Количественная интерпретация данных магниторазведки.

1. Общая характеристика количественной интерпретации. Аппроксимация аномалосоздающих объектов телами простой геометрической формы, определение их глубины, размеров, точного местоположения, интенсивности намагничения - основная цель количественной (расчетной) интерпретации, или решения обратной задачи магниторазведки. Математически решение обратной задачи магниторазведки неоднозначно, так как похожие аномалии могут быть созданы геологическими телами разной формы, размеров и интенсивности намагничения. Для более однозначной интерпретации магнитных аномалий, и, в частности, оценки размеров тел, необходимо знать интенсивность намагничивания тел , определяемую по измерениям магнитной восприимчивости образцов (), значениям напряженности поля Земли , а также дополнительные геологические сведения о наиболее вероятной форме объектов.

Как и в гравиразведке, для количественной интерпретации данных магниторазведки применяются прямые и косвенные методы. Среди прямых методов, используемых для обработки отдельных простых магнитных аномалий (локальных или региональных), наибольшее применение находят аналитические (или методы характерных точек) и палеточные (или методы сравнения). К косвенным относится ряд методов обработки сложных аномалий, в которых путем последовательного решения прямых задач методом подбора формы и глубины возмущающих масс добиваются совпадения наблюденной аномалии с теоретически рассчитанными. Эти методы базируются на использовании ЭВМ.

Начинается количественная интерпретация с определения местоположения, протяженности аномалосоздающих тел, их формы, глубины залегания. Далее аномалосоздающие объекты аппроксимируются телами простой геометрической формы. Для этого используются форма, знак аномалий и вся априорная информация о форме ожидаемых намагниченных объектов изучаемого района.

Если на карте изодинам имеются изoметрические аномалии, отличающиеся по поперечным размерам не более чем в 2 - 3 раза, то они могут создаваться либо телами столбообразной формы (при аномалиях одного, как правило, положительного знака), либо телами шарообразной формы (при наличии в центре аномалий одного знака, чаще положительного, а вокруг - кольцеобразных аномалий другого знака).

Примером столбообразных геологических объектов с глубоко залегающими нижними кромками могут быть столбообразные залежи железосодержащих руд, кимберлитовые трубки, штокообразные интрузии, куполовидные структуры и т.п.

Примером шарообразных геологических тел с неглубоко залегающими нижними кромками могут служить такие изометрические объекты, как брахиантиклинальные и брахисинклинальные структуры, ядра которых сложены породами с повышенными магнитными свойствами; некoторые интрузии и лакколиты; массивные или чечевицеобразные залежи таких полезных ископаемых, как железные руды, бокситы, марганцевые руды и др.

Если на карте изодинам имеются аномалии вытянутой формы с изолиниями в виде эллипсов, большая ось которых более чем в 3 - 4 раза превосходит малую, то они могут создаваться пластообразными (при аномалиях одного знака) или цилиндрическими телами (при наличии в центре аномалий одного знака, а вокруг - другого).

Аномалии одного знака создаются круто залегающими пластами, пластообразными интрузиями, зонами нарушений, пластами метаморфических и осадочных пород, пластообразными залежами полезных ископаемых и др.

Вытянутые аномалии одного знака, окруженные полем другого знака, образуются над такими цилиндрообразными геологическими объектами "бесконеч-ного" простирания, но ограниченными по глубине, как синклинальные и антиклинальные структуры, линзообразные и веретенообразные рудные тела и т.п.

На картах изодинам могут наблюдаться вытянутые аномалии с одной стороны одного, а с другой - другого знака (зоны резких градиентов). Они связаны с крутыми контактами двух толщ или сбросами (уступами).

Практика магниторазведки показывает, что все одиночные магнитные аномaлии с той или иной степенью приближения могут быть отнесены к рассмотренным пяти видам. Методы количественной интерпретации получены в результате анализа решений прямых задач над разными моделями (см. 4.3). Рассмотрим некоторые из них.

2. Метод характерных точек. Сущность метода характерных точек при решении обратной задачи магниторазведки сводится к определению глубины залегания, оценке намагниченности и размеров тел по характерным точкам на графиках и , которые при больших углах наклонения практически совпадают.

Методы характерных точек подробно рассмотрены на примере интерпретации гравитационных аномалий (см. 3.1). В магниторазведке их применение несколько проще, так как кроме формы аномалий на картах можно использовать и знак. Интерпретацию рассмотрим на примере , так как при обработке данных наиболее полно используется знак аномалий для подбора моделей.

Первый этап интерпретации методом характерных точек сводится к выделению на картах одиночных аномалий и сопоставлению создавших их тел с телами простой геометрической формы: вертикальный столб, шар, вертикальный пласт, горизонтальный цилиндр и другие, для которых решена прямая задача (см. 4.3.3 и 6.1.2.1).

Для количественной интерпретации через середины выделенных аномалий, вкрест простирания аномалий, строится интерпретационный график . Ниже приведены примеры количественной интерпретации таких графиков на основе приведенных в 4.3.3 способов решения обратных задач. Центр тела залегает под центром главного (большего) экстремума (как правило, максимума ), и лишь уступ располагается между и . Абсцисса эпицентра тела принимается за начало координат, и от нее влево и вправо находятся абсциссы следующих характерных точек: 1) для аномалий одного знака, в которых ; 2) для аномалий двух знаков, в которой (можно взять и другие характерные точки графика, на которых равна какой-нибудь доле от ).

Зная и , с помощью табл. 2.2 можно определить глубину залегания верхней кромки для тел, глубоко уходящих вниз, или глубину залегания центра тел ограниченного распространения по глубине. Зная интенсивность намагничения (), можно рассчитать размеры намагниченных объектов. Средняя относительная погрешность определения глубин методом характерных точек составляет 10 - 30%.

Т а б л и ц а 2.2

Интерпретационная таблица для расчета параметров вертикально намагниченных тел простой геометрической формы методом характерных точек ( в нТл, в ед. СИ, линейные размеры в метрах)

Форма и знак аномалий	Геометрическая модель	Формула расчета,	Глубина залегания, или	Размеры
Изометрические	один знак	вертикальный столб	\frac{Jsh}{\mu ({x}^{2} + {h}^{2})^{3/2}}
два знака	шар
Вытянутые	один знак	вертикальный тонкий пласт
два знака	горизонтальный цилиндр

Из-за сложности выражений для над уступом простых аналитических зависимостей между глубинами его залегания и абсциссами характерных точек не существует.

Нижние кромки намагниченных тел }, ограниченных по глубине () и ширине (), можно оценить по формуле для вертикальных пластов: , где - абсциссы точек с минимальными ; - ширина пласта; - глубина залегания верхней кромки, - глубина центра тел.

3. Метод касательных и другие оценочные методы. На основе аналитических методов решения прямых и обратных задач магниторазведки для тел простой геометрической формы разработан ряд графических и палеточных способов интерпретации.

Из графических способов обработки магнитных аномалий рассмотрим простой способ приближенной количественной интерпретации - метод касательных. Сущность метода заключается в следующем. На графиках проводятся касательные, параллельные оси x, через максимум, минимум (если они есть), а также касательные вдоль боковых сторон аномалий через точки перегиба (рис. 2.8). Далее находятся точки пересечения всех касательных и определяются абсциссы точек пересечения . Если на кривой минимумов нет (аномалии одного знака), то за точки и берутся точки пересечения наклонных касательных с осью x. Приближенная глубина залегания верхней кромки тела, создавшего данную аномалию, рассчитывается по формулам: и . Среднее из полученных двух значений и служит для оценки глубины залегания верхней кромки тела.

Рис. 2.8. Интерпретация аномалий вертикальной составляющей геомагнитного поля методом касательных

В зависимости от формы и отношения поперечных размеров к глубине истинная глубина залегания может меняться от , когда размеры тел больше глубины их залегания, до , если размеры тел меньше глубины их залегания.

В теории магниторазведки разработан ряд оценочных методов интерпретации. Так, максимальная глубина залегания верхней кромки вертикально намагниченных тел любой формы может быть оценена по формулам:

4. Методы интерпретации с использованием ЭВМ. Существуют различные алгоритмы и программы обработки, интерпретации данных магниторазведки с помощью ЭВМ. Так, разработаны методики автоматического построения карт магнитных аномалий, построения интерпретационных графиков через центры аномалий, пересчетов наблюденных полей в верхнее и нижнее полупространство, специального анализа полей. Однако самым важным применением ЭВМ является косвенная интерпретация путем последовательного сравнения наблюденных аномалий с теоретическими для разных моделей с меняющимися геометрическими и магнитными параметрами. Однако при любых методах интерпретации без достаточного количества геологической и другой независимой информации добиться единственности решения обратной задачи практически невозможно.

Дата добавления: 2015-08-26