Резюме: В Украине разработана уникальная технология неинвазивных подземных исследований на основе биотехнических измерительных систем, позволяющая выполнять прямые поиски различных видов полезных ископаемых без бурения скважин.
Инновационная технология Пассивной магнитно-резонансной локации недр (ПМРЛН) положительно зарекомендовала себя в различных успешно выполненных проектах в Украине и за рубежом
 
  
ПАССИВНАЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ЛОКАЦИЯ НЕДР
 
Пассивная магнитно-резонансная локация недр (ПМРЛН) - это инновационная неинвазивная технология исследования недр, позволяющая проводить прямые поиски различных видов полезных ископаемых без бурения скважин.
Технология ПМРЛН основана на открытии нейротехнического метода бесконтактного изучения естественных электромагнитных полей Земли и выделении полезного сигнала из электромагнитного шума земли, используя явление стохастического резонанса. В основе технологии лежат два основополагающих принципа: (1) любые подземные неоднородности образуют электромагнитные аномалии с присущими им уникальными частотами электромагнитного излучения; (2) эти частоты можно выделить и измерить, используя явление стохастического резонанса.
В течение 90-х и первых годов этого столетия технология прошла многочисленные испытания и тестирования на уже разведанных месторождениях и объектах, где применялись альтернативные методы исследований, что способствовало непрерывному развитию и совершенствованию технологии. В результате, в настоящее время технология ПМРЛН представляет собой уже 5-е поколение оборудования и усовершенствованную методику прямого определения глубин залегания и количественного содержания различных исследуемых веществ в недрах Земли. Своей возможностью прямо и оперативно определять наличие, состав, границы распространения, глубину залегания, концентрацию и ее пространственные изменения, элементы залегания, а также делать прогнозную оценку запасов полезных ископаемых бесконтактным способом, т.е. без бурения скважин, предлагаемая технология представляет серьезный шаг вперед в поисково-разведочных исследованиях.
Предметом исследований с применением технологии ПМРЛН являются любые подземные неоднородности, вещественные и структурные, с присущими им уникальными резонансными частотами электромагнитного излучения. Технология применяется для поисков и исследования различных видов полезных ископаемых (газ, нефть, золото, руды различных металлов), водоносных горизонтов, тектонических разломов, оползней, карста, участков химического загрязнения подземной среды и т.д.
Измерительная система ПМРЛН представляет собой биотехнический измерительный комплекс, состоящий из 4 основных подсистем: (1) направленной малой электрической антенны для приема сигналов ЭМ шума Земли, (2) портативного электронного прибора, генерирующего опорный сигнал частоты исследуемого вещества, (3) нейродатчиков для соединения оператора с прибором; (4) оператора, как ключевого сенсорного элемента в процессе выявления полезного сигнала.
Принцип работы всей измерительной системы ПМРЛН заключается в достижении состояния стохастического резонанса. Общеизвестно, что биологические и небиологические системы обладают неким порогом чувствительности, ниже которого поступающие сигналы системой не воспринимаются, т.н. подпороговые сигналы. Современной наукой множественными экспериментами продемонстрировано и доказано, что использование шума определенной оптимальной интенсивности может приводить к существенному повышению чувствительности системы, улучшая, таким образом, вероятность обнаружения полезного подпорогового сигнала. Это и есть стохастический резонанс. В измерительной системе ПМРЛН стохастический резонанс достигается наложением частоты исследуемого вещества, которая генерируется и поддерживается прибором и служит во время измерений в качестве опорной, на аддитивный шум (принимаемое направленной антенной естественное электромагнитное излучение Земли и собственный шум нервно-мышечных тканей оператора), при плавном увеличении интенсивности шума до достижения порога чувствительности нервно-мышечных тканей оператора или, другими словами, достижения состояния стихастического резонанса. При этом система измерений позволяет плавно изменять величину стимульного воздействия для достижения резонанса и измерять его оптимальную величину в реальных физических единицах. Полученная величина сигнала на резонансной частоте оценивается и пересчитывается в реальные единицы концентрации вещества математическим путем на основании экспериментально полученных зависимостей между интенсивностью сигнала на заданной частоте и содержанием самого вещества. С помощью электронной аппаратуры измерительного комплекса осуществляется управление процессом дистанционных измерений и регистрация сигнала на резонансной частоте.
В настоящее время база данных резонансных частот ПМРЛН насчитывает более 80 наиболее распространенных химических элементов и соединений (железо, золото, платина, серебро, никель, алюминий, медь, магнетит, гематит, молибденит, хромит, ильменит, рутил, пиролюзит, магнезит, циркон и др.). Для 65 веществ из представленных в базе данных резонансных частот проведены тарировочные испытания, которые выполняются на искусственных моделях с разным содержанием вещества. В результате тарировочных исследований получены экспериментальные зависимости интенсивности сигнала на заданной частоте от содержания исследуемого вещества, что позволяет проводить подземные исследования содержаний в горных породах многих видов минералов,  химических элементов  и соединений, а их результаты представлять  в реальных концентрациях исследуемого вещества.
Технология ПМРЛН применяется в двух режимах исследований: в режиме площадного картирования для изучения подземных объектов в плане, и в режиме глубинного зондирования для изучения подземных объектов в вертикальном измерении.

рисунок 1
Площадное картирование представляет собой процесс оконтуривания границ распространения исследуемого вещества и выполняется пересечением изучаемых объектов по отдельным профилям или маршрутам. Площадные рекогносцировочные исследования позволяют проводить быструю оценку наличия определенных полезных ископаемых на больших площадях и оценку перспективности  этих площадей для планирования дальнейших геологоразведочных работ. Детальные площадные работы позволяют проводить оконтуривание залежей полезных ископаемых. Оконтуривание аномалий может проводиться по поверхности земли и на любом глубинном срезе залежи. Исследования могут выполняться пешком и с любого вида транспорта (автомобиль, вертолет, судно), что делает технологию доступной для проведения работ на любых площадях. Частота замеров на профиле теоретически не имеет ограничений и зависит только от скорости перемещения. В режиме картирования возможно также прослеживание тектонических разломов, карстовых полостей, контактов горных пород и др. Получение первичных результатов картирования уже в поле способствует эффективной организации поисково-разведочных работ. Производительность работ при картировании зависит от детальности исследований (сетки профилей) и применяемого транспорта. За один рабочий день в пешеходном варианте можно исследовать участок площадью до 1 кв.км, с автомобиля до 30 кв.км, а с вертолета до 100 кв.км.

 

рисунок 2
По результатам картирования составляются карты площадного распространения залежей полезных ископаемых, ореолов химического загрязнения подземных вод и грунтов и т.п. в виде проекций на поверхность или карт-срезов на заданной глубине. В качестве примера на рисунке 1 представлена карта распространения метана на площади 23 кв.км, построенная по результатам 1-дневного картирования ПМРЛН, выполненного с автомобиля. В результате площадных исследований выявлено три купольных структуры с аномальным газонасыщением пород. В дальнейшем в пределах выявленных аномалий выполнены зондирования ПМРЛН до глубины 2,6 км для изучения положения газонасыщенных пород в геологическом разрезе. На рисунке 2 показана карта распространения аномалий рудного золота, составленная по результатам картирования ПМРЛН. Картирование выполнено с борта вертолета по сетке профилей, показанных на карте черной пунктирной линией, над непроходимой канадской тайгой. Площадь исследований расположена на небольшом расстоянии (около 20 км) от одного из крупнейших месторождений золота  в Канаде. Выполненное позже Заказчиком геохимическое опробование участка по методу MMI (Mobile Metal Iron) полностью подтвердило аномалии, выделенные по результатам ПМРЛН.

рисунок 3
Глубинное зондирование по техноло-гии ПМРЛН, подобно стандартному каротажу, позволяет изучать геологический разрез в вертикальном и наклонном измерении с прямым определением глубины залегания, мощности, концентрации любых веществ в грунтах и горных породах в их естественном залегании, но при этом не требует бурения скважин. Шаг регистрации сигнала может варьироваться от 10 см до 1 м в зависимости от объекта исследования и требуемой детальности. Разрешающая способность и минимальный шаг измерений при зондировании зависит от резонансной длины волны вещественных объектов, которые исследуются, а также от резонансных свойств антенны. При каждом шаге измерения содержание вещества измеряется в столбике породы диаметром 10 см и высотой от 1-2 см до нескольких дециметров  в зависимости от резонансной частоты самого вещества. Все замеры при зондировании являются дискретными, но при измерениях, выполненных с определенной кратностью резонансной длине волны, обеспечивается непрерывная характеристика геологического разреза в точке зондирования по изучаемому параметру. Опробованный диапазон глубин исследования составляет 5 км.
Каждая отдельная точка зондирования исследуется, как правило, по нескольким параметрам для получения более полной информации о геологическом разрезе. Обязательными параметрами для измерений являются плотность горных пород в их естественном залегании, содержание двух-трех породообразующих минералов, в некоторых случаях влажность пород – для расслоения разреза, определения обводненности горных пород и определения возможного положения интересующих веществ в разрезе. На всю глубину исследований или в заданном интервале глубин дополнительно производятся измерения содержания веществ, которые являются непосредственно объектом поиска. Производительность работ при зондировании зависит от шага измерений и количества измеряемых параметров и составляет в среднем 10-12 тысяч замеров в день на одного оператора (одну бригаду). Например, при шаге 1 м и измерении 4-5 параметров производительность в день будет соответствовать скважине в 2,5 км.
Рисунок 4
По результатам зондирования могут составляться отдельные литологические колонки, геологические разрезы, структурные карты, карты глубин залегания подземных вод и другие геологические модели. На рисунке 3 представлен фрагмент графика зондирования в интервале 2,2-2,4 км по исследованию газонасыщенности пород, на котором показан результат измерений 6 параметров в разрезе. По результатам зондирования выделены горизонты газонасыщенных пород, выполнена оценка соотношения природного газа и жидких углеводородов, установлено положение водонефтяных и газоводяных  контактов, определено, чем выражены газонасыщенные породы. На рисунке 4 показан геологический разрез по данным 8 наклонных зондирований спредполагаемыми изменениями содержания магнетитовой фракции в разрезе.
В многочисленных реализованных на сегодняшний день проектах технология ПМРЛН доказала свою многофункциональность, высокую эффективность и возможность комплексного подхода к решению поисково-разведочных задач. Высокая эффективность технологии продемонстрирована правильным выбором площадей для проведения на них детальных геологоразведочных работ; принятием срочных решений по большим поисковым площадям; исключением или уменьшением числа пустых разведочных и эксплутационных скважин, пробуренных вне контуров месторождений; значительным сокращением сроков продолжительности и стоимости проведения работ. В 2005 году технология ПМРЛН получила положительную оценку Национальной Академии Наук Украины. По результатам испытания технологии на разведанных месторождениях золота и молибдена экспертами предоставлено официальное заключение о том, что «другими известными бесконтактными способами разведки недр такие данные, как у технологии ПМРЛН, и такую хорошую их сходимость с результатами разведочного бурения получить невозможно». C более детальной информацией о технологии, ее возможностях, реализованных проектах, отзывах можно ознакомиться на сайте www.pmrse.com.
Прочитано 5048 раз