12. Геологические задачи электроразведки, измерительные схемы.
Электроразведка
(электрическая, или точнее электромагнитная
разведка) объединяет физические методы
исследования геосфер Земли, поисков и
разведки полезных ископаемых, основанные
на изучении электромагнитных полей,
существующих в Земле в силу естественных
космических, атмосферных или
физико-химических процессов или созданных
искусственно. К электромагнитным
свойствам горных пород относятся
удельное электрическое сопротивление
(
),
величина, ей обратная - удельная
электропроводность (
),
поляризуемость, диэлектрическая (
)
и магнитная (
)
проницаемости.
Несмотря на то, что все методы электромагнитных зондирований предназначены для расчленения горизонтально и полого слоистых сред, их геологические возможности разные и зависят прежде всего от проектируемой глубинности и решаемых задач.
С помощью этих методов решаются следующие задачи:
Определение мощности и состава покровных и коренных осадочных отложений, глубины залегания фундамента, что очень важно для структурно-геологического объемного картирования;
Оценка геометрических параметров и физических свойств массивов горных пород, представляющих большой интерес для инженерно-геологического, мерзлотно-гляциологического, гидрогеологического картирования;
Поиски пластовых, как правило, нерудных полезных ископаемых. При структурных исследованиях на суше и морях до глубин 5 - 10 км используются ДЗ, ЗСД и ЗСБ, а чаще магнитотеллурические методы и прежде всего МТЗ. Изучение глубинной неоднородности Земли можно проводить с помощью ГМТЗ.
13. Геологические задачи электроразведки, измерительные схемы.
Методы электроразведки
В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости от принципа исследования их можно разделить на следующие группы или методы: электромагнитное зондирование, электромагнитное профилирование и скважинную электроразведку. В каждой из них условно выделяются две подгруппы модификаций, основанных на изучении квазистационарных и переменных электромагнитных полей. Рассмотрим сущность методов.
Электромагнитное зондирование
Определяют удельное сопротивление и диэлектрическую проницаемость пород.
Электромагнитным зондированием называют способ просвечивания слоистой толщи земли постоянным или переменным электрическим током. Он основан на измерении компонент поля в одной или одновременно в нескольких точках земной поверхности при последовательном увеличении глубины проникновения электрических токов. Электромагнитные зондирования применяют главным образом при региональных, структурно-картировочных и разведочных исследованиях, когда ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определения последовательности залегания пластов и картирования тектонических структур, в частности при поисках месторождений нефти и газа.
Электромагнитное профилирование
Измеряют кажущееся сопротивление, определяют поляризуемость пород.
Электромагнитным профилированием называют способ исследования верхней части разреза, основанный на изучении компонент естественного или искусственного поля вдоль профиля при ограниченной или фиксированной глубине проникновения тока. Существенным является то, что глубина "охвата" током горных пород вдоль всего профиля сохраняется примерно одинаковой. Если при этом изучают искусственное поле, то профилирование представляет собой по сути дела упрощенную модификацию электромагнитного зондирования. Типичными задачами для электромагнитного профилирования являются геологическое картирование, прослеживание рудоконтролирующих или закарстованных зон, поиски рудных и нерудных полезных ископаемых.
Скважинная электроразведка
Измеряют амплитуды, фазы. Определяют диэлектрическую проницаемость, добротность среды.
Скважинной электроразведкой называют способ объёмного изучения межскважинного пространства, основанный на возбуждении и изучении поля как внутри скважин, так и на поверхности земли, а также на электромагнитном просвечивании окружающей среды. Скважинные модификации применяют для поисков залежей полезных ископаемых в околоскважинном и межскважинном пространствах, изучения формы, размеров и компонентного состава залежи, а также для увязки результатов наземных и скважинных наблюдений. Выделяются наземные, морские, шахтно-рудничные и аэрометоды зондирования и профилирования, а также скважинные методы исследования. Все они, по существу, сводятся к трём выделенным группам.
Число методов электроразведки велико, они различаются типом используемых полей: их природой, частным составом, закономерностями распространения в геологической среде. Электромагнитные поля могут быть естественными и искусственными, постоянными и переменными, в последнем случае – гармоническими и нестационарными. Их распространение в среде определяется частотой поля и электромагнитными свойствами горных пород. Измеряя разности электрических потенциалов, векторы напряженности электрической и магнитной компонент электромагнитного поля на земной поверхности, над ней или в скважинах, можно судить о пространственном распределении этих свойств пород в изучаемой геологической среде.
Поскольку дифференциация по электрическим свойствам горных пород, руд, различных геологических объектов очень велика, возникает возможность определения параметров геоэлектрического разреза и дальнейшей их геологической интерпретации в терминах структуры, состава, фазового состояния горных пород, определения природы границ изучаемых объектов.
Закономерности распределения электрических свойств являются физико-геологическими предпосылками применения электроразведки:
Выделяют 4 направления электроразведки по характеру решающих геологических задач:
Рудное – поиски и разведка рудных месторождений, детальное картирование складчатых областей, изучение массивов пород в целях разработки месторождений;
Структурное – изучение мантии Земли, строения земной коры, региональное геологическое картирование платформенных областей, поиски нефтегазоносных структур, исследование угольных бассейнов, поиски залежей солей и др.;
Поиски подземных вод, изучение гидрогеологического режима артезианских бассейнов, задачи экологии, гидромелиорации.
Инженерно-геологическое - изыскания и исследования оснований для крупных инженерных сооружений (плотин, электростанций, заводов), исследование многолетнемерзлых толщ.
В зависимости от задач физико-геологических условий района исследований методы электроразведки могут быть реализованы как наземные, подземные морские, аэрокосмические.