7 Дәріс. Электрлік барлау. Электрлік барлаудың физикалық-геологиялық негіздері.

Электрлік барлау - әдісінің мақсаты көптеген пайдалы қазбаларды іздеу және барлауда, әр түрлі геологиялық және инженерлік мәселелерді шешудегі ерекше орнымен анықталады. Ол әр түрлі масштабта және қолдану мақсатына байланысты геологиялық картаға түсіру, гидрогеология, тау жұмыстары саласында, техника мен әр түрлі басқа да ғылым салаларында, тіпті археологияға дейін алуан түрлі мәселелерді шешуге кеңінен қолданылады.

Электрлік барлау әдісі табиғи және жасанды электрлік-магниттік өрістерді зерттеуге негізделген.

Табиғи электромагнитік өрістер, табиғат құбылысының, әр түрлі факторлар әсерінен, өздігінен пайда болса, жасанды электроөрістер, арнаулы мақсатпен жасалған генераторлар көмегімен, қоздырылады. Бұл әдістің, негізгі маңызы, өрістің сыңарларын (компоненттерін) өлшеуге (негізделген) арналған (потенциал, градиент потенциал, электромагнит өрісінің-электр және магнит кернеуліктері, т.б.) жер бетінде, ауада, ұңғымада шахтада, рудниктерде тағыда өзендер мен көлдердің, теңіздермен мұхиттардың астында, үстіндеде өлшенеді. Өлшеудің нәтижесінде графиктер салынып, өрістің элементтерінің жер астына таралу картасы (жасалады) сызылады. Электромагнит өрісі, жер астына, өте ұлкен жылдамдықпен (таралып) тереңдеп, Жер үстіне көлімді мәліметтер (информация) алып келу қабілетімен ерекшеленеді. Сондықтан, графиктер мен карталар Жер қойнауының ішкі құрылысын сипаттап, тау жыныстарымен рудалар құрамы жайында мәліметтерге бай болады. Ең көлемді елеулі мәліметтерді ауытқу (аномалиялы) зонасынан алуға болады, олай дегеніміз, бақыланған өрістің қалыпты өрістен 3-4 есе, одан да көп болуын, ауытқу зонасы деп атайды. Бұл зона геологиялық қиманың ерекшеліктеріне сәйкес келетін геоэлектрлік өзгерістермен сипатталады. Бұл ерекшеліктерді нақтылап тексеру үшін, бақыланған өрістерді тиянақты зерттеп, бөлінген ауытқу өрістерін, қолда бар моделдермен салыстырып, физика-математикалық моделдеу көмегімен, белгілі геологиялық мәліметтерді пайдаланып, геологиялық қиманы, әр түрлі варианттарды қолданып, іріктеу арқылы, салу. Барлаудың негізгі мақсаты – ішкі құрылымдарды (структуралар) геологиялық қиманың заттық құрамын болжаукен байлықтарын іздестіру және барлау сатысында.

Барлау принциптеріне байланысты электрлік барлаудың барлық модификациясы төменгідей үш топқа немесе әдістерге бөлінеді:

а) Электрлік-магниттік зондылау;

б) Электрлік-магниттік профильдеу;

в) ұңғымалық электрлік барлау.

Әр-бір топ екіге бөлініп, тұрақты және айнымалы электрлік-магниттік өрістерді зерттеуге (арналған) негізделген.

Электрлік-магниттік зондылау дегеніміз-геологиялық қиманы тігінен зерттеу тәсілі. Электр тоғының жер астына таралу тереңдігін, Жер бетінде бір нүктеде, өрістің элементтерін өлшеп, тіркеуге негізделген.

Зондылаудың мақсаты-геологиялық қабаттарды кезек-кезегімен жүйелі, әр түрлі электрлік қасиеттерімен орналасуын және олардың қалыңдығын, тереңдігін, тірек болар беткейін анықтау.

Электрлік-магниттік профильдеу деп – профиль бойымен белгілі бағытта геологиялық қиманы зерттеу немесе, белгілі бір тереңдікке тараған электр тоғымен, геоэлектрлік қимадағы, кедергінің өзгерісін зерттеу. Бұл қатарға айнымалы және тұрақты токпен электропрофильдеу әдістеренің барлығы жатады: СЭП, ДЭП, КЭП әдістері бойынша (ЭП-СГ), (ЭП-ВП) және ЕП. Шағын топтары: (ДЭМП), НП, ДК, МПП, инфратөменгі жиілік модификациясы (ИНФАЗ-ВП), МТП. Айнымалы табиғи Электрлік-магниттік өріс (ПЕЭМП) – модификациясы – аэроэлектрлік барлау (АЭР).

Электрлік-магниттік өрістің теңдеуі.

Дж.К.Максвелл электр құбылысы мен магнитизимге арнап ортақ теория жасады.

Диффенциалдық түрі:

(10.1)

Физикалық мағынасы, тоқтың откізгіш қабілеті мен ток тығыздығы J болуы және ығысу тығыздығы J_ығ = dD/dt магнит өірісін қоздырады. Электр өрісінің уақытқа тәуелділік заңы, магнит өрісінің кеңістікте таралу заңын айқындайды.

(10.2)

Айнымалы магнит өрісі құйынды электр өрісін тудырады. Оның құйыны магнит индукциясы жылдамдығының уақытқа тәуелді өзгеруіне себебші болады. Кері (-) таңбамен алынады. Магнит өрісінің уақытқа тәуелді өзгеру заңы электр өрісінің кеңістікте таралу заңын айқындайды.

(10.3)

Магнит өрісінің басталар жері не қайнар көзі жоқ. Магнит өрісінің күш сызықтары тұйықталған. Табиғатта бос магнит зарядтары болмайды.

(10.4)

Көлемді электр зарядтарының бар болуы, электр өрісінің, қайнар көзімен басталар жерінің, пайда болуына себебші. Егер табиғатта электр заряды болмаса (σ₃ = 0) ,онда теңдеу былай жазылады div = 0. Олай болса, бұндай электр өрісінің қайнар көзі де басталар жеріде болмас еді.

Табиғатта электрлік-магниттік өрістің таралуы, ортаның физикалық қасиеттеріне, геометриялық факторларына, термодинамикалық күйіне және электрлік-магниттік өрістің тегіне, қор көзінің осы өрісті қоздырғыш қуатына байланысты болады.

Тұрақты ток өрісін зерттегенде төменгідей заңдылықтар мен теңдеулер қолданылады:

• Киргхоф заңы дифференциал түрі div i = 0,

• Ом заңы диф. түрі i = γ E, γ – м.э. өткізгіштігі, і – ток тығыздығы

• Лапластың теңдеуі ΔU=0.

• Декарт координатасында (х, у, z);

• Цилиндрлік координт. (r, φ, z);

• Cфералық координат (φ, θ, z);

Әдебиет.

12 нег. [57-103], 1 нег. [175-204], 2 нег. [129-139], 3 нег. [72-78],

4 қос. [281-301].

Бақылау сұрақтары.

1. Электрлік барлаудың физикалық-геологиялық негіздері.

2. Электрлік өріс түрлері.

3. Электрлік барлаудың жүргізілу орталары.

4. Дж.К.Максвелл электр құбылысы мен магнетизмге арналған ортақ теориясының диффенциалдық түрі.

5. Табиғи электрлік-магниттік өріс көзі.