Геофизические исследования строения зоны тектонического меланжа в пределах учебно-научного полигона СПбГУ в Крыму
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПОЛИГОНА СПбГУ В КРЫМУ 5
1.1 Расположение полигона 5
1.2 Геологическое строение 6
1.3 История геологического развития 12
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДАХ 16
1.1 Описание модификации метода кажущегося сопротивления (электротомографии) .16
1.2 Описание метода площадной магнитной съемки 20
3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА УЧЕБНОЙ ГЕОЛОГО-СЪЕМОЧНОЙ
ПРАКТИКЕ СПбГУ В КРЫМУ 24
3.1 Геофизические исследования прошлых лет 24
3.2 Геофизические исследования 2019 года. Электроразведка 27
3.2.1 Участок проведения работ и применяемое оборудование 27
3.2.2 Программа обработки данных электротомографии Zondprotocol 29
3.3 Геофизические исследования 2019 года. Магниторазведка 31
3.3.1 Участки проведения работ и применяемое оборудование 31
3.3.2 Первичная обработка магнитометрических данных в программе MagGPS 34
4. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ 37
5. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ МАГНИТОРАЗВЕДКИ 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
БЛАГОДАРНОСТИ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПОЛИГОНА СПбГУ В КРЫМУ 5
1.1 Расположение полигона 5
1.2 Геологическое строение 6
1.3 История геологического развития 12
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДАХ 16
1.1 Описание модификации метода кажущегося сопротивления (электротомографии) .16
1.2 Описание метода площадной магнитной съемки 20
3. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА УЧЕБНОЙ ГЕОЛОГО-СЪЕМОЧНОЙ
ПРАКТИКЕ СПбГУ В КРЫМУ 24
3.1 Геофизические исследования прошлых лет 24
3.2 Геофизические исследования 2019 года. Электроразведка 27
3.2.1 Участок проведения работ и применяемое оборудование 27
3.2.2 Программа обработки данных электротомографии Zondprotocol 29
3.3 Геофизические исследования 2019 года. Магниторазведка 31
3.3.1 Участки проведения работ и применяемое оборудование 31
3.3.2 Первичная обработка магнитометрических данных в программе MagGPS 34
4. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ 37
5. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ МАГНИТОРАЗВЕДКИ 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
БЛАГОДАРНОСТИ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
Выпускная квалификационная работа подготовлена по материалам геофизических исследований геологического строения зоны тектонического меланжа в пределах учебно-научного полигона СПбГУ в Крыму, проведенных в 2019 году.
Зона тектонического меланжа, приуроченная к крупному разрывному нарушению и достигающая нескольких сотен метров в ширину представляет особый интерес в рамках практики по геологическому картированию на учебном полигоне СПбГУ в Крыму. Изучаемая зона характеризуется рядом особенностей и неоднозначной интерпретацией полевых геологических наблюдений:
1) Плохая обнаженность;
2) Невозможность проследить границы зоны;
3) Наличие кластолитов и олистолитов.
Для составления более полной геологической картины территории учебного полигона необходимо дополнительное изучение, в частности, с применением методов электроразведки и магниторазведки, которые позволят установить положение северной и южной границ зоны меланжа и проследить неоднородность её внутреннего строения. Полученные, в рамках данной ВКР, геофизические данные помогут повысить качество геологических практик и стать опорными материалами для последующих исследований на обсуждаемой территории.
Исходя из вышеизложенного, целью настоящего исследования являлось уточнение геологического строения толщ горных пород в области развития зоны тектонического меланжа на учебном полигоне СПбГУ геофизическими методами. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• Ознакомиться с геологическим строением Крымского полуострова в целом и изучить геологическое строение территории полигона в частности;
• Провести электроразведочные и магниторазведочные работы в области развития на полигоне зоны тектонического меланжа;
• Обработать полученные геофизические данные, включая первичную полевую обработку, решение обратной геофизической задачи и составление ГИС-проекта;
• Проинтерпретировать данные магниторазведки и электротомографии, полученные в 2019 году и сопоставить их с проведёнными ранее исследованиями.
Помимо представления и обсуждения, полученных и обработанных автором геофизических данных, в работе дано описание геологического строения территории полигона по литературным данным, описание физических основ и методики проведения геофизической съемки, а также достаточно подробное описание методики камеральной обработки и интерпретация результатов с использованием широкого спектра ПО. Результатом исследования станет построение геоэлектрического разреза кажущихся удельных сопротивлений с элементами интерпретации геологического строения изучаемого участка, построение карты изолиний аномального магнитного поля и их сравнительный анализ между собой и с результатами предшествующих исследований.
Зона тектонического меланжа, приуроченная к крупному разрывному нарушению и достигающая нескольких сотен метров в ширину представляет особый интерес в рамках практики по геологическому картированию на учебном полигоне СПбГУ в Крыму. Изучаемая зона характеризуется рядом особенностей и неоднозначной интерпретацией полевых геологических наблюдений:
1) Плохая обнаженность;
2) Невозможность проследить границы зоны;
3) Наличие кластолитов и олистолитов.
Для составления более полной геологической картины территории учебного полигона необходимо дополнительное изучение, в частности, с применением методов электроразведки и магниторазведки, которые позволят установить положение северной и южной границ зоны меланжа и проследить неоднородность её внутреннего строения. Полученные, в рамках данной ВКР, геофизические данные помогут повысить качество геологических практик и стать опорными материалами для последующих исследований на обсуждаемой территории.
Исходя из вышеизложенного, целью настоящего исследования являлось уточнение геологического строения толщ горных пород в области развития зоны тектонического меланжа на учебном полигоне СПбГУ геофизическими методами. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
• Ознакомиться с геологическим строением Крымского полуострова в целом и изучить геологическое строение территории полигона в частности;
• Провести электроразведочные и магниторазведочные работы в области развития на полигоне зоны тектонического меланжа;
• Обработать полученные геофизические данные, включая первичную полевую обработку, решение обратной геофизической задачи и составление ГИС-проекта;
• Проинтерпретировать данные магниторазведки и электротомографии, полученные в 2019 году и сопоставить их с проведёнными ранее исследованиями.
Помимо представления и обсуждения, полученных и обработанных автором геофизических данных, в работе дано описание геологического строения территории полигона по литературным данным, описание физических основ и методики проведения геофизической съемки, а также достаточно подробное описание методики камеральной обработки и интерпретация результатов с использованием широкого спектра ПО. Результатом исследования станет построение геоэлектрического разреза кажущихся удельных сопротивлений с элементами интерпретации геологического строения изучаемого участка, построение карты изолиний аномального магнитного поля и их сравнительный анализ между собой и с результатами предшествующих исследований.
В заключении важно отметить, что основная цель работы, определение зоны распространения тектонического меланжа, ее пространственная конфигурация и прослеживание неоднородности геологического строения, была достигнута. Помимо этого, были выполнены все намеченные задачи, а именно, было изучено геологическое строение полигона, история его геологического развития. В рамках исследования, были изучены и применены на практике такие программы, как:
• для электроразведки - ZondProtocol, ZondRes2d;
• для магниторазведки - MagGPS, Oasis Montaj, Surfer;
• геоинформационная система QGIS.
Кроме того, был проведен геофизический блок для студентов-геологов 2 курса в рамках практики по геологическому картированию с целью обучения методике и технике полевых геофизических работ в методах кажущегося сопротивления (электротомография) и магниторазведки.
По данным электроразведки определены положение в плане и угол падения плоскости разлома между зоной тектонического меланжа и вулканогенно-осадочной толщей: угол падения 70° по азимуту 330°, на глубинах до 50-70 метров, а также отсутствие четкой южной границы зоны меланжа. Граница с флишевыми отложениями на юге не выражена ни в геоэлектрическом разрезе, ни в данных магнитной съёмки. Внутренняя часть зоны тектонического меланжа, и толща флишевых отложений выражаются на геоэлектрическом разрезе в постепенном изменении проводящих свойств, что может быть интерпретировано как постепенное снижение сплошности переслаивания песчаников и аргиллитов с юга на север. Дополнительно, была установлена предполагаемая граница и субгоризонтальное залегание раннемеловых отложений на склоне г. Патиль, а также границы и элементы залегания юрских вулканогенно-осадочных (70° и азимут 330°) и позднемеловых глинисто-карбонатных отложений (угол 15° и азимут 330°), значения которых не противоречат полевым геологическим наблюдениям. По данным магниторазведки отбраковано, сделанное предшественниками, предположение о наличие сдвигов в разломной зоне между вулканогенно-осадочными отложениями и зоной меланжа. При сравнении с опубликованными данными Баделина А.В. аномалия от кластолита «Силл Короновского» установлено повышенное значение 5Т для данного тела, а по данным электротомографии выделена зона возможного дальнейшего распространения, данного кластолита.
Таким образом, проведенная геофизическая оценка геологического строения полигона расширяет представления о строении зоны тектонического меланжа и может быть использована для повышения качества геологических практик в этом регионе. Полученные геоэлектрический разрез кажущихся удельных сопротивлений и карта изолиний магнитных аномалий могут быть полезны для студентов-геологов в рамках практики по геологическому картированию при сравнении с геологическими разрезами и картами. Для последующих геофизических работ на полигоне, и в зонах с аналогичным геологическим строением, будут полезны удельные электрические сопротивления, полученные в результате применения электротомографии в рамках данной работы, как для картировочных работ, так и для поиска полезных ископаемых. В дальнейших исследованиях на полигоне рекомендуется, проложить 3 профиля для электропрофилирования (по 200м) через дно оврага Шоры, параллельно профилю электротомографии 2019 года на северо-восток для обнаружения формы и размеров кластолита. Продолжить участок электротомографии на север по азимуту 330° через г. Кременную до подножья Баклинской куэсты. А также проложить равномерную сеть профилей и провести более качественную магнитную съемку на том же участке работ.
• для электроразведки - ZondProtocol, ZondRes2d;
• для магниторазведки - MagGPS, Oasis Montaj, Surfer;
• геоинформационная система QGIS.
Кроме того, был проведен геофизический блок для студентов-геологов 2 курса в рамках практики по геологическому картированию с целью обучения методике и технике полевых геофизических работ в методах кажущегося сопротивления (электротомография) и магниторазведки.
По данным электроразведки определены положение в плане и угол падения плоскости разлома между зоной тектонического меланжа и вулканогенно-осадочной толщей: угол падения 70° по азимуту 330°, на глубинах до 50-70 метров, а также отсутствие четкой южной границы зоны меланжа. Граница с флишевыми отложениями на юге не выражена ни в геоэлектрическом разрезе, ни в данных магнитной съёмки. Внутренняя часть зоны тектонического меланжа, и толща флишевых отложений выражаются на геоэлектрическом разрезе в постепенном изменении проводящих свойств, что может быть интерпретировано как постепенное снижение сплошности переслаивания песчаников и аргиллитов с юга на север. Дополнительно, была установлена предполагаемая граница и субгоризонтальное залегание раннемеловых отложений на склоне г. Патиль, а также границы и элементы залегания юрских вулканогенно-осадочных (70° и азимут 330°) и позднемеловых глинисто-карбонатных отложений (угол 15° и азимут 330°), значения которых не противоречат полевым геологическим наблюдениям. По данным магниторазведки отбраковано, сделанное предшественниками, предположение о наличие сдвигов в разломной зоне между вулканогенно-осадочными отложениями и зоной меланжа. При сравнении с опубликованными данными Баделина А.В. аномалия от кластолита «Силл Короновского» установлено повышенное значение 5Т для данного тела, а по данным электротомографии выделена зона возможного дальнейшего распространения, данного кластолита.
Таким образом, проведенная геофизическая оценка геологического строения полигона расширяет представления о строении зоны тектонического меланжа и может быть использована для повышения качества геологических практик в этом регионе. Полученные геоэлектрический разрез кажущихся удельных сопротивлений и карта изолиний магнитных аномалий могут быть полезны для студентов-геологов в рамках практики по геологическому картированию при сравнении с геологическими разрезами и картами. Для последующих геофизических работ на полигоне, и в зонах с аналогичным геологическим строением, будут полезны удельные электрические сопротивления, полученные в результате применения электротомографии в рамках данной работы, как для картировочных работ, так и для поиска полезных ископаемых. В дальнейших исследованиях на полигоне рекомендуется, проложить 3 профиля для электропрофилирования (по 200м) через дно оврага Шоры, параллельно профилю электротомографии 2019 года на северо-восток для обнаружения формы и размеров кластолита. Продолжить участок электротомографии на север по азимуту 330° через г. Кременную до подножья Баклинской куэсты. А также проложить равномерную сеть профилей и провести более качественную магнитную съемку на том же участке работ.