Description:

"Вертолетная АЭМ съемка во временной области для поиска полезных ископаемых: система записи и интерпретации данных. A helicopter time-domain EM system applied to mineral exploration: system and data. David Fountain, Richard Smith, Tom Payne и Jean Lemieux (Fugro Airborne Surveys) рассказывают о последних достижениях систем вертолетной АЭМ съемки во временной области и сравнивают их с самолетными АЭМ съемками в частотной области. Впервые самолетная аэроэлектромагнитная разведка (AЭМ) была проведена в 1948 году. В 1955 году последовала первая рабочая вертолетная съемка АЭМ (Fountain, 1998; Fountain and Smith, 2003). С тех пор параллельно развивались обе технологии, которые работали в частотной области до начала 60-х годов. Однако в конце 70-х самолетная АЭМ съемка была переведена непосредственно во временную область, в то время как вертолетная осталась в частотной. В новом тысячелетии и особенно в 2002–2003 годах получила значительное распространение технология вертолетной АЭМ съемки во временной области (Boyko, et al., 2001; Balch et al., 2003; Eaton et al., 2004; Sorenson and Auken, 2004; Vrbancich and Fullagar, 2004; Witherly et al., 2004). Скорость развития этой технологии такова, что уже сегодня число съемок во временной области равно числу съемок в частотной области. Компания Fugro Airborne Surveys и ее предшественники являются лидерами в разработке систем самолетной АЭМ съемки, включая системы GEOTEM, MEGATEM (Smith and Annan, 1997; Lane et al., 2000; Smith, Fountain and Allard, 2003). Кроме того, Fugro непрерывно развивала систему вертолетной АЭМ съемки в частотной области, включая DIGHEM и RESOLVE. Приобретенный опыт и уверенность в огромных перспективах вертолетной АЭМ съемки сделали возможным появление на свет в 2005 году системы HeliGEOTEM компании Fugro. Она включает в себя испытанную технологию GEOTEM MEGATEM в сочетании с необычайной функциональной гибкостью и повышенным горизонтальным разрешением вертолетных систем АЭМ. Сравнение систем самолетной и вертолетной съемки Система самолетной съемки GEOTEM размещается на самолете CASA 212: источники на парном двигателе и сенсоры на петле, обмотанной вокруг носа самолета, на концах крыльев и на хвосте (Рисунок 1). Датчики возбуждают вихревые токи в среде с помощью периодических пульсаций "первичного" магнитного поля. Изменение этих токов измеряется сенсорами, размещенными в зондах спереди и внутри самолета. Рисунок 1 Самолет CASA 212, оснащенный шестью многожильными проводами системы GEOTEM, размещенными в носовой и хвостовой части самолета, а также на концах крыльев. Рисунок 2 Схема АЭМ системы GEOTEM. Сенсоры приема располагаются внутри зонда, буксируемого самолетом на расстоянии 50 м по вертикали и 130 м по горизонтали. Помимо этого, также буксируется магнитный зонд для измерения интенсивности геомагнитного поля Земли. Геометрия системы MEGATEM почти идентична. Медленное затухание вихревых токов является индикатором присутствия проводящих слоев под землей. Таким проводящими слоями могут быть полезные ископаемые, связанные с сульфидной минерализацией. На рисунке 2 показана схема расположения системы ЭМ съемки: геометрия приемного зонда и минимально допустимая высота полета. В съемках АЭМ обычной практикой является одновременное измерение интенсивности геомагнитного поля Земли. Что касается системы GEOTEM, то магнитное поле измеряется магнитометром, размещенным во втором зонде, буксируемом немного впереди ЭМ зонда (Рисунок 2). Наличие магнитных данных весьма полезно для поисков полезных ископаемых, так как в этом случае можно разделить потенциальные полезные ископаемые, являющиеся проводниками, и другие объекты такие, как графит или глины, которые не обладают намагниченностью. Системы вертолетной АЭМ HeliGEOTEM имеют много общих черт с GEOTEM, но значительно различаются геометрией расстановки (Рисунок 3). В случае HeliGEOTEM две генераторные петли (Рисунок 4) размещены на длинном кабеле приблизительно в 60 м ниже вертолета AS350 (Рисунок 5). ЭМ датчики и магнитометр находятся внутри зонда (Рисунок 6) и располагаются на расстоянии 20 м ниже вертолета. Горизонтальное расстояние между приемником и центром генераторной петли в системе HeliGEOTEM составляет порядка 20 м, по сравнению с таким же расстоянием в системе GEOTEM в 130 м. Это позволяет получить лучшее горизонтальное разрешение умеренно глубоких проводящих объектов (см. более подробное описание ниже). Генераторная петля обычно буксируется на минимально возможной высоте над рельефом местности, составляющей около 40 м. Высота может меняться в зависимости от топографии и покрытия растительностью. Как видно на рисунке двигатель-генератор энергообеспечения находится в центре генераторной петли. Кроме того, как показано на рисунке 6, магнитометр жестко закреплен на расстоянии около 4 м перед ЭМ датчиком, который соединяется с генераторной петлей буксировочным кабелем. Рисунок 3 Система HeliGEOTEM, включающая в себя вертолет (сверху), приемники и магнитометр (в середине) и источник (в самом низу). Рисунок 4 Вид двух генерирующих петель снизу. Мотор-генератор и пульсатор расположены в центре генераторных петель. Рисунок 5 Схема расстановки в системе HeliGEOTEM. Соединительный кабель от вертолета до источника имеет длинну 60 м. ЭМ датчики и магнитометр расположены на 20 м ниже вертолета и приблизительно на 20 спереди от центра возбуждающей петли. Рисунок 6 Сенсорный зонд. ЭМ датчики находятся в больших желтых гнездах, а магнитометры в маленьких белых гнездах. Данные, записанные системой HeliGEOTEM, являются идентичными тем, что записывают системы GEOTEM MEGATEM и состоят из: Измерения трех компонентов (X - горизонтальная вдоль линии полета, Y - горизонтальная поперек линии полета и Z вертикальная) вторичного аномального поля, возникшего в поверхности. Одновременного измерения на источнике времени включения и выключения (On Time и Off Time) для достижения большей чувствительности к очень слабым и очень сильным проводникам (Annan et al., 1996; Smith, 1998). Измерения как поля dB dt , так и поля B (Smith and Annan (2000); Smith and Annan (1998); Wolfgram and Thomson (1998)). Комбинирование атрибутов этих систем позволяет в конечном итоге проводить более точную интерпретацию данных, чем это делалось ранее с использованием вертолетных систем измерений во временной области. Полный набор испытанных технологий интерпретации и обработки данных в системах MEGATEM GEOTEM может быть использован в системе HeliGEOTEM. Данные съемки HeliGEOTEM Для того чтобы продемонстрировать данные, записанные системой HeliGEOTEM, и сравнить их с данными самолетной АЭМ, на рисунках представлены результаты серий линий залетов над сульфидным залежами Исо (Iso) и Нью-Инско (New Insco) в районе Роуйн Норанда (Rouyn Noranda) Квебека (Канада). Залежи Исо (Iso) и Нью-Инско (New Insco) относятся к зеленокаменному поясу Абитиби, который является одним из крупнейших районов добычи полезных ископаемых в Канаде, включающих месторождения цинка, меди, серебра и золота, которые привязаны к массивным сульфидным залежам. Обе залежи находятся близко к контакту кислых вулканических пород (риолитов) и основных вулканических пород (андезитов). Они залегают на глубине от 10 до 20 м под ледниковыми отложениями. Структура Исо представляет собой плоскость с падением на юг от 45 до 50 градусов (Cheng et al, 2005; Fountain and Fraser, 1973). Эта структура простирается с запада на восток на расстояние более 500 м. Мощность ее достигает 35 м, а максимальная протяженность по падению не меньше 800 м. Структура Нью-Инско простирается с запада на восток и обладает длиной по простиранию 117 м и мощностью от 5 до 38 м с протяженностью по падению 250 м. План линий залетов для съемки HeliGEOTEM над зонами Исо Нью-Инско показан на рисунке 7. Данные с указанных профилей будут использоваться для иллюстрации различных характеристик системы HeliGEOTEM. На рисунке 8 показана запись над структурой Исо, проведенная по восстанию (с юга на север) (Рисунок 8а) и по падению (с севера на юг) (Рисунок 8б). В обоих случаях данные записи поля dB dt слева, а данные записи поля B справа. Синие линии соответствуют записи Z компоненты, а черные линии соответствуют записи X компоненты. Рисунок 7 Линии залетов над структурами Исо и Нью-Инско. Желтые линии 1004 (слева) и 1005 (справа) рассмотрены на рисунках 8 и 11. Рисунок 8 Сравнение записей профилей против падения (8a) и по падению (8b) z-компоненты (синий) и x-компонента (черный). Данные слева отвечают полю dB dt, а справа полю B. Стрелка указывает направление полета. На картинках можно заметить лишь легкую асимметрию z компоненты в двух направлениях профиля по сравнению данными самолетной съемки. Это соответствует смещению примерно в 20 м по горизонтали генератора и приемника в системе HeliGEOTEM по сравнению с 130 м горизонтальным смещением в системе GEOTEM. Небольшая асимметрия данных HeliGEOTEM не столь значительна, чтобы как-то повлиять на общую картину. Более сильная асимметрия в x компоненте позволяет проводить оценку информации. Результаты съемки над Нью-Инско показаны на рисунке 9. Точно также поле dB dt показано слева, а поле B справа. Единственный максимум z компоненты говорит более об изометричном строении сульфидного тела. Единственный минимум x компоненты означает либо горизонтальное залегание объекта, либо наличие мощного проводника. Рисунок 9 Запись над структурой Нью-Инско. Синие кривые - Z компонента." Ключевые слова: em, heligeotem, частотный, полученный, ann, eage, значительный, компонент, особый тема, черный, технология, система heligeotem, мощность, kegs, выключение, самолётный, аэм съёмка, exploration, тема аэрогеофизик, система geotem, lane, mineral exploration, db, глубина, проводить, съемка, сделать, megatem, surveys, поле, ноябрь, рисунок, временной, fraser, восстание, запись, генераторный, нью-инско, lemieux, electromagnetic, полёт, линия, приемник, запад, позволять, explor, проводящий слой, geophysics, структура исо, временной область, зонд, разместить, internat, fugro airborne, структура, показать, компания, расстояние, тема, b-field measurement, частотный область, объект, paterson, fountain, exploration geophysics, геометрия, сравнение, горизонтальный, падение, возможный, airborne, система, тип съемка, источник, year, земля, самолёт, аэрогеофизик, съёмка, allard, break ноябрь, mtg, дать, особый, applied, аэм, ископаемое, хороший, получить, db dt, самолет, fugro, интерпретация, съемка heligeotem, генераторный петлить, высота, полезный, область, съёмка временной, самолётный съёмка, справа поле, измерение, smith annan, высота полёт, восток, эм, датчик, airborne time-domain, включение, проводник, магнитометр, аномалия, break, использованный, результат, слева, geophys, исо, time-domain, петля, чёрный, dt, airborne surveys, справа, high, helicopter, геологический, smith, вертолётный аэм, annan, вертолётный, geotem, петлить, вертолёт