УДК 550.837.211
1,2, 3, 4, 1,5
ТРЕХМЕРНАЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МУТНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПАРОГИДРОТЕРМ
Аннотация. В докладе приводятся результаты интерпретации данных магнитотеллурического зондирования (МТЗ), полученных в районе Мутновского месторождения парогидротерм (Камчатка) в период с 2004 по 2014 гг. Обсуждаются подходы к интерпретации магнитотеллурических данных в ситуации, характеризуемой существенными трехмерными искажениями и явлением берегового эффекта. Представлена результирующая 3D-геоэлектрическая модель.
Ключевые слова: магнитотеллурическое зондирование, гидротермальные ресурсы, геоэлектрическая модель.
Об авторах:
1 – ООО “Северо-Запад”, Москва,
2 – Институт океанологии им. РАН, Москва,
3 – ОАО “Камчатгеология”, г. Петропавловск-Камчатский,
4 – ОАО “Геотерм”, г. Петропавловск-Камчатский,
5 – Геологический факультет МГУ им. , Москва
В период с 2004 по 2014 гг. был выполнен большой объём электроразведочных работ методом магнитотеллурического зондирования (МТЗ) в районе Мутновского месторождения парогидротерм, находящегося в 120 км к юго-западу от г. Петропавловск-Камчатский, с целью его геологического доизучения, направленного на обеспечения теплоносителем Мутновской геотермальной электростанции (ГеоЭС). Основные задачи этих исследований состояли в уточнении геологического строения и выявлении зон распространения гидротерм. Предпосылки к использованию методов геоэлектрики при поисках и картировании гидротерм обеспечиваются наличием существенных контрастов электропроводности в области геотермального резервуара. Наблюдения велись с использованием аппаратуры Phoenix Geophysics MTU по сети 500х500 м и по сгущенной сети 250х250 м в центральной части площади месторождения. Суммарный объем магнитотеллурических наблюдений за период на рассматриваемой площади составил порядка 500 пунктов МТЗ.
Следует отметить, что район исследований характеризуется высоким уровнем электромагнитных шумов, связанных с работой Мутновской ГеоЭС и существенно влияющих на качество проводимых наблюдений. Использование технологии удаленной точки (remote reference) позволило повысить качество полученных данных в районе, непосредственно примыкающем к территории Мутновской ГеоЭС.
Анализ данных площадных наблюдений МТЗ выполнялся в различных пространственных масштабах, что было необходимым с точки зрения разделения эффектов влияния региональных геоэлектрических структур и локальных неоднородностей (целевого объекта). На основании результатов глубинных электромагнитных исследований Камчатского региона [Мороз, 1991] и общих представлений о тектоническом строении полуострова, можно говорить о ее квазидвумерной региональной геоэлектрической структуре северо-восточного простирания. Близость регионально-продольных и регионально-поперечных кривых в диапазоне высоких частот свидетельствует о квазиодномерной геоэлектрической структуре верхней части разреза, а характерное соотношение их низкочастотных ветвей типично для берегового эффекта [Мороз, 1991; Бердичевский и др., 1989].
Построение геоэлектрической модели разреза участка площадных исследований проводилось в несколько этапов. На первом этапе была выполнена одномерная 1D-инверсия квазипродольных кривых в короткопериодном диапазоне (T<1 с), по результатам которой была получена модель верхней части разреза до глубины 1-1.5 км. Затем проводилась совместная двумерная инверсия регионально-продольных и регионально-поперечных кривых МТЗ по серии субпараллельных интерпретационных профилей юго-восточного простирания. Для учета берегового эффекта, модель начального приближения включало включала проводящую область (0.33 Ом·м) в краевой части, отвечающей воде и проводящим осадкам океана. Наконец, заключительным шагом явилось построение трехмерной геоэлектрической модели, основанной на результатах 2D-инверсии площадных данных, данных отдельных профилей, а также априорных представлениях о строении рассматриваемого региона. Характеризуя полученную геолого-геофизическую модель (рис. 1), необходимо остановиться на параметрах основных геоэлектрических горизонтов и структур, выделенных по результатам интерпретации Верхняя часть модели (до абсолютных отметок -1000 м), восстановленная наиболее надежно, имеет выраженную трехслойную структуру. Основные резервуары гидротерм связаны с низкоомной толщей обводненных отложений алнейской серии.
Рис. 1. Геолого-геофизическая модель Мутновского месторождения парогидротерм, построенная по результатам интерпретации данных МТЗ
Под низкоомной толщей обводненных отложений алнейской серии выделяется высокоомный горизонт (основание). Важным элементом построенной модели является контрастная аномалия повышенной электропроводности в высокоомном основании разреза. На абсолютных отметках порядка -3.5...-4 км в пределах высокоомного основания разреза отмечается подъем проводящего корового слоя с амплитудой 2-3 км.
Можно сделать вывод, что зоны трещиноватости, по которым происходит циркуляция высокотемпературного теплоносителя, как правило, не характеризуются аномальным понижением удельного сопротивления среды. Косвенным же признаком наличия глубинных зон разгрузки являются аномалии электропроводности, которые формируются в верхних горизонтах - в вулканогенно-терригенной толще пород. Не исключена ситуация, когда непосредственно под аномалией суммарной продольной проводимости, вследствие активной гидротермальной деятельности, вулканогенно-осадочный комплекс пород в зоне разгрузки может быть подвергнут активному гидротермальному метаморфизму – например, окварцеванию.
По результатам комплексной интерпретации геофизических материалов выделены зоны, рекомендованные для заложения разведочно-эксплуатационных скважин. Выявленные продуктивные зоны локализуются на периферии аномалии суммарной проводимости отложений алнейской серии в зоне выступа корового проводника. Результаты проведенного бурения позволили получить прирост мощности в 10 МВт, что обеспечивает существенный вклад в мощность вновь вводимых очередей Мутновской ГеоЭС.
Библиографический список
1. , Модели и методы магнитотеллурики // М.: Научный мир, 2009. 680 с.
2. , , Глубинная геоэлектрика в океане // М.: Наука, 1989. 80 с.
3. Электропроводность земной коры и верхней мантии Камчатки // Л.: Недра, 1991. 184 с.
4. , , Трехмерная геоэлектрическая модель Мутновского месторождения парогидротерм // Физика Земли, 2010. № 9. C. 15-26.
5. , Порай-, , Астеносфера по комплексу геофизических методов // Киев: Наукова думка, 1988. С. 72‒83
6. Магнитотеллурические поля в трехмерных моделях геоэлектрики. М.: Научный мир, 1999. 204 с.
7. Mackie R. L., Madden T. R. Conjugate direction relaxation solutions for 3D magnetotelluric modeling // Geophysics, 1993. Vol. 58. N 7. P 1052‒1057.
D. A. Alekseev, A. G. Nurmuhamedov, I. I. Chernov, A. G. Yakovlev
3-D conductivity model of the mutnov geothermal field
Abstract. We present the results of the interpretation of magnetotelluric (MT) data acquired in the Mutnov geothermal field area during the period from 2004 to 2014. Approaches to an interpretation of MT data in settings, characterized by significant 3D distortions and the coastal effect are discussed. The final 3D conductivity model is presented.
Keywords: magnetotellurics, geothermal resources, conductivity model.
