Файл: Каленов, Е. Н. Геологическое истолкование результатов магнитотеллурической разведки.pdf

180 км на Центральном Каракумском своде в области южного его крыла, погружающегося в Прикопетдарский прогиб. За опорный горизонт принимался высокоомный фундамент палеозойского воз­ раста. Осадочный чехол представлен проводящими песчано-гли­ нистыми отложениями мезо-кайнозоя с сопротивлением р;, условно принятым за постоянное, и равным около 0,75 Ом -м. Обрабатыва­ лись вариации поля ТТ с периодами от '20 до 50 с.

Рис. 46. Профили Е на южном крыле Цен­

трального Каракумского свода (по Г. Н. Ани­ щенко, В. В. Голубкову, 1962 г.).

1 — профиль Е при Т — 20— 50 с; 2 — то же, при Т = 100— 500 с; з — поверхность опорного высокоом­ ного горизонта по данным сейсморазведки; 4 — раз­

ломы.

отметить отчетливое соответствие профиля изменению глубин Іг до высокоомного опорного горизонта от наиболее северного пункта маршрута до точки наблюдений 3. Далее к югу с погружением предполагаемого фундамента до глубин Л *=»3,5—5 км связь между h и Е нарушается. Из приведенной формулы выясняется причина: диапазон обрабатываемых периодов вариаций при р, = = 0,75 Ом-м недостаточен для картирования опорного горизонта на глубинах более 3 км. Прослеживание его в южной части мар­ шрута возможно при интервале периодов от 65 до 130 с.

Теллурограммы были вторично обработаны с использованием вариаций с большими периодами. Новые данные (см. рис. 46) оказались в полном соответствии с изменением h в южной части маршрута. К северу от точки 3 они, как и следовало ожидать, почти не отличаются от прежних.

Юго-западный борт Пачелмского прогиба Русской плиты. Со­ гласно вычислениям экранирующее влияние полого падающего промежуточного пропластка в проводящем клине отмечается

104

при поперечнол сопротивлении Т* пропластка, превышающее не менее чем в тысячи раз поперечное сопротивление вмещающей среды. Однако практика показывает, что в природных условиях экранирующее влияние промежуточной высокоомной толщи может наблюдаться и при значительно меныпих относительных величинах Т*. Приведем один из известных примеров [30].

Исследования модификацией ТТ (густота сети — 1 точка иа 15 км2) вместе с дипольным зондированием были выполнены И. Ф. Сопко на участке юго-западной бортовой части Пачелмского прогиба Русской плиты. Геоэлектрический разрез здесьнесложен и состоит из следующих комплексов.

Сверху залегает относительно проводящий (20—100 Ом-м) комплекс I терригенных отложений кайнозоя и мезозоя мощностью от 50 до 100 м. Комплекс II представлен преимущественно высоко­ омными (до 1000 Ом-м) карбонатными породами карбона и фаменского яруса верхнего девона мощностью 100—300 м. На некото­ рых участках наблюдается загипсованность нижней части ком­ плекса — десятки метров с сопротивлением до нескольких тысяч: ом-метров. Комплекс III — проводящий (2—8 Ом-м), сложен песчано-глинистыми и карбонатными породами девона, кембрия

иболее, древнего возраста общей мощностью от 200 до 1500 м. В этом комплексе встречаются прослои высокоомных сульфатно­ карбонатных отложений мощностью до десятков метров. Непро­ водящим основанием служат кристаллические породы докембрия практически бесконечно большого сопротивления.

Углы падения фундамента к осевой части прогиба по данным бурения изменяются от 0,5 до 5°. Иногда пологое падение ослож­ нено локальными поднятиями, тектоническими нарушениями. Поперечное сопротивление Т* комплекса II, которое определя­ лось по кривым ДЭЗ с помощью альбома трехслойных палеток, составляет от 20 000 до 90 000 Ом-м2. Это превышает поперечное сопротивление лежащего выше комплекса проводящих пород всего лишь в десятки и сотни раз. Но и при таком относительно небольшом Т* промежуточная высокоомная толща в случаях негоризонтального ее залегания оказывает заметное экраниру­ ющее влияние. Это видно по тесной связи между изменениями Е'

иГ* и слабой зависимости между Е и S в северо-западной части исследованной территории. Экранирующего влияния промежуточ­ ной толщи на юго-востоке территории не наблюдается. А в северозападной ее части высокоомный комплекс II в отдельных зонах, несомненно, влияет на напряженность Е и локальные аномалии средней напряженности поля ТТ вызываются не изменением

глубин до фундамента, а колебаниями значений Г*, которые, в свою очередь, связаны с включениями в этот комплекс пегоризонтально залегающих сульфатных образований большого сопро­ тивления.

Солигаличский грабен (Московская синеклиза). Во многих областях Русской плиты, в частности Московской синеклизы,

105.

■связь между Е и глубинами h залегания фундамента далеко не так ■отчетлива, как это мы наблюдали на северо-западе плиты. Боль­ шую роль при этом играет не только непостоянство среднего продольного сопротивления осадочного чехла, но и влияние промежуточной высокоомной толщи (галогенных и карбонатных -отложений верхнего палеозоя) различной прозрачности в зависи­ мости от поперечного ее сопротивления и условий залегания.

На некоторых площадях, например в районе Солигаличского грабена Московской синеклизы, наблюдается полное отсутствие -связи между Е и /г. В гл. I говорилось о несоответствии измене­ ния значений S, полученных по кривым МТЗ над грабеном, изме­ нению глубин до фундамента: с резким погружением его резко уменьшается S. Несоответствие в районе грабена отмечается также между изменениями Е и h. На карте Е [18] хорошо про­ слеживается область северо-восточного простирания максималь­ ных значений Е с резкими градиентами уменьшения, ограничива­ ющими ее с северо-запада и юго-востока. Казалось бы, эту зону максимумов Е следовало толковать как протяженное поднятие фундамента со значительной амплитудой и крутыми склонами. Но результаты сейсморазведки и бурения указывают, что она

•отчетливо соответствует глубокому (более 4 км) грабену. Проти­ воречие объясняется сильным экранирующим влиянием промежу­ точной высокоомной толщи в разрезе, которая представлена кар­ бонатными осадками пермского и более древнего возраста, собран­ ными в складки над самым грабеном фундамента.

Эта неглубоко (до первых сотен метров) и неспокойно залега­ ющая толща оказывается непрозрачным экраном; изменение Е над грабеном определяется в основном неровностями ее поверх­ ности (эффекты S и экранирования). Об этом убедительно свиде­ тельствует сравнение карты Е с картой рельефа поверхности карбонатных отложений верхнепермского возраста по данным -бурения. Изменения Е почти в деталях отражают рельеф экрани­ рующей толщи. По полосе аномалий наиболее высоких значений Е прослеживается осевая часть грабена. О характере измепения -средней напряженности поля ТТ над грабеном дают четкое пред­ ставление профили Е (рис. 47).

Таким образом, в противоположность Валдайскому прогибу (см. рис. 34) Солигаличский грабен отмечается максимальными значения™ Е (и минимальными S) что связано с. экранирующим влиянием неглубоко и неспокойно залегающей над ним высокоом­ ной промежуточной толщи. Такое же несоответствие между изме­ нениями Е и глубинами залегания фундамента наблюдается, например, в районах прогибов Кировского, Печорского, где над ними также залегает смятый в складки высокоомный -комплекс карбонатных или галогенно-карбонатных отложений верхнего палеозоя. Прогибы эти хорошо прослеживаются по максимальным значениям Е. Коэффициенты корреляции между величинами Е и глубинами до фундамента в этих районах близки к нулю.

106

Юго-западная часть Прикаспийской впадины. Рассмотрим исследования модификацией ТТ в юго-западной части Прикаспий­ ской впадины в области развития соляных куполов. Галогенные отложения нижнепермского возраста в Прикаспийской впадине совершенно непрозрачны. Большая территория (свыше 200 тыс км2) северо-западной, северной и северо-восточной бортовых частей впадины достаточно детально исследована с помощью модифика-

Рис. 47. Профили Е и 5 над Солигаличским грабеном (по А. Л. Шейіі-

кману и В. Н. Троицкому, 1968 г.).

1 — профиль Е \ 2 — профиль S (по данным M T3 и зондирования становлением маг­ нитного поля); з — поверхность высокоомных отложений пер мл (данные буре­ ния); 4 — поверхность фундамента (данные К М П В ); 5 — разломы.

ции ТТ (Нижволгонефтегеофизика, Спецгеофизика). Карты Е, составленные по обобщенным материалам съемки (Б. А. Шабанов, В. А. Сидоров, Г. Н. Анищенко, А. Д. Мишина и др.), дают весьма отчетливое представление о конфигурации соляных масси­ вов, гряд, куполов и имеют немаловажное значение при планиро­ вании дальнейших поисков и разведки.

В районах к северо-западу от Астрахани с 1966 г. ведутся электроразведочные работы Центральным геофизическим трестом. К 1970 г. на правом и левом побережьях Волги с помощью наблю­ дений ТТ исследована территория более 11 тыс. км2 с густотой сети — 1 точка на 3—6 км2. Мы остановимся лишь на позднейших

107

Изученная в 1970 г. площадь (более 2 тыс. км2) лежит на пра­ вом берегу Волги приблизительно в 100 км к северо-западу от Аст­ рахани. В задачу работ, как и на соседних площадях, входило прослеживание поверхности высокоомных галогенных отложений кунгурского яруса. Именно эта мощная экранирующая толща в Прикаспийской впадине служит опорным электрическим гори­ зонтом. Фундамент, так же как и в Предуральском прогибе, здесь не прослеживается. Цель работ — поиски соляных поднятий. Площадь исследовалась также гравитационной и магнитной съемками, сейсморазведкой и бурением. Изучаемый геоэлектри­ ческий разрез территории обобщенно сводится к трехслойному.

К верхнему слою (комплекс I) относятся проводящие песчаноглинистые отложения четвертичного, третичного и верхнемело­ вого возраста с сопротивлением от 0,7 до 1,4 Ом-м и мощностью от десятков до тысячи метров и более. Этот комплекс подстилается более мощным (500—4000 м) комплексом II терригенных пород мезозойского возраста с прослоями карбонатных отложений; сопротивление пород комплекса II — единицы ом-метров. Высоко­ омным основанием разреза служит комплекс III, представленный галогенными осадками кунгурского яруса и карбонатными (под­ солевыми) отложениями нижней перми мощностью тысячи метров и практически бесконечно большого сопротивления.

Опорным горизонтом при исследовании ТТ служит высокоом­ ный комплекс III. Поверхность его в районах развития соляных куполов и других поднятий соленоспых отложений относится к поверхности галогенной толщи кунгурского яруса. В межку­ польных зонах, где мощность галогенной толщи может умень­ шаться до нуля, поверхность высокоомного основания опускается до кровли карбонатных осадков артинского яруса. На площади исследования было выполнено несколько МТЗ в диапазоне перио­ дов вариаций поля от 12 до 400 иногда до 700—800 с. Оси уста­ новки ориентировались преимущественно по простиранию (ось х) и вкрест простирания (ось у) структур, исходя из общего предста­ вления о строении района по геолого-геофизическим данным. При­ меры кривых р | (или Ртху) и р£ (или Ртух) представлены на рис. 48.

Кривые р | и р^ мало различаются между собой, неизменно-

правой ветвью отмечая опорный горизонт очень большого сопро­ тивления. Расхождение в положении кривых р | и р-^, полученных

в одной и той же точке МТЗ, невелико. Исключение составляют кривые в точках 2 и 3. Это, возможно, связано с тем, что точка 2 находится на краю большого поднятия соли, а точка 3 — на скло­ не поднятия; заметное влияние на магнитотеллурическое поле, вероятно, оказывает горизонтальная неоднородность разреза.

Полученные по кривым МТЗ значения суммарной продольной проводимости S рыхлых мезо-кайнозойских отложений вне соля­

108

ных поднятий составляют от 1400—1600 до 2500—3000 См. При­ менение теоретических палеток позволило по некоторым кривым МТЗ приближенно оценить глубины h до высокоомного гори­ зонта (от 2,8 до 4 км). Следует заметить, что кривыми МТЗ при увеличении периодов 'Т до 700—800 с не прослеживаются слои разреза, залегающие ниже комплекса III. Глубины залегания

Рис. 48. Кривые МТЗ и график зависимости Е (Л) в юго-западной части

Прикаспийской впадины (по В. А. Липилину и др. 1967—1970 гг.).

1 — кривые p j,; 2 — кривые р £ . Цифры у кривых — номера точек М Т З.

докембрийского фундамента по другим геофизическим исследо­ ваниям на рассматриваемой территории предполагаются до 8— 9 км.

При обработке наблюдений поля ТТ принимались во внимание вариации в диапазоне периодов от 20 до 40 с, как наиболее устой­ чивые и отмечаемые чаще, чем вариации с другими большими периодами (работами не преследовалась цель записи вариаций с Г > 40 с). Это обеспечивало повышенную производительность съемки. Из приведенных кривых МТЗ видно, что указанный диа­ пазон периодов в большинстве случаев относится к интервалу S. Но даже если записываемый диапазон иногда и выходит за ниж­ ний предел интервала S, то это не должно отражаться на качестве истолкования результатов, так как принятый при обработке

109

наблюдений узкий и неизменный диапазон периодов позволяет получать схему средней напряженности Е поля ТТ в одинаковых частотных условиях для всей площади съемки.

Сравнение значений Е с результатами бурения, сейсмораз­ ведки и гравитационной разведки позволяет установить тесную зависимость между глубинами h по поверхности соленосных отложений кунгура и ^значениями средней напряженности Е поля ТТ. На рис. 49 приведен график, определяющий эту зависи­ мость по данным скважин и наблюдений ТТ. На рис. 49, а пред­ ставлена карта Е в исследованном районе. Четко выраженные на карте аномалии 1—8 повышенных значений Е отмечают под­ нятия соленосных пород (куполов и других форм), области пони­ женных значений Е — зоны прогибов опорного горизонта.

График зависимости между Е и h был положен в основу при-, ближенного количественного истолкования наблюдений ТТ. Он показывает, что относительная погрешность определения глу­ бин h может составить не более ±17%. По результатам МТЗ, гравпразведки и сейсморазведки была составлена карта рельефа поверхности соленосных отложений (рис. 49, б). Эта карта по очер­ таниям изолиний мало отличается от карты Е.

Из результатов наблюдений ТТ можно заключить, что пре­ обладающей формой залегания соли на исследуемой площади ока­ зываются вытянутые вилообразные взаимосвязанные структуры с различным простиранием. Резкие воздымаиия соли (купола) отмечаются в местах пересечения вытянутых структур. Эти ре­ зультаты в основном согласуются с геологическим представле­ нием о строении района. Они свидетельствуют, что с помощью модификации ТТ вполне возможны поиски соляных структур, залегающих на глубине 1—1,5 км. Сводовая часть поднятий четко прослеживается максимальными значениями Е. Крутые же склоны не всегда находят отчетливое отражение в изменении величины Е, вероятно, из-за искажения поля в зонах резкого погружения опорного горизонта.

Верхнепечорская впадина Предуральского краевого прогиба.

Остановимся на исследованиях модификацией ТТ в геоэлектрических условиях, которые следует отнести к сложным. Работа про­ изводилась в бассейнах рек Вуктыл, Когель и Илыч на террито­ рии Верхнепечорской впадины Предуральского краевого прогиба. Впервые наблюдения ТТ на Вуктыле выполнялись в 1961 г. К. С. Морозовым (Ухтинский геофизический трест). Была заснята

Рис. 49. Карты средней напряженности Е поля ТТ (а) и рельефа соленоспых

отложений по данным электроразведки, бурения, сейсморазведки и грави­ разведки (б) на Владимировско-Замьяновской площади юго-западной части

Прикаспийской впадины (по В. А. Липилину и др., 1969—1970 гг.).

£ —’Замьяновский.

110'