Методика магнитотеллурических и магнитовариационных

Методика магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений 1. Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) 2. Магнитотеллурическое профилирование (МТП) 3. Метод теллурических токов (ТТ). 4. Магнитовариационное зондирование (МВЗ) 5. Магнитовариационное профилирование (МВП). 6. Глубинное электромагнитное зондирование (ГЭМЗ) Магнитотеллурические методы Магнитотеллурическое зондирование Ех, Еу, Нх, Ну M 1 N 1 M 2 N 2 Ex ≈ ∆UM 1 N 1/M 1 N 1; Ey ≈ ∆UM 2 N 2/M 2 N 2. Электрическое поле измеряется в милливольтах на километр Индукция магнитного поля измеряется в нанотеслах Тесла = Гн/м·А/м

Схема измерений в методе МТЗ Определяются матрицы операторов (тензоров) импеданса Z и адмитанса Y Магнитотеллурическое профилирование 10 - 100 с По импедансу определяют S

Метод теллурических токов Осуществляется синхронная регистрация горизонтальных компонент теллурического поля Ех, Еу в двух точках Магнитовариационные методы Магнитовариационное профилирование Осуществляется регистрация вариаций трех компонент магнитного поля Нх, Ну и Нz

Строят карты распределения S Магнитовариационное зондирование МВЗ по способу пространственных производных Метод глубинных электромагнитных исследований (ГЭМЗ) Проводится измерение пяти компонент поля Ех, Еу, Нх, Нy, Нz как минимум в двух точках Диапазон периодов - от секунд до нескольких часов и даже суток

Обработка результатов наблюдений

Определение эффективных параметров теллурических и магнитных матриц методом эллипсов Метод эллипсов ∆t 1, ∆t 2, . . . , ∆tm πSt

где Фt - площадь теллурического эллипса

Обработка по методу цифровой узкополосной фильтрации

Exf, Eyf, Hxf, Hyf, Hzf

Интерпретация данных МТЗ Zxx = Zyy = 0, Zxy = -Zyx = Z. (7. 3) Zxx ≠ 0, Zyy ≠ 0 Zxy ≠ -Zyx Zэф = Z ρxy = ρyx = ρэф ρxy ≠ ρyx ≠ ρэф

Анализ искажений кривых МТЗ продольные ρ|| = ρxy и поперечные ρ┴ = ρyx кривые Е - и H - поляризации S-эффект Эффект экранирования Краевой эффект Искажения гальванического типа Краевой эффект

Метод определения обобщенных параметров разреза по асимптотическим формулам

Спектральный метод решения прямой задачи ЗС Уравнения теплопроводности для напряженностей электрического и магнитного полей I = J·AB Функция Хэвисайда: I(t) = I 0σ(t) Азимутальная компонента электрического поля - Еφ Вертикальная компонента напряженности магнитного поля - Hz U(t) - входной сигнал V(t) - сигнал на ее выходе К(ω) - частотная характеристика системы u(ω) = К (ω)·v(ω) - преобразование в частотной области

Для прямой задачи ЗС: входной сигнал - момент источника первичного поля - I земля - частотная характеристика - K 3(ω) выходной сигнал - азимутальная компонента электрического поля Eφ(t) или вертикальная компонента напряженности магнитного поля Hz(t) КЕ(ω) = Еφ(ω)/I, KH(ω) = HZ(ω)/I Спектральная плотность функции Хэвисайда

Спектр входного сигнала Поле вертикального гармонического магнитного диполя над однородным полупространством

λ 1 << r Ряд Маклорена

Решение прямой задачи ЗС для однородного полупространства μ 0 = 4π10 -7

Становление поля над однородным полупространством Дальняя зона источника τ/r <<1

По мере увеличения τ (уменьшения u) растет глубина исследования - ближняя зона источника Ф(u) Азимутальная составляющая электрического поля вертикального магнитного диполя Удельное сопротивление полупространства

Основные способы вычисления кривых кажущегося сопротивления в ЗСТ Величина, обратная параметру становления u: 1/u = τ /2πt - электродвижущая сила

Совмещенные установки Два варианта трансформаций: -дифференциальное кажущееся сопротивление -дифференциальные кривые кажущейся продольной проводимости Дифференциальное кажущееся сопротивление при измерениях азимутальной составляющей вертикального магнитного диполя:

При измерениях внутри петли или с совмещенными петлями hi - глубины до центров отдельных слоев и Si - продольные проводимости Эквивалентная плоскость, расположенная на глубине hτ и имеющая продольную проводимость Sτ Принцип вычисления параметров эквивалентной плоскости

Схема определения F(m): - по заранее составленным для φ(m) таблицам или номограммам определяется параметр m и далее F(m).

Обработка и интерпретация кривых зондирования становлением поля в дальней зоне Трансформация сигнала становления, нормированного величиной ступенчатого тока в питающей цепи Экспериментальные кривые ρτ изображаются на билогарифмических бланках По оси ординат - соответствующее ей значение ρτ

Если в разрезе присутствует изолирующее основание, то на временах, для которых τ/Н > 1 кривые оканчиваются асимптотической ветвью, наклоненной к горизонтальной оси под углом 63° 25 Кажущееся сопротивление в пределах асимптотической ветви: Асимптота кривых - прямая линия рτ = 1 При τ/Н > 1 - поздняя стадия становления ρτДЗ зависят от размера установки, измеряемой компоненты поля, суммарной продольной проводимости разреза и параметра становления τ

Кривые ρτ в зоне S для различных компонент поля: 1 - осевая, 2 - экваториальная компоненты электрического поля; 3 - вертикальная компонента магнитного поля.

Качественная интерпретация. Выясняются закономерности изменения абсцисс и ординат минимумов и максимумов кривых ρτ, для чего строятся графики изменения этих параметров по профилям, анализируются карты типов кривых, вертикальные разрезы кажущегося сопротивления и кажущейся проводимости По величине и знаку расхождения ρτ на встречных установках могут быть выделены участки с постоянным углом падения опорного горизонта (моноклинали), синклинальные и антиклинальные перегибы, резкие изменения глубины залегания опорного горизонта типа сбросов, флексур Важная информация может быть получена при сопоставлении кривых ρτ, построенных по становлению электрической ρτзсэ и магнитной ρτзсм компонент поля

Расхождение кривых ρτзсэ и ρτзсм служат основанием для выделения в изучаемом разрезе экранирующих пропластков Количественная интерпретация материалов ЗСД: Определяется суммарная продольная проводимость надоопорной толщи (S). Определяется глубина залегания опорного горизонта. Оценивается мощность надопорного проводящего горизонта. На бланке с интерпретируемой кривой отмечают: - положение креста палетки - точка с координатами - абсциссу точки пересечения линии S палетки с горизонтальной осью бланка - модули палетки μ 2 n и ν 2 n - модуль кривой палетки, с которой сoвместилась интерпретируемая кривая d=r/h 1 - вычисляется суммарная продольная проводимость разреза

По абсциссе креста находится мощность первого слоя (в километрах): Полученное значение h 1 проверяется по величине относительного разноса: d = r/h 1 и значению откуда h = S 1 1 H = h 1 + h 2 = Sρ1 Палетка поздней стадии из альбома палеток Б. К. Матвеева y 1 = l Линия S ρτ = 1

Значение суммарной продольной проводимости вычисляют четырьмя способами: 1. По горизонтальной оси палетки - 2. По абсциссе вертикальной оси палетки - 3. По абсциссе точки пересечения линии S с горизонтальной осью палетки - 4. По абсциссе точки пересечения линии S с горизонтальной осью бланка -

Принципы обработки и интерпретация кривых зондирования становлением поля в ближней зоне Определяют кажущееся электрическое сопротивление ρτ и кажущуюся продольную проводимость разреза Sτ Sτ = hσ Продольная проводимость тонкой проводящей плоскости мощности h и проводимости σ Кривая Sτ(Hτ) Принципы анализа кривых Sτ(Hτ) На каждом графике Sτ(Hτ) обозначаются точки перегиба кривой, которые соответствуют границам слоев

По координатным осям определяется мощность Hj каждого слоя и соответствующее ему приращение суммарной продольной проводимости d. Sj Сопротивление слоя рассчитывается по формуле ρj =d. Hj/d. Sj Если мощный проводящий слйя, то Hj и d. Sj определяются хорошо Если мощный слой высокого сопротивления, то d. Sj определяется плохо, а мощность хорошо. Для маломощного проводящего пласта хорошо определяется d. Sj, и плохо HJ ; для оценки hj используют априорное ρj Маломощный высокоомный слой практически не проявляется на кривой ЗСБ