* * *
При выборе комплекса геофизических методов в зависимости от имеющейся априорной информации возможны различные варианты. Первый из них связан с привлечением всех методов, которые в принципе способствуют решению поставленной геологической задачи (типовой комплекс методов). Выбор рационального комплекса проводится тогда, когда имеются данные об информативности отдельных методов и их различных сочетаний при решении конкретной задачи, а также экономические показатели методов.
8.5.1. Основные принципы выбора комплекса
Выбор геофизического комплекса достаточно индивидуален, поскольку зависит от поставленной конкретной задачи с учетом факторов как геологического, так и экономического характера. Однако большой опыт проведения геофизических исследований при решении различных задач в различных геологических условиях позволяет определить те положения (принципы), которые лежат в основе выбора любого геофизического комплекса. К таким принципам относятся:
• включение в состав комплекса методов, которые обеспечивают получение разнородной информации, т. е. информации о разных элементах и параметрах ФГМ изучаемых объектов, геосреды или процессов;
• соблюдение определенной последовательности (системности или стадийности) геофизических исследований, характеризующейся возрастающей детальностью изучения объекта, среды, процесса;
• разделение методов на основные и детализационные. С помощью основного (или основных) метода исследуют всю площадь по равномерной сети наблюдений. Остальные методы играют роль дополнительных, уточняющих и проводятся с большей детальностью на определенных профилях или на ограниченных по размерам участках, перспективность которых определена по данным основных методов;
• учет геоморфологии и других факторов, отражаемых в схемах районирования территории по условиям применения геофизических методов. Например, в условиях горного рельефа ограничены возможности сейсморазведки и гравиразведки, а при мощном чехле осадочных образований — магниторазведки;
• многократное чередование геологических, геофизических, геохимических и горнобуровых средств геологической разведки.
После проведения геофизических исследований выявленные аномальные участки детально изучают геологическими и геохимическими методами. В скважинах и выработках наряду с каротажем проводят наблюдения методами подземной геофизики. На основе полученных данных результаты полевых геофизических съемок интерпретируют заново, выполняют дополнительные геофизические работы по сгущенной сети и с привлечением ранее не применявшихся методов. Перспективные участки затем изучают более детально путем бурения новых скважин и проходки горных выработок.
При выборе комплекса методов для планомерного изучения больших территорий первоочередное внимание следует уделять аэрогеофизическим методам как наиболее производительным и экономичным, стремясь к использованию максимального числа измерительных каналов при съемке с борта одного самолета или вертолета. Аэрогеофизические исследования должны сопровождаться наземными детализационными работами с целью выявления аномалий на местности и выяснения их природы и перспективности. В наземный комплекс включаются аналоги аэрометодов или близкие к ним по изучаемым параметрам методы.
8.5.2. Условия формирования геофизического комплекса
Формирование геофизического комплекса последовательно реализуется с учетом:
• построения априорной (предварительной) физико-геологической модели на основе поставленной геологической задачи и имеющейся информации об объекте исследования. Источниками геологической априорной информации являются: тектоника района, геоморфологические условия района (степень закрытости местности, развитие рыхлого покрова и кор выветривания), рельеф местности, состав вмещающей среды, проявления метаморфизма и др. Источниками геофизической информации служат: физические свойства пород и руд; измеренные физические поля, результаты физического и математического моделирования;
• изучения условий применимости геофизических методов для решения поставленной задачи. К таким условиям относятся: а) заметная дифференциация физических свойств пород и руд; б) благоприятные геометрические параметры объекта исследований (форма, размеры, глубина и элементы залегания); в) достаточно низкий уровень помех;
• выяснения неоднозначности решения задачи отдельными геофизическими методами как по определению геологической природы выявляемых аномалий, так и по оценке количественных параметров объектов: формы, размеров, глубины и элементов залегания;
• расчета сети наблюдений и необходимой точности измерений. При этом используются параметры ФГМ, масштаб исследований, результаты решения прямых задач, экономические показатели съемки;
• комплексного анализа и комплексной интерпретации геофизических данных на базе различных методов и компьютерных технологий распознавания образов и классификации изучаемой территории на однородные области;
• оценки геологической информативности геофизических методов и их сочетаний на базе различных количественных приемов. Такая оценка позволяет осуществить выбор геологически эффективного комплекса, но при этом не учитываются экономические показатели;
• оценки экономической эффективности методов и их комплекса путем сравнения затрат при одинаковой геологической информативности двух и более методов.
8.5.3. Виды комплексирования геофизических методов
При формировании геофизического комплекса выделяют следующие его виды.
1. Типовой комплекс, создаваемый для достаточно обобщенных и в то же время наиболее типичных геологических и геоморфологических условий проведения работ. Типовой комплекс может содержать избыточное число геофизических методов, поскольку в него включают все методы, в той или иной мере способствующие решению поставленной задачи. Например, при крупномасштабном геологическом картировании масштабов 1 : 50 000 и 1 : 25 000 основными задачами являются: геологическое изучение среды для обоснования поисков, выделение рудоносных структур и формаций, уточнение поисковых критериев с выделением рудоперспективных площадей. При этом типовой комплекс включает: аэрогеофизические съемки (магнитные, электромагнитные, гамма-спектрометрические); наземные электроразведочные работы (вертикальное электрическое зондирование и симметричное электропрофилирование; методы естественного поля, вызванной поляризации и переходных процессов — как детализационные); гравиразведка масштаба 1 : 50 000; сейсморазведка по отдельным профилям на открытых районах и площадная — на закрытых.
В качестве другого примера укажем на прогноз нефтегазоносности в осадочных бассейнах, при котором решаются задачи: картирования литолого-стратиграфического комплекса и структурно-фациальных зон; выделения нефтегазоперспективных резервуаров, качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности; выбор объектов для дальнейших исследований. При этом типовой комплекс включает: гравиметрическую и аэромагнитную съемки масштаба 1 : 200 000–1 : 100 000; электроразведку ЗСБ по системе опорных пересечений; сейсморазведку методами отраженных и преломленных волн, глубинное сейсмическое профилирование по системе опорных пересечений, а также параметрическое бурение на опорных профилях в различных структурно-фациальных условиях с проведением геофизических исследований скважин.
2. Рациональный комплекс, представляющий геологически и экономически обоснованное сочетание геофизических методов и сопровождающих их геологических и геохимических видов исследований с целью эффективного решения поставленной задачи. Особенностью рационального комплекса является его привязка к определенным, а не к типовым геологическим, геоморфологическим и геолого-экономическим условиям конкретного объекта. При этом необходима хотя бы приблизительная оценка информативности и экономических затрат для включаемых в комплекс геофизических методов. Рациональный комплекс создается на основе типового комплекса при наличии достаточного объема априорной информации, позволяющей оценить информативность отдельных методов и их различных сочетаний.
3. Внутриметодное комплексирование, при котором для решения задачи используются различные модификации одного геофизического метода, например, электропрофилирование и электромагнитное зондирование, комплекс методов отраженных и преломленных волн в сейсморазведке и т. д.
4. Внешнее комплексирование, представляющее собой сочетание геофизических методов с геохимическими и горно-геологическими исследованиями.
5. Технологический комплекс — сочетание геофизических методов, связанных единой технологией проведения работ по месту и по уровню наблюдений. В качестве технологических комплексов выступают: спутниковая геофизика, включающая измерения магнитного поля Земли, альтиметрию над океанами по измерениям обусловленного гравитирующими массами отклонения спутников от сферической орбиты, инфракрасную тепловую съемку в различных диапазонах спектра; аэрогеофизика с измерениями магнитного, гравитационного полей, сверхдлинноволновым радиопрофилированием, гамма-спектрометрическими измерениями (U, Th, K и общего канала), а также высотомером; геофизические исследования скважин (каротаж) с измерениями электрических полей с потенциал- и градиент-зондами, измерениями магнитной восприимчивости, волнового поля (акустический каротаж) и различных полей естественной и искусственной радиоактивности; морская геофизика, также представляющая собой технологический комплекс, поскольку на судне обычно одновременно проводятся измерения нескольких физических полей: магнитного, гравитационного, волнового; подземная (или шахтно-рудничная) геофизика — измерения физических полей в горных выработках и скважинах.
Следует отметить возможность изменения геофизических комплексов в пространстве, что отражает факт изменения физических полей на площадях с неодинаковым геологическим строением, хотя при этом может решаться одна и та же задача на одной и той же стадии работ.
Изменение типовых комплексов во времени связано со стадийностью геолого-разведочного процесса, т. е. с последовательным повышением детальности исследований в пределах одних и тех же площадей. Смена геологических задач на одних и тех же площадях вызывает необходимость изменения комплекса методов.
Изменение геофизического комплекса обусловлено также развитием научно-технического прогресса, т. е. разработкой принципиально новых методов и модификаций, основанных на регистрации объективно существующих в природе, но ранее не использовавшихся с практической целью физических полей; с созданием новых технологий, таких, например, как комбинированная сейсморазведка, сочетающая метод отраженных волн в модификации общей глубинной точки (МОВ-ОГТ) и корреляционный метод преломленных волн с глубинным сейсмическим зондированием (КМПВ-ГСЗ) при изучении глубинного строения земной коры; сейсмостратиграфия для детального изучения осадочных толщ по комплексу данных сейсморазведки и геофизических исследований скважин; экологическая геофизика для изучения состояния и динамики взаимоотношений человека и биоты («живого вещества») с верхней частью литосферы.