Применение метода вызванной поляризации при изучении природы слабомагнитных объектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат наук Соловьева, Анастасия Вадимовна

• Соловьева, Анастасия Вадимовна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Соловьева, Анастасия Вадимовна

Оглавление

Оглавление

Перечень сокращений, условных обозначений и символов

Введение

Глава 1. Обзор работ и материалов по теме диссертации

1.1. Обзор методов электроразведки, основанных на изучении частотного характера вызванной поляризации

1.2. Магнитные образования в четвертичных отложениях

Глава 2. Корреляция высокочастотных аномалий вызванной поляризации и слабоконтрастных магнитных аномалий

2.1. Опытно-методические работы на перспективных магнитных аномалиях

2.2. Математическое моделирование геоэлектрических разрезов

Глава 3. Комплексирование методов ВЭЗ-СВП и магниторазведки при изучении слабоамплитудных магнитных аномалий на территории Калужской области

3.1. Магнитная аномалия «Борисенки»

3.2. Магнитная аномалия «Мокрово»

3.3. Магнитная аномалия «Козловка»

Заключение

Список литературы

Перечень сокращений, условных обозначений и символов

ААП Архангельская алмазоносная провинция

АМТЗ Аудиомагнитотеллурическое зондирование

ВП Вызванная поляризация

ВЭЗ Вертикальное электрическое зондирование

ВЭЗ-ВП Вертикальное электрическое зондирование с измерением

вызванной поляризации

ДФП Дифференциальный фазовый параметр

ЗСБ Зондирование становлением поля в ближней зоне

ИНФАЗ-ВП Индуктивный фазовый метод низкочастотной электроразведки с

измерением вызванной поляризации

МКС Метод комплексного сопротивления

МОВ-ОГТ Метод отраженных волн (метод общей глубинной точки)

МПВ Метод преломленных волн

ОГТ Общая глубинная точка

ОПВ Общий пункт возбуждения

ПВ Пункт возбуждения

ПП Пункт приема

РМТ Радиомагнитотеллурическое зондирование

СВП Спектральная вызванная поляризация

СЭП-ВП Симметричное электропрофилирование с измерением вызванной

поляризации

УГВ Уровень грунтовых вод

УЭС Удельное электрическое сопротивление

ЭП-ВП Электропрофилирование с измерением вызванной поляризации

П Поляризуемость, %

Пк Кажущаяся поляризуемость, %

DPP Кажущаяся поляризуемость, рассчитанная по дифференциальному

П фазовому параметру %

р Удельное электрическое сопротивление, Ом-м

рк Кажущееся сопротивление, Ом-м

Т Временной параметр вызванной поляризации, с

C Степенной параметр вызванной поляризации

ДТа Аномальное приращение полного вектора магнитного поля, нТл

AG Локальная составляющая гравитационного поля, мГал

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение метода вызванной поляризации при изучении природы слабомагнитных объектов»

Введение

Магнитные аномалии, наблюдаемые в пределах платформенных областей, могут иметь разную природу. Они могут быть вызваны железосодержащими аллотигенными и аутигенными минералами или минералами биогенного происхождения. Магнитные аномалии могут быть связаны с моренными валунами или пирротинизированными глинами. Интрузивные тела различного состава, к которым могут быть приурочены месторождения полезных ископаемых, также создают положительные аномалии в магнитном поле. Например, аномалии изометричной или округлой формы интенсивностью 20-40 нТл (Ваганов В.И., 2000; Стогний В.В., 2010; Цыганов В.А., 1994) являются базовым геофизическим признаком при поисках трубок взрыва. Определить расположение аномалиеобразующего объекта и его природу только по результатам магнитной съемки в большинстве случаев сложно. Например, форма аномалии от пластовых магнитных осадочных пород может совпадать с формой аномалий от глубинных тел, при этом обе модели укладываются в рамки эквивалентных решений. В диссертационной работе предложена методика совместных комплексных геофизических исследований методом спектральной вызванной поляризации (СВП) и магниторазведки для уточнения положения и глубины залегания магнитоактивных объектов. Применение данного комплекса позволит уточнить размеры и природу многих аномалиеобразующих объектов и сократить объемы бурения на последующих этапах работ.

Актуальность

Магнитные аномалии, в том числе малоамплитудные, являются одним из поисковых признаков для рудных месторождений разного типа, в том числе при поиске кимберлитовых тел на древних платформах (Коротков Ю.В., Коротков А.Ю., 2014; В.И. Ваганов, 1997). При проведении геологоразведочных работ приходится заверять бурением большое количество перспективных магнитных аномалий, большинство из которых связано с приповерхностными объектами. Внедрение в практику работ новых геофизических технологий, которые позволят уточнять природу и глубину залегания магнитоактивных тел, является одной из актуальных задач современной геофизики.

В последние годы методу спектральной вызванной поляризации уделяется большое внимание, в равной степени измерениям и в частотной, и во временной области. Большинство работ методом СВП посвящено лабораторным измерениям, проводимым в идеальных условиях, и математическому моделированию. Количество полевых экспериментов исчисляется единичными результатами. Внедрение современных наработок в области полевых исследований СВП является актуальной и востребованной на сегодня задачей.

Степень разработанности проблемы

Первые упоминания о методе вызванной поляризации датируются началом 20 века, однако настоящий интерес к ВП появляется только в середине 50-х гг. прошлого века. Активные поиски и разведка рудных месторождений побудили специалистов к созданию новейших алгоритмов борьбы с электромагнитными помехами, изобретению способов разделения минерального состава по форме сигнала ВП. В начале 70-х гг. прошлого столетия Зонге выдвинул идею метода комплексного сопротивления (Zonge K.L., 1972), а Пелтон предложил модель Cole-Cole в качестве основы для инверсии данных ВП (Pelton W.H. et al., 1978).

Развитие метода спектральной вызванной поляризации в настоящее время является перспективным направлением в области электроразведки. Определением характеристик вызванной поляризации во временной и частотной области занимаются специалисты по всему миру: Титов К.В., Тарасов А.В., Гурин Г.В. (Санкт-Петербургский государственный университет, Россия), Каменецкий Ф.М. (Мюнхенский университет, Германия), Оленченко В.В. (Читинский государственный технический университет, Россия), Куликов В.А., Шевнин В.А. (Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Россия), Давыденко Ю.А. (Иркутский государственный технический университет), Andreas Weller (Technical University of Clausthal, Германия), Lee Slater (Rutgers University Newark, США), Gianluca Fiandaca (Aarhus University, Дания), Estella Atekwana (Oklahoma State University, США), Adrian Flores Orozco (TU Wien, Австрия) и другие.

Изучая тезисы международных конференций и другие опубликованные материалы, можно сделать вывод о том, что 90% всех исследований реализованы в лабораторных условиях, и лишь 10% представлены полевыми результатами.

В отличие от метода спектральной вызванной поляризации, которым занимается ограниченное количество специалистов, магнитными свойствами четвертичных пород занимаются многие исследователи. В МГУ имени М.В. Ломоносова существует несколько факультетов, представители которых изучают магнитные свойства четвертичных отложений и почв. На геологическом факультете МГУ данным вопросом занимаются Золотая Л.А., Коснырева М.В., Лубнина Н.В., на физическом факультете - Максимочкин В.И. и Трухин В.И. Также к числу российских исследователей, специализирующихся на изучении магнитных свойств почв и осадочных пород, можно отнести Морозова В.В. (Ярославский государственный технический университет), Нургалиева Д.К., Утемова Э.В., Ясонова П.Г., Нургалиеву Н.Г. (Казанский государственный университет), Минюк П.С. (Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило ДВО) и многие другие.

Цели и задачи

Целью работы является сужение области эквивалентности при решении обратной задачи магниторазведки и определения параметров залегания магнитных аномалиеобразующих пород на основе результатов электроразведочного метода спектральной вызванной поляризации. Задачами исследования являются:

1. Проведение полевых измерений комплексом магниторазведки и СВП на ряде слабоконтрастных магнитных аномалий на территории Калужской области

2. Расчет математической модели, описывающей типичную магнитную аномалию, связанную с железосодержащими озерно-болотными отложениями четвертичного возраста

3. Тестирование многочастотной инверсии данных дифференциального фазового параметра в широком диапазоне частот в программе ZondRes2D

4. Разбраковка приповерхностных аномалий ВП разного типа

5. Разделение магнитных аномалий, связанных с глубинными и приповерхностными объектами

6. Определение природы повышенной намагниченности и поляризуемости в четвертичных отложениях

Научная новизна

На основе полевых измерений и математического моделирования показан высокий потенциал комплекса, состоящего из методов СВП и магниторазведки, для определения параметров слабомагнитных терригенных отложений озерно-болотного типа.

Автором впервые выполнена многочастотная инверсия дифференциального фазового параметра в широком диапазоне частот в программе ZondRes2D для различных наборов полевых данных.

Автором определена природа магнитовозмущающих объектов на основе рентгено-фазового метода, рентгенофлуоресцентного анализа и термомагнитного анализа.

Практическая значимость

Практическая значимость работы заключается в существенном сокращении объемов и расходов на бурение и проведение глубинных геофизических работ при заверке магнитных аномалий, предположительно связанных с промышленно значимыми объектами.

Слабоконтрастные магнитные аномалии изометричной формы являются базовым геофизическим признаком при поисках трубок взрыва, с которыми связаны коренные месторождения алмазов. Подобные аномалии могут создавать столбообразные интрузивные тела ультраосновного состава, перекрытые немагнитными осадочными образованиями.

Размеры аномалий составляют от первых десятков метров до километра. Характерные значения аномалий ДТа над известными трубками взрыва составляют по данным разных авторов первые десятки нТл (Ваганов В.И., 2000; Стогний В.В., 2010; Цыганов В.А., 1994).

Закрытость большой части территорий мощной толщей осадочных отложений и особенности их геологического строения не позволяют использовать традиционные геологические методы поисков кимберлитовых трубок, такие как геохимический, шлиховой и мелкообъёмное опробование. Примером подобной геологической ситуации может служить Архангельская алмазоносная провинция (ААП), где кимберлитовые трубки располагаются под мощной толщей перекрывающих отложений мощностью от 20 до 150 м. При поиске трубок взрыва интенсивно используются геофизические методы, в частности магниторазведка в аэроварианте, однако основным и решающим все равно остается бурение. Сегодня в ААП для выявления одного магматического тела необходимо заверить примерно 100-120 магнитных аномалий, при этом требуется ~50000 м колонкового бурения (Коротков Ю.В., Коротков А.Ю., 2014).

Для заверки магнитных аномалий помимо аэромагниторазведки используются и другие геофизические методы, в том числе электроразведочные. Например, в российской компании АЛРОСА, распространенной методикой заверки магнитных аномалий являются профильные измерения методом ЗСБ (Стогний В.В., Коротков Ю.В., 2010; Коротков Ю.В., Коротков А.Ю., 2014). Для решения данной задачи также могут использоваться методы постоянного тока и высокочастотные модификации магнитотеллурических методов - АМТЗ, РМТ (Куликов В.А., Яковлев А.Г., 2008).

Применение дорогостоящих глубинных методов электроразведки не всегда является оправданным, поскольку большинство выделяемых по результатам аэросъемки магнитных аномалий связано не с интрузивными телами, а, например, со скоплением ферромагнитных минералов в отложениях четвертичной системы.

В рамках диссертационной работы были выполнены измерения по предложенной методике СВП на пяти магнитных аномалиях на территории Калужской области. Изучаемые аномалии на основе своей морфологии ранее рассматривались в качестве возможного индикатора интрузивных тел в осадочном чехле на глубинах 200-300 м. Результаты комплексных исследований методом СВП показали, что все аномалии связаны с горизонтами магнетитсодержащих глин, располагающихся на глубинах от 5 до 20 метров. Наличие данных результатов позволило бы сократить объем поискового бурения не менее чем на 1000 м и исключить проведение глубинных геофизических работ на всех этих участках.

Методология и методы исследования

При написании диссертационной работы для математического моделирования и проведения двухмерной инверсии полевых данных использовались современные сертифицированные программы «ZondRes2D» (Каминский А.Е.) и «Res2DMod» (Loke M.H.).

Полевые измерения методом спектральной вызванной поляризации на магнитных аномалиях в Калужской области проводились по методике вертикальных электрических зондирований со специально подобранными разносами и шагом по профилю, которые обеспечивают эффект электротомографии. При проведении измерений использовалась следующая аппаратура производства ООО «Северо-Запад»: генератор тока «АСТРА-100», многофункциональный электроразведочный измеритель «МЭРИ-24», многоканальный измеритель вызванной поляризации «ИМВП-8». Для проведения детальной наземной съемки методом магниторазведки использовались магнитометры POS (НИЛ квантовой магнитометрии УГТУ-УПИ) и МИНИМАГ (ФГУНПП «Геологоразведка»).

Обработка результатов измерений методом СВП выполнялась в сертифицированной программе «Octopus» (Гераськин А.И., 2009).

Скважинные измерения методом электротомографии выполнялись с помощью комплекта аппаратуры Syscal Pro Switch 72 (Iris Instruments). Измерения физических свойств на керне производились при помощи рентгенофлуоресцентного анализатора «X-MET 5000» (Oxford Instruments), каппаметра КТ-10 (Terraplus), установки ступенчатого терморазмагничивания TD48 (ASC Scientific) и фазово-рентгенового анализатора ДРОН-3М.

Защищаемые положения

1. Магнитные аномалии, связанные с обогащенными железом терригенными отложениями четвертичного возраста, сопровождаются интенсивными быстрыми процессами вызванной поляризации. По оценкам выполненных автором работ длительность спада поля ВП не превышает первых десятков мс, а поляризуемость может достигать 10 %.

2. Причиной возникновения быстрых процессов ВП и положительных аномалий магнитного поля являются различные соединения железа в тонкодисперсном состоянии, находящиеся в терригенных отложениях, накопленных в слабопроточных бассейнах.

3. Предложенный автором комплекс, состоящий из методов СВП и магниторазведки, позволяет повысить достоверность определения глубины залегания магнитных аномалиеобразующих объектов, используя комбинацию поляризационной модели и модели параметра т, и существенно сократить затраты на глубинные геофизические исследования и бурение при поисковых работах.

Степень достоверности и апробации

Все представленные в работе результаты получены автором с помощью современного высокоточного сертифицированного геофизического оборудования. Полученные результаты не противоречат данным, представленным в независимых источниках по данной тематике.

Основные положения диссертационной работы докладывались на различных научных конференциях и семинарах: научные конференции «Ломоносовские чтения 2015» и «Ломоносовские чтения 2016», «Применение современных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых», Санкт-Петербург, Россия, 2015 г., Международная школа-семинар по вызванной поляризации (IV International Workshop on Induced Polarization, Aarhus, Denmark, 2016).

По теме диссертации опубликовано 5 работ в реферируемых журналах, включенных в список ВАК.

Фактический материал и личный вклад автора

Все материалы для диссертационного исследования получены в ходе учебно-научных практик на полигоне МГУ имени М.В. Ломоносова в Калужской области. Автор принимал непосредственное участие в полевых работах, обработке и интерпретации материалов.

Структура работы

Диссертация содержит список сокращений, введение, три главы, заключение, список литературы из 81 наименования, состоит из 110 страниц текста, 59 иллюстраций и 1 таблицы.

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю д.г.-м.н., доценту Куликову Виктору Александровичу за научное руководство и помощь на всех этапах выполнения диссертации. Также автор искренне благодарен за предоставленную возможность участвовать в учебно-научных практиках и геофизических практикумах.

Автор глубоко признателен сотрудникам кафедры геофизических методов исследования земной коры и кафедры сейсмометрии за активное содействие в сборе и подготовке материалов. Особую благодарность хотелось бы выразить Паленову Андрею Юрьевичу и Бобачеву Алексею Анатольевичу за активное участие в полевых и камеральных работах, а также Модину Игорю Николаевичу за помощь в организационных вопросах.

Автор выражает благодарность Лубниной Наталье Валерьевне за оказанное содействие и возможность использования петромагнитной лаборатории для решения поставленных задач.

Автор выражает особую признательность старшему преподавателю кафедры литологии и морской геологии Косорукову Владимиру Леонидовичу за геологическую консультацию, предоставленную на этапе подготовки диссертации.

Автор благодарен Каминскому Александру Евгеньевичу за возможность использования программного обеспечения «ZondRes2D».

Написание данной работы не было бы возможно без поддержки семьи.

Глава 1. Обзор работ и материалов по теме диссертации

1.1. Обзор методов электроразведки, основанных на изучении частотного

характера вызванной поляризации

Первые упоминания о методе вызванной поляризации датируются началом 20 века - в 1912 году Конрад Шлюмберже получает патент на использование метода ВП. В действительности интерес к вызванной поляризации появляется только в середине 20 века, этот период связан с активными поисками и разведкой рудных месторождений. С этого момента начинаются 30 лет активного всестороннего изучения метода ВП в лабораторных и полевых условиях. Публикуются первые быстрые алгоритмы борьбы с электромагнитными помехами, впервые проводится разделение минерального состава по форме сигнала во временной области, Зонге выдвигает идею метода комплексного сопротивления (Zonge K.L., 1972), а Пелтон представляет аргументы в пользу использования модели Cole-Cole как основы для инверсии данных ВП (Pelton W.H. et al., 1978).

Однако с обвалом цен на медь в 1983 году интерес к сульфидным месторождениям резко снижается, а вместе с этим происходит спад научной деятельности, направленной на изучение источников и природы вызванной поляризации. В том числе метод ВП использовался как один из несейсмических альтернативных методов при разведке углеводородов, поэтому снижение цен на нефть в 1985 также имело большое влияние на общую заинтересованность в дальнейших разработках. И только в последние несколько лет интерес к ВП возобновился.

Для проведения работ методом вызванной поляризации используются те же установки, что и в методах сопротивлений. На горизонтально-слоистых разрезах могут использоваться четырехэлектродные симметричные установки, для изучения больших глубин используются установки диполь-диполь, при изучении неоднородных сред применяется методика электротомографии. Для уменьшения влияния индукционной составляющей практикуется использование ортогональных диполь-дипольных установок.

Измерения вызванной поляризации проводятся как во временной, так и в частотной области. Оба направления применяются примерно в равной степени. На первом этапе развития метода, в 50-60 гг. прошлого столетия, поле ВП измерялось преимущественно во временной области. Позднее в 70-х годах появились разработки по измерению ВП в частотной области с целью усиления помехоустойчивости.

Первые попытки измерения вызванной поляризации во временной области датируются 20-ми годами прошлого века (К. Шлюмберже). Опыты завершились неудачно из-за значительного уровня помех по сравнению с полезным сигналом. Последующие попытки регистрации ВП во времени также не имели успеха в связи с недостатками применявшейся аппаратуры и методики наблюдений. Существенное продвижение в полевых и лабораторных

измерениях происходит в 1960 году, успехи в теоретической области сопровождаются совершенствованием аппаратуры и методик измерений.

Оценка параметров вызванной поляризации во временной области может происходить как на уровне интенсивности, так и на уровне скорости процесса ВП. Комаровым В.А. была предложена временная характеристика ВП - время релаксации процесса. Эта величина (То) соответствует точкам перегиба функции спада, ее можно определить по абсциссе максимума производной функции ВП по логарифму времени (Комаров В.А., 1980) (рисунок 1.1). Такой временной параметр стал первой спектральной характеристикой ВП во временной области.

Рисунок 1.1. Зависимость поляризуемости от времени спада и ее производная по времени

(Комаров В.А., 1980)

Расчет производной от функции спада является быстрым способом оценки характеристики ВП для любых форм спада. Наряду с этим методом существуют и другие. С точки зрения интенсивности эффект вызванной поляризации можно оценивать как изменение сигнала после выключения тока на разных временах, а также как отношение сигнала на времени задержки и к максимальному значению сигнала при пропускании тока - ДиПР:

пи)

т =

и Пр

(1.1)

Для оценки скорости спада ВП многими исследователями применяется Дебаевская декомпозиция, позволяющая оценивать распределение времен релаксации (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2. Идея оценки распределения времен релаксации при помощи декомпозиции Дебая

(Титов К.В.)

Экспериментальные кривые спада ВП можно аппроксимировать разными апериодическими функциями, которые можно разделить на четыре группы: экспоненциальные, гиперболические, логарифмические и функции, содержащие интеграл вероятности. Предположение о том, что функция ВП является экспоненциальной, впервые высказал Конрад Шлюмберже, сопоставлявший его с разрядкой конденсатора. Впоследствии многие авторы (В.Н. Дахнов, М.Г. Латышева, В.В. Кормильцев, Дж. Келлер и многие другие) предлагали различные варианты представления функции поляризуемости в виде экспоненты, в степени которой содержится время спада и некоторый коэффициент, рассчитываемый через параметры среды или являющийся константой. Например, в представлении Карасева А.П. и Бумагина О.В. функция спада ВП выглядит следующим образом:

Р(0 = 1-е*р(-_1_). (1.3)

где I - время переходного процесса, а т0 , т и К - экспериментально определяемые параметры (Карасев А.П. и Бумагин О.В., 1977).

Наиболее распространенным вариантом является представление функции ВП в виде суммы двух или более экспонент. Такой алгоритм представлен, например, в программе

Бобачева А.А. «x2ipi», предназначенной для обработки данных электрической томографии. Функция спада ВП делится на интервалы по крутизне спада, каждый из которых аппроксимируется двумя или более экспоненциальными функциями.

Быстрые и медленные процессы вызванной поляризации, как правило, рассматриваются отдельно. При включении тока через двухфазную среду возникает переходный процесс, во время которого электронный проводник приобретает новый потенциал, отличный от равновесного. В общем переходном процессе наблюдаются вначале быстрое, а затем медленное изменение потенциала во времени. Быстрое изменение происходит от момента коммутации тока до единиц - десятков миллисекунд, медленное - от долей секунд до часов и более (Карасев А.П. и др., 2005).

Представление функции поляризуемости от времени для быстрых процессов ВП подробно рассматривается в монографии Карасева, Птицына и Юдицких 2005 года. В своей работе они рассматривают случаи объемной и поверхностной поляризации, отдельно для спада поляризации и ее нарастания. Полученные выражения содержат экспоненциальную функцию, в степень которой входят сопротивление вмещающей среды, время, параметры электрохимической реакции, размер поляризующегося объекта и др.

Гиперболическое представление кривых спада ВП может применяться лишь в узком временном интервале, составляющем не более одной декады (Рысс Ю.С., 1957). Простейший вариант гиперболической аппроксимации выглядит следующим образом:

д и EsM, (1.4)

вп l+Kt ' 1 7

Идею использования логарифмического уравнения для кривых вызванной поляризации

предложил Д. Блейл. На первых этапах своих исследований Блейл выдвинул простейшую версию уравнения, выведенного для описания электродного потенциала в предположении, что он пропорционален логарифму плотности тока (Bleil D., 1953):

д и = q — — In(t + d) , (1.5) к

где q, K, d - константы.

В дальнейшем уравнение было переформулировано с учетом предельных условий на бесконечности:

д ив п = ь in(JimiMiii, (16)

вп (t+h)(t+t3+g) ' у

где b - амплитудный параметр, пропорциональный поляризующему току, t3 - время зарядки, t - время спада, g, h - постоянные времени, зависящие от типа горной породы.

Позднее Кормильцев и его сотрудники разработали наиболее полную теорию, описывающую процесс поляризации в электронных проводниках. Они предложили формулу,

основанную на комбинации двух экспонент, выведенных Карасевым и Бумагиным для ранней стадии процессов ВП:

Л UBп = b[eQ 1 erfcJQt - eQ(c+t3) erf cjQ(t + t3)] , (1.7)

где Q - постоянная времени, а функция ошибок описывается следующим образом:

erfсл = 1 - j= f* e~uS dU , (1.8)

В дальнейшем формула была оценена специалистами в области ВП как наиболее удобная для аппроксимации данных, как в случае электронных проводников, так и в случае ионных проводников.

В настоящее время в России активные исследования в области характеристик вызванной поляризации во временной области ведут представители Санкт-Петербургского государственного горного университета - Титов К.В., Тарасов А.В. и др. Упомянутых исследователей можно назвать последователями Комарова В.А. Их работы посвящены изучению зависимостей процесса вызванной поляризации от минералогического состава и размера электронопроводящих включений (Тарасов А.В. и Титов К.В., 2006). Помимо лабораторных и теоретических исследований авторы демонстрируют примеры полевых измерений ВП во временной области (Тарасов А.В. и др., 2015).

Измерения вызванной поляризации также проводятся и в частотной области. Явление ВП проявляется как частотная дисперсия удельного сопротивления. В течение всей истории становления метода ВП было предложено множество различных математических моделей, описывающих спектр сопротивления.

В 1978 году Вильям Пелтон в своей работе (Pelton W.H. et al., 1978) показал возможность применения одной или двух моделей Cole-Cole для описания спектров вызванной поляризации. Основным преимуществом данной модели является относительная простота, как в частотной, так и во временной области - и там и там она может быть полностью описана всего четырьмя независимыми параметрами (сопротивление на постоянном токе, поляризуемость, постоянная времени и экспоненциальный параметр). Огромный объем измеренных данных позволил авторам также получить набор наиболее распространенных на практике значений параметров модели Cole-Cole, а также проследить корреляционные закономерности, связывающие некоторые геологические характеристики пород (такие как размер зерен, процент содержания рудных минералов и др.) и параметры спектра ВП.

Для борьбы с одной из серьёзнейших проблем электроразведки методом ВП -индукционной помехой - Пелтон и другие авторы использовали прямо пропорциональную зависимость индукционного фазового сдвига от частоты в области малых параметров поля. Им удалось доказать, что искаженные данные могут быть успешно аппроксимированы с помощью

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соловьева, Анастасия Вадимовна, 2017 год

Список литературы

Агеев, В.В. Изучение вызванной поляризации в широком диапазоне времен / В.В.Агеев, Б.С.Светов, А.С.Амиантов // Приборы и системы разведочной геофизики. - 2006. - № 2. - с.10-12.

Агеев, В.В. Изучение процессов вызванной поляризации для решения геокриологических задач / В.В.Агеев // Разведка и охрана недр. - 2012. - № 11. - с.46-49.

Бобачев, А.А. Электротомография методом сопротивлений и вызванной поляризации /

A.А.Бобачев, А.А.Горбунов, И.Н.Модин, В.А.Шевнин // Приборы и системы разведочной геофизики. - 2006. - № 2. - с.14-17

Бобров, С.П. Геологический атлас Калужской области / С.П.Бобров - Калуга: ООО ПГП «Притяжение», 2007. - 70 с.

Ваганов, В.И. Алмазные месторождения России и мира (основы прогнозирования) /

B.И.Ваганов - М.: ЗАО «Геоинформмарк», 2000

Ваганов, В.И. Перспективы алмазоносности европейской части России / В.И.Ваганов, Ю.К.Голубев // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. - 1997. - № 4. - с. 610.

Гурин, Г.В. Спектральная характеристика вызванной поляризации вкрапленных руд / Гурин Г.В., Тарасов А.В., Ильин Ю.Т., Титов К.В. // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7. - 2013 -Вып. 1. - с.14-30

Дзюба, М.В. Разнообразие магнитотактических бактерий пресных водоемов европейской части России: дис. ... канд. биол. наук: 501.001.21. / Дзюба Марина Владимировна. - М., 2013. -130 с.

Золотая, Л.А. Возможности магнитных измерений при решении задач почвенной геофизики / Л.А.Золотая, М.В.Коснырева // Геофизика. - 2014. - №4. - с.63-68

Зорин, Н.И. О применимости дифференциального фазового параметра для изучения эффекта вызванной поляризации в широком диапазоне частот / Н.И.Зорин // Геофизика. - 2013. - №4. - с. 16-21

Каменецкий, Ф.М. Три лекции о вызванной поляризации геологической среды / Ф.М.Каменецкий, Г.М.Тригубович, А.В.Чернышев - М: EAGE, 2014.

Карасев, А.П. Экспериментальное изучение переходных характеристик ранней стадии вызванной поляризации / А.П.Карасев, О.В.Бумагин // Методы разведочной геофизики. -Ленинград: [б.н.], 1977. - с. 11-21.

Карасев, А.П. Быстрые переходные процессы вызванной поляризации / А.П.Карасев, А.Б.Птицын, Е.Ю.Юдицких - Новосибирск: Наука, 2005

Комаров, В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации / В.А.Комаров -Ленинград: Недра, 1980.

Контарович, Р.С. Проблемы и перспективы развития геофизических технологий при поисках коренных месторождений алмазов / Р.С.Контарович, В.А.Цыганов // Геофизика. - 2001. - № 9.

Коротков, Ю.В. Повышение эффективности поиска трубок взрыва с использованием электромагнитных зондирований МПП / Ю.В.Коротков, А.Ю.Коротков // Геофизика. - 2014. -№2. - с.32-38

Коснырева, М.В. Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования: дис. ... канд. геол.-мин. наук: 25.00.10 / Коснырева Мария Владимировна. - М., 2007. - 135 с.

Куликов, А.В. Электроразведка фазовым методом вызванной поляризации /

A.В.Куликов, Е.А.Шемякин. - Москва: Недра, 1978. - 157с.

Куликов, В.А. Строение погребенной долины в урочище Борисенки (Юхновский район, Калужская область) по результатам комплексных геофизических работ / В.А.Куликов, М.И.Амбросимова, А.А.Бобачев, А.П.Ермаков, И.Н.Модин, А.Ю.Паленов, А.В.Соловьева // Инженерные изыскания. - 2015. - №4. - с.42-55

Куликов, В.А. Исследование неогеновой палеодолины на территории национального парка Угра / В.А.Куликов, А.А.Бобачев, И.Н.Модин, А.Ю.Паленов, И.Д.Стерлигова // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. - № 3. - с.54-60.

Куликов, В.А. Результаты комплексных геофизических работ на аномалии «Мокрово» (Юхновский район Калужская область) / В.А. Куликов, А.А. Бобачев, В.Л. Косоруков, А.Ю. Паленов, А.В. Соловьева // Геофизика. - 2016. - №2. - с.40-50

Куликов, В.А. Результаты работ методом ВЭЗ-ВП в районе полигона «Александровка» Калужской области / В.А. Куликов, И.Д. Груздева, А.Г. Яковлев // Вестник Московского Университета. Сер. Геология. - 2013. - № 3. - с. 53-61.

Куликов, В.А. Изучение магнитной аномалии «Мокрово» (Юхновский район, Калужская область) комплексом геофизических методов / В.А. Куликов, А.П. Ермаков, А.Е. Каминский,

B.Л. Косоруков, А.Ю. Паленов, А.В. Соловьева, А.М. Турчков, Н.Л. Шустов // Инженерная геология. - 2016. - №3. - с.56-67

Куликов, В.А. Разделение аномалий вызванной поляризации по частотным характеристикам дифференциального фазового параметра / В.А.Куликов, Н.И.Зорин, И.Т.Манжеева, А.Г.Яковлев // Геофизика. - 2013. - № 6. - с. 23-31.

Куликов, В.А. Результаты измерений методом спектральной вызванной поляризации на слабоконтрастных магнитных аномалиях / В.А. Куликов, А.В. Соловьева // Разведка и охрана недр. - 2016. - №3. - с.26-31

Куликов, В.А. Возможности МТ методов при проведении работ на высокоомных разрезах / В.А. Куликов, А.Г. Яковлев // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 12. - с.3-6

Куликов, В.А. Результаты использования метода ВЭЗ-ВП при изучении песчано-гравийных смесей на территории Мосальского района / В.А. Куликов, С.А. Аношина, А.В. Соловьева // Вестник Московского Университета. Сер. Геология. - 2016. - № 2. - с. 52-58.

Куликов, В.А. Применение новой аппаратуры производства ООО «Северо-Запад» при гидрогеологических и инженерных электроразведочных работах / В.А.Куликов, А.Г.Яковлев // Разведка и охрана недр. - 2008. - № 1. - с. 8-10

Логвиненко, Н.В. Петрография осадочных пород / Н.В.Логвиненко. - Москва: Высшая школа, 1967. - 416 с.

Лубнина, Н.В. Магнитотактические бактерии и биомагнетизм: критерии отбора образцов для национального банка-депозитария живых систем / Н.В.Лубнина, А.Ю.Бычков // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. - 2015. - №4. - с.49-52

Морозов, В.В. Изоморфные замещения и другие магнитоминералогические особенности соединений железа в зоне гипергенеза: дис. ... д. физ. - мат. наук: 25.00.10, 03.00.27 / Морозов Владимир Васильевич. - М., 2006. - 325 с.

Нургалиева, Н.Г. Природа магнитных минералов в переходных фациях пермских отложений р. Кама / Н.Г.Нургалиева, Д.К.Нургалиев, И.Ю.Чернова, Л.Р.Косарева, И.В.Халымбаджа // Ученые записки казанского государственного университета. - 2006. - т. 148. - кн. 4. - с.113-125

Рыжов, А. О повышенной поляризуемости песка, вызванной влажностью / А.Рыжов, В.Шевнин // Геофизика. - 2014. - №6. - с.30-38

Рысс, Ю.С. Экспериментальные исследования вызванной поляризации электронных и ионных проводников / Ю.С.Рысс // Вопросы рудной геофизики. - Ленинград: Госгеолтехиздат, 1957. - с.120-127

Саврасов, Д.И. Слабомагнитные кимберлитовые тела и предпосылки их обнаружения магниторазведкой. В сб. «Применение геофизических методов при поисках кимберлитовых тел в Якутской провинции» / Д.И.Саврасов - Якутск: Якутское книжное изд-во, 1976. - с. 87-96.

Стогний, В.В. Поиск кимберлитовых тел методом переходных процессов / В.В.Стогний, Ю.В.Коротков - Новосибирск: Издательство «Малотиражная типография 2D», 2010. - 121 с.

Тарасов, А.В. Спектральная характеристика вызванной поляризации рудной зоны месторождения Сухой Лог / А.В.Тарасов, Г.В.Гурин, А.Е.Каминский, Б.Н.Мухаммадиев // XII

международный геофизический научно-практический семинар «Применение современных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых». - Санкт-Петербург: Национальный Минерально-сырьевой Университет «Горный», 18-19 марта 2015.

Тарасов, А.В. Оценка распределения времен релаксации по данным метода вызванной поляризации во временной области / А.В.Тарасов, К.В.Титов // Геофизика. - 2006 - №6. - С. 4256.

Титов, К.В. Спектральная вызванная поляризация: состояние вопроса / К.В.Титов // Геофизический научно-практический семинар, посвященный памяти профессора В.А. Комарова, "Электроразведка в поисковой и инженерной геологии". - Санкт-Петербург: [б/н], 10-12 апреля 2013.

Цыганов, В.А. Надежность геолого-поисковых систем / В.А.Цыганов - М.: Недра,1994. -

299 с.

Akai, J. TEM study on biogenic magnetite in deep-sea sediments from the Japan Sea and the Western Pacific Ocean / Akai J., Sato T. and Okusa S. // Journal of Electron Microscopy. - 1991. -No.40. - pp.110-117.

Atekwana, E.A. High-resolution magnetic susceptibility measurements for investigating magnetic mineral formation during microbial mediated iron reduction / E.A. Atekwana, F.M. Mewafy, G. Abdel Aal, D.D. Werkema Jr., A. Revil, L.D. Slater // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. - 2014. - Vol.119. - pp.80-94

Bazylinski, D.A. Biologically controlled mineralization in prokaryotes / Bazylinski D.A., R.B. Frankel // Rev. Mineral. Geochem. - 2003. - Vol. 54. - pp. 217-247

Bazylinski, D.A. Microbial biomineralization of magnetic iron minerals. / Bazylinski D.A., Moskowitz B.M. // In Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy. - 1997. - No.35. -pp.181-223

Blakemore, R. Magnetotactic bacteria / Blakemore R. // Science. - 1975. - No.190 - pp.377379

Blakemore, R. Magnetotactic bacteria / Blakemore R. // Annu. Rev. Microbiol. - 1982. - V.36. - pp.217-238

Bleil D. Induced polarization: a method of geophysical prospecting / Bleil D. // Geophysics. -1953. - Vol. 23. - pp. 636-661.

Chang, S.-B. Magnetofossils, the magnetization of sediments, and the evolution of magnetite biomineralization. / Chang S.-B., Kirschvink J.L. // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. -1989. - No.17. - pp.169-195

Cole, K.S. Dispersion and Absorption in Dielectrics / Cole K.S., Cole R.H. // Journal of Chemical Physics. - 1941. - Vol. 9. - pp. 341-351.

Devouard, B. Magnetite from magnetotactic bacteria: size distribution and twining / Devouard

B., M. Posfai, X. Hua, D.A. Bazylinski, R.B. Frankel, P.R. Buseck // American Mineralogist. - 1998. -Vol.83 - pp.1387-1398

Dias, C.A. Developments in a model to describe low-frequency electrical polarization of rocks /

C.A.Dias // Geophysics. - 2000. - Vol. 65. - No.2 - pp. 437-451.

Dunlop, D. Rock-Magnetism, fundamentals and frontiers / Dunlop D., O. - Ozdemir Cambrige University Press, 1997. - 573 pp.

Gamal, Z. Geophysical signatures of disseminated iron minerals: A proxy for understanding subsurface biophysicochemical processes / Gamal Z., Abdel Aal, Estella A. Atekwana, A. Revil. // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. - 2014. - pp.1831-1849

Gurin, G. Time domain spectral induced polarization of disseminated electronic conductors: Laboratory data analysis through the Debye decomposition approach / Gurin G., A. Tarasov, Y. Ilyin, and K. Titov // J. Appl. Geophys. - 2013. - Vol. 98. - pp.44-53

Joyce, R.A. Spectral induced polarization response to nanoparticles in a saturated sand matrix / Joyce R.A., DR. Glasser, D.D. Werkema Jr, E.A. Atekwana // J. Appl. Geophys. - 2012. - Vol.77. -pp.63-71

Katsube, T.J. Electrical characteristic differentiation of sulfide minerals by laboratory techniques / Katsube T.J., Collete L.S. // Geophysics. - 1973. - Vol. 38. - p. 1207.

Kemna, A. An overview of the spectral induced polarization method for near-surface applications / Kemna A., Orozco A.F., Binley A., Cassiani G., Niederleithinger E., Kruschwitz S., Revil A., Slater L., Williams K.H., Haegel F.-H., Hördt A., Leroux V., Titov K., Zimmermann E. // Near Surface Geophysics. - 2012. - Vol.10. - №6. - pp. 453-468.

Kirschvink, J.L. Biogenic ferrimagnetisnr. A new biomagnetism / S.J. Williamson, G.-L. Romani, L. Kaufman, I. Modena. - New York: Plenum Press, 1983. - pp.501-532

Lesmes, D.P. Influence of pore fluid chemistry on the complex conductivity and induced polarization responses of Berea sandstone / D.P.Lesmes, K.M.Frye // Journal of Geophysical Research. - 2001. - Vol. 106. - No. B3. - pp. 4079-4090.

Lowenstam, H.A. Minerals formed by organisms / H.A.Lowenstam // Science. - 1981. -Vol.211. - pp.1126-1131

Matthews, Ph. State of the art in IP and complex resistivity / Matthews Ph., Zonge K.L. // KEGS 50th Anniversary Symposium: Mining and Environmental Geophysics - Past, Present & Future. - 2003. - Toronto, Ontario.

Pelton, W.H. Interpretation of complex resistivity and dielectric data / Pelton W.H., Sill W.R., Smith B.D. // Geophysical Transactions. - 1983. - Vol.29. - No.4. - pp. 297-330

Pelton, W.H. Mineral discrimination and removal of inductive coupling with multifrequency IP / Pelton W.H., Ward S.H., Hallof P.G., Sill W.R., Nelson PH. // Geophysics. - 1978. - Vol. 43. - pp. 588-609.

Personna, Y.R. Spectral induced polarization and electrodic potential monitoring of microbially mediated iron sulfide transformation / Y.R. Personna, D. Ntarlagiannis, L. Slater, N. Yee, M. O'Brien, S. Hubbard // J. Geophys. Res. - 2008. - Vol.113

Quidelleur, X. Field dependence on magnetization of laboratory-redeposited deep-sea sediments: First results / Quidelleur X., Valet J-P., LeGoff M., Bouldoire, X. // Earth Planet. Sci. Lett.

- 1995. - No.133. - pp.311- 325

Ramirez, A. Complex Resistivity Tomography for Environmental Applications / Ramirez A., Daily W., Binley A., LaBrecque D. // 1st World Congress on Industrial Process Tomography. - 1999.

- Buxton, Greater Manchester.

Routh, P.S. Electromagnetic coupling in frequency-domain induced polarization data: a method for removal / P.S. Routh, D.W. Oldenburg // Geophysical Journal International. - 2011. - Vol. 145. -pp. 59-76.

Schwertmann, U. Iron minerals in surface environments, in Biomineralization Processes of Iron and Manganese / Schwertmann U., R.W. Fitzpatrick // Modem and Ancient Environments, Catena Suppl. - 1992. - Vol.21. - pp.7-30

Skvortsov, A.G. High-resolution shear-wave reflection technique for permafrost engineering applications. New results from Siberia / Skvortsov A.G., Hunter J.A., Goriainov N.N. // Proceedings of the 62-d International SEG Meeting. New Orlean, USA. - 1992. - pp. 382-383

Slater, L. Pore-scale spectral induced polarization signatures associated with FeS biomineral transformations / Slater L., D. Ntarlagiannis, Y.R. Personna, S. Hubbard // Geophys. Res. Lett. - 2007.

- Vol.34

Son, J.-S. SIP Parameter Estimation from the Multi-Frequency IP Data / Son J.-S., Kim J.-H., Yi M.-J. // Proceedings of the 8th SEGJ International Symposium. - 2006. - Kyoto, Japan.

Tarasov, A. On the use of the Cole-Cole equations in spectral induced polarization / Tarasov A., Titov K. // Geophysical Journal International. - 2013.

Titov, К. Induced polarization of unsaturated sands determined through time domain measurements / Titov К., Kemna A., Tarasov A., Vereecken H. // Vadose Zone Journal 3. - 2004. -V.3. - pp.1160-1168.

VanVoorhis, G.D. Complex resistivity spectra of porphyry copper mineralization / VanVoorhis G.D., Nelson P.H., Drake T.L. // Geophysics. - 1973. - Vol. 38. - pp. 49-60.

Zhang, C. Physiochemical, mineralogical, and isotopic characterization of magnetite rich iron oxides formed by thermophilic bacteria / Zhang C., S. Liu, T.J. Phelps, D.R. Cole, J. Horita, S.M. Fortier, M. Elless, J.W. Valley // Geochim. Cosmochim. - 1997. - Vol.61. - pp. 4621-4632

Zhang, C. Formation of single-domain magnetite by a thermophilic bacterium / Zhang C., H. Vali, C.S. Romanek, T.J. Phelps, S. Liu // American Mineralogist. - 1998. - Vol.83 - pp.1409-1418

Zonge, K.L. In-situ mineral discrimination using a complex resistivity method / Zonge K.L. // Geophysics. - 1972. - Vol. 38. - p. 197.

Zonge, K.L. The complex resistivity method / Zonge K.L., Hughes L.J. - Tucson: [s.n.], 1980. Zonge, K.L. Comparison of time, frequency, and phase measurements in induced polarization / Zonge K.L. // Geophysical Prospecting. - 1972. - Vol. 20. - Iss.3. - pp. 626-648.

rd

Zorin, N. On the application of differential phase parameter in spectral IP / Zorin N. // 3 International Workshop on Induced Polarization. - 2014. - Oleron Island, France.

Zorin, N. Spectral induced polarization of low and moderately polarizable buried objects / N. Zorin // Geophysics. - 2015. - Vol. 80. - No.5 - pp. E267-E276.