В то же время, наличие накопленной геолого-геофизической информации позволяет при доизучении территорий существенно изменить технологию исследований и использовать геофизику не столько для выявления аномалий, сколько для оценки существующих представлений о строении исследуемой территории и их корректировки. Т.е. геофизика может и должна выступать в роли виртуальной буровой скважины, а точнее, совокупности скважин, имеющей на старте доизучения территорий не меньший, если не больший, эффект, чем можно было бы получить от бурения реальных скважин.

Для реализации такой технологии необходимо построить на уровне имеющейся, в основном архивной, информации стартовую объемную геолого-геофизическую модель исследуемой территории, достоверность которой предстоит оценить с помощью геофизики. Далее необходимо рассчитать поле для данной модели в тех же точках (во всем исследуемом пространстве), где были проведены полевые измерения и сопоставить расчетные и измеренные поля. Если модель соответствует истине, то сопостовляемые поля обязательно будут адекватны друг другу, естественно, если все геолого-геофизические факторы, влияющие на измеряемое поле, учтены и при расчетах. Если поля не адекватны, то модель надо корректировать, причем корректировка должна проводиться в диалоговом режиме и на каждом шаге корректировки должно проводиться сопоставление полей. Возможная при таком подходе эквивалентность решений сильно минимизируется, если используемое геофизическое поле достаточно критично к изменению физических и геометрических параметров искомых объектов. С этих позиций максимальным приближением к понятию «виртуальной буровой скважины» обладает метод заряда при поисках и разведке проводящих объектов.

Метод заряда как в обычной, так и в мелкомасшабной (ММЗ) модификациях широко применяется при поисках рудных объектов, характеризующихся повышенной электропроводностью. Достоинством метода заряда является то, что от одной точки заряда возбуждается поле на территории, площадь которой составляет от единиц до сотен кв. километров при протяженности заряженных объектов на глубину от поверхности до нескольких километров. На поле заряда оказывают влияние все геоэлектрические неоднородности в пределах всего исследуемого полупространства. Для каждой точки заряда в пределах одной исследуемой площади влияние любого элемента любой неоднородности на измеряемое поле будет отличаться от влияния этих же элементов при другой точке заряда. Практика показывает, что в этих условиях построить несколько отличающихся друг от друга моделей уже для трех точек зарядов, поля которых были бы эквивалентны в любой точке исследуемого пространства, практически невозможно. Другими словами, если при интерпретации полей метода заряда удастся построить модель, поля которой для нескольких точек заряда окажутся адекватными наблюденным полям, то надежность такой модели будет чрезвычайно высока и для ее окончательной проверки можно будет направлять бурение уже реальных скважин в конкретные точки полупространства. Проблема состоит в том – как построить такую модель, ибо любые сугубо компьютерные технологии автоматизированного решения обратных задач, при необходимости постоянного учета геологических факторов и влияния всей гаммы геоэлектрических неоднородностей, здесь бессильны, по крайней мере, в обозримом будущем.

1. На основе имеющейся информации строится в виде серии разрезов объемная геологическая модель, включающая в себя все проводящие образования рудного поля – рыхлые образования переменной мощности и проводимости, рельеф, проводящие зоны, проводящие разломы, известные рудные тела и т.п.

2. Построенная исходная геоэлектрическая модель преобразуется в цифровую модель.

3. Рассчитывается поле и сопоставляется с наблюденным.

Если рассчитанное поле не адекватно измеренному, проводится оперативная корректировка модели в режиме активного диалога, включающая в себя как корректировку физических и геометрических параметров известных элементов, так и добавление новых проводников, в том числе и предполагаемых новых рудых тел. Корректировка модели проводится геологом, а моделирование играет роль совокупности виртуальных буровых скважин, подтверждающих или опровергающих представление о строении исследуемого района, отраженное в модели. Чрезвычайная сложность подобных задач требует обычно рассмотрения нескольких сотен возможных вариантов строения модели. Но когда модель построена, все найденные проводящие образования, которые с геологических позиций можно ассоциировать с рудными объектами, проверяются уже реальными скважинами и моделирование переходит в режим сопровождения, отрабатывая возникающие в процессе доопоискования какие-либо неожиданные геологические нюансы.

Эффективность технологии подтверждена при решении ряда производственных задач на сульфидных объектах Казахстана, Урала, Карелии, Кольского полуострова, Рудного Алтая, Финляндии.

Ниже приведены два примера создания геоэлектрических моделей рудных объектов на различных стадиях исследований на основе количественной интерпретации данных метода заряда с целью оценки перспектив исследованных территорий и выработки рекомендаций на их доизучение.

Рис. 1.

На первом этапе надо определить генезис руд для того чтобы знать где их искать. Существуют две точки зрения на генезис руд в данном районе. Первая – руды сингенентичны с интрузивами и их не может быть вне интрузий. Значит надо искать интрузии, а внутри них руду. Если все интрузии уже найдены и исследованы, то в районе новых рудных тел быть не может и исследование Мончегорского района на никель можно прекратить. Вторая точка зрения – кроме сингенентитчных руд в районе могут быть эпигенетические руды, которые были доставлены по разломной тектонике гидротермами уже после консолидации массивов интрузивных пород. Руды могли отложится в структурных, тектонических, химических ловушках, в том числе и в разломах, пересекающих уже консолидированные массивы интрузивных пород, но обязательно вдоль трасс рудоподводящих каналов. Тогда известные рудопроявления и месторождения должны быть привязаны к системе рудопордводящих каналов и вполне возможно наличие еще неизвестных месторождений, искать которые нужно на трассах рудоподводящих каналов и район остается рудоперспективным на обнаружение новых объектов.

Задача определения генезиса руд данном районе однозначно решается с помощью метода заряда. Установлено, что все известные рудопроявления электрически связаны между собой через рудоподводящие каналы, показанные на рис. 2. В местах потенциальных ловушек, можно ожидать наличие неизвестных рудных объектов. На рис. 3 приведены изолинии потенциала при заряде в скв. 9 в богатые жильные руды. Измеренные и рассчитанные поля оказались адекватны друг другу только только для модели, построенной на концепции наличия в районе системы проводящих рудоподводящих каналов. На следующем этапе, до проведения реального бурения, на выделенных участках необходимо провести более детальные геофизические работы, в первую очередь методом заряда, провести детальную геометризацию выявленных проводящих объектов и только после этого, под эгидой геологии, переходить к реальной буровой проверке построенной объемной пространственной модели искомых проводников.

Рис. 2.

Рис. 3.

К сожалению, в Мончегорском районе работы были остановлены после выполнения основной части проекта - построения объемной модели рудоподводящих каналов (рис. 1), до проведения детальных исследований на перспективных участках. Поэтому технологию работы на локальных участках с целью построения геометризованных в пространстве конкретных рудных объектов с рекомендациями на бурение рассмотрим на примере изучения медно-цинкового месторождения в Финляндии.

В качестве исходной геофизической информации были использованы результаты наземных и скважинных (около 100 скважин) наблюдений для четырех точек зарядов (рис. 4). В результате интерпретации выявлены новые рудные горизонты, расположенные глубже забоев всех пробуренных скважин, увеличены размеры и уточнена геометрия уже известных рудных тел, практически удвоены запасы руд (рис. 5-7). Подготовленная модель подтверждена бурением и месторождение уже полностью отработано. Работа проводилась в тесном контакте с работниками рудника.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Авдевич М.М., Семенов М.В. Оперативное геолого-геофизическое моделирование для локального прогноза и поисков руд // Разведка и охрана недр, 1994, № 11, с. 27-30.

Авдевич М.М. Метод мелкомасштабного заряда: история, современное состояние и перспективы развития // Разведка и охрана недр, 2003, № 4, с. 49 - 53.

Авдевич М.М., Вишневский А.М., Лаповок А.Я. Применение консервативного метода граничных элементов для решения трехмерных задач электроразведки на постоянном токе // Физика Земли, 1998, т. 4, с. 47-54.

Электроразведка рудных полей методом заряда. М.В.Семенов, В.М.Сапожников, М.М.Авдевич, Ю.В.Голиков. Л., Недра, 1984. 216 с.