1.1. Гравитационный метод

Гравитационный метод широко используется при геологических исследованиях самого разнообразного характера и масштаба и при поисках различных полезных ископаемых. Велико значение метода при поисках рудных месторождений. Круг геологических задач, решаемых гравитационным методом, весьма широк, а по мере развития методики и техники непрерывно расширяется. В этом отношении гравиразведка является самым универсальным методом среди других методов разведочной геофизики. При поисках и разведке различных металлических полезных ископаемых гравиразведка обычно применяется вместе с магниторазведкой, электроразведкой, металлометрией.

Из многочисленных разновидностей типов железорудных месторождений наиболее широкое использование гравиразведка имела на пластовых месторождениях типа КМА и Кривого Рога. На этих месторождениях гравиразведка применяется очень давно и притом весьма успешно.

На месторождениях типа КМА и Кривого Рога гравиразведка применялась для решения следующих геологических задач:

изучение общей структуры железорудного бассейна;

картирование железорудной толщи;

поиски богатых железных руд.

Рассмотрим эти задачи по порядку.

1) При изучении общей структуры железорудного бассейна выделяются его основные структурные элементы -- синклинории, в состав которых входит железорудная толща, и разделяющие их антиклинории, в ядре которых на поверхность фундамента выходят большие поля вмещающих железорудную свиту гнейсов и гранитов. Синклинорные железорудные структуры сложены в целом более плотными породами за счет входящей в их состав железорудной формации; избыточная плотность синклинорных комплексов по отношению к вмещающим их гнейсам составляет в среднем 0,15--0,20 г/см³. Синклинорным железорудным структурам отвечают зоны интенсивных максимумов силы тяжести, контуры которых в целом согласуются с контурами зон интенсивных положительных магнитных аномалий.

По кривым аномалии силы тяжести по профилям, пересекающим железорудную свиту, можно с помощью палетки путем подбора определить разрез структуры в ее поперечном сечении. К сожалению, решение этой важной задачи путем подбора (или каким-либо иным путем) оказывается недостаточно устойчивым: довольно значительные изменения разреза сравнительно мало сказываются на характере теоретической кривой g. Более надежному решению рассматриваемой задачи должно способствовать применение при интерпретации методов аналитического продолжения аномалий в нижнее полупространство сбоку от железорудной структуры. Если аппроксимировать сечение этой структуры прямоугольником, то на любом боковом вертикальном профиле, на уровне, соответствующем горизонтальной плоскости, рассекающей структуру на две примерно равные части, аномалия g должна быть равна нулю, причем для структуры, имеющей любые размеры по простиранию. Этот критерий полезно использовать для контроля и уточнения вертикальных размеров структуры.

2) Для картирования железорудной толщи с выделением отдельных пластов железистых кварцитов и определением элементов их залегания необходимо применение съемки с вариометрами или градиентометрами по системе профилей, пересекающих толщу вкрест ее простирания. Задача решается путем подбора. Если профили не пересекают всю железорудную толщу и кривые градиента осложнены влиянием пластов, расположенных за пределами профиля, либо влиянием сложно меняющегося регионального фона (так бывает, в частности, при исследовании центриклиналей синклинорных железорудных структур), то весьма целесообразно от градиента W_xz перейти к локализованным аномалиям W_{xz .} При этом подбор пластового разреза проводится по локализованным аномалиям W_xz , для которых можно легко построить атлас теоретических кривых по атласу кривых W_{xz .} Следует отметить, что, хотя теоретические кривые W_xz для пластовых тел сложнее, чем кривые W_xz (четыре экстремума вместо двух), практически подбор пластового разреза по W_xz осуществляется столь же просто, как и по кривым W_xz. Этому помогает то обстоятельство, что на кривой W_xz влияние каждого отдельного пласта проявлено гораздо отчетливее, чем на кривой W_xz. Весьма полезно также при подборе пластового разреза иметь по исследуемому профилю кривую магнитной аномалии Z_a, также трансформированную в аномалию Z_a, основные экстремумы которой обычно легко сопоставляются с соответствующими элементами пластового разреза.

Пласты железистых кварцитов в большинстве случаев легко выделяются по величине избыточной плотности от +0,3 до +0,7 г!см³, а также по сопутствующим им максимумам кривой магнитной аномалии Z_a или, Z_a. По разрезам составляют пластовые карты железистых кварцитов, которые непосредственно используются для составления детальных геологических карт исследуемого района (обычно масштаба от 1 : 5000 до 1 : 25 000).

3) Поиск богатых железных руд. Основным типом богатых руд в условиях КМА и Кривого Рога являются остаточные мартитовые руды, связанные с древней корой выветривания на поверхности и в зонах тектонических нарушений кристаллического фундамента. Многолетними геофизическими и геологоразведочными работами установлено, что перспективные участки в большинстве случаев характеризуются совокупностью нескольких геолого-геофизических признаков, а именно:

а) рудоносные участки и зоны тяготеют во многих случаях к сложно построенным «аномальным узлам» гравитационного и магнитного полей, которым соответствуют различные осложнения в составе железорудных свит, сопряжения различных структурных элементов, тектонические нарушения;

б) над рудными залежами наблюдаются гравитационные максимумы, нередко изометричные в плане, как бы наложенные на систему полосовых гравитационных аномалий, протягивающихся по простиранию железорудной свиты;

г) обычно такие участки характеризуются относительно пониженным аномальным магнитным полем (мартитовые руды слабо магнитны по сравнению с железистыми кварцитами);

д) сейсморазведкой (КМПВ) эти участки часто фиксируются понижением рельефа преломляющего горизонта, отвечающего поверхности железорудной свиты, относительно пониженными граничными скоростями и затуханием энергии сейсмических волн.

Применение гравиразведки при поисках железных руд не ограничивается железорудными бассейнами типа КМА и Кривого Рога. Она применяется в Западной Сибири (Горная Шория, Кузнецкий Ала-Тау, Салаир) в комплексе с магниторазведкой, где используется, в частности, для разделения магнитных аномалий на рудные и безрудные. Применялась гравиразведка также на магнетитовых рудах Тургайского прогиба и Ангаро-Илимского района.