Геолого-геофизическая характеристика Березниковского брахиантиклинального поднятия

• Введение
• 1. Общие сведения
• 2. Геология и стратиграфия
• 3. Методика и техника полевых работ
• 3.1 Организационный период
• 3.2 Теоретическое обоснование выбора параметров расстановки
• 3.3 Источники возбуждения
• 3.4 Технология проведения полевых сейсморазведочных работ
• 4. Сейсмические данные
• 5. Практическая часть
• Заключение
• Список литературы

Производственная практика проходила в Горном институте Уральского отделения Российской академии наук в лаборатории активной сейсмоакустики с 21 мая по8 сентября. Руководитель партии Бабкин Андрей Иванович. Я был принят на должность техник. За время практики мне необходимо было изучить следующие вопросы и собрать материалы для написания отчета:

· изучить геологическое строение участка работ, цели и задачи геофизических исследований в данном районе;

· ознакомится с порядком приема данных и проведения полевых работ;

В ходе практики мною были собраны сведения о геологическом строении Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС) методике и технике сейсморазведки малых глубин, приобретен дополнительный опыт полевых работ.

1. Общие сведения

Полевые работы выполнены по методике взрывной и невзрывной малоглубинной сейсморазведки высокого разрешения с использованием интерференционной системы наблюдений по общей глубинной точке.

Время проведения работ — май-сентябрь 2011 года.

2. Геология и стратиграфия

В геологическом отношении профили расположены на Березниковском брахиантиклинальном поднятии, вытянутом в северо-восточном направлении. Амплитуда поднятия по основанию составляет 50−84 метра. Наиболее крутым является западное крыло, наклон которого составляет 5 градусов и более. Падение восточного крыла имеется от долей до 1−2 градусов. В пределах поднятия внутренняя тектоника солей характеризуется сложным строением с наличием складок более высокого порядка и местами с проявлениями микроскладчатости. Оси мелких складок чаще всего имеют направление параллельное основной оси. Для них также присуще асимметричное строение. При этом отдельные внутрисоляные складки характеризуются острыми гребнями и пережимами.

Пройденными здесь разведочными скважинами вскрыты отложения нижней и верхней перми, относимые к кунгурскому и уфимскому ярусам. В составе нижнепермских отложений иренского горизонта выделяются: глинисто-ангидритовая толща, подстилающая каменная соль, сильвинитовая зона, сильвинито-карналитовая зона и покровная каменная соль (Рис. 5.).

Глинисто-ангидритовая толща на участке представлена алевритистыми глинами, алевролитами, мергелями и ангидритами. По данным скважины ее мощность достигает 249,5 метров. Подстилающая каменная соль вскрыта всеми разведочными скважинами. В верхней толще разреза в 20−25 метрах ниже подошвы сильвинитовой зоны прослеживается глинистый прослой мощностью 1−3 метра. Мощность подстилающей каменной соли по данным скважин составляет от 378,9 до 398,2 метров.

Сильвинитовая зона представлена четырьмя пластами красных сильвинитов: КрIII, KpII, KpI и А, перемежающихся с пластами каменной соли. Местами нижние из них в той или иной степени разрушены. Средняя мощность сильвинитовой зоны по участку работ составляет 26 метров.

Сильвинито-карналитовая зона сложена девятью продуктивными пластами, представленными карналитовой породой или пестрым сильвинитом. Они переслаиваются пластами каменной соли. На данной территории значительно изменяется качественный состав толщи (соотношение толщина, пластов карналлита и каменной соли). Мощность сильвинитовой зоны изменяется от 70 до 100 м.

Покровная каменная соль распространена на большей части площади исследований. Средняя ее мощность составляет 20 метров. В центральной части Березниковского поднятия покровная каменная соль подверглась полному выщелачиванию.

Верхнепермские отложения представлены породами соляно-мергелевой и терригенно-карбонатной толщ.

Соляно-мергелевая толща распространена в пределах обоих участков.

Нижние пласты ее (в прогибах) сложены мергелями и каменной солью, а верхние представлены мергелями и глинами, содержащими прослои гипса и ангидрита.

Теригенно-карбонатная толща сложена глинистыми известняками и мергелями. Мощность толщи изменяется по площади от 0 до 105 м.

Четвертичные отложения представлены песками с прослоями песчанистой глины. Мощность изменяется от 1,2 до 12,8 метров.

3. Методика и техника полевых работ

На сегодняшний день на шахтных полях АО «Уралкалий» и АО «Сильвинит» применяется широкий набор геофизических методов изучения строения калийной залежи и вмещающих ее отложений. В последнее время усилиями сотрудников Горного института УрО РАН и Подземной геолого-разведочной партии АО «Уралкалий» активно применяются сейсмические методы как в шахтном, так и наземном вариантах. Материально-техническая и методическая база основывается на современном уровне развития цифровых регистрирующих и обрабатывающих сейсморазведочных технологий.

Высокая информативность сейсмического метода разведки позволяет судить как о структурных особенностях объектов, так и об их физических свойствах. Форма представления результатов цифровой обработки и интерпретации удобна для восприятия геолога — структурные карты и геологические разрезы.

Использование современных компьютерных информационных технологий обеспечивает оперативность получения конечных результатов. Сейсмическая разведка представляет собой совокупность методов исследований геологического строения земной коры, основанных на использовании упругих волн, возбуждаемых искусственно.

Основные методы: метод отраженных волн (МОВ), метод преломленных волн (МПВ). МОВ и МПВ могут применяться с различными типами волн: продольными, поперечными или обменными. В зависимости от технологии сейсмических наблюдений различают одномерную (центральный луч), двумерную и трехмерную (пространственная), а также взрывную и невзрывную (тип источника) сейсморазведку.

В зависимости от интервалов разреза, изучаемых сейсморазведкой, выделяются: малоглубинная (до 500 м), выполняющая исследования по инженерной геологии, изучению рудовмещающих структур; средне-глубинная до 2−3 км — захватывает основные нефтеконтролирующие отложения; глубинная — основные элементы строения земной коры.

С предыдущим делением связано и деление по используемому диапазону спектра упругих колебаний: верхнечастотный > 60 Гц, среднечастотный (30−60) Гц, низкочастотный (1−30) Гц.

При изучении волновых полей во внутренних точках среды частотный диапазон сейсмических колебаний соответствует акустическому и может достигать — 1 кГц.

Благодаря своей высокой информативности сейсмические методы занимают важное место в разрабатываемом рациональном комплексе геофизических исследований, который создает основу системы геоконтроля на месторождениях, обеспечивающей высокоэффективную и безопасную эксплуатацию калийных рудников.

Данные методы давно и успешно применяются при решении широкого спектра задач разведочной геофизики.

На современном этапе ее развития наиболее информативный в слоистых и неоднородных средах — сейсморазведка методом общей глубинной точки (МОГТ).

Применительно к геолого-техногенной ситуации на Верхнекамском месторождении калийных солей (ВКМКС) в Горном институте УрО РАН разработан цифровой измерительно-обрабатывающий комплекс, отвечающий требованиям малоглубинной экологической и мобильной наземной сейсморазведки. Данным характеристикам соответствует и внедряемый в настоящее время шахтный сейсморазведочный комплекс.

Методика полевых наблюдений и обработки первичных материалов определяется общими принципами традиционной взрывной сейсморазведки. Однако некоторые специфические особенности аппаратуры с накоплением сигнала и маломощных невзрывных источников возбуждения, а также высокие требования к оперативности получения конечного результата приводят к необходимости использования своих, отличных от традиционной сейсморазведки, элементов методики. В частности, применение слабых источников возбуждения обусловливает необходимость наблюдений с малыми расстояниями от пункта возбуждения до пункта приема в интервале, относительно обогащенном регулярными помехами. Малые глубины исследований определяют повышенный частотный состав целевых волн, что влечет за собой сокращение шага наблюдений. Для подавления поверхностных волн на практике использовался метод группирования сейсмоприемников (по 5 шт.).

Выбор методических приемов определяется решаемой геологической задачей применительно к конкретным сейсмогеологическим условиям, точностью измерения изучаемых параметров ВЧР, обеспечением оперативности и экономической эффективности.

3.1 Организационный период Важным этапом полевых работ является организационный период, который включает следующий перечень мероприятий:

— проверка сейсмоаппаратуры (станция, косы, датчики, источник возбуждения);

— сбор и анализ геолого-геофизической информации по площади исследования, на основании чего составление обобщенной сейсмогеологической модели и расчет теоретических волновых полей;

— проведение рекогносцировки, включающей топогеодезические работы по разбивке сети профилей и их привязки на местности, при этом профили следует разбивать прямолинейно, а параметры сети определяются этапом сейсмических работ.

Проверка сейсмоаппаратуры проводилась в лабораторных условиях.

Проверка станции осуществлялась с помощью тестов. Также была проведена проверка сейсмических кабелей на обрыв, короткое замыкание и полярность подключения.

3.2 Теоретическое обоснование выбора параметров расстановки

Высокая разрешающая способность методики многократных перекрытий при изучении малых глубин обеспечивается, прежде всего, использованием высокочастотных (до нескольких сотен герц) волн. Следовательно, для получения положительного результата важным является выбор параметров системы наблюдений и источника возбуждения упругих волн.

Выбор параметров систем наблюдений МОГТ при изучении глубин до 500 м характеризуется, прежде всего, малыми размерами базы приема колебаний (512 м) и небольшими расстояниями между пунктами возбуждения (ПВ) и пунктами приема (ПП) — 8 м. Тип системы — центральная, шаг — 8 м.

В качестве источника упругих колебаний применялся падающий груз. Число накоплений 4.

Регистрация сейсмических колебаний осуществлялась с помощью ноутбука.

При выборе данных параметров в основном опираются на следующие общие положения.

1. Максимальное удаление ПВ от ПП сравнимо или меньше глубины нижней целевой границы.

2. Минимальное удаление ПВ от ПП не превышает глубины верхней целевой границы.

3. Шаг между ПП больше радиуса корреляции случайных шумов, но меньше ½ длины волны (). При этом следует учитывать предельные размеры поисковых объектов

r=d_ф/2,

где d_ф — диаметр первой зоны Френеля. Для получения идентифицируемых отражений необходимы как минимум четыре точки ОГТ в пределах d_ф. Если определена база наблюдений L, то расстояние между каналами x=L/N-1, где N — число каналов сейсмостанции.

4. Шагмежду ПВ l обычно выбирается кратным x и определяется кратностью наблюдений n (l =Nx/2n).

Эффективность пространственно ориентированных систем регистрации определяется также аппаратурными возможностями их основных компонент: сейсмостанции, приемников и источника.

Как показано выше, выбор системы наблюдений во многом зависит от канальности сейсмостанции, тогда как частотный диапазон регистрируемых колебаний зависит непосредственно от частотной характеристики сейсмоприемников и энергии источника.

3.3 Источники возбуждения

Невзрывной источник упругих колебаний — «Geostrike» (рис 1,2). Источник представляет собой раму на двух колесах, вертикально к которой прикреплены: двигатель, за счет которого приходит в движение цепь, груз (45 кг) приводимый в движение цепью и жгут. Возбуждение упругих волн осуществляется в режиме накопления 4 раза на одной точке. Энергия удара — 1500−3000 Дж; спектр частот до 200 Гц. Паузы между ударами 5−7 сек., необходимые для регистрации каждого удара. Точка отрабатывается за 15−20 секунд.

Преимущества.

Не оказывает отрицательных воздействий на окружающую среду;

в процессе эксплуатации не требуются взрывчатые вещества;

возможно использование в городских агломерациях.

Недостатки.

Относительно большой вес;

невозможно использование в лесной местности

3. существуют сложности при использовании в заболоченных местах.

В случае использования источника «Укол» (рис 3), сейсмостанция переводилась оператором в режим ожидания следующего запуска, что объясняется необходимостью перезарядки источника. Для импульсного ударного источника пауза между ударами составляла около 2 секунд, и сейсмостанция работала в автоматическом режиме. В процессе сейсмозондирования возбуждение упругих волн источником «Укол» выполнялось различное количество раз для каждого типа рабочего материала (пороха). Импульсный источник упругих колебаний — «Укол» весом 5 кг., представляет собой пустотелую трубку в верхней части которой находятся ручки. К нижней части источника прикручивается патронник.

При проведении полевых работ возбуждение упругих волн осуществляется в режиме накопления 2 раза на одной точке. Точка отрабатывается за 1мин.

Преимущества.

Мобилен, имеет небольшой вес;

наименьшие затраты человеческих сил;

требует минимальную расчистку профиля;

занимает мало места при транспортировке;

может использоваться практически в любой местности;

требует меньше времени при отработке ПВ;

7.практически не наносит вреда окружающей среде;

8.имеет больший частотный спектр.

Недостатки.

Появляется более интенсивная звуковая волна;

на данный момент требуется наличие охотничьего билета;

3. запрещена эксплуатация в городских агломерациях и вблизи газопроводов;

4. требует смазки и прочистки после отработки профиля.

3.4 Технология проведения полевых сейсморазведочных работ

1. Полевые сейсморазведочные работы должны проводиться в соответствии с общими правилами техники безопасности, соблюдая все меры предосторожности.

Начинать нужно с размотки геофизического кабеля (кос). Эту работу могут выполнять 2 работника. Косы представляют собой кабель длинной около 70 м с разъемом (колодкой) на одном конце. На косе имеются 8 выводов (каналов) располагающихся на расстоянии 8 м друг от друга (рис. 4).

рис. 4. Общий вид косы

После размотки косы нужно убедиться, что она натянута и на всем ее протяжении нет петель, изгибов и узлов.

Если разведка проходила при помощи сейсморужий, то один работник, после того как размотали косу, начинает бурить по 2 скважинки глубиной 40−60 см под ружья возле каждого вывода на косе.

2. Дальше можно приступать к размотке групп сейсмоприемников (пауков). Для этого сначала нужно разложить 4 паука вдоль косы на 1,2 и 5,6 каналах от начала профиля. Затем можно приступать к размотке пауков вдоль косы по ходу профиля. Скрепку паука нужно застегнуть на последней петле группы датчиков, во избежание ее утери.

Эту работу нужно выполнять вдвоем, а двое других работников идут за ними и устанавливают датчики плотно в грунт.

При установке датчиков не должно происходить натяжения провода между ними. Разъем группы датчиков нужно подключать к выводам косы, предварительно зачистив их от грязи. Подключенные разъемы не должны находиться в воде и лужах.

3. В это время, обычно оператор, занимается установкой блоков и размоткой катушек с информационным кабелем.

рис. 5. Общий вид блока

4. После установки одной косы с датчиками нужно приступать к установке других по ходу профиля. Выполнив, таким образом, всю расстановку можно вернуться в исходную точку для начала отработки данного профиля.

5. Дальнейшие команды по ходу работы дает оператор сейсмостанции по рации.

Во время работы источника колебаний по профилю не должно быть движения работников, автотранспорта, ж/д транспорта, а также тяжелой гусеничной техники. Все это очень влияет на качество сейсмической записи.

6. По команде оператора «перенос кос» нужно разбиться по 3 работника на две косы с блоком, и идти их собирать. Собирать пауки нужно также по два человека с последних четырех кос к началу профиля. Далее осуществляется перенос кос с пауками по ходу профиля. Один работник переносит 4 паука, а двое других несут две косы и по два паука, не отсоединяя блока. Информационный кабель переносит оператор, предварительно отсоединив от блока. Сделав перенос и расставив пауки, как сказано выше, осуществляется так называемая конвейерная работа.

7. По окончании рабочего дня звучит команда оператора «полная смотка», после которой можно собирать все оборудование в обратном порядке.

4. Сейсмические данные

Результатом полевых наблюдений явились сейсмограммы, подлежащие дальнейшей обработке.

На первом этапе проводится упорядочивание сейсмических данных: демультиплексация, присвоение заголовков трасс, редакция трасс.

При препроцессинге (первичной обработке) использовались фильтры, входящие в пакет программ LVIV, в следующем порядке:

— мьютинг (вырезка шумов до первых вступлений);

— нормирование (приведение амплитуд выделившегося сигнала к одному уровню);

— автоматическая регулировка усиления;

— полосовая фильтрация;

— деконволюция.

После препроцессинга в сейсмограммы вводились статистические поправки.

Для этого сначала составляются паспорта для каждого профиля с помощью программы passport пакета программ SPS-PC.

Паспорт включает в себя следующие сведения:

Название профиля Расстояние между пунктами приема (ПП) и между пунктами взрыва (ПВ), количество трасс в сейсмограмме, количество удалений Общее количество пикетов приема, временной интервал записи, частота дискретизации Предполагаемый временной закон Таблица значений отметок рельефа на профиле Следующим этапом является снятие первых вступлений с помощью программы Corr.

Расчет статических поправок в программе Headw выполняется следующим образом:

По годографам первых вступлений выделяются слои путем корреляции примерно одинаковых скоростей В этих слоях рассчитываются кривые средних, граничных и интервальных скоростей, которые нуждаются в дополнительном сглаживании, удалении аномальных значений По полученным данным определяется глубина залегания слоев, которая также нуждается в коррекции: границы слоев не должны пересекаться и не могут быть выше уровня рельефа Расчет статических поправок

5. Практическая часть

На практике я производил:

— рекогносцировку местности;

— GPS привязку;

— раскладывал косы длинной 64 м.;

— расставлял и подключал сейсмоприёмники;

— устанавливал блоки-логики;

— подключал информационный кабель;

— работу на источнике возбуждения упругих колебаний;

— ремонт и диагностику оборудования.

Заключение

сейсморазведка месторождение геофизический

Невзрывная малоглубинная сейсморазведка является наиболее эффективным методом при изучении геологического разреза на глубине до 500 м. На практике я изучил геолого-геофизическую характеристику района работ, методику проведения полевых работ и аппаратуру. Ознакомился с технологией первичной обработки и интерпретации материалов. Ознакомился с работой GPS навигатора, осуществлял привязку профиля. Закрепил знания, полученные в полевом сезоне 2013 г. Собрал материалы для отчёта.

1. Выполнение сейсморазведочных работ в пределах г. Березники в целях оценки и прогноза современной геодинамической обстановки — ГИ УрО РАН, Пермь, 1999.

2. Ярославцев А. Г. Физико-геологические модели ВЧР по данным многоволновой сейсморазведки.- Дипломная работа. Пермь, ПГУ, 1996.

3. Санфиров И. А. Рудничные задачи сейсморазведки МОГТ Екатеринбург, 1996.

4. Голярчук Н. А. SPS-PC. Львов, 1995.