочий цикл измерений. По полученным данным рассчитывают удельную остаточную намагниченность и фактор Q.

Термоостаточную удельную МВt измеряют каппаметром КЛЫ-2 до и после нагревания в муфельной печи навески пробы (в тигле) до температуры 700-750⁰С. В процессе обжига и остывания все (и прежде всего органо-минеральные) формы почвенного железа переходят в закисно-окисную форму, приобретая при обратном переходе через «температуру Кюри» наивысшую намагниченность.

Экспериментально установлено, что коэффициент магнитной корреляции отсепарированной ферромагнитной фракции отожжённых проб с дисперсным природным магнетитом практически равен единице. Этот факт открыл возможность количественной оценки общего железа в почвенной пробе с достаточной для практики точностью.

Минеральная плотность почвенных проб определялась на установке гидростатического взвешивания специальной конструкции. Поверка качества измерений осуществлялась по стандартным образцам.

Описанный комплекс физических параметров и методика их измерений по почвенным пробам, несмотря на положительные результаты их апробирования на ряде месторождений полезных ископаемых (будут описаны ниже), оказался сравнительно громоздким и затратным. Прежде всего, это относится к использованию для измерения остаточной намагниченности дорогостоящего и трудозатратного в измерениях рок-генератора ЖР-4. В этой связи были проведены исследования параметров анизотропии МВ образцов горных пород и их взаимоотношение с остаточной намагниченностью, приведшие к установлению их функциональной связи. В рыхлых образованиях наведённая остаточная намагниченность также оказалась пропорциональной наведённой остаточной МВ. Это дало основание отказаться от использования ЖР-4, а определение остаточной МВ включить в описанный выше одноактный цикл измерений. После измерения МВ1 пробу в измерительном стаканчике намагничивают однородным магнитным полем (Н=52000 а/м), измеряют МВ и рассчитывают удельную остаточную МВн и фактор Q. В таком виде процесс измерения магнитных параметров стал более производителен с результатом без потери предшествовавшей информативности.

Кроме этого полученные выше доказательства возможности создания подмагничиванием необратимой МВ и расчета фактора Q, открыли практическую возможность изучения основных магнитных параметров (МВуд., МВнеобр., и фактора Q) непосредственно по почвам в их естественном залегании при использовании облегчённых средств измерения (полевой каппаметр КТ-5) и портативных источников подмагничивания (ферритовые кольца). Эффективность использования для этих целей каппаметра КТ-5 частично описана выше при оценке его метрологических способностей. При последующих натурных измерениях МВ почв было установлено, что почвы существенно (до 15-20% и более) подмагничиваются собственным магнитным полем прибора, напряженность которого – первые сотни а/м. Процесс подмагничивания не линеен. Стабилизация, как бы необратимой, составляющей наступает после 2-3 измерений (подмагничиваний) и сохраняется затем в течение нескольких часов. При этом разница значений «обратимой» МВ (первое измерение) и «необратимой» (2-ое – 3-е измерения МВ) различна для различных почв и содержания в них ферромагнитной мнерализации. По кустовым (вокруг точки наблюдения) измерениям установлено, что дисперсия разностей (обратимой и необратимой МВ) значительно меньше общей дисперсии обратимой МВ. Это свидетельствует о том, что площадные или профильные съёмки МВ даже при определении нескольких соседних наблюдений менее эффективны, чем и объясняется их редкое использование. Напротив, разностные значения, а тем более их соотношение, намного стабильнее и информативнее. Однако при проведении пробных съёмок величина полезного сигнала не всегда превышала уровень помех. И для увеличения сигнала применено дополнительное подмагничивание почв постоянным магнитом с напряженностью, создаваемого им поля, многократно превышающей поле прибора. На практике применялось ферритовое кольцо с напряженностью 25000 а/м, соразмерное с площадью датчика КТ-5. Это дополнительное подмагничивание увеличивало полезный сигнал в разы.

Техника выполнения измерений: на выровненной поверхности почв (без растительных остатков) производят первое измерение МВ1 («обратимое»). Через 5-7 секунд производят точно в том же месте ещё 2-3 измерения и выбирают сходящиеся значения МВ2; устанавливают в то же место магнит на 10 сек. (время насыщения) и затем измеряют МВ3 («необратимую»). Измерения повторяют на соседних площадках (2-3) для оценки результатов и контроля качества.

Благодаря высокой скорости самих измерений (1-2 сек.) и наличию блока памяти в приборе, описанный процесс на пункте наблюдений занимает 1-2 минуты. Такая скорость наблюдений, портативность аппаратуры (весом < 0,5кг), наличие навигатора GPS (определение сети наблюдений) обеспечивают возможность производства площадных (профильных) съёмок с минимальными для разведочной геофизики затратами.

По результатам наблюдений определяют среднюю МВ1 («обратимую»); остаточные («необратимые») МВ2 и МВ3 и их соотношения (подобие коэффициентов Кенигсбергера, т.е. факторов Q).

Совокупная информативность этих характеристик является достаточной как для площадного картирования генетических разностей почвенного покрова, так и выявления в нём аномальных неоднородностей геологической значимости и последующего суждения об их генезисе. При этом аномальные значения перечисленных выше физических параметров почв в их естественном залегании (и проб, в том числе) не могут применяться для какой-либо количественной интерпретации, а служат лишь аномальным фактом, требующим дополнительных исследований.

Таким образом, в итоге приведённых выше двухэтапных методических наработок сформирован и предлагается к практическому использованию в поисково-разведочной геологии и геофизике двухстадийный комплекс почвенно-петрофизических методов:

- оперативная, экономичная и информационно ёмкая почвенно-картировочная каппаметрическая съёмка с подмагничиванием почв в их естественном залегании (картировочно-поисковая стадия);

- лабораторный комплекс с изучением расширенного набора физических характеристик почв по их пробам (детализационная стадия).

Геолого-поисковая эффективность этого комплекса оценена на ряде, приводимых ниже, известных месторождений полезных ископаемых.

Примеры петрофизического отображения почвенных признаков эпигенетического влияния нефтегазовых и рудных месторождений.

Эти признаки в виде локальных изменений состава и свойств почв, как правило, контрастно отличаются от параметров почв регионального ландшафта и, соответственно, отмечаются аномальными значениями, перечисленных выше петрофизических характеристик. При этом интерпретационная значимость их для диагностики нефтегазовых и рудных месторождений различна.

Так для нефтегазовых месторождений антиклинального (купольного) типа, в соответствии с известной геохимической моделью преобразования пород (и соответственно – почв) под действием мигрирующих из залежи углеводородов (УВ), почвы непосредственно над залежью, в её граничных кольцевых зонах и на периферии существенно различаются по кислотно-щелочному режиму и, соответственно, по набору в них индикаторных форм железа.

– В почвах над породами «покрышки», в связи с резким (после «запечатывания» верхнего свода залежи) снижением поступления продуктов преобразования УВ, устанавливается режим повышенной кислотности с соответствующим превращением наличных форм железа в окисленную форму (гематитового ряда), характеризующуюся сравнительно низкими МВ и МВг, но максимально высокой остаточной намагниченностью и фактором Q.

– Граничные области проекции залежи характеризуются в почвах восстановительным режимом при наиболее активном воздействии УВ и биоценозе, приводящим к накоплению здесь магнитоактивной закисно-окисной минерализации (магнетитового ряда) с повышенными значениями МВ и МВг, но резким снижением Ir и Q. Эти же участки, благодаря высокой концентрации быстрорастворимых солей, характеризуются высокой электрической проводимостью почвенных растворов (1/gк), а так же высоким термомагнитным показателем, снижением минеральной плотности и другими параметрами.

– Петрофизические показатели почв периферии, развивающихся в близко нейтральных условиях pH и равномерной миграции УВ, определяются только ландшафтными условиями. По своим численным значениям они занимают промежуточное положение между аномальными параметрами почв над «покрышкой» и кольцевых зон и служат как бы региональным фоном.

– Аномальные изменения свойств почв над рудными местрождениями многообразны и зависят от множества геолого-геохимических факторов, требующих своего исследования. Ниже приводятся примеры генетической связи почвенных изменений с влиянием лишь нескольких магматогенных, сульфидосодержащих месторождений, подвергшихся эпигенетическим преобразованиям. Генерируемые этими преобразованиями сернокислые «флюиды» существенно раскисляют почву, что отображается аномальным снижением МВ и, особенно, МВг, но резким увеличением Ir и Q.

НЕФТЕГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Почвенно-петрофизические исследования проведены на двух Западно-Казахстанских месторождениях: Айрантакыр (купольное) и Майбулак (трещинно-линейное). На первом – проведены работы первой (поисковой) стадии, то есть, выполнена полевая профильная каппаметрическая съёмка с подмагничиванием; на втором – лабораторные исследования проб по профильному отбору (вторая стадия).

Месторождение Айрантакыр

На рис. 1а приведены изогипсы отражающего горизонта с проекцией предполагаемой (по данным одной продуктивной скважины) нефтезалежи, и сеть профилей каппаметрической съёмки. На рис. 1б приведены изолинии коэффициента К=МВ2/МВ1(отношение магнитной восприимчивости после и до подмагничивания).

Как видно из приведённых данных, полученный результат объективно подтверждает суждения о геохимической модели подобного типа месторождений и возможности отображения геохимических зон методом почвенной каппаметрии с искусственным подмагничиванием. Более того, в приведённом случае очевидны факты, позволяющие расширить ресурсные перспективы месторождения, так как выявленные ещё две локальные аномалии коэффициента К могут отвечать двум неразведанным продуктивным куполам. Возможность наличия таких локальных структур не опровергается изогипсами отражающего горизонта (рис. 1а), так как оконтуривающая залежь изогипса 2450 не нашла своего отображения к северо-западу от разлома, а изогипса – 2475 – проведена предположительно.

Месторождение Майбулак

Месторождение приурочено к главному Каратаускому разлому. (Рис. 2а, б)

Отбор почвенных проб осуществлен по четырем профилям через 2,0 – 2,5 км с шагом 50м. По всем пробам выполнен полный комплекс описанных выше анализов. Результаты основной части из них иллюстрируются, в виде графиков, обозначенных соответствующими индексами.

Здесь высокая степень отображения физико-геологических и геохимических признаков нефтезалежи почвенно-петрофизическими характеристиками ещё более очевидна. Каждый из приведённых параметров чётко подчёркивает повышенную кислотность почв над залежью (повышенные значения Ir и Q, и пониженные – МВ и МВг) и восстановительный режим над границами залежи (повышение МВ, МВг, 1/gк, МВт, но снижением Ir и Q). Более того, как видно на рис. 2а, характер петрофизического поля блока пород, вмещающего залежь, существенно отличается от блока за зоной разломов. На всех профилях отмечается существенное снижение Ir и Q, но повышение значений МВ и МВг, то есть налицо сочетание, характеризующее собой отсутствие, экранирующих миграцию УВ, напластований и, соответственно, условий нефтенакопления. Иными словами, почвенно-петрофизические данные представляют практический интерес не только при поисках нефтегазовых месторождений, но и при оценке нефтеносности разномасштабных структур.

РУДНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Участок Северо-Аркалыкский

Золоторудное проявление находится в пределах Суздальского тектонического блока (Восточный Казахстан), вмещающего крупное золоторудное месторождение Суздальское. Выбор этого участка обусловлен тем, что аналогичные золотопродуктивным образованиям Суздальского месторождения горные породы здесь выходят на дневную поверхность, и имеется возможность их непосредственного изучения петрофизическими методами.

На участке проведён отбор почвенных проб по сети 100 х 20м и выполнены лабораторные измерения. Результаты приведены на рис. 3а, б.

Повышенные концентрации золота приурочиваются к дайкам гранит-порфиров, и зонам гидротермального метаморфизма и сульфидной минерализации. Золоторудная минерализация наложена на гидротермально изменённые березитизированные участки даек, а также на вмещающие их алевролиты, порфириты и кремнистые породы и формируется на окислительно – восстановительных барьерах. Последнее и находит своё чёткое подтверждение резкими знакопеременными значениями МВг (рис. 3а). Единственными на профиле резко-повышенными значениями МВг, то есть существенно восстановительной обстановкой, отмечается только, являющаяся геохимическим барьером, рудоносная зона. Максимально окислительное состояние почв, отмечаемое контрастными аномалиями МВг, отвечает кремнистым породам лежачего бока золотопродуктивной структуры.

Обладает высокой информативностью и магнитная восприимчивость почв. Так, максимальная и контрастная аномалия в тысячи единиц в почвенных пробах над погребённым крутым склоном «кварцитовой горки» и максимальной глубиной постэрозионного провеса обусловлена также опосредованным влиянием геохимического барьера. При условии стабильной здесь слабощелочной обстановки (равномерно повышенные значения МВг), такая восприимчивость может соответствовать, например, восстановленным формам железа из снесённых по склону окисных и гидроокисных соединений зоны дробления и забарьерной зоны окисления. Подтверждением этому могут служить результаты магнитных исследований бурового шлама местных скважин, установивших, что высокомагнитные формы железа сосредоточены лишь в верхних (2-3м) четвертичных отложениях. Кора выветривания и коренные породы здесь немагнитны. В пределах пород лежачего блока выделяются резко контрастные максимумы МВ, соответствующие либо, предполагаемым по геологическим данным разломам, либо крутопадающим межпластовым проницаемым структурам с локальной концентрацией на их выходах гипергенной ферромагнитной минерализации типа гётита, лепидокрокита и других, характерных для большинства кор выветривания, высокомагнитных минералов.

Важной геолого-поисковой информативностью обладают и остаточная намагниченность и, особенно, фактор Q (рис. 3б). Как видно из диаграммы, Ir, в основном, пропорциональна значениям МВ и, видимо, обусловлена влиянием упомянутой выше гётит-лепидокрокитовой минерализации, обладающей как высокой МВ, так и Ir. В соответствии с этой пропорциональностью значения фактора Q в безрудных частях профиля низкие и однородные. Резкое исключение составляют параметры почв над рудоносной зоной дробления, характеризующейся наименьшими значениями МВ, но достаточно высокими Ir и, соответственно, наивысшим Q. Это сочетание параметров может быть объяснено превалированием, среди почвенных магнетиков, гематитовой минерализации, обладающей наименьшей среди ферромагнетиков МВ, но наивысшей Ir.

Месторождение Суздальское

В отличие от Северо-Аркалыкского золоторудного проявления, такие же крутопадающие рудные тела генетически сходного Суздальского месторождения гипергенно переработаны до глубины 50 и более метров с сохранением в коре выветривания реликтов первичных горных пород и руд. Такая обстановка была выбрана как тест для оценки разрешающей способности выделения описанных выше петрофизических признаков в условиях скрытого и слабопроявленного оруденения.

На одном из разведанных рудных тел месторождения (рудное тело №4) выполнена полевая каппометрическая съёмка с измерением магнитной восприимчивости по поверхности почв (МВ) с параллельным отбором почвенных проб и их анализом, включая определение удельной МВ. Кроме того, по карьерной стенке замыкания первого рудного тела произведен погоризонтный отбор рыхлых проб и их анализ. Рис. 4а, б, в.

Результаты полевой каппаметрической съёмки в виде карты изолиний МВ, наложенной на геологическую основу, показаны на рис. 4а. Как видно из приведённых данных, рудные тела и вообще почти вся зона золоторудной минерализации отмечается существенным понижением поля МВ. Некоторое смещение их минимальных значений от рудных тел к юго-западу объясняется влиянием современного рельефа (месторождение находится на склоне межсопочной долины), обусловливающей снос высокомагнитных образований гумусово-аккумулятивного горизонта почв с северо-востока на юго-запад. Карта изолиний удельной МВ, построенная по результатам анализа почвенных проб участка, по конфигурации зафиксированных на ней аномалий, практически идентична приведенной выше карте изолиний МВ. Это свидетельствует об удовлетворительной сходимости результатов измерений магнитной восприимчивости почв по пробам и в естественном залегании.

Из результатов анализов проб других параметров наиболее показательными оказались карты изолиний МВг, модуля вызванной остаточной намагниченности и коэффициента Q, изображенного в более мелком масштабе на рис. 4б. Аномальные поля каждого из этих параметров достаточно чётко отмечают положение рудной зоны. Особенно эффективен фактор Q, отметивший, подобно проявлению Северо-Аркалыкский, единственной положительной аномалией почвенную проекцию коренного рудного тела. Не менее информативны и карты изолиний Ir и МВг. Здесь положение рудной залежи тяготеет к границе между положительной и отрицательной аномалиям, т. е. по аналогии к окислительно-восстановительному барьеру. К такому заключению помогли прийти и результаты исследования параметра МВг в пробах,отобранных по стенке карьера на замыкании рудного тела №1 (рис. 4в). Правый (лежачий) бок выветрелой рудной залежи отмечается существенной кислотностью приуроченной, в основном, к охристо-бурой ожелезнённой коре выветривания. Следовательно, слабо аномальный облик перечисленных параметров на месторождении Суздальском соответствует таковому на проявлении Северо-Аркалыкском, но со сглаженным, за счет глубины залегания аномалеобразующих объектов, характером.

Положительные результаты получены и по другим характеристикам почв: рудная залежь чётко отмечается резкими линейными аномалиями электрической проводимости почвенных вытяжек 1/gк; чёткими минимумами минеральной плотности проб, и др.

Месторождение Бакырчик

(Участок Глубокий Лог, Восточный Казахстан)

Золоторудное проявление Глубокий Лог – фланг, отрабатываемого (на момент проведения почвенно-петрофизических исследований) каръером месторождения Бакырчик (Рис 5), характеризуется крайне неблагоприятной, для применения методов почвенной петрофизики, геологической обстановкой. Глубоко (200 – 300м) залегающие, разобщенные рудные тела в виде узких сульфидсодержащих, крутопадающих линз и рудных столбов априори не позволяют ожидать широких ореолов эпигенетических преобразований в приповерхностных породах. Рудные тела, околорудные изменения и вмещающие породы практически немагнитны. Это существенно снижает эффективность использования магнитных методов. В довершение всего на рудоносном участке отсутствуют коры выветривания и полнопрофильный почвенный покров, что, естественно, снижает эффект аккумуляции продуктов деятельности пострудных флюидов.

На участке проведён отбор почвенных проб по сети 100 х 20 м, и выполнены измерения МВ, МВг и 1/gк. Результаты в виде карты графиков показаны на рис. 5.

Несмотря на упомянутые выше неблагоприятные физико–геологические предпосылки, на большинстве профилей продуктивная зона и особенно её западная часть отмечаются чётким снижением МВ, интенсивными (до 20%) аномалиями МВг и локальными аномалиями электропроводности. Это, четко выраженное, сочетание характерных признаков проявления глубинных кислотных эманаций служат надежным признаком наличия скрытого оруденения. Кроме аномалий главной рудной зоны зафиксирован ряд аномалий, приуроченных к сопряженным тектоническим и другим структурам, рудоносность которых ранее не исследовалась. Все значимые аномалии участка заслуживают внимания: проведения крупномасштабных почвенно–петрофизических съёмок и разведочного бурения.

Приведённые примеры рудных месторождений подобраны с целью продемонстрировать высокую эффективность методов почвенной петрофизики в отображении признаков даже слабо сульфидных гидротермальных месторождений, руды которых залегают на глубинах 200 – 300 м. Как показано на этих примерах полезные аномальные эффекты от рудных тел уверенно выделяются на фоне помех от естественных неоднородностей почвенных характеристик.

Для высоко-сульфидных месторождений, а тем более – колчеданных, положительные эффекты ещё более контрастны и масштабны. Примером могут служить петрофизические показатели по пробам месторождения Озёрное (Южный Урал) (рис. 6), где рудное тело залегает на глубинах 200-350м, а полнопрофильный почвенный покров развит на мощной (до 70-100м) коре выветривания.

Имеются также примеры положительного отображения почвенно-петрофизическими методами признаков межпластовых геохимических барьеров гидрогенных месторождений урана и др.

В заключение необходимо отметить, что предлагаемый лёгкий, экономичный и информационно-ёмкий комплекс почвенно-петрофизических методов, часть из которых является НОУ-ХАУ, разработан и успешно применялся в начале девяностых годов прошлого столетия. Результаты этих исследований были изложены в фондовых отчётах и методических рекомендациях Казахского филиала ВИРГа. К сожалению, вскоре, в связи с развалом СССР вышеупомянутый НИИ вместе с фондами был ликвидирован.

Поэтому настоящую публикацию как приоритетную следует рассматривать как методический задел, или, в некотором роде, своеобразное учебное (стартовое) пособие для дальнейшего развития этого, практически важного, геолого-поискового направления с использованием предлагаемого комплекса почвенно-петрофизических методов.

Данилов Михаил Степанович,

Алматы,

Октябрь, 2009.

Уважаемый Б.А.Бачурин (Прошу прощение за незнание Вашего имени и отчества) благодарю Вас за уделенное к моей публикации внимание и за ответную на неё реакцию. В ответ на Ваши замечания и ссылку на книгу «Физико-химические основы…(М.Недра, 1986г.)» с обидным намеком на плагиат – хочу Вас заверить, что я ни в коей мере не претендую на авторство (и в статье это не акцентировано) изложенных в этом труде и во многих публикациях до и после него – физико-химических признаков нефтегазовых проявлений в верхней части разрезов нефтегазоносных структур. Напротив, эти базовые знания и явились предпосылкой для разработки ранее не применявшегося комплекса методов почвенной петрофизики по отображению упомянутых признаков в неизведанных геофизикой и, в частности, петрофизикой, почвенных образованиях. Опыту опробования этого комплекса и посвещена предложенная статья. Приношу мои искренние извинения, что просмотренный Вами вариант статьи оказался без, определяющей её результативность, графики. Поэтому Вам дополнительно выслан конечный вариант с рисунками. При возможности просмотрите их.
С уважением и надеждой на последующее общение – Михаил Степанович Данилов.

[Бачурин Б.А.]

Данилов М.С. (19 апреля 2012 - 10:43) писал:

Уважаемый Б.А.Бачурин (Прошу прощение за незнание Вашего имени и отчества) благодарю Вас за уделенное к моей публикации внимание и за ответную на неё реакцию. В ответ на Ваши замечания и ссылку на книгу «Физико-химические основы…(М.Недра, 1986г.)» с обидным намеком на плагиат – хочу Вас заверить, что я ни в коей мере не претендую на авторство (и в статье это не акцентировано) изложенных в этом труде и во многих публикациях до и после него – физико-химических признаков нефтегазовых проявлений в верхней части разрезов нефтегазоносных структур. Напротив, эти базовые знания и явились предпосылкой для разработки ранее не применявшегося комплекса методов почвенной петрофизики по отображению упомянутых признаков в неизведанных геофизикой и, в частности, петрофизикой, почвенных образованиях. Опыту опробования этого комплекса и посвещена предложенная статья. Приношу мои искренние извинения, что просмотренный Вами вариант статьи оказался без, определяющей её результативность, графики. Поэтому Вам дополнительно выслан конечный вариант с рисунками. При возможности просмотрите их.
С уважением и надеждой на последующее общение – Михаил Степанович Данилов.

Уважаемый Михаил Степанович!
Насчет плагиата не было даже слова. Речь идет о том, что возможное использование в наше время различных модификаций геохимических методов основаны на высказанных ранее моделях. В качестве примера - газовая съемка базируется на высказанном еще Вернадским положении о "газовом дыхании недр", затем Соколов обосновал ее применение на примере Предкавказья, а сейчас уже применяется широкий спектр модификаций данной съемки, многие из которых не имеют никакого теоретического обоснования. Жизнь идет, появляется новая более точная аппаратура и соответственно изменяются методика и подходы к интерпретации получаемой информации. Так что любой вклад в расширение возможного использования ПРЯМЫХ методов поисков залежей УВ можно только приветствовать. Особенно если они базируются на определенных физико-химических принципах, а не на различного рода торсионных и био- полях, которые ощущают только выбранные богом люди!
У меня не было времени детально вникнуть в сущность предлагаемого вами метода и оценить что нового предлагается, так что по существу напишу позднее.

[Данилов М.С.]

Бачурин Б.А. (20 апреля 2012 - 12:59) писал:

Уважаемый Михаил Степанович!
Насчет плагиата не было даже слова. Речь идет о том, что возможное использование в наше время различных модификаций геохимических методов основаны на высказанных ранее моделях. В качестве примера - газовая съемка базируется на высказанном еще Вернадским положении о "газовом дыхании недр", затем Соколов обосновал ее применение на примере Предкавказья, а сейчас уже применяется широкий спектр модификаций данной съемки, многие из которых не имеют никакого теоретического обоснования. Жизнь идет, появляется новая более точная аппаратура и соответственно изменяются методика и подходы к интерпретации получаемой информации. Так что любой вклад в расширение возможного использования ПРЯМЫХ методов поисков залежей УВ можно только приветствовать. Особенно если они базируются на определенных физико-химических принципах, а не на различного рода торсионных и био- полях, которые ощущают только выбранные богом люди!
У меня не было времени детально вникнуть в сущность предлагаемого вами метода и оценить что нового предлагается, так что по существу напишу позднее.

Уважаемый Борис Александрович! Большое Вам спасибо за ответ. Я, очевидно так же как и Вы, не отношусь к племени «выбранных Богом людей». Всё, что изложено в статье строго базируется на результатах достоверно измеренных физических параметрах (более 10) почв, как по почвенным пробам, так и в естественном залегании, с применением высокоточной аппаратуры и неординарной методики, как лабораторных, так и полевых исследований. Особая ценность почвенно-петрофизической информации заключена в том, что она не искажена, снижающими качество результатов почти всех геофизических методов, помехами (техногенными, вариациями физических полей и пр.), а объективно отражает только тонкие изменения физических характеристик почв от «дыхания» Земли и месторождений – как аномальных объектов.
В статье приводятся результаты опробования разработанной методики на известных месторождениях Казахстана, показывающие целесообразность её применения при, пока игнорируемых, поисках и разведки месторождений (и не только нефти и газа)
Надеюсь на Ваш ответ. М.С.Д.

Сообщение отредактировал Данилов М.С.: 24 апреля 2012 - 19:29

[Каприелов К.Л.]

Данилов М.С. (24 апреля 2012 - 16:40) писал:

Уважаемый Б.А.Бачурин (пожалуйста – напишите своё имя и отчество) большое Вам спасибо за ответ. Я, очевидно так же как и Вы, не отношусь к племени «выбранных Богом людей». Всё, что изложено в статье строго базируется на результатах достоверно измеренных физических параметрах (более 10) почв, как по почвенным пробам, так и в естественном залегании, с применением высокоточной аппаратуры и неординарной методики, как лабораторных, так и полевых исследований. Особая ценность почвенно-петрофизической информации заключена в том, что она не искажена, снижающими качество результатов почти всех геофизических методов, помехами (техногенными, вариациями физических полей и пр.), а объективно отражает только тонкие изменения физических характеристик почв от «дыхания» Земли и месторождений – как аномальных объектов.
В статье приводятся результаты опробования разработанной методики на известных месторождениях Казахстана, показывающие целесообразность её применения при, пока игнорируемых, поисках и разведки месторождений (и не только нефти и газа)
Надеюсь на Ваш ответ. М.С.Д.

Ещё раз, прошу прощения! Уважаемый Михаил Степанович! Как Вы полагаете, откуда мне известны ваши Имя и Отчество?
Не сочтите за труд, и загляните в профиль Б.А. Бачурина, и убедитесь в том, что зовут его Борис Александрович!

[Данилов М.С.]

Каприелов К.Л. (24 апреля 2012 - 18:48) писал:

Ещё раз, прошу прощения! Уважаемый Михаил Степанович! Как Вы полагаете, откуда мне известны ваши Имя и Отчество?
Не сочтите за труд, и загляните в профиль Б.А. Бачурина, и убедитесь в том, что зовут его Борис Александрович!

Спасибо за подсказку - уважаемый Константин Любнардович!

[Бачурин Б.А.]

Данилов М.С. (24 апреля 2012 - 16:40) писал:

Уважаемый Борис Александрович! Большое Вам спасибо за ответ. Я, очевидно так же как и Вы, не отношусь к племени «выбранных Богом людей». Всё, что изложено в статье строго базируется на результатах достоверно измеренных физических параметрах (более 10) почв, как по почвенным пробам, так и в естественном залегании, с применением высокоточной аппаратуры и неординарной методики, как лабораторных, так и полевых исследований. Особая ценность почвенно-петрофизической информации заключена в том, что она не искажена, снижающими качество результатов почти всех геофизических методов, помехами (техногенными, вариациями физических полей и пр.), а объективно отражает только тонкие изменения физических характеристик почв от «дыхания» Земли и месторождений – как аномальных объектов.
В статье приводятся результаты опробования разработанной методики на известных месторождениях Казахстана, показывающие целесообразность её применения при, пока игнорируемых, поисках и разведки месторождений (и не только нефти и газа)
Надеюсь на Ваш ответ. М.С.Д.

Михаил Степанович! Обязательно продолжим обсуждение ваших исследований, но чуть позже. Сейчас меня прижало с нескольких сторон и до праздников вряд ли выберу время.