litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/2500-302X-2025-25-3-644-655CQCPZSlitosphere-2316Research ArticleСтатьиArticlesПрименение геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения в комплексе со стандартными методами геофизических исследований для выявления зон геодинамической активности в рудных скважинахApplication of geoacoustic emission and electromagnetic radiation in combination with standard geophysical research methods to identify geodynamic activity areas in ore boreholesБаженоваЕ. А.BazhenovaE. A.

620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 100

100 Amundsena st., Ekaterinburg 620016

Bazenova_jena@mail.ruИнститут геофизики им. Ю.П. Булашевича УрО РАНРоссияYu.P. Bulashevich Institute of Geophysics, UB RASRussian Federation202515072025253644655Copyright © Баженова Е.А., 20252025Баженова Е.А.Bazhenova E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/2316Объект исследований

Объект исследований. Скважина №1 Северо-Тараташского участка (Средний Урал) и скважина №2 ВосточноТарутинского месторождения (Южный Урал). Литологический разрез скв. №1 сложен преимущественно гнейсами с маломощными прослоями долеритов, кварцитов, габбро и магнетитовыми кварцитами. Литологический разрез скв. №2 представлен диоритовым порфиритом, скарном, пропилитом, метасоматитами. По всему разрезу наблюдается сульфидная и магнетитовая минерализации с различным содержанием рудных компонентов.

Цель

Цель. Выявление зон геодинамической активности горных пород посредством измерения сигналов геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения в комплексе со стандартными методами геофизических исследований скважин.

Методика

Методика. Расчет и анализ коэффициентов корреляции Пирсона для параметров геоакустической эмиссии, электромагнитного излучения и параметров стандартного комплекса геофизических исследований. Сопоставление диаграмм измеренных параметров с учетом значимых коэффициентов корреляции и литологического строения исследуемых скважин.

Результаты

Результаты. Рассчитаны коэффициенты корреляции между параметрами электромагнитного излучения и геоакустической эмиссии, кажущимся электрическим сопротивлением, потенциалами собственной поляризации, магнитной восприимчивостью, кавернометрией и естественной радиоактивностью горных пород. В скв. №1 и 2 выявлены зоны геодинамической активности горных пород в интервалах оруденения и по контактам руда–вмещающая порода. Дана качественная оценка геодинамической активности скважин.

Выводы

Выводы. Зоны геодинамической активности горных пород проявляются в полях геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Комплексирование результатов каротажа геоакустической эмиссии и электромагнитного излучения со стандартными методами геофизических исследований скважин позволяет не только проводить литологическое расчленение разреза скважины, но и выделять зоны нарушенности и трещиноватости горных пород.

Research subject

Research subject. Borehole 1 of the Severo-Taratashsky site (Middle Urals) and borehole 2 of the Vostochno-Tarutinsky deposit (Southern Urals). The lithological section of borehole 1 is composed mainly of gneisses with thin interlayers of dolerites, quartzites, gabbro, and magnetite quartzites. The lithological section of borehole 2 is represented by diorite porphyrite, skarn, propylite, and metasomatites. Sulfide and magnetite mineralization with different contents of ore components is observed throughout the section.

Aim

Aim. Identification of geodynamic activity areas in rocks by measuring geo-acoustic emission signals and electromagnetic radiation in combination with standard methods of geophysical borehole surveying.

Methods

Methods. Calculation and analysis of Pearson correlation coefficients for parameters of geoacoustic emission, electromagnetic radiation, and parameters of a standard set of geophysical studies. Comparison of diagrams of measured parameters taking into account significant correlation coefficients and the lithological structure of the studied wells. Results. The correlation coefficients between the parameters of electromagnetic radiation and geoacoustic emission, apparent electrical resistance, self-polarization potentials, magnetic susceptibility, caliper measurements, and natural radioactivity of rocks were calculated. In boreholes 1 and 2, geodynamic activity areas were identified in mineralization intervals and along ore-host rock contacts. A qualitative assessment of the geodynamic activity of the boreholes was given

Conclusions

Conclusions. Geodynamic activity areas of rocks are manifested in the fields of geoacoustic emission and electromagnetic radiation in a wide range of frequencies. The use of logging of geoacoustic emission and electromagnetic radiation in combination with standard methods of geophysical borehole surveying allows not only lithological dissection of the borehole section, but also identification of areas of rock disturbance and fracturing.

каротажгеоакустическая эмиссияэлектромагнитное излучениенарушенные зонымагнетитовое оруденениесульфидная минерализацияlogginggeoacoustic emissionelectromagnetic radiationdisturbed areasmagnetite mineralizationsulfide mineralizationReferencesАстраханцев Ю.Г., Баженова Е.А., Белоглазова Н.А., Вдовин А.Г., Глухих И.И., Иванченко В.С., Хачай О.А. (2018) Комплексные геофизические исследования массивов горных пород в естественном залегании. (Отв. ред. О.А. Хачай). Екатеринбург: УрО РАН, 105 с. ISBN 978-5-7691-2517-1.Astrakhantsev Ju.G., Bazhenova E.A., Beloglazova N.A., Vdovin A.G., Glukhikh I.I., Ivanchenko V.S., Hachai O.A. (2018) Complex geophysical studies of rock massifs in natural occurrence. (Ed. О.А. Hachai). Ekaterinburg, UrO RAN, 105 p. ISBN 978-5-7691-2517-1 (In Russ.)Аузин А.А., Ахмад Х.М. (2019) Возможности скважинной термометрии при решении гидрогеологических задач. Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер.: Геол., (1), 72-75.Auzin A.A., Akhmad H.M. (2019) Possibilities of borehole thermometry in solving hydrogeological problems. Vestn. Voronezh. Gos. Universiteta. Ser.: Geol., (1), 72-75. (In Russ.)Белоглазова Н.А., Троянов А.К. (2003) Оптимизация комплекса информативных параметров геоакустических шумов при решении задач в нефтегазовых скважинах. Материалы XIII сессии Российского акустического общества. М., 57-60Beloglazova N.A., Troyanov A.K. (2003) Optimization of a Complex of Informative Parameters of Geoacoustic Noises in Solving Problems in Oil and Gas Wells. Proceedings of the XIII Session of the Russian Acoustic Society. Moscow, 57-60. (In Russ.)Беспалько А.А. (2019) Физические основы и реализация метода электромагнитной эмиссии для мониторинга и краткосрочного прогноза изменений напряженно-деформированного состояния горных пород. Дисс. … докт. техн. наук. Томск: ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 395 с.Bespal’ko A.A. (2019) Physical principles and implementation of the electromagnetic emission method for monitoring and short-term forecasting of changes in the stress-strain state of rocks. Doct. tech. sci. diss. Tomsk, FGAOU VO NI TPU Publ., 395 p. (In Russ.)Беспалько А.А., Яворович Л.В., Федотов П.И. (2005) Связь параметров электромагнитных сигналов с электрическими характеристиками горных пород при акустическом и квазистатическом воздействиях. Изв. Томск. политехн. ун-та, 308(7), 18-23.Bespal’ko A.A., Yavorovich L.V., Fedotov P.I. (2005) Relationship between electromagnetic signal parameters and electrical characteristics of rocks under acoustic and quasi-static influences. Izv. Tomsk Politekhnich. Universiteta, 308(7), 18-23. (In Russ.)Битнер А. К., Прокатень Е.В. (2018) Методы исследования пород-коллекторов и флюидов: учеб. пособие. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 224 с. ISBN 978-5-7638-3819-0.Bitner A.K., Prokaten’ E.V. (2018) Methods of studying reservoir rocks and fluids: textbook. manual. Krasnoyarsk, SFU Publ., 224 p. ISBN 978-5-7638-3819-0. (In Russ.)Вдовин А.Г. (2019) Лабораторные исследования сигналов электромагнитного излучения на образцах с различной магнитной восприимчивостью. Урал. геофиз. вестн., 4(38), 4-9.Demin V.M., Maibuk Z.-Yu. Ya., Lementueva R.A. (1998) On the role of the piezoelectric effect in mechanoelectric transformation in polymetallic ores. Fizika Zemli, (11), 50-55. (In Russ.)Демин В.М., Майбук З.-Ю. Я., Лементуева Р.А. (1998) О роли пьезоэффекта при механоэлектрическом преобразовании в полиметаллических рудах. Физика Земли, (11), 50-55.D’yakonov B.P., Ulitin R.V. (1982) Earth tides and variations of physical characteristics of rocks. Dokl. Akad. Nauk SSSR, 264(2), 322-325. (In Russ.)Дьяконов Б.П., Улитин Р.В. (1982) Земные приливы и вариации физических характеристик горных пород. ДАН СССР, 264(2), 322-325.Ipatov A.I., Gorodnov A.V., Ipatov S.I., Mar’enko N.N., Petrov L.P., Skopintsev S.P. (2004) Study of amplitudefrequency spectra of acoustic and electromagnetic noise signals during fluid filtration in rocks. Geofizika, (2), 25-30. (In Russ.)Ипатов А.И., Городнов А.В., Ипатов С.И., Марьенко Н.Н., Петров Л.П., Скопинцев С.П. (2004) Исследование амплитудно-частотных спектров сигналов акустического и электромагнитного шума при фильтрации флюидов в породах. Геофизика, (2), 25-30.Kosarev I.B., Solov’ev S.P. (2011) Physical models of electromagnetic signal generation during deformation and destruction of low-porosity rocks. Dinamicheskie Protsessy v Geosferakh, (2), 165-176. (In Russ.)Косарев И.Б., Соловьев С.П. (2011) Физические модели генерации электромагнитных сигналов при деформации и разрушении горных пород с низкой пористостью. Динамические процессы в геосферах, (2), 165-176.Li D., Huang L., Zheng Y., Li Y., Wannamaker P., Moore J. (2022) Feasibility of source-free DAS logging for nextgeneration borehole imaging. Sci. Rep., 12(1), 11910.Орехов А.Н., Амани М.М.М. (2019) Возможности геофизических методов для прогнозирования трещиноватости коллекторов. Изв. Томск. политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов, 330(6), 198-209.Mari J.L., Delay F., Voisin C., Gaudiani P. (2023) Active and Passive acoustic logging applied to the detection of preferential flow in a sedimentary aquifer. Sci. Technol. Energy Transit., 78, 25.Перелыгин В.Т., Машкин К.А., Рыскаль О.Е., Коротченко А.Г., Гайнетдинов Р.Г., Романов В.М., Глухов В.Л., Сафонов П.А., Камалтдинов А.Ф., Огнев А.Н., Шабиев И.Х. (2015) Аппаратурно-методические комплексы для исследования рудных, угольных и гидрогеологических скважин. Каротажник, 9(255), 99-127.Orekhov A.N., Amani M.M.M. (2019) Capabilities of geophysical methods for predicting reservoir fracturing. Izv. Tomsk Politekhn. Universiteta. Inzhiniring Georesursov, 330(6), 198-209. (In Russ.)Пимонов А.Г., Иванов В.В. (1990) Имитационная модель процесса трещинообразования в очагах разрушения горных пород. ФТПРПИ, (3), 34-37.Perelygin V.T., Mashkin K.A., Ryskal’ O.E., Korotchenko A.G., Gainetdinov R.G., Romanov V.M., Glukhov V.L., Safonov P.A., Kamaltdinov A.F., Ognev A.N., Shabiev I.H. (2015) Hardware and methodological complexes for the study of ore, coal and hydrogeological wells. Karotazhnik, 9(255), 99-127. (In Russ.)Полтавцева Е.В., Власов Ю.А., Гаврилов В.А. (2013) Исследование откликов на приливное воздействие в рядах скважинных геоакустических измерений. Вестн. Камчатской региональной ассоциации Учебно-научный центр. Сер.: Науки о Земле, 2(22), 178-183.Pimonov A.G., Ivanov V.V. (1990) Simulation model of the process of crack formation in the centers of rock destruction. FTPRPI, (3), 34-37. (In Russ.)Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. (1982) О свойстве дискретности горных пород. Изв. АН СССР. Физика Земли, (12), 3-18.Poltavtseva E.V., Vlasov Yu.A., Gavrilov V.A. (2013) Study of responses to tidal action in borehole geoacoustic measurement series. Vestnik Kamchatskoi Regional’noi Assotsiatsii Uchebno-Nauchnyi Tsentr. Ser.: Nauki o Zemle, 2(22), 178-183. (In Russ.)Троянов А.К., Дьяконов Б.П., Мартышко П.С., Астраханцев Ю.Г., Начапкин Н.И., Гаврилов В.А., Белоглазова Н.А. (2011) Сейсмоакустическая эмиссия и электромагнитное излучение трещиноватых пород в скважинах. Докл. АН, 436(1), 118-120.Rader D. (1975) Acoustical logging of oil wells. J. Acoust. Soc. Amer., 57(S1), S29-S30.Троянов А., Иголкина Г.В., Астраханцев Ю.Г., Баженова Е.А. (2012а) Трехкомпонетный геоакустический каротаж для контроля при разработке газовых месторождений. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 2, 53-58.Sadovskii M.A., Bolkhovitinov L.G., Pisarenko V.F. (1982) On the Discreteness Property of Rocks. Izv. AN SSSR. Fizika Zemli, (12), 3-18. (In Russ.)Троянов А.К., Мартышко П.С., Юрков А.К., Дьяконов Б.П., Астраханцев Ю.Г., Начапкин Н.И., Козлова И.А., Баженова Е.А., Вдовин А.Г. (2012б) Выделение проницаемых зон по скважинным наблюдениям сейсмоакустической эмиссии и концентрации гелия. Докл. АН, 445(2), 210-213.Troyanov A.K., D’yakonov B.P., Martyshko P.S., Astrakhantsev Yu.G., Nachapkin N.I., Gavrilov V.A., Beloglazova N.A. (2011) Seismoacoustic emission and electromagnetic radiation of fractured rocks in wells. Doklady Earth Sciences, 436(1), 118-120. (In Russ.)Ягафаров А.К., Клещенко И.И., Новоселов Д.В. (2013) Современные геофизические и гидродинамические исследования нефтяных газовых скважин: учеб. пособие. Тюмень: ТюмГНГУ, 140 c.Troyanov A., Igolkina G.V., Astrakhantsev Ju.G., Bazhenova E.A. (2012a) Three-component geoacoustic logging for monitoring during the development of gas fields. Geologiya, Geofizika i Razrabotka Neftyanykh i Gazovykh Mestorozhdenii, 2, 53-58. (in Russ.)Li D., Huang L., Zheng Y., Li Y., Wannamaker P., Moore J. (2022) Feasibility of source-free DAS logging for nextgeneration borehole imaging. Sci. Rep., 12(1), 11910Troyanov A.K., Martyshko P.S., Yurkov А.K., Astrakhantsev Y.G., Nachapkin N.I., Kozlova I.A., Bazhenova E.A., Vdovin A.G., D’yakonov B.P. (2012b) Identification of permeable zones based on the borehole observations of seismoacoustic emissions and helium concentrations. Doklady Earth Sciences, 445(1), 893-896. (In Russ.)Mari J.L., Delay F., Voisin C., Gaudiani P. (2023) Active and Passive acoustic logging applied to the detection of preferential flow in a sedimentary aquifer. Sci. Technol. Energy Transit., 78, 25.Vdovin A.G. (2019) Laboratory studies of electromagnetic radiation signals on samples with different magnetic susceptibility. Ural. Geofiz. Vestnik, 4(38), 4-9. (In Russ.)Rader D. (1975) Acoustical logging of oil wells. J. Acoust. Soc. Amer., 57(S1), S29-S30.Yagafarov A.K., Kleshchenko I.I., Novoselov D.V. (2013) Modern geophysical and hydrodynamic studies of oil and gas wells: study guide. Tyumen’, TyumGNGU Publ., 140 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.