О содержании петрофизической модели месторождения
Каждый геологический объект обладает комплексом свойств, в том числе и физических. Сами по себе эти свойства играют в «существе» геологического объекта принципиально одинаковую роль, так как «в природе не существует критериев или позиций, с которых одно качество должно быть выделено среди других как наиболее важное, существенное» (Васильченко, 1968). Понятие существенных или несущественных признаков геологического объекта появляется тогда, когда мы начинаем изучать его с какой-либо целью.
Обратим внимание, как по-разному оценивают одни и те же геологические объекты минералог и геофизик, использующие для своих целей соответственно минералогические и физические особенности этих объектов. Возьмем, к примеру, околорудный процесс березитизации пород, характерный для урановорудных месторождений и заключающийся в новообразованиях кварца, карбоната, серицита и пирита. Для минералога все новообразования важны, поскольку хорошо обнаруживаются под микроскопом и могут служить признаками березитов. В меньшей степени, может быть, это касается пирита, поскольку его идентификация требует дополнительных затрат - изготовления аншлифов.
Для геофизика, напротив, наиболее важным в процессе березитизации является замещение магнетита пород пиритом, поскольку при таком замещении резко понижается намагниченность породы и последующие минералогические замещения уже практически не изменяют названного параметра. При типизации урановых месторождений геолог-поисковик использует наличие в рудах различных минералов урана (настурана, коффинит и др.), а геофизик - наличие в рудах электронопроводящих сульфидов или ферромагнитного магнетита, поскольку урановые минералы не различить по естественной радиоактивности. Геологические процессы на месторождениях в углеродистых породах, которые могут привести к структурной упорядоченности рассеянного углеродистого вещества или (и) изменению соотношений в пирротинах серы и железа, являются наиболее значимыми именно с геофизической точки зрения, поскольку в ходе их может образоваться минерал-полупроводник графит, а пирротин может приобрести или потерять ферромагнитные свойства.
Значимость тех или иных свойств геологического объекта зависит от стадии поисково-разведочного процесса. Отмеченное выше понижение намагниченности пород при околорудной березитации является важным признаком урановорудных месторождений при детальных магнитных съемках. В задачу этих съемок входит непосредственное обнаружение рудных тел. На ранних стадиях изучения территорий используются менее детальные работы, использующие большие расстояния между точками наблюдений. В измеренных с такой невысокой детальностью магнитных полях околорудные березиты могут не выделяться из-за их малых размеров в сравнении с расстоянием между точками наблюдения магнитного поля. Более важное поисковое значение будут иметь геологические процессы, приводящие пусть к не столь интенсивному изменению физических параметров, но затрагивающие большие объемы пород. На месторождениях урана это могут быть процессы щелочного и кремнещелочного метасоматоза, а также карбонатизация, изменяющие физические параметры пород (магнитные, гравитационные, электрические, радиоактивные) на значительных пространствах.
Таким образом, в зависимости от цели исследования один и тот же геологический объект рассматривается с разных позиций. При этом свойства объекта, значимые при его изучении для конкретной цели, могут оказаться несущественными, если цель исследования изменилась. Каждый раз исследователь создает себе некоторый идеальный образ геологического объекта, отвлекаясь от его несущественных свойств. Этот образ адекватен реальному геологическому объекту лишь в отношении определенного набора свойств, зависящего от цели исследования. Абстрактное отображение объекта, адекватное исследуемым объектам в отношении некоторых заданных критериев, называется моделью объекта.
Что составляет содержание петрофизической модели? Согласно Н.Н.Боровко (1979), модель объекта должна содержать совокупность имеющихся о нем сведений, способствующих решению поставленных геологических задач. Эти сведения могут быть представлены в виде таблиц, текста, графиков, формул, при этом форма представления модели также зависит от геологической задачи, для которой эта модель создается.
Наиболее сложными являются петрофизические модели, создаваемые для решения поисково-картировочных и разведочных задач геофизическими методами. Петрофизическая модель в этом случае является основой формирования так называемой физико-геологической модели (Вахромеев, 1978), необходимой для обоснования возможностей геофизических методов при решении различных геологических задач.
Под петрофизической моделью (ПФМ) понимают объемное распределение в геологическом пространстве различных физических параметров, характеризующих главные петрофизические структурно-вещественные комплексы изучаемого рудного поля, месторождения полезного ископаемого, рудного тела или другого геологического объекта.
Сведения о форме, размерах, условиях залегания и физических свойствах моделируемого класса объектов получают в ходе изучения и обобщения геометрических и физических параметров выбранных заранее природных эталонов.
Петрофизическая модель отображает пространственное распределение петрофизических неоднородностей геологического объекта и вмещающей среды, а также описывает физические и структурно-вещественные свойства этих неоднородностей. Под петрофизической неоднородностью (петрофизическим телом) понимается часть геологического пространства, отличающаяся по физическому параметру или совокупности физических параметров, по которым могут быть проведены ее границы. Границы петрофизической неоднородности не обязательно должны совпадать с границами геологических тел, выделенных по иным свойствам.
Петрофизические неоднородности как структурные элементы модели должны удовлетворять двум требованиям: а) выделение петрофизических неоднородностей должно способствовать решению поставленной геологической задачи; б) выделенные петрофизические неоднородности должны находить отражение в геофизических полях заданной детальности.
Отметим основные свойства моделей. Во-первых, модели являются адресными, т.е. эффективно могут быть использованы для решения геологической задачи, для которой они создавались. При изменении геологической задачи в петрофизическую модель объекта необходимо внести изменение либо создать новую модель.
Во-вторых, модель подобна геологическому объекту только в пределах рассматриваемых свойств. Речь здесь идет о том, что петрофизическая модель отображает геологический объект только со стороны его физических свойств. В конкретных моделях, соответствующих разным геологическим задачам, могут отображаться разные особенности физической характеристики геологического объекта.
В-третьих, петрофизическая модель зависит от физико-геологической изученности объекта и среды и является ее результатом. Появление новых геологических, минералого-геохимичеоких, петрофизических и геофизических сведений об используемом объекте может существенно изменить его петрофизическую модель.
В-четвертых, ПФМ почти всегда носит комплексный характер, т.е. описывает моделируемый объект с точки зрения его отличия от вмещающей среды по нескольким петрофизическим параметрам (магнитная восприимчивость, радиоактивность, поляризуемость и др.).
Ниже приводятся петрофизические модели основных промышленных типов месторождений урана, обладающих наибольшей выразительностью в геофизических полях, созданные для стадии разведки и разработки месторождений. При этом каждый раз специально не акцентируется внимание на очевидном обстоятельстве, что урановые руды имеют высокую естественную радиоактивность, интенсивность которой пропорциональна содержанию урана в рудах.