Развитие комплексирования геофизических методов в МГГРУ

Комплексное использование геофизических методов, как наиболее мобильных глубинных и высокого разрешения является на современном этапе одним из ведущих направлений в развитии геологической разведки. Применение каждого из геофизических методов в отдельности неизбежно приводит к частым ошибкам в геологической интерпретации результатов исследований. И только разработанные в нашей стране методики площадных комплексных геофизических и геохимических поисков рудных месторождений позволили успешно преодолеть трудности и недостатки в проведении геофизических работ. Именно с этого времени страна стала опережать другие развитые страны в области развития методов рудной геофизики. Повышение эффективности способствовало вовлечению геофизических работ в геологическое изучение труднодоступных районов, увеличению глубинности поисков в экономически освоенных районах, повышению достоверности поисков и качества разведки месторождений. Все это в большинстве случаев способствовало выделению для дальнейшего геологического изучения не абстрактных аномалий или аномальных зон с невыясненными перспективами, а реальных объектов с вскрытым или доказанным оруденением, а зачастую и месторождений. Благодаря применению геофизических методов стало возможным влиять на экономику всего геологоразведочного процесса за счет локализации перспективных площадей для проведения трудоемких горно-буровых работ, выбора оптимальной технологии буровых и горных работ, изучения около- и межскважинного пространства рудных месторождений, замене геологического опробования на ряде рудных месторождений более представительными геофизическим и ядерно-физическим.

На всех этапах развития геофизических методов и их комплексирования в той или иной степени участвовали ученые-геофизики МГРИ (МГГРУ). Одним из первых примеров по реализации комплексного подхода могут служить геофизические исследования в районе КМА, развернутые в осуществление исторического декрета В.И. Ленина 1918 г. об изучении КМА. В результате этих работ была доказана высокая эффективность сочетания магниторазведки и гравиразведки при изучении геологического строения кристаллического фундамента и выделении пластов железистых кварцитов, залегающих на значительной глубине. Исследования, проводившиеся на КМА, имели огромное научное и практическое значение. Среди большой плеяды ученых и инженеров, участвовавших в этих исследованиях, значились проф. А.И. Заборовский и несколько позже выпускник геофизического факультета МГРИ В.И. Федюк, отмеченный как один из первооткрывателей месторождения на КМА.
Особенно быстро начинает развиваться рудная геофизика в послевоенный период с момента создания специализированных геофизических трестов. Один из сотрудников кафедры ЭГМ В.В. Бродовой принимал участие в организации и развитии Казахского геофизического треста и Казфилиала ВИРГа, проработав в Казахстане около 17 лет. Экспедиции треста наиболее широко распространили комплексирование геофизических и геохимических методов на всех стадиях геологоразведочного процесса. В этот период геофизические экспедиции от разрозненных исследований на флангах известных месторождений переходят к планомерному изучению рудоперспективных районов страны.
Сотрудники и выпускники факультета МГРИ (МГГРУ) (Бродовой В.В., Анашин Ю.Ф., Коноплянцев М.А. и др.) участвовали в разработке методики 1:50 000 – 1:25 000 геологическихсъемок на основе сочетания геофизических, геохимических и геологических работ. Комплексное их выполнение обеспечивает составление кондиционных геологических карт крупного масштаба при минимальном объеме горно-буровых работ в закрытых и полузакрытых складчатых районах и существенно повысить достоверность геологических съемок в открытых районах.
Ученые кафедр факультета внесли заметный вклад в разработку теоретических основ рационального комплексирования (А.Г. Тархов, В.В. Бродовой, А.А. Никитин). А.Г. Тархов предложил обрабатывать результаты определения физических свойств методами математической статистики, а результаты обработки изображать в виде графиков накопленной частости. А.Г. Тархов с А.А. Никитиным, Л.Л. Ляховым, Г.В. Демурой и другими разрабатывает вероятностно-статистические методы интерпретации и истолкования данных нескольких методов, представленных в виде комплексного геофизического показателя.
Большой вклад в разработку основ рациональной методики комплексных геофизических исследований внесли В.В. Бродовой, М.И. Плюснин, А.Г. Тархов, Ю.В. Якубовский, В.М. Бондаренко.
В основу методологии комплексирования геофизических методов В.В. Бродовым положен системно-структурный подход, характерной особенностью которого является системность исследований, общая направленность теоретического познания от абстрактных, односторонних знаний об объекте, к более конкретному, многоаспектному, глубокому и полному познанию, переход от исследования отдельных сторон изучаемого объекта, к выяснению общих закономерностей их развития. Объекты исследования рассматриваются как системы, составленные из элементов определенного уровня и типов. Такой подход реализуется в двух направлениях: во-первых, геологический объект рассматривается как сложная геологическая система и, во-вторых, применяется строгая систематизация всех методов и видов работ, используемых для исследования геологических объектов разных уровней.
Ряд ученых факультета (В.В. Бродовой, А.А. Никитин и др.) для выбора рациональных комплексов предложили использовать моделирование объектов исследований. По В.В. Бродовому в основу комплексирования положено представление об физико-геологической модели (ФГМ), состоящей из частных моделей: геологической, геохимической, петрофизической модели, модели физических полей и модели помех. Сложность модели должна соответствовать целям и задачам исследований, классу изучаемого объекта с учетом применяемых поисковых критериев и поисковых признаков. Ориентируясь на иерархический ряд исследуемых объектов, В.В. Бродовым разработана классификация ФГМ рудных объектов с отражением важнейших геологических и физических характеристик, отвечающих объектам соответствующих классов. Им же впервые предложен иерархический ряд нефтегазоносных объектов и их характеристики.
Системный подход предусматривает строгое соблюдение стадийности и масштабности исследований, определяющих оптимальное выполнение геологического задания и соответствующих классу (рангу) объекта. Показано что их несоответствие может привести к пропуску объектов (при слишком мелком масштабе) или неоправданным затратам (при слишком детальном масштабе). Их несоблюдение может привести к снижению качества и нарушению равномерности изученности, что отразится на достоверности выводов и построений.
В.В. Бродовым обосновано развитие комплексирования в двух направлениях: внутреннее комплексирование – сочетание методов, обусловленное действием внутренних системообразующих связей; внешнее комплексирование – сочетание методов внутреннего комплекса с другими видами работ, используемыми на этой же стадии работ с аналогичными целями, обусловленное действием внешних системообразующих связей.
Предложено реализовать процесс комплексирования через три уровня: 1) формирование стадийных систем; 2) выбор типовых комплексов; 3) разработка рациональных комплексов. Важными факторами комплексирования является тесное сочетание геофизических и геохимических съемок, обеспечивающее комплексное использование прямых (преимущественно геохимических) и косвенных (преимущественно геофизических) признаков оруденения; включение в специализированные геофизические комплексы проверочных и оценочных геологических и горно-буровых работ. Рациональное сочетание в комплексе аэро-, наземных, скважинных и шахтных видов работ позволяет исследовать проявление оруденения в пространстве и тем самым повысить достоверность прогноза.
Экономическая эффективность комплексирования оценивается не только по затратам при проведении геофизических работ, а главным образом за счет влияния на экономику геологоразведочных работ – локализации перспективной площади для геологических поисков, выбора оптимальной сети поисковых и разведочных скважин, геофизического опробования непосредственно в скважинах и выработках взамен геологического, сокращения числа и метража скважин, увеличения поискового радиуса скважин.
Для выявления и изучения слабоконтрастных геологических объектов и детального исследования месторождений обосновано (В.В. Бродовой и др.) использование микрогеофизических съемок, основывающихся на изучении микроструктуры геофизических полей при максимально достижимой точности наблюдений и большой детальности сети наблюдений (масштабы 1:500 – 1:100). Обосновано их применение на поверхности, в карьерах и в подземных выработках при детальном геологическом картировании, детальных поисках и разведке месторождений.
На геофизическом факультете на основе системного подхода развивается комплексная интерпретация геофизических материалов. Большой вклад в развитие этого направления внесли В.В. Бродовой, А.А. Никитин, Г.В. Демура, Г.Н. Боганик и другие. Основной ее целью является однозначное или близкое к нему геологическое истолкование особенностей геофизических полей и их составляющих. Наблюденные геофизические поля предложено анализировать с учетом не только их макроструктуры но и микроструктуры, отражающейся в виде слабых осложнений поля, малоамплитудных флуктуаций и эффектов. Обосновывается перебор множества вариантов, их итоговый выбор, согласующийся с фактическими данными, со всей априорной информацией, с модельными представлениями об объекте исследований. В.В. Бродовой определяет выполнение комплексной интерпретации в три этапа: подготовительный, методная интерпретация и комплексный анализ методных материалов. Предусматривается использование комплексных параметров, зависимостей и связей. А.А. Никитин и Г.В. Демура разрабатывают способы распознавания образов и свой подход к комплексному анализу совокупных данных.
В.В. Бродовой в своих статьях и монографиях все годы работы во МГРИ (МГГРУ) обосновывает необходимость включения в комплексы регионального изучения, геологического картирования, поисков и поисково-оценочных работ, разведки рудных месторождений методов рудной сейсморазведки в модификациях ГСЗ, МОГТ, МОВ, КМПВ, РНП, рефрагированных волн и других. Это позволяет изучать глубинное строение земной коры, и учитывать ее особенности при прогнозе размещения рудных месторождений, осуществлять геологическое картирование фундамента на закрытых площадях, объемное картирование рудных районов с охватом значительных глубин геологического разреза, поиски погребенных и скрытых рудных месторождений. Показано, что только с использованием методов сейсморазведки можно повысить глубинность руднопоисковых комплексов до 500–1000, а в благоприятных - и до 2000 м.
Многие ученые Геофизического факультета приняли участие в разработке, внедрении и освоении методов скважинной геофизики, изучающих геофизические поля в околоскважинном и межскважинном пространстве, в сочетании с бурением поисковых и разведочных скважин. Сочетание скважиной геофизики и бурения позволяет увеличить поисковый радиус скважин и повысить глубинность опоискования за счет приближения наблюдений к искомому объекту, выявлять пропущенные бурением рудные залежи, определять минеральный состав и объем рудных образований. Вопросы скважинной рудной геофизики рассмотрены в справочнике “Скважинная и шахтная геофизика” под редакцией В.В. Бродового (1989 г.), в подготовке которого принял участие авторский коллектив МГРИ (М.И. Плюснин, Д.С. Даев, В.В. Бродовой, И.А. Мараев, В.М. Бондаренко) и других учебных институтов и НИИ.

В начале 70-х годов был впервые разработан учебный курс “Комплексирование геофизических методов”. Базой для этого послужили учебники аналогичного названия, подготовленные преподавателями геофизического факультета МГРИ А.Г. Тарховым, В.М. Бондаренко, А.А. Никитиным (1981 г.) и В.В. Бродовым (1991 г.), монографии по проблемам комплексирования геофизических методов (“Комплексирование геофизических методов при решении геологических задач”, под редакцией В.В. Бродового и В.Е. Никитского, 1976 г., 1987 г.).
В качестве учебных пособий по курсу используется также справочник “Скважинная и шахтная геофизика” под редакцией В.В. Бродового (1989 г.), монография “Геофизические методы разведки рудных месторождений” под редакцией В.В. Бродового (1990 г.), монография “Геофизические исследования в рудных провинциях”, автор В.В. Бродовой (1984 г.) и лабораторный практикум по курсу “Комплексирование геофизических методов”, автор В.В. Бродовой (1994 г.) и другие литературные источники, авторами которых являются ученые МГРИ. Это позволило включить соответствующий курс в учебные планы основных институтов страны геологического профиля, выпускающих горных инженеров-геофизиков, геологов- геофизиков и других. Студенты получают навыки рационального сочетания разнообразных геофизических методов и модификаций, базирующиеся на научной методологии и теоретических основах комплексирования, на передовом опыте отечественной школы разведочной геофизики.

(В.В. Бродовой)