1. Методи телуричних струмів та магнітотелуричного профілювання.

Магнітотелуричні методи ґрунтуються на вимірах варіацій (змін в часі) природного електромагнітного поля Землі космічного походження (3.2). Серед групи магнітотелуричних методів найбільш використовуваними в практиці прикладних геофізичних досліджень є магнітотелуричні зондування (МТЗ), магнітотелуричні профілювання (МТП) та метод телуричних струмів (МТС). Перший із них відноситься до класу зондувань, два інших – до класу профілювань.

Методи телуричних струмів (МТС) та магнітотелуричного профілювання (МТП). Методи МТС і МТП відносяться до модифікацій профілювання. У першому методі у відносно вузькому асимптотичному інтервалі періодів 10-100 с синхронно реєструються варіації електричних компонент Е_х, Е_у телуричного поля на базисній (стаціонарній в радіусі 30-50 км) точці, на якій глибина до ізолюючої основи розрізу та його сумарна поздовжня провідність відомі, та одній або декількох рядових (польових) точках, рівномірно розташованих на площі робіт. За результатами обробки даних спостережень найчастіше визначається телуропараметр , де та – ефективні (середні) за період значення напруженостей електричного поля відповідно на польовій та базисній точках. Побудовані карти цього телуропараметра якісно характеризують зміну сумарної поздовжньої провідності S надопорної частини розрізу (обернено пропорційна залежність). При відомій S на базисній точці вони можуть бути перераховані в карти сумарної поздовжньої провідності площі робіт, а останні, при відомому значенні середнього поздовжнього опору ρ_l ,– в структурні карти поверхні опорного горизонту за формулою Н=S∙ρ_l.

В методі МТП, як і при виконанні МТЗ, реєструються варіації всіх п’яти компонент електромагнітного поля (Е_х, Е_у, _,Н_х, Н_у, Н_z), але у такому ж як і в методі МТС вузькому асимптотичному інтервалі періодів. За результатом аналізу експериментальних даних визначається ефективний імпеданс Z_еф та сумарна поздовжня провідність надопорної частини геоелектричного розрізу: S=1/Z_еф. Отже результатами цих робіт є карти сумарної поздовжньої провідності та структурні карти глибин до поверхонь високоомних горизонтів. Інколи застосовується методика синхронної реєстрації варіацій на базисній і рядових точках. Така модифікація отримала назву комбінованого магнітотелуричного профілювання (КМТП).

Методи МТС та МТП характеризуються значно вищою продуктивністю, ніж метод МТЗ. При їх виконанні обов’язкова постановка в незначних об’ємах опорних магнітотелуричних зондувань. Методи можуть застосовуватися для вивчення рельєфу поверхні високоомних порід (кристалічного фундаменту, хемогенних відкладів та ін.), особливо при неглибокому (2-3 км) їх заляганні. На щитах метод МТП може застосовуватися для вивчення їх глибинної блоково-розломної тектоніки

2. Розв’язання прямих і обернених задач в магніторозвідці для тіл простої геометричної форми

Розрізняють якісну, кількісну та геологічну інтерпретацію даних магнторозвідки. Під якісною інтерпретацією розуміють аналіз магнітометричних даних з метою їх описання, класифікації аномалій, районування та наближеної оцінки аномалій. Кількісна інтерпретація – це сукупність прийомів визначення форми, глибини залягання та магнітних властивостей магнітозбурюючих об’єктів. Геологчіна інтерпретація має на меті пов’язати магнітні аномалії та виділені магнітозбурюючі об’єкти з геологічною будовою району. Методика кількісної інтерпретації включає вирішення прямої та оберненої задачі магніторозвідки. Під прямою задачею магніторозвідки розуміють знаходження аномалії від заданого об’єкту з відомими формою, розмірами, положенням в просторі, магнітними властивостями. Пряма задача вирішується однозначно. Обернена задача магніторозвідки полягає у визначені розмірів, форми, положення в просторі магнітних об’єктів за експериментально отриманими даними дослідження магнітного поля. Вирішення цієї задачі майже завжди неоднозначні.

Рішення прямої задачі у магніторозвідці ґрунтується на припущенні, що любе намагнічене тіло можна розглядати, як систему нескінченно великого числа магнітних диполів з упорядковано розташованими осями магнітних моментів. Тоді, якщо об’єм намагніченого тіла V, а вектор намагнічення , то dV – магнітний момент нескінченно малого об’єму dV. У цьому випадку для потенціалу U у точці P, яка знаходиться на відстані r від елементарного об’єму dV намагніченого тіла, можна записати

, (1)

де вектор спрямований по r у бік його зростання.

Якщо =, т. то всередині об’єму намагніченого тіла вектор I являється величиною постійною, тоді магнітний потенціал такого тіла визначається формулою

. (2)

Таке тіло називається однорідно намагніченим.

При інтерпретації матеріалів магніторозвідки шуканий об’єкт майже завжди приймається за однорідно намагнічене тіло або за сукупність кінцевого числа однорідно намагнічених тіл. Це дозволяє спростити аналітичну теорію інтерпретації даних магніторозвідки, хоча результати такої інтерпретації являються наближеними.

Методи вирішення прямої задачі. Аналітичні способи.Аналітичне рішення прямої задачі частіше усього здійснюється при наступних припущеннях: 1)тіло, яке утворює поле, намагнічене однорідно; 2)форма тіла достатньо проста: воно обмежено або площинами, або поверхнями другого порядку; 3)дія намагніченого тіла може бути помітно дією обмеженого числа точкових полюсів або магнітних диполів.

Задача вирішується або безпосередньо розрахунком інтеграла (2), або шляхом використання на основі теореми Пуассона виразу зв’язку між відповідними елементами гравітаційного та магнітного полів.

x

Рис.1. Магнітне поле над диполем.

Графічні способи. Реальні намагнічені тіла, які викликають магнітні аномалії, значно відрізняються за своїми формами від тих простих тіл, які викликають поля, що описуються вище. Розробка методики знаходження (хоча б приблизно) величин Z та Н, що викликані тілами, приблизно схожі за формою до реальних, привела до побудови спеціальних палеток, які дозволяють графічно визначити величини складових напруженості в окремих точках профілю.

Методи вирішення оберненої задачі. Методи характерних точок. У методах характерних точок розглядаються відношення, які пов’язують абсциси деяких точок аномальних кривих з елементами залягання збуджуючих мас для заданих та достатньо простих форм тіла. У якості характерних точок найчастіше усього фігурують точки максимумів х_max, мінімумів х_min, екстремуму x_ext, переходу через нуль х₀, перегину х_п, напівмаксимуму х_1/2, чверті максимуму х_1/4, перетину кривих Z та Н (х_пер). На аномальній кривій як завжди важко визначити абсолютне значення абсциси характерної точки, так як положення початку координат у загальному випадку залишається невідомим. У зв’язку з цим часто використовують відстань між парами одноіменних характерних точок. Абсциса максимуму кривої Z та абсциса переходу кривої Н через нуль співпадає з проекцією середини пласта на профіль вимірів. Метод дотичних. Найбільш популярний варіант з використанням поправочних коефіцієнтів П’ятницького. При реалізації цього варіанта на графіці аномальної кривої (маємо графік, що представляє собою максимум, що супроводжується двома мінімумами) проводить п’ять дотичних: у точці максимуму, у точках максимумів та в точках перегинів. Потім визначаються (відносно умовного початку координат, за яке приймається точка максимуму аномалії) абсциси точок перетину горизонтальних та похилих дотичних та абсциси точок перегинів кривої. Оцінка глибини залягання та горизонтальної потужності пластоподібних тіл та глибини розміщення центра мас ізометричних та циліндричних тіл проводиться по спеціальним таблицям. Інтегральні методи. Для визначення елементів залягання збуджуючих об’єктів розглядаються площі та об’єми, обмежені графіками або ізолініями аномалій. За інтегральними формулами можуть бути визначені: спільний магнітний момент М, координати центру тяжіння збуджуючого об’єкту (x_ц,y_ц,h_ц), кут відхилення вектора намагнічення від вертикалі θ та в деяких випадках глибину залягання верхньої кромки магнітних тіл h. При застосуванні тих або інших інтегральних методів розрахунку достатньо зробити грубе передбачення про форму збуджуючих об’єктів, яке визначається видом вивчаємої аномалії.

Білет № 23