Методика магнитотеллурических и магнитовариационных наблюдений

В настоящее время созданы и эффективно применяются на практике различные системы наблюдений магнитотеллурического поля. В за­висимости от вида этих систем и характера самих измерений раз­личают основные модификации: магнитотеллурическое зондирова­ние (МТЗ), магнитотеллурическое профилирование (МТП), метод теллурических токов (ТТ), магнитовариационное зондирование (МВЗ), магнитовариационное профилирование (МВП), глубинное электромагнитное зондирование (ГЭМЗ).

Магнитотеллурические методы

Основным магнитотеллурическим методом является магнитотеллу­рическое зондирование, которое заключается в одновременной ре­гистрации горизонтальных компонент магнитотеллурического поля Е_х, Е_у, Н_х, Н_у в одной или нескольких точках на поверхности земли.

Измерительная установка состоит из двух взаимно перпендику­лярных измерительных линий M₁N₁ и M₂N₂, являющихся датчи­ками электрического поля Е_х и Е_у, и двух взаимно ортогональных датчиков магнитного поля Н_х и Н_у (рис. 11). Электрическое поле измеряется в милливольтах на километр:

E_x ≈ ∆U_M1N1/M₁N₁;

E_y ≈ ∆U_M2N2/M₂N₂.

Рис. 11. Схема измерений в методе МТЗ

И ндукция магнитного поля измеряется в нанотеслах:

1 нТл = А/м. (Тесла = Гн/м·А/м)

Длина приемных линий M₁N₁ и M₂N₂ обычно составляет 200 - 500 м. Направление измерительных линий и ориентацию магнитометров выбирают в соответствии с основными элементами простирания структур в районе исследований. Диапазон регистрируемых периодов - от долей секунд до десятков минут. При глубинных исследованиях регистрируются длиннопериодные ва­риации (до нескольких часов и даже суток). Наблюдения ведутся при помощи цифровых электро­разведочных станций.

Обработка результатов измерений заключается во временном спектральном анализе вариаций поля и определении матриц операторов (тензоров) импеданса Z и адмитанса Y. Элементы этих мат­риц являются функциями электропро­водности, т. е. зависят только от координат точки наблюдения, временной частоты и распределения электропроводности в среде. Поэтому эти функции и используются при дальнейшей интерпре­тации результатов МТЗ, заключающейся, как правило, в построе­нии кривых кажущихся сопротивлений и решении обратных гео­электрических задач.

Упрощенной модификацией МТЗ является магнитотеллурическое профилирование. В этом методе применяется та же схема изме­рений, что и в методе МТЗ, однако измерения проводятся в отно­сительно узком диапазоне периодов, отвечающих частотному ин­тервалу S, который обычно лежит в пределах 10 - 100 с. Импеданс однозначно определяется суммарной продольной проводимостью S проводящей толщи, залегающей на высокоомном опорном геоэлек­трическом горизонте, поэтому указанная методика позволяет непосредственно по импедансу определять S. В связи с этим благо­приятными для постановки МТП являются районы с неглубоким (до 2 - 3 км) залеганием кристаллического фундамента. В этом слу­чае метод дает возможность определять S осадочного чехла. По результатам наблюдений S строится карта распределения суммар­ной продольной проводимости по площади исследований. Эта карта, может быть пере­строена в структурную карту по поверхности кристаллического фундамента. Для этого нужна лишь дополнительная информация о закономерностях латерального изменения средней продольной проводимости σ₁ осадочного чехла.

Метод теллурических токов заключается в синхронной регистрации горизонтальных компонент теллурического поля Е_х, Е_у в двух точках - базисной и полевой. Базисная точка в процессе

наблюдений остается неподвижной, а полевая точка - перемещается по некоторой площади. Обработка данных МТТ заключается либо в визуальном выделении квазисинусоидальных вариаций (при ручной обработке), либо во временном спектральном анализе вариаций теллуриче­ского поля с последующим определением матрицы теллурического оператора (теллурического тензора). Здесь - радиус-вектор полевой точки в некоторой произвольно выбранной на по­верхности земли системе координат, а - радиус-вектор базис­ной точки. Обычно расстояние между точками и не превышает 80 - 100 км, чтобы сохранялись устойчивые линейные связи между теллурическими полями в этих точках. По результатам наблюдений строятся карты распределения элементов матриц теллурических операторов и различные функции от них. Эти параметры являются функциями электропроводности. Эти карты отра­жают распределение суммарной продольной проводимости S оса­дочного чехла.