Объединяя такие акселерометры в различные конфигурации, можно сконструировать градиентометры для определения диагональных элементов тензора или полного тензора. Стремятся получить чувствительность порядка 10 – 4 нс – 2 ; вероятно, будет возможно повысить её до 10 – 6 нс – 2 , если подвесить пробную массу в силовом поле. [3]
2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА НА КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
2.1 История освоения КМА
Впервые КМА обнаружил ещё в 1783 г. П.Б. Иноходцев. Эта аномалия самая большая в мире: напряжённость магнитного поля там иногда в 5 и более раз превышает нормальную. Но только через столетие началось настоящее изучение этой аномалии. Наибольшую работу по изучению Курской аномалии осуществил Э.Е. Лейст, работавший там около 30 лет с начала 90х годов до 1918 г. и измеривший весьма точно поле в 4500 пунктов. В последний год он жаловался, что ему мешали работать крестьяне, принимавшие его за землемера и заставлявшие его проводить делёж помещичьих земель. В 1918 г. Э.Е. Лейст уехал в Германию и увёз с собой все материалы по Курской аномалии. Он вскоре умер.
В 1919 г. по предложению В.И. Ленина была организованна особая комиссия под председательством П.П. Лазарева по исследованию Курских магнитных аномалий. В1919 г. П.П. Лазарев 12 раз собирал свою комиссию для обсуждения плана работ. Комиссия прежде всего затребовала у наследников умершего проф. Э.Е. Лейста его материалы по магнитной съёмке, но они запросили за них 1 миллион долларов. При изучении этого материала выяснилось, что хотя проф. Лейст и весьма точно измерил компоненты магнитного поля, но координаты пунктов были определены очень неточно, а магнитное поле менялось так сильно в зависимости от положения точки, что наблюдения Лейста в значительной мере потеряли свою ценность. Важно было иметь не столь точные значения поля, но более точные положения точек.
Было решено делать съёмку. Изготовлять много магнитометров было длительным делом, и А.Н. Крылов, который в начале своей деятельности занимался теорией морских магнитных компасов по военно-морскому ведомству, предложил использовать эти компасы, позволяющие определить все компоненты магнитного поля. Предложение А.Н. Крылова приняли и за два года съёмки была в основном сделана и лучше, чем у Лейста. К проведению её были привлечены студенты Московского университета.
Кроме магнитных, геологических и буровых работ комиссия решила впервые широко использовать гравиметрический метод разведки. Для использования маятникового метода был приглашён А.А. Михайлов, а для работы с гравитационным вариометром Этвеша – П.М. Никифоров.
Первая попытка найти гравитационную аномалию в Курской области была сделана Иоганном Фридрихом фон Парротом в первой четверти XIX в. Метод Паррота был принципиально прост – сравнивалось изменение атмосферного давления, измеренное на соседних точках двумя приборами: анероидом и ртутным барометром. Паррот получил разницу в 0,17 мм ртутного столба, что соответствовало огромной аномалии, примерно на 2 порядка большей, чем впоследствии выяснилось из настоящих гравитационных наблюдений.
Ранее маятниковые наблюдения силы тяжести проводились только в теплоизолированных помещениях на солидных каменных столбах и длительное время. На КМА надо было измерять силу тяжести в поле на профилях протяжённостью всего 3-5 км, где не было зданий. А.А. предложил метод наблюдений в выкопанных траншеях глубиной 1,5 м и длинной в 4 м, закрытых изолирующей двойной фанерной палаткой (рис. 11).
рис. 11 Работа на Курской магнитной аномалии. Отсчёт температуры под колпаком прибора с точностью до 0,02 º
В таких траншеях в одном конце вкапывался тяжёлый медный колокол, заменявший цементный столб для установки маятникового прибора. В другом конце размещался наблюдатель с приёмным устройством и контактным хронометром. Поправки времени для этих часов определялись уже по ритмическим радиосигналам, только недавно ставшим входить в обиход астрономических наблюдений. В результате разработанной методики наблюдений в поле точность определения была около 1,5 мГал (маятник Штюкрата), что позволило уверенно определить аномалии в 10 мГал на профилях длиною 4-6 км. 1921 г. – в районе Щигров 1922 г. – в районе Салтыковки 1923 г. – в районе Щигров 1924 г. – в районе Белгородского уезда 1925 г. – в районе Тима
Основным наблюдателем был сам А.А. Кроме приёма сигналов времени из Москвы и Науэна А.А. Михайлов определял также поправки часов астрономически.
s
рис. 12 А.А. Михайлов, определение геодезических координат. 1922 г.
Он же проводил геодезические определения координат пунктов наблюдений путём привязки к ближайшим геодезическим знакам и астрономические определения координат с помощью универсальных инструментов. Благодаря исключительному мастерству А.А. как наблюдателя ему удалось даже определить уклонение отвеса, вызываемые тяжёлыми магнитными массами, хотя эти уклонения были очень малы – порядка 1 секунды дуги. В 1926 г. работы по КМА были признаны полностью нерентабельными и прекратились. Однако в 1930 г. опять возобновились, и особенно широко после войны. Запасы железных руд в КМА оцениваются сейчас в 45 млрд. тонн, в том числе богатых – 26 млрд. тонн. В 1972 г. было добыто 20 млн. тонн, а сейчас в связи с переходом к открытому методу разработки – ещё значительно больше. Глубина залегания руд местами всего в 60 – 150 м. от поверхности и позволяет разрабатывать залежи открытым способом. [4] 2.2 Гравиразведочные работы на железорудных месторождениях
Эти работы выполняют для решения следующих задач: 1) изучение геологического строения районов месторождений. 2) поиски комплексов пород, с которыми связаны месторождения железных руд. 3) поиски залежей богатых руд среди вмещающих пород и их предварительное исследование. Кроме того, в последнее время получают развитие гравиметрические работы в подземных выработках. В области Курской магнитной аномалии развиты породы двух комплексов: 1) сильно метаморфизованные и сильно дислоцированные породы докембрийского основания с высокой плотностью от 2,6 до 3,8 г/см3 ; 2) осадочные породы палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста с плотностью от 1,6 до 2.4 г/см3. Осадочные породы залегают на докембрийских трансгрессивно и почти горизонтально. Мощность осадочного комплекса изменяется от 35 м в центральной части бассейна до 550 м в южной.
Докембрийский комплекс пород разделяется на: а) нижний отдел, представленный биотитовыми гнейсами с плотностью 2,7 г/см3, слюдяными и хлоритовыми сланцами (2,6), б) средний отдел — железистые кварциты с плотностью (3,3), амфиболовые (3,1), хлоритовые и биотитовые сланцы (2,68); в) верхний отдел — биотитовые (2,68) и известковистые сланцы, известняки (2,65) и доломиты (2,05). С железистыми кварцитами с содержанием железа 30—35% и плотностью 3,2—3.7 г/см3 среднего отдела связаны богатые железные руды с содержанием железа 50—60% и плотностью 3,3—1,0 г/см3. Богатые руды приурочены к зоне древнего выветривания железистых кварцитов и представлены мартитовыми и сидерит-мартитовыми рудами. Они залегают на железистых кварцитах в виде горизонтальных пластообразных и линзовидных залежей с вертикальной мощностью от 40 до 350 м.
На Курской магнитной аномалии проводятся комплексные геофизические работы (магниторазведочные, гравиразведочные, сейсморазведочные, электроразведочные). На рис. 13 приведен профиль через Лебединское месторождение в Старооскольском районе и геолого-гравиметрический разрез. По кривой силы тяжести WZ в средней части профиля выделяется свита плотных пород. Падение близко к вертикальному. По кривой градиента силы тяжести удается расчленить эту свиту на отдельные пласты с плотностью от 2,7 до 3,9 г/см3. Таких пластов выделено 23.
Рис. 13 Пример гравиметрических работ на Курской магнитной аномалии.
При расчленении свиты был применен способ интерпретации. Теоретическая кривая WXZT в основном совпадает с наблюденной кривой градиента.
В левой части разреза по профилю на участке 1,4 км выделяется глубокий минимум градиента силы тяжести до 200 этвеш, а на участке 2,5 км — максимум. В этом интервале выделена первая мощная пачка пластов с повышенной плотностью — от 3,2 до 3,9 г/см3. Наиболее плотные пласты выделены на участке 1,4—1,6 км. В интервале от 2 до 3 км кривая градиента имеет сложный вид, и здесь выделено три пласта с плотностью 3,7—3,9 г/см3. Бурение скважины на гравитационном репере 2,24 км над первым из этих трех пластов выявило залежь богатых железных руд. Залежь выделена по гравиметрическим данным в трех местах, там, где она залегает на головах железистых кварцитов. Кривая градиента силы тяжести имеет минимум на участке пункта 2,9 км и максимум на участке пункта 3,5 км. Здесь при интерпретации было выделено два пласта с повышенной плотностью до 3,9 г/см3. Скважина, заданная на гравитационном репере 3,2 км над пластом с плотностью 3,7—3,9 г/см3, вскрыла вторую залежь богатых железных руд с максимальной мощностью 49 м. Далее по профилю была выделена еще одна зона, в которой развиты породы с повышенной плотностью (3,7—3,9 г/см3 ) на участке 4 км. Над залежами богатых руд наблюдаются магнитные аномалии слабой интенсивности, поглощение упругих колебаний и осложнение волновой картины при сейсморазведке. Таким образом, гравитационный метод в таких условиях может с успехом решать задачи детального геологического картирования пород кристаллического фундамента под мощной толщей рыхлых отложений и задачи поисков залежей богатых железных руд (в комплексе с другими геофизическими методами).
Страницы: 1, 2, 3, 4
