Примеры применения метода акустического просвечивания

На пьезокварцевом месторождении, по данным бурения, преобладают тела изометрической формы, которые имеют зональное строение. В цент­ра­ль­ной части пегматитовых тел располагается зона массивного кварца, к ниж­ней части этого тела приурочена зона выщелачивания и перекристаллизации, характеризующаяся значительной пористостью и плотностью. Во вмещаю­щих породах и пегматитовых телах отмечаются тектонические проявления раз­ного масштаба и характера. Степень трещиноватости во вмещающих гранитах возрастает по мере приближения к пегматитовым телам. Таким образом, петрофизические условия предполагают возможность проведения акустического просвечивания для поисков пегматитовых тел.

Исследовательские работы проводились в два этапа.

На первом этапе исследования велись на участке с хорошо разведан­ным и оконтуренным бурением пегматитовым телом (опытно-методические работы). Результаты измерения скорости, амплитуды сигнала и видимой час­тоты первого вступления приведены на рис.3.

Рис.3. Определение границ пегматитового тела акустическим методом.

Как и предполагалось, в интервале глубин до 27 метров, где породы затронуты выветриванием, наблюдается заниженная скорость проходящей продольной волны примерно до 5100 м/сек; во вмещающих гранитах ско­рость возрастает до 5900 м/сек; в интервале 34.0 – 46.0 м значение скорости падает до 5200 м/сек; а затем снова повышается до 5800 м/сек. Скорость в интервале 34 – 46 м понижается в связи с наличием в межскважинном про­странстве пегматитового тела. На глубине 40.0 м наблюдается незначите­ль­ное повышение скорости, что можно отнести к существованию в пегмати­то­вом теле кварцевого ядра, имеющего большую скорость по отношению к пегматитовому телу. Кроме скорости измерялись амплитуда и видимая час­тота первого вступления проходящей продольной волны. Характер измене­ния этих графиков повторяет ход графика скорости.

В нижней части пегматитового тела по трем признакам (С, A, f прохо­дя­щего сигнала) выделяются границы занорыша (40,0 - 46,0 м). Место­по­ло­жение пегматитового тела в плоскости сечения экспериментальных скважин определялось при фиксированном положении излучателя в одной скважине с передвижением приемника в противоположноq, а также при параллельном перемещении разнесенных на 3,0 - 4,0 м излучателя и приемника.

По изменениям скорости и амплитуды проходящих волн были опреде­лены границы акустической тени, вызываемой неоднород­ностью. Акустичес­кая тень указывает на возможное положение неод­нородности в пределах плос­ко­сти измерения. Наиболее точно гра­ницы неоднородности определяет геометрическая тень. Она может быть получена, если провести прямые из пункта излучения, каса­тельные к контуру неоднородности. В реальных условиях в связи с дифракцией упругих волн на неоднородности и разли­чны­ми расстоя­ниями геологической неоднородности от профиля наблюдений, гра­ницы физической тени могут быть весьма размытыми.

Для различных отношений d/λ и x/λ (d - характерный линейный раз­мер неоднородностей, λ - длина волны, х - расстояние между профилями) экспериментальным путем уста­новлено, что наименьшая по­грешность при определении области возможного расположе­ния неоднородностей будет, ес­ли аппроксимировать геомет­рическую тень минимальной шириной физичес­кой тени a_min для значении d/λ = 1 - 4 или средней шириной а_ср для d/λ = 5 -7; при расстояниях х > (15 - 20)λ- a_min. Исходя из этого при определении место­положения пегматитового тела в плоскости измерения учитывались приведе­нные соотношения.

Второй этап исследований проводился на участке, где по геологичес­ким прогнозам предполагалось наличие пегматитового тела, расположение которого в пространстве необходимо было установить. План расположения скважин на одном из таких участков и результаты акустических исследова­ний между некоторыми скважинами повазаны на рис.4.

По данным бурения в скв. 8 и 7 подсечено пегматито­вое тело (в интер­вале глубин 71 - 75 м), которому с глубины 64 м предшествует гранит с око­ло пегматитовыми изменениями. Для определения границ пегматитового те­ла были произведены измерения между скв. 11 и 9 (расстояние между сква­жи­нами L = 98 м); 7 и 6 (L = 33 м); 8 и 6 (L = 35 м); 9 и 8 (L = 40 м); 9 и 7 (L = 36 м); 10 и 8 (L = 90 м).

Рис.4. План расположения скважин и результаты акустического просвечивания между скважинами 6 -8 и 9 – 7.

По всем трем параметрам четко выделяются границы неоднород­ности (пунктирные линии на рис.4). По одному из сечений были определены место­положения тела и подсчитаны характерные линейные размеры неоднород­но­сти. При подсчете размеров тела использовалась формула

где d - размер тела по линии измерения; L - расстояние между скважинами; V₁ - скорость распространения упругих колебаний во вмещающей породе, м/сек (V₁ = 6150 м/сек по данным геоакусти­ческих измерений на участке); V₂ - скорость распространения упру­гих колебаний в изучаемом теле, м/сек (V₂ = 5230 м/сек по данным геофизических измерений рудника); t₁ - время распро­странения колебаний во вмещающей среде, если нет неоднородности; t₂ – вре­мя распро­странения колебаний во вмещающей среде при наличии неод­нородностей.

Величины характерных линейных размеров неоднородности типа пег­ма­титового тела по профилям наблюдения показаны в таблице.

Профили по скважинам	Расстояния между скважинами, м	Время, мсек		Линейный размер тела, м
		t1	t2
6 - 8	35	5,7	5,8	3,5
9 – 7	36	5,9	6,2	11,5
9 – 8	40	6,5	6,9	14,5
6 – 7	33	5,4	5,7	10,8
10 – 8	90	14,6	15,7	24,4

12