Электрические методы разведки Электроразведка Гр

Электрические методы разведки ( Электроразведка )

Гр. 2 А 04 Объем аудиторной работы 92 часа лекций - 46 часов лабораторных работ – 46 часов Самостоятельная (внеаудиторная) работа - 42 часа Форма отчетности - экзамен Гр. 2 А 03 Объем аудиторной работы 36 часа лекций - 18 часов лабораторных работ – 18 часов Самостоятельная (внеаудиторная) работа - 16 часов Форма отчетности - зачет

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДКИ (ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА) Литература 1. Якубовский Ю. В. , Ренард И. В. Электроразведка: Учебник для вузов. – 3 -е изд. - М. : Недра, 1991. -359 с. 2. Хмелевской, В. К. Основной курс электроразведки : в 3 ч. / М. : Изд-во МГУ, 1970 -1975. Ч. 1: Электроразведка постоянным током. — 1970. — 243 с. Ч. 2: Электроразведка переменным током. — 1971. — 271 с. Ч. 3: Электроразведка в комплексе геолого-геофизических исследований. — 1975. — 207 с. 3. Хмелевской В. К. , . Электроразведка. – М. : Изд. МГУ, 1984. -420 с. 4. Матвеев Б. К. Электроразведка при поисках месторждений полезных ископаемых: Учебник для вузов. – М. : Недра, 1982. 375 с. 5. Электроразведка: Справочник геофизика. В двух книгах/Под ред. В. К. Хмелевского и В. М. Бондаренко. Книга первая – М. Недра, 1989 6. Жданов. , Электроразведка: учебное пособие. – М. : Недра, 1986 7. Ерофеев Л. Я. Электрические свойства минералов и горных пород. Учебное пособие. -Томск: изд. ТПУ, 1994. -54 с.

• Основные вопросы электроразведки ( как и всех геофизических методов): • Сущность и назначение метода; • Геологические и физико-математические предпосылки; • Измеряемые величины, размерности и единицы измерения; • Аппаратура; • Методика и техника полевых измерений; • Обработка полевых материалов, поправки; • Способы изображения полевых наблюдений; • Качественная интерпретация, районирование; • Методы количественной интерпретации; • Применение.

Лекция 1 1. Электроразведка. Сущность, предпосылки (общие геолого-геофизические основы применения), история развития. 2. Нормальные и аномальные поля. 3. Классификация методов (по используемым полям, по месту проведения и по области применения). 4. Прямая и обратная задача электроразведки. 5. Неоднозначность решения обратной задачи. ФГМ в электроразведке.

Геологический разрез Геоэлектрический разрез Условные обозначения: 1 – покровные отложения, 2 – граниты, 3 – известняки, 4 – рудная залежь ρ – удельное электрическое сопротивление, μ - магнитная проницаемость, ε - диэлектрическая проницаемость, η - поляризуемость.

A a ρ2 б N B ρ1< ρ2 ρ1 A ρ2 М M ρ1 N B ρ1> ρ2

Графики к СЭП над пластами малой мощности. а — вертикальный пласт пониженного сопротивления; б — наклонный пласт пониженного сопротивления; в — наклонный пласт повышенного сопротивления

Несовпадение литологических и электрических границ раздела Геологический разрез Электрический разрез ρ1 песок УГВ ρ 1> ρ 2 ρ2 Геологический разрез Электрический разрез глина ρ1 УГВ песок М >0, 4 г/л ρ1 = ρ 2

Электрическое поле двух линейных электродов Нормальное электрическое поле I U Аномальное электрическое поле

Классификация методов электроразведки Объект изучения – геоэлектрический разрез Группа методов Метод электроразведки 1. По характеру используемого пространства (по месту проведения) группы методов: • космические • аэрометоды • наземные (полевые), • подземные (скважинные , шахтные), • морские, По характеру используемых полей геологический разрез Модификации 2. По области применения электроразведка: • структурная, • нефтяная • рудная, • инженерно-геологическая Методы искусственных полей Методы естественных полей По типу решаемых геологических задач Зондирование Профилирование

Классификация методов электроразведки По типу, происхождению используемых полей и измеряемым параметрам: Электроразведка ВЭЗ МЗТ ЭП Постоянных точечных и дипольных источников ЕП Индуктивные МПП НЧИ ВП Поверхностнои объемно поляризованных тел Электромагнитные Электрохимической поляризации Сопротивлений Группы методов ЧЗ Незаземленных источников Поля Магнитотеллурические Радиоволновые РВП Радио. КИП ЗСБЗ Переменных электромагнитных диполей МТЗ МТП Ионосферных источников и дальних гроз

(основан на измерении ρк) поляриза метод становления поляризациионный поля агнитовариационное зондирование (МВЗ) Метод Магнитовариационная разведка Метод (электрохимический) Переменное Постоянное Переменное электрическое поле Частотный Метод теллурических токов (МТТ) Постоянное Метод теллурического профилирования (МТП) Метод сопротивлений етод теллурического зондирования (МТЗ) Искусственное электромагнитное поле Метод естественного поля (ЕП) или поля самопроизвольной поляризации (ПС) циионный Метод становления поля (МСП) Частотное зондирование (ЧЗ) (МЗТ) Метод вызванных потенциалов (ВП) Метод заряженного тела (ЭП) Электрическое профилирование польное электрическое зондирование (ДЭЗ) ертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) Классификация основных электроразведочных методов по типу используемого поля Естественное электромагнитное поле электрическое поле электромагнитное поле Магнитотеллурические токи

• Одна из возможных физико-геологических моделей (ФГМ) геоэлектрического разреза , построенная по характеру изменения поля по профилю электропрофилирования (ЭП)

Лекция 2 Электрические (электромагнитные) свойства горных пород. Удельное электрическое сопротивление (УЭС). Определение, формула, единицы измерения. • Удельное электрическое сопротивление горных пород (осадочных, метаморфических, изверженных) и руд. Факторы, влияющие на величину УЭС. Анизотропия свойств. • Методы сопротивлений. Физическая сущность методов. • Кажущееся удельное электрическое сопротивление. •

Характеристика удельных электрических сопротивлений горных пород Удельное электрическое сопротивление ρ J (Ом м 2)/м J ρ - в Ом м Проводимость (электропроводность) γ = 1/R (См) Удельная проводимость (электропроводность) γ = 1/ρ (См/м) Коэффициент анизотропии ρT удельное электрическое сопротивление пород в направлении перпендикулярном напластованию ρL удельное электрическое сопротивление пород вдоль направления напластования

Петрофиз. группа Проводники Полупроводники Диэлектрики <10 6 108 >108 Носители тока Электроны (дырки) Ионы Зависимость от температуры прямая обратная Группы минералов Самородные металлы Сульфиды и оксиды металлов, графит, антрацит Остальные минералы ρ, Омм вода Нефть и газ

Удельное электрическое сопротивление минералов Рудные минералы Самородные элементы (полупроводники) (проводники с электронной проводимостью) Графит (C) 10 -4 - 1 Железо (Fe) (9 – 12) 10 -8 Никель (Ni) (6 – 7) 10 -8 Медь (Cu) 1, 6 10 -8 Серебро (Ag) 1, 5 10 -8 Золото (Au) 2 10 -8 Платина (Pt) 9, 8 10 -8 Ртуть (Hg) 95 10 -8 Висмут (Bi) 13 10 -8 Непроводящие Сера (S) 1012 -1015 Полевой шпат 1011 -1012 сульфиды ρ, Ом м оксиды Минерал ρ, Ом м Пирит (Fe. S 2 ) Галенит (Pb S ) Киноварь (Hg. S ) Халькопирит (Cu. Fe. S 2 ) Пирротин (Fe. S ) Арсенопирит (Fe. As. S ) Молибденит (Mo. S 2 ) Антимонит (Mo. S 2 ) Магнетит (Fe 3 O 4 ) Лимонит (Fe. Ti. O 3 ) Гематит (Fe 2 O 3 ) 10 -5 - 1 106 - 1010 10 -4 – 10 -1 10 -6 – 10 -4 10 -5 – 10 -1 103 -102 104 – 106 10 -2 – 10 -5 102 – 106 10 -1 - 102

Породообразующие минералы Минерал ρ, Ом м Кварц Кальцит Оливин Роговая обманка Биотит Ортоклаз Эпидот Кальцит Доломит 1012 - 1016 109 - 1014 108 - 1010 108 - 1014 1012 - 1015 1010 - 1014 109 – 1014 107 -1016 Жидкости Нефть 1012 - 1014 Речные воды 10 - 1000 Морские воды 0, 15 – 1, 5 Горные породы Порода ρ, Ом м Изверженные (102 – 107) Сиенит 103 - 106 Граносиенит 103 - 106 Гранит 103 - 106 Диорит 103 - 107 Габбро 102 - 106 Базальт 104 - 107 Метаморфические ( 102 – 108) Амфиболит 103 - 106 Гнейс 103 - 106 Глин. сланец 102 - 103 Мрамор 103 - 108 Осадочные (0, 01 – 1000) редко 104 Известняк Песчаник Глины Бурый уголь Каменный уголь Антрацит 100 - 1000 1 - 50 10 - 1000 100 - 104 0, 01 - 100

Зависимость УЭС пород от водонасыщения 1 - перидотит с пористостью 1, 4%, 2 – гранит (2, 8%) 3 – габбро (2, 8%), 4 – диабаз (0, 7%), 5 – порфирит (2, 7%) 6 –кварцевый порфир (3, 2%), 7 – базальт (4%).

Зависимость УЭС кристаллических водонасыщенных пород от их пористости Зависимости относительного сопротивления обводненных пород от коэффициента пористости К. 1 – рыхлые пески, 2 – слабосцементированные песчаники, 3 – среднесцементированные песчаники, 4 – плотные известняки и доломиты

Основной минерал УЭС, Ом м в руде Минерала Руды Пирит Халькопирит Пирротин Арсенопирит Галенит Магнетит 5 10 -5 – 5 10 -2 10 -4 – 7 10 -4 10 -5 – 5 10 -5 3 10 -4 3 10 -5 – 3 10 -4 - 101 10 -4 – 10 -1 10 -5 – 10 -3 – 10 -1 10 -2 – 3 102 10 -2 Коэффициент анизотропии ρn удельное электрическое сопротивление пород в направлении перпендикулярном напластованию ρL удельное электрическое сопротивление пород вдоль направления напластования УЭС, Ом м Поперек слоистости Вдоль слоистости Порода, руда Руда: галенит Кристаллический сланец с серицитом Глинистый сланец Каменный уголь 3, 6 104 7 10 6 – 3 109 107 1, 7 103 0, 1 6 106 – 5 107 5 104 0, 7 103

Зависимость УЭС от температуры

КС, Ом*м Типичные диаграммы электрического каротажа

Аппаратура и оборудование для электроразведки. Общая характеристика электроразведочного генераторно-измерительного канала. (Источники питания, устройства для возбуждения поля в земле, измерители, общие требования к измерительным электроразведочным приборам. Компенсационная и автокомпенсационная схемы измерения разностей потенциалов. Аналоговая и цифровая записи в электроразведке. ) Переносная аппаратура. Электроразведочные станции. Аэроэлектроразведочные станции.

Лекция 3 1. Методы сопротивлений: электропрофилирование (ЭП), электрозондирование вертикальное (ВЭЗ) и дипольное (ДЭЗ), подземные методы метод заряженного тела (МЗТ) рудный вариант, метод погруженных питающих электродов, методы электрической корреляции и вертикального градиента, МЗТ гидрогеологический вариант. 2. Геологические предпосылки и физическая сущность методов. Лекция 4 (2090) 1. Основные законы теории поля постоянного тока 2. Поле точечного, полусферического и стержневого заземлителей (электродов) над однородным изотропным полупространством. Влияние границы «земля воздух» . 3. Системы заземлений. 4. Поле двух точечных источников. 5. Поле диполя. 6. Кажущее сопротивление его физический смысл. 7. Принцип взаимности. 8. Глубина проникновения тока.

Физическая сущность метода сопротивлений Электрическое поле двух электродов и схема установки Токовые линии Эквипотенциальные линии

ρк =К ∆U / I

Основные законы теории поля постоянного тока - Закон Ома в обычной форме R = ∆U/I, или ∆U= R*I Учитывая, что R = ρ ∆ℓ/s и Е = d. U/dℓ = ∆U/∆ℓ , запишем ∆U/ ∆ℓ = R *I/ ∆ℓ =(ρ ∆ℓ/s) *I/ ∆ℓ =ρ*I/s и , что I/s = j, где R – сопротивление, ∆U – разность потенциалов, ∆ℓ - длина проводника, s – площадь поверхности, через которую проходит ток, Е – напряженность поля, j – плотность тока, получаем Е = ρ j, или - Закон Ома в дифференциальной форме j = E/ρ; - для изотропной среды jx = Ex/ρx, jy = Ey/ρy, jz = Ez/ρz –для анизотропной

- Закон Кирхгофа в дифференциальной форме div j = 0 ; div j = ∂Ex/ρx + ∂Ey/ρy + ∂Ez/ρz = 0 - Уравнение Лапласа – основное дифференциальное уравнение поля постоянного тока ∆U = ∂²U/ ∂x² + ∂²U/ ∂y² + ∂²U/ ∂z² = 0

Точечный источник поля – источник, линейные размеры которого намного меньше расстояния от этого источника до точек, в которых исследуется поле Закон Ома в дифференциальной форме j = E/ρ r М j вектор плотности тока Е – напряженность электрического поля Потенциал точечного (или полусферического) электрода

Наличие границы раздела «земля воздух» приводит к удвоению величины потенциала 2 J ρ A ρ 1 2 3 4

Поле точечного источника Используя закон Ома в дифференциальной форме Е = j и выражение для потенциала d. U = - Edr; или d. U= R*I можно записать d. U = - (Iρ/2π)*(dr/r²). Отсюда потенциал точечного источника в точке М равен интегралу по r от ∞ до данной точки: r Uм = - ∫ (Iρ/2π)*( dr/r²) = Iρ/2π r. ∞ или Uм = Iρ/2π r.

Потенциал полусферического электрода Uм = Iρ/2π r. Потенциал стержневого электрода Uм = Iρ/2π r Потенциал на поверхности стержневого электрода радиусом а Uа = Iρ/2π*а, отсюда Uа/I=ρ/2π*а=R R – имеет размерность сопротивления и называется переходным сопротивлением электрода или сопротивлением заземления, величина которого зависит от контакта электрода с почвой (коэффициента прилегания С изменяющегося от 1 до 3) и при а=1 см и глубине погружения до 50 см R примерно в 1, 5 больше удельного сопротивления грунта, в который погружается электрод

Поле двух точечных электродов U E B A E U a E = - ∂U/ ∂x = Iρ/2π*(1/x²+ 1/(l-x) ²) UАм = Iρ/2π*1/x UВм = Iρ/2π *1/(l-x) Uм = Iρ/2π *(1/x-1/(l-x)) 1 -U 2 -E +J l A x M J B б

Принцип измерения удельного сопротивления среды В Электроды: АВ – питающие (токовые) MN – приемные (измерительные) А+ N М A M N B При малых расстояниях MN по сравнению с АВ Е ≈ ΔU ΔU = Uм - UN Uм = Iρ/2π *(1/AM-1/BM ) UN = Iρ/2π *(1/AN-1/BN) ΔU = Iρ/2π *(1/AM-1/BM )- Iρ/2π *(1/AN-1/BN) = Iρ/2π (1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) ρ = 2π (1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) *ΔU/I 2π/(1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) = K При измерении тока в А При измерении тока В с. А

Поле электрического диполя В однородной среде с сопротивлением ρ момент диполя в однородной безграничной среде момент диполя на поверхности земли Составляющие напряженности радиальная Eθ Er γ r азимутальная E Полная напряженность θ B A ℓ На оси диполя поле в 2 раза больше, чем в экваториальной плоскости

Силовые линии поля диполя, в плоскости проходящей через его ось. Eθ M E Er B A

Физический смысл кажущегося сопротивления Напряженность электрического поля Е = MN j. MN = ΔU / MN, где j. MN плотность тока, MN - удельное сопротивление вблизи приемных электродов Нормальная плотность тока в однородной среде j 0 = I / 2πr² На постоянных разносах при однородном верхнем слое MN/ j 0 = const В результате получаем к = 2πr²/MN * ΔUMN / I = (j. MN * MN) / j 0 ≈ j. MN т. е. к над неоднородным полупространством пропорционально плотности тока у приемных электродов к – сложная функция геоэлектрического разреза и типа установки. Величина функции пропорциональна сопротивлению пород и плотности тока вблизи приемных электродов. к характеризует степень искажения токовых линий вблизи приемных электродов неоднородностями, расположенными на глубине.

Кажущееся сопротивление ρк ρ1<ρк< ρ2 ρ 1 < ρк < ρ4 ρ2 > ρк > ρ 3 ρ1 ρ4 ρ2 ρ3

Принцип взаимности Для однородной среды ΔU = Iρ/2π (1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) А М N В K=2π/(1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) AM = MA BM = MB AN = NA NB = BN М А В N K=2π/(1/MA-1/MB-1/AN+1/BN) Для неоднородной линейной среды принцип взаимности сохраняется

Глубина проникновения тока L A+ B α α h r r α М L 3 >L 2 > L 1 jh К выводу закона изменения плотности тока с глубиной jh = I/s = (I / π r²)*cos α = (I / π h²)* sin²α*cos α = (I / 2π h²)*sin 2α*sin α При α >54° 10´ падение плотности тока происходит более интенсивно Графики затухания плотности jх / jх0 электрического тока для разных разносов АВ Zэф – эффективная глубина исследования j / j 0 1 0. 8 j / j 0 = 1/[1+ (2 h/L)²]3/2 0. 6 0. 4 0. 2 h/L(АВ) 0. 25 1 2 3

Влияние рельефа на величину ρк ρк пк j > j 0 j < j 0 Форма рельефа: а – отрицательная; б – положительная.

Лекция 4 • Электропрофилирование (ЭП). Сущность и назначение. Типы установок профилирования (2 -, 3 -, 4 -х точечные, симметричные, одноразносные, двухразносные, дипольные, срединного градиента), их отличие (эффективность и недостатки) и применение. • Методика работ электропрофилирования симметричными, дипольными установками срединного градиента. • Выбор рациональной методики проведения полевых работ методом электропрофилирования. • Способы изображения результатов ЭП. Графики, карты графиков ρк, планы изоом. • Интерпретация данных электропрофилирования • Виды графиков электропрофилирования над различными типами вертикальных контактов сред.

1. Электропрофилирование (ЭП) Основная особенность – расстояния между электродами при измерениях на каждой точке не меняются, чем обеспечивается примерно постоянная глубина исследования на всей площади. Взаимное расположение Питающих (АВ) и приемных (MN) электродов называется установкой. К - const Установки: 1. Четырехэлектродная симметричная АО = ОВ, MO = ON Г А М m. V N K = π AM AN / MN В О 2. Дипольная (AB < r, MN < r ) r Г A B O O – точка относимости ( центр установки) m. V M N K = π r³ / AВ*MN

Типы симметричных установок электропрофилирования симметричная 4 хэлектродная двухразносная срединного градиента дивергентная Дивергентная двухразносная трехэлектродная

Кривые к над антиклиналью и синклиналью: а – 2< 1 и б - 2> 1

3. Установка срединного градиента (ЭП СГ) M А М N N График ρК симметричного ЭП над антиклинальным поднятием В

(экваториальная параллельная) (радиальная) β (азимутальная) Мпп (перпендикулярная) О Мэп (экваториальная перпендикулярная, О ортогональная) Nпп Nэп (параллельная) (осевая) Типы дипольных установок : АВ – питающий диполь; MN – приёмный диполь; ABMо. Nо – осевая ( =0, =0); ABMa. Na – азимутальная (0< <90, =90); ABMр. Nр – радиальная (0< <90, =0) ; ABMп. Nп – параллельная (0< <90, = ); АВМэ. Nэ – экваториальная параллельная ( =90, =90); АВМэп. Nэп – экваториальная перпендикулярная (ортогональная) (0< <90, = +90). АВМпп. Nпп –перпендикулярная θ = 90°, β =0°;

План расположения питающих (А и В) и приемных ( М и N) электродов в разных установках метода сопротивлений: а четырехэлектродной, б срединного градиента, в симметричной четырехэлектродной, г трехэлектродной, д двухэлектродной, е дипольной радиальной, ж дипольной азимутальной

Схема проведения дипольного азимутального зондирования: ГГ - генераторная группа, ПЛ - полевая лаборатория

Для изучения направления трещиноватости и электрической анизотропии разреза применяют круговое профилирование Направление трещиноватости определяют по длинной оси эллипса сопротивлений (парадокс анизотропии) Принцип взаимности: если поменять местами питающие и приемные электроды, значение ρК не изменится

Лекция 5 • Качественная и количественная интерпретация ЭП. • Основные области применения ЭП. • Вертикальное электрическое зондирование. Сущность, назначение, применяемые установки ВЭЗ и ДЭЗ. • ВЭЗ: двухслойные, трехслойные, четырехслойные разрезы, их параметры и соответствующие им типы кривых ВЭЗ. Масштаб построения кривых ВЭЗ.

Схема установки для метода симметричного профилирования а – схема установки для метода симметричного профилирования при измерении с ЭП-1: A 1 M 1 N 1 B 1, A 2 M 2 N 2 B 2, A 3 M 3 N 3 B 3 – размещение электродов на профиле; б – геологический разрез: 1 – токовые линии, 2 – равнопотенциальные линии; в – график к: I – ток, пропускаемый через АВ, U – разность потенциалов между M и N.

График ρК над высокоомным пластом План графиков ρК над дайками 1 – сланцы, 2 – известняки, 3 - покровные отложения.

Карта изоом над антиклинальным поднятием с высокоомными породами в ядре. АВ = 200 м, MN = 40 м. Карта графиков ρК над контактом известняков и сланцев. АВ = 200 м, MN = 40 м.

Качественная интерпретация данных ЭП

Графики двухразносного профилирования над антиклиналью и синклиналью при разных соотношениях сопротивлений выше- и нижележащей толщ.

Графики двухразносного профилирования Над фациально меняющейся толщей Над асимметричной структурой Над погребенной долиной

Прослеживание разрывной дислокации методами сопротивлений и естественного тока: а – план, б – разрез по профилю I-I, 1 – графики к, замеренные установкой AMNB при АВ=150 м, MN=10 м, шаг 10 м, 2 – графики потенциала естественного поля, 3 – почвенный слой, 4 – известняки, 5 – профили наблюдений, 6 – зона тектонического нарушения, 7 – карстовые воронки, 8 – источники, 9 – горизонтали рельефа, м

Вид графика ρк при электрическом профилировании над контактом двух сред симметричной четырехэлектродной установкой АМNВ (теоретическая кривая)

Вид кривой к над контактом двух сред при наблюдении симметричной установкой 1 — поверхностный слой; 2 — слой высокого сопротивления

Графики к над наклонным контактом при падении его в сторону среды с меньшим (а) и большим (б) сопротив лением

График к СЭП над вертикальным пластом большой мощности и высокого сопро тивления. П 1, П 2 — пики

График к СЭП над пластом большой мощности и пониженного сопротивления

График к СЭП над наклонным пластом высокого сопротивления График к СЭП над наклонным пластом пониженного сопротивления

Графики к СЭП над пластами малой мощности

Графики КЭП над проводящими пластами малой мощности и низкого сопротивления. а — при вертикальном залегании пласта; б — при наклонном залегании пласта

Вертикальное электрическое зондирование б а г в Схема установки для метода ВЭЗ: а – схема установки для метода ВЭЗ при измерениях с ЭСК-1; б – схема подключения ЭП при измерениях с линиями АВ, превышающими 2 км, А 1 В 1, А 2 В 2 – точки заземления питающих электродов; в – кривая ВЭЗ: 1, 2, 3 – участки кривой, полученные разными приемными линиями MN, I- ток, пропускаемый через питающую линию АВ, U – разность потенциалов между M и N; г – геологический разрез: 1 – токовые линии в случае однородной среды, 2 – токовые линии в случае неоднородной среды

Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) f = 4. 88 Гц ГНЧ К К И А 3 А 2 А 1 М lg ρК N В 1 В 2 В 3 Типы кривых ВЭЗ: Двухслойные Трехслойные Н К Q Многослойные lg AB/2 A

Основные типы кривых ВЭЗ. а – двухслойные: 1 – ( 1> 2), 2 – ( 1< 2); б – трехслойные: 1 – тип Н ( 1> 2< 3), 4 – тип А ( 1< 2< 3). 2 – тип К ( 1< 2> 3), 3 – тип Q ( 1> 2> 3), в - четырехслойные – на восемь типов – HK, HA, KH, KQ, AA, QH, QQ, AK

Типичные трехслойные кривые ВЭЗ: а - графики КС, б -геоэлектрические разрезы; 1 и 2 - литологические и гидрогеологические границы; 3 и 4 - известняки массивные и трещиноватые; 5 - пески; 6 - глины; 7 - граниты

Пятислойная кривая ВЭЗ ДЭЗ типа KQH

Реальная кривая ВЭЗ ρК Интерпретация данных ВЭЗ Качественная Количественная По палеткам АВ/2 Карты типов кривых Разрезы изоом Карты ρК МИН или ρК МАКС Определение S Моделирование (подбор) разреза на ЭВМ

Карта типов кривых ВЭЗ Схематический геологический разрез, отстроенный по виду кривых ВЭЗ

Карта изоом относительно среднего уровня (100 Ом м) для полуразноса питающих электродов АВ/2 = 500 м.

Разрезы изоом по данным ВЭЗ

Рис. 5 • Анализ 80

1971 ГОД 2007 ГОД РЕЛЬЕФ УЧАСТКА ПРАВОГО БЕРЕГА РЕКИ ТОМИ 36 ЛЕТ НАЗАД (ЛЕВЫЙ РИСУНОК) В НАШИ ДНИ (ПРАВЫЙ РИСУНОК)

Примеры использования геофизических методов

Рис. 6. Разрез изоом 84

вертикальный план изоом по профилю 1

Схематический геоэлектрический разрез изоом по результатам ВЭЗ на профиле к югу от Новосибирска (из работ Новосибирского геофизического треста) Цифрами указаны электрические сопротивления отдельных горизонтов и пород в Ом*м

Рис. 67. График Za (а), разрез кажущихся сопротивлений по данным СЭЗ (б) и геоэлектрический разрез (в) в районе Северо-Муйского тоннеля: 1 – удельные электрические сопротивления пород, к. Ом м, 2 -4 – граниты слаботрещиноватые, сильнотрещиноватые; 5 – дайки; 6 – тектонические зоны: I – узкие, II – широкие

Результаты геофизических исследований на участке «Карпаты» (по Н. Н. Кабину, 1971 г) а — разрез изоом р к по линии ABC и геоэлектрический разрез по линии ABC; б — карта участка с результатами электроразведки; 1 — пункты ВЭЗ на разрезах; 2 — изоомы рк, -Ом-м; 3— скважины гидрогеологические и их номера; 4 — толщи карбонатных пород среди' терригенных отложений; 5 — тектонические нарушения: 6 — электрическое сопротивление пород, Ом-м, и границы геоэлектрических горизонтов по ВЭЗ; сопротивления геоэлектрических горизонтов, Ом-м: 7— 10— 20, 8— 20— 35, 9— 35— 60; 10 — пункты ВЭЗ на карте; 11—'буровые скважины на карте и их номера; 12 — линия геоэлектрических разрезов; 13— изогипсы кровли известняков мелового возраста, м

Количественная интерпретация кривых ВЭЗ Уравнения для расчета теоретических кривых ВЭЗ Уравнение двухслойной кривой ВЭЗ Уравнение трехслойной кривой ВЭЗ Выражения можно представить в более общем виде ρк / ρ1 = f (ρ2 / ρ1, АВ/2 h 1) Прологарифмировав его получим lq ρк - lq ρ1 = lq f [lq(АВ/2)- lq h 1],

R, Ом*м 10 1000 1 lx= M*lg x При x=10, lg x=М М = 6, 25 10 100 АВ/2 1000

Вид двухслойной палетки для интерпретации кривых ВЭЗ

Вид трехслойных палеток для интерпретации кривых ВЭЗ типов Н и К

Количественная интерпретация кривых ВЭЗ Продольная проводимость и поперечное сопротивление S – продольная проводимость Т – поперечное сопротивление T T 1 м 2 h 1 S h 2 S h h 3 S i = h i / ρi Ti = h i ρi Для слоистого разреза SЭКВ = h 1/ρ1 + h 2/ρ2 + … = Σ hi/ρi = Σ Si h 2 = S T ρ2 = T/S TЭКВ = h 1ρ1 + h 2ρ2 + … =Σ hi ρi = Σ Ti

Номограмма-палетка для интерпретации кривых ВЭЗ, ДАЗ

Результаты интерпретации кривой ВЭЗ методом подбора по программе SONET

Геоэлектрический разрез по данным количественной интерпретации кривых ВЭЗ В-1 В-2 В-3 В-4 В-5 В-6 В-7 256 268 250 254 300 262 275 100 70 200 60 100 80 50 74 864 970 850 Н, м 270 90 68 955 300 В-8 870 996 820 ρ1 = 250 – 300 Ом м ρ2 = 50 – 100 Ом м ρ3 = 800 – 1000 Ом м 825

Интерпретация кривых ВЭЗ в программе IPI 2 WIN

Применение методов геофизики при решении инженерно-геологических задач Обработка данных ВЭЗ 99

(экваториальная параллельная) (радиальная) β (азимутальная) Мпп (перпендикулярная) О Мэп (экваториальная перпендикулярная, О ортогональная) Nпп Nэп (параллельная) (осевая) Типы дипольных установок : АВ – питающий диполь; MN – приёмный диполь; ABMо. Nо – осевая ( =0, =0); ABMa. Na – азимутальная (0< <90, =90); ABMр. Nр – радиальная (0< <90, =0) ; ABMп. Nп – параллельная (0< <90, = ); АВМэ. Nэ – экваториальная параллельная ( =90, =90); АВМэп. Nэп – экваториальная перпендикулярная (ортогональная) (0< <90, = +90). АВМпп. Nпп –перпендикулярная θ = 90°, β =0°;

радиальная азимутальная План расположения питающих (А и В) и приемных ( М и N) электродов в дипольных установках метода сопротивлений:

Схема проведения дипольного азимутального зондирования: ГГ - генераторная группа, ПЛ - полевая лаборатория

∞ Схема измерительной установки по методу заряженного тела.

Исследование методом заряженного тела (геологический вариант). Электрическое поле вокруг заряженного хорошо проводящего тела. А – график градиента потенциала вдоль профиля, проходящего над заряженным телом; б– токовые и эквипотенциальные линии в окрестности заряженного тела; в – эквипотенциальные линии на дневной поверхности; 1 – токовые линии; 2 – эквипотенциальные линии; 3 – точка зарядки.

Графики потенциала и градиента потенциала над заряженным крутопадающим пластообразным телом с высокой проводимостью

Исследование методом заряженного тела (гидрогеологический вариант). а – блок-схема: А и В – питающие электроды; Б – источник электрического тока; I – измеритель силы тока; N – неподвижный и М – подвижный приёмные электроды; ∆U – измеритель напряжения; S 0, S 1, S 2, S 3… – положения контуров области, насыщенной электролитом, для момента времени t 0, t 1, t 2, t 3; б – изолинии потенциалов; в – график смещений изолиний; г – график скоростей; д – таблица полевых наблюдений.

Метод электрической корреляции

Метод погруженных электродов

N r. MN M r. BN r. BM r. AN B r. AM r. AB A

УЭС (Ом*м) ≈ 8, 4 / М (г/л) Зависимость УЭС водных растворов солей от концентрации раствора

Типы дипольных установок : • • АВ – питающий диполь; MN – приёмный диполь; ABMо. Nо – осевая β = θ = 0⁰; ( =0, =0); ABMa. Na – азимутальная β =90° θ = 45⁰; (0< <90, =90); ABMр. Nр – радиальная β =0°, θ = 60⁰; (0< <90, =0) ABMп. Nп – параллельная, β = θ = 45⁰; (0< <90, = ); АВМэ. Nэ – экваториальная параллельная β =90° θ = 90°; ( =90, =90); АВМэп. Nэп – экваториальная перпендикулярная (ортогональная) (0< <90, = +90) ; АВМпп. Nпп –перпендикулярная θ = 90°, β =0°.

Обработка данных ВЭЗ

ВЭЗ 3 1 ВЭЗ 2 7 ВЭЗ 4 42 40 38 ВЭЗ 7 15 ВЭЗ 1 35 19 ВЭЗ 5 14 ВЭЗ 8 ВЭЗ 6 27 26

ρk ρk ρ1 ρ1 ρ2 ρ1>ρ2 ρ1<ρ2 ρ2

с ю

Классификация электромагнитных методов электроразведки (по В. К. Хмелевскому) Частота Вид излучения Геофизический методы исследования f lg f λ 0 1 м. Гц -3 - 108 км Инфразвуковое Естественного переменного поля -106 км Звуковое Постоянного поля (сопротивлений) Физико-химические (поляризационные) Низкочастотные (индуктивные) электромагнитные зондирования и профилирования -1 км Радиоволновое Высокочастотные -1 м Микрорадиоволновое Изучаемые параметры 1 Гц поля 0 -103 км 1 к. Гц 1 МГц 1 ГГц 1 ТГц 1 ПГц 3 ρ Е, Н 6 9 12 -1 см 15 -1 мм -1 мкм Инфракрасное Е, Н Сверхвысокочастотные (радиолокационные) Радиотепловые (инфракрасные и спектрометрические) съемки пород Максим. глубина исследов. м Т 10 000 ρ α, η 1 000 ρ μ ε λ с а Q q А Кя 100 10 1

М O А N А 40 М 10 N 40 В В