№ 2, 2019

Улучшенный анализ аномалий естественного электрического поля на рудных месторождениях Южного Кавказа

Эппельбаум Л.В.

Кафедра геофизики, Отделение наук о Земле, Факультет точных наук, Тель-Авивский Университет, 6997801, Рамат Авив, Тель-авив, Израиль: levap@post.tau.ac.il

Резюме. Метод естественного электрического поля (ЕЭП) – один из самых недорогих и технически несложных геофизических методов. Однако его применение ограничивает отсутствие надежной методологии интерпретации, в первую очередь для сложных геолого-геофизических условий. Обсуждены типичные помехи, возникающие в методе ЕЭП и пути их устранения. Краткий обзор имеющихся методов интерпретации свидетельствует об их недостаточной эффективности, особенно для сложных физико-геологических условий. Специальные количественные процедуры были разработаны для магнитного метода геофизической разведки в сложных условиях (наклонное намагничение, неровный рельеф местности и неизвестный уровень нормального поля). Проведенный анализ позволил выявить существенные общие особенности магнитного поля и ЕЭП. Эти общие аспекты позволяют применять к ЕЭП передовые методы интерпретации, разработанные в магниторазведке. Помимо надежного определения глубины аномального источника, эти методы позволяют внести поправки за наклонный поляризационный эффект и негоризонтальность линии наблюдений. Для классификации аномалий ЕЭП предложено рассчитывать новый параметр – ‘естественный электрический момент’. Эти процедуры (улучшенные модификации методов особых точек и касательных) были успешно протестированы как на моделях ЕЭП, так и в реальных ситуациях на рудных месторождениях Турции и России. Наконец, разработанные интерпретационные процедуры были эффективно применены к нескольким рудным объектам Южного Кавказа (Филизчай и Кацдаг в Азербайджане и Учамбо в Грузии). Эффективность многомодельного подхода (с использованием гравитационного, магнитного и естественного электрического полей) продемонстрирована на обобщенной физико-геологической модели рудного объекта филизчайского типа. Полученные результаты указывают на большую практическую значимость разработанной методологии.

Ключевые слова: метод ЕЭП, помехи, количественный анализ, сложные физико-геологические условия, естественный электрический момент, рудные объекты

 

ЛИТЕРАТУРА

Abdelrahman E.M., El-Araby T.M., Ammar A.A., Hassanein H.I. A least-squares approach to shape determination from selfpotential anomalies. Pure and Applied Geophysics, V. 150, 1997, pp. 121-128. DOI: 10.1007/s000240050067.

Abdelrahman E.M., Sharafeldin S.M. A least squares approach to depth determination from residual self-potential anomalies caused by horizontal cylinders and spheres. Geophysics, V. 62, 1997, pp. 44-48.

Alizadeh A.M., Guliyev I.S., Kadirov F.A., Eppelbaum L.V. Geosciences in Azerbaijan. Volume II: Economic Minerals and Applied Geophysics. Springer. Heidelberg – N.Y., 2017, 340 p.

Babu R.H.V., Rao A.D. Inversion of self-potential anomalies in mineral exploration. Computers & Geosciences, V. 14, No. 3, 1988, pp. 377-387.

Birch F. Imaging the water table by filtering self-potential profiles. Ground Water, V. 36, No. 5, 1998, pp. 779-782.

Bhattacharya B.B., Shalivakhan J.A., Bera A. Three-dimensional probability tomography of self-potential anomalies of graphite and sulphide mineralization in Orissa and Rajasthan, India. First Break, V. 5, 2007, pp. 223-230.

Castermant J., Mendonca C., Revil A., Trolard F., Bourrie G., Linde N. Redox potential distribution inferred from self-potential measurements associated with the corrosion of a burden metallic body. Geophysical Prospecting, V. 56, No. 2, 2008, pp. 269-282.

Corry C.E. Spontaneous polarization associated with porphyry sulfide mineralization. Geophysics, V. 50, No. 6, 1985, pp. 1020-1034.

Cowan D.R., Allchurch P.D., Omnes G. An integrated geo-electrical survey on the Nangaroo copper-zinc prospect, near Leonora, Western Australia. Geoexploration, V. 13, 1975, pp. 77-98.

Dmitriev A.N. Direct and inverse SP modeling on the basis of exact model of self-potential field nature. Geology and Gephysics, V. 53, No. 6, 2012, pp. 797-812.

Drahor M.G. Application of the self-potential method to archaeological prospection: some case histories. Archaeological Prospection, V. 11, 2004, pp. 77-105.

El-Araby H.M. A new method for complete quantitative interpretation of self-potential anomalies. Journal of Applied Geophysics, V. 55, 2004, pp. 211-224.

Eppelbaum L.V. Revealing of subterranean karst using modern analysis of potential and quasi-potential fields. Proceedings of the 2007 SAGEEP Conference, V. 20, Denver, USA, 2007, pp. 797-810.

Eppelbaum L.V. Quantitative interpretation of magnetic anomalies from bodies approximated by thick bed models in complex environments. Environmental Earth Sciences, V. 74, 2015, pp. 5971-5988.

Eppelbaum L.V. Geophysical potential fields: geological and environmental applications. Elsevier. Amsterdam – N.Y., 2019, 465 p.

Eppelbaum L., Ben-Avraham Z., Itkis S. Ancient Roman re-mains in Israel provide a challenge for physical-archaeological modeling techniques. First Break, V. 21, No. 2, 2003, pp. 51-61.

Eppelbaum L., Ben-Avraham Z., Itkis S., Kouznetsov S. First results of self-potential method application at archaeological sites in Israel. Transactions of the XI EUG International Symposium. Strasbourg, France, 2001, pp. 657.

Eppelbaum L.V., Itkis S.E., Khesin B.E. Optimization of magnetic investigations in the archaeological sites in Israel. In: Special Issue of Prospezioni Archeologiche “Filtering, Modeling and Interpretation of Geophysical Fields at Archaeological Objects”, 2000, pp. 65-92.

Eppelbaum L.V. and Khesin B.E. Some common aspects of magnetic, induced polarization and self-potential anomalies interpretation: implication for ore target localization. Collection of Selected Papers of the IV Intern. Symp. on Problems of Eastern Mediterranean Geology, 2002, pp. 279-293.

Eppelbaum L.V., Khesin B.E. Advanced 3-D modelling of gravity field unmasks reserves of a pyrite-polymetallic deposit: A case study from the Greater Caucasus. First Break, V. 22, No. 11, 2004, pp. 53-56.

Eppelbaum L.V., Khesin B.E. Geophysical studies in the Caucasus. Springer. Heidelberg – N.Y., 2012, 411 p.

Eppelbaum L.V., Khesin B.E., Itkis S.E. Prompt magnetic investigations of archaeological remains in areas of infrastructure development: Israeli experience. Archaeological Prospection, V. 8, No. 3, 2001, pp. 163-185.

Eppelbaum L.V., Mishne A.R. Unmanned airborne magnetic and VLF investigations: effective geophysical methodology of the near future. Positioning, V. 2, No. 3, 2011, pp. 112-133.

Ernstson K., Scherer V. Self-potential variations with time and their relation to hydrogeologic and meteorological parameters. Geophysics, V. 51, No. 10, 1986, pp. 1967-1977.

Essa K., Mehanee S., Smith P.D. A new inversion algorithm for estimating the best fitting parameters of some geometrically simple body to measured self-potential anomalies. Exploration Geophysics, V. 39, No. 3, 2008, pp. 155-163.

Fitterman D.V. Calculation of self-potential anomalies near vertical contacts. Geophysics, V. 44, No. 2, 1979, pp. 195-205.

Fox R.W. On the electromagnetic properties of metalliferous veins in the mines of Cornwall. Royal Society, London, Philosophical Transactions, 1830, pp. 399-414.

Gobashy M., Abdelazeem M., Abdrabou M., Khalil M.H. Estimating model parameters from self-potential anomaly of 2D inclined sheet using whale optimization algorithm: Applications to mineral exploration and tracing shear zones. Natural Resources Research, https://DOI.org/10.1007/s11053-019-09526-0, 2019, pp.1-21.

Göktürkler G., Balkaya Ç. Inversion of self-potential anomalies caused by simple-geometry bodies using global optimization algorithms. Journal of Geophysics and Engineering, V. 10, No. 5, 2012, pp. 498-507.

Jardani A., Revil A., Santos F., Fauchard C., Dupont J. Detection of preferential infiltration pathways in sinkholes using joint inversion of self-potential and EM-34 conductivity data. Geophysical Prospecting, V. 55, No. 5, 2007, pp. 749-760.

Khesin B.E., Alexeyev V.V., Eppelbaum L.V. Interpretation of Geophysical Fields in Complicated Environments. Kluwer Academic Publishers (Springer). Ser.: Modern Approaches in Geophysics, Boston – Dordrecht – London, 1996, 368 p.

Kilty K.T. On the origin and interpretation of self-potential anomalies. Geophysical Prospecting, V. 32, No.1, 1984, pp. 51-62.

Lile O.B. Self potential anomaly over a sulphide conductor tested for use as a current source. Journal of Applied Geophysics, V. 36, No. 2-3, 1996, pp. 97-104.

Logn O., Bolviken B. Self potentials at the Joma pyrite deposit, Norway. Geoexploration, V. 12, 1974, pp. 11-28.

Mendonca C.A. Forward and inverse self-potential modeling in mineral exploration. Geophysics, V. 73, No. 1, 2008, pp. F33-F43.

Murty B.V., Haricharan P. A simple approach toward interpretation SP anomaly due to 2-D sheet model of short dipole length. Geophysical Research Bulletin, V. 22, No. 4, 1984, pp. 213-218.

Nayak P.N. Electromechanical potential in surveys for sulphide. Geoexploration, V. 18, 1981, pp. 311-320.

Oliveti I., Cardarelli E. Self-Potential Data inversion for environmental and hydrogeological investigations. Pure and Applied Geophysics, V. 176, No. 8, 2019, pp. 3607-3628.

Parasnis D.S. Principles of Applied Geophysics. 4th ed., revised and supplemented. Chapman & Hall. London, 1986, 402 p.

Petrovsky A. The problem of a hidden polarized sphere. Philosophical Magazine, Ser. 7, V. 5, 1928, pp. 334-353, 914-933.

Rittgers J.B., Revil A., Karaoulis M., Mooney M.A., Slater L.D., Atekwana E.A. Self-potential signals generated by the corrosion of buried metallic objects with application to contaminant plumes. Geophysics, V. 78, No. 5, 2013, pp. EN65-EN82.

Quarto R., Schiavone D. Detection of cavities by the self-potential method. First Break, V. 14, No. 11, 1996, pp. 419-430.

Shevnin V.A., Bobachev A.A., Ivanova S.V., Baranchuk K.I. Joint analysis of self potential and electrical resistivity tomography data for studying Alexandrovsky settlement. Transactions of the 20th Meeting of Environmental and Engineering Geophysics. Athens, Greece, Mo PA2 04, 2014, pp. 1-5.

Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E. Applied Geophysics, 2nd edition. Cambridge University Press. Cambridge, 1990, 770 p.

Yüngül S. Spontaneous-potential survey of a copper deposit at Sariyer, Turkey. Geophysics, V. 19, No. 3, 1954, pp. 455-458.

Zhdanov M.S., Keller G.V. The Geoelectrical Methods in Geophysical Exploration. Elsevier. Amsterdam, 1994, 873 p.

Бухникашвили А.В., Кебуладзе В.В., Табагуа Г.Г., Джаши Г.Г., Гугунава Г.Е., Татишвили О.В.,

Гогуа Р.А. Геофизическая разведка Аджарской группы медно-полиметаллических месторождений. Мецниереба. Тбилиси, 1974, 199 с.
Заборовский А.И. Электроразведка. Гостоптехиздат. Москва, 1963, 432 с.

Cеменов А.С. Электроразведка методом естественного электрического поля. Недра. Ленинград, 1980, 446 с.

Тархов А.Г. (Ред.). Электроразведка. Справочник геофизика. Недра. Москва, 1980, 520 с.

Шевнин В.А. Выявление естественных электрических аномалий диффузионно-абсорбционного происхождения. Геологический Бюлл. МГУ, Т. 73, No. 3, 2018, с. 306-311.

Эппельбаум Л.В. Многомодельный подход к исследованию геофизических объектов. Депонировано в ВИНИТИ, Академия Наук СССР, No. 7842-87, 1987, c. 1-10.

 

Скачать статью

DOI:10.33677/ggianas20190200029

АРХИВ ЖУРНАЛА

Crossref Member Badge Crossref logo