3.6. Электроразведка

Электроразведка отличается от других методов разведочной геофизики тем, что имеет наибольшее число разновидностей, достигающее не менее сотни. Эта особенность объясняется тем, что в электроразведке используются несколько независимых друг от друга свойств пород, поля естественного и искусственного происхождения. Исследуются не только потенциалы, но их производные, а также фазовые соотношения. В целом электроразведка изучает естественные и искусственно создаваемые в Земле электрические и электромагнитные поля. Методы электроразведки основаны на различных электрических свойствах геологических тел, таких как электрическая поляризуемость (η), электрохимическая активность, удельная электрическая проводимость (σ) и обратная ей величина - удельное электрическое сопротивление (ρ), диэлектрическая (ε) и магнитная проницаемость. Метод естественного электрического поля (метод ЕП) основан на изучении постоянных во времени электрических полей, возникающих в процессе окисления-восстановления рудных тел, за счет фильтрационных и диффузионных процессов в порах горных пород. Магнитотеллурические методы измеряют переменную составляющую регионального естественного электромагнитного поля Земли. Метод переменного естественного электрического поля (ПЕЭП) основан на изучении электромагнитного поля, создаваемого удаленными грозовыми разрядами с частотой 30-300 Гц. Широко известны также метод вызванной поляризации (ВП); контактный способ поляризационных кривых (КСПК); метод частичного извлечения металлов (ЧИМ) и разные модификации метода переменного тока. Для возбуждения электромагнитных полей в земле в большинстве методов используются генераторы переменного тока. Ток вводится в землю не только через металлические электроды, но и индуктивным способом, раскладывая на поверхности рамочные и магнитные антенны, незаземленных петель, кабелей. Это позволяет проводить электроразведочные работы и на скальных грунтах и в мерзлых породах. Методы постоянного тока основаны на пропускании постоянного тока и сводятся к пропусканию тока по горным породам и одновременном измерении разности потенциалов ΔU, силы тока I для последующего измерения сопротивления. Электроразведку применяют для литологического картирования, изучения рельефа кристаллического фундамента, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий [Логачева В.М., Ефремова О.А. Классификация методов электроразведки и их применение. //28 Научная конференция профессорско-преподавательского состава и сотрудников НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, 2011. -Новомосковск. -2011. С. 79-80.].

При поисках глубоко залегающих полезных ископаемых наряду с сейсморазведкой большими перспективами обладает электроразведка. Электропроводность позволяет судить о вещественном составе, температуре и флюидном режиме земных недр. Электропроводность может нести также косвенную информацию о пористости и структурной организации токопроводящих каналов на глубине, о наличии зон частичного плавления и о реологических свойствах литосферы. Одним из путей повышения достоверности электроразведки является увеличение точности определения функции отклика среды. В этом отношении большой интерес представляют зондирования с мощными контролируемыми источниками (CSAMT) в комплексе с АМТ-МТЗ. Главным достоинством CSAMT является то, что положение и конфигурация источника точно известны и может быть выбран оптимальный частотный диапазон зондирования. Современные мощные генераторные устройства и компьютеризированные цифровые измерительные системы позволяют накапливать и уверенно регистрировать полезный сигнал на фоне интенсивных промышленных помех. В сентябре 2011 г. Кольским научным центром РАН и СПбФ ИЗМИРАН выполнен первый этап работ по созданию техники зондирований с естественными и мощными контролируемыми источниками в Ямало-Ненецком автономном округе. Работы проводились в районе сверхглубоких скважин СГ-6 (Тюменская) и СГ-7 (Ен-Яхинская). Полученные результаты показали преимущества и широкие возможности электромагнитных зондирований с естественными и контролируемыми источниками при изучении глубинного строения осадочного чехла нефтегазоносных территорий Ямало-Ненецкого автономного округа. Основные перспективы в направлении глубинных зондирований с мощными контролируемыми источниками связаны с использованием длинных заземленных линий в виде промышленных ЛЭП [Жамалетдинов А.А., Петрищев М.С., Шевцов А.Н. и др. Электромагнитное зондирование земной коры в районе сверхглубоких скважин СГ-6 и СГ-7 в полях естественных и мощных контролируемых источников. //Докл. РАН. -2012. -445. -№ 2, с. 205-209.: ил.].

Развитие рудной электроразведки связано преимущественно с поисками и разведкой колчеданных месторождений. В составе электроразведочных методов особое место занимает индуктивная электроразведка. Необходимость поисков локальных скоплений проводящих руд под покровом пород с высоким электрическим сопротивлением определила обращение к импульсным методам индуктивной электроразведки, обладающим в отличие от методов постоянного тока, принципиальными преимуществами. В современных условиях, когда исчерпан фонд легко открываемых колчеданных месторождений они приобретают ведущее значение. В основе первых электроразведочных работ лежат достаточно простые физические модели - электропроводящие эродированные и неэродированные объекты (массивные руды, электрические сопротивления - порядка 0,01-1,0 Омм) во вмещающих вулканогенно-осадочных породах (500-3000 Омм), перекрытые покровными рыхлыми отложениями (5-50 Омм). На основе этих моделей удалось реализовать теоретические решения прямых и обратных задач, построить оптимальные методики наблюдений, получить результаты на локальных особо перспективных участках в виде четко выраженных аномалий. Феноменальные успехи были достигнуты при использовании электроразведки в процессе выявления рудных тел месторождений (Гайского, Учалинского, Блявинского, Сибайского, Джусинского, Александринского) и других объектов, где в отдельных компактных телах сосредотачивается основная масса сплошных руд. В геоэлектрическом разрезе такие тела могут быть аппроксимированы однородными проводящими объектами геометрически правильной формы. В импульсной электроразведке и наиболее широко применяемом методе переходных процессов (МПП) в варианте зондирований (ЗМПП) такие объекты создают аномалии с классическим монотонным затягивающимся спадом ЭДС, вызванным вихревыми процессами в проводниках индукционного становления. Методическое и аппаратурное обеспечение этого направления исследований получило ведущее значение при поисках рудных тел колчеданных месторождений. Однако эффективность импульсной электроразведки оказалась значительно ниже ожидаемой. Оказалось, что протекание переходных процессов в различных природных средах может иметь более сложный характер, чем это представлялось ранее в теории ЗМПП. При полевых наблюдениях стали регистрировать сложные типы немонотонных переходных процессов, в том числе со сменой знака сигнала [Яхина И.А., Виноградов А.М. Импульсная электроразведка при обеспечении поисков и изучении «рудных холмов» колчеданных месторождений. //Геодинамика, рудные месторождения и глубинное строение литосферы. 15 Чтения памяти А.Н. Заварицкого: Всероссийская конференция с международным участием, Екатеринбург, 2012. -Екатеринбург. -2012. С. 295-296.: ил.].

Межскважинная электротомография (МЭТ) вызванной поляризации (ВП) - одно из развивающихся направлений электроразведки. Разрешающая способность этого метода позволяет детально изучать распределения удельного электрического сопротивления и поляризуемости в условиях сложных сред. А.В. Воробьева, К.В. Титов и др. представили одну из возможных технологий проведения МЭТ ВП во временной области, методику обработки и интерпретации данных. Проиллюстрированы результаты применения МЭТ ВП на участке с сульфидным оруденением (Кольский полуостров) [Воробьева А.В., Титов К.В., Каминский А.Е., Маренко А.М. Опыт применения межскважинной электротомографии вызванной поляризации для детального изучения сульфидного оруденения. //Зап. Горн. ин-та. -2011. -194, с. 158-161.].

В последние годы для решения широкого спектра задач в области горно-геофизических исследований все чаще привлекают метод георадиолокации. На стадии детальной разведки и подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых, в том числе и коренных месторождений алмазов - кимберлитовых трубок, применяется комплекс методов, включая бурение и каротаж скважин с последующей интерполяцией данных, полученных в результате выполненных работ. При разработке глубоких горизонтов кимберлитовой трубки проектный и фактический контуры не всегда совпадают. В связи с этим возникает необходимость установления более точного пространственного положения контуров рудного тела на каждом рабочем горизонте. Модель коренного месторождения алмазов имеет, как правило, субцилиндрическую форму с «раздувами» в карбонатной толще, содержащей в ряде случаев прослои мягкого и пластичного галита, и «пережимами» в глинисто-карбонатных отложениях, представленных в разрезе доломитами, ангидритдоломитами и известняками. Определение пространственного положения геологических границ, в том числе и контакта кимберлитовой трубки с вмещающими породами, - одна из задач, успешно решаемая с помощью георадиолокации. Условием применения георадиолокации является дифференциация горных пород массива по относительной диэлектрической проницаемости и удельному электрическому сопротивлению. При проведении георадиолокационных измерений передатчик возбуждает антенну очень короткими электрическими импульсами. При этом передающая антенна излучает сверхширокополосные, полуторапериодные электромагнитные волны. Электромагнитные волны распространяются в горном массиве, отражаясь при этом от различных неоднородностей (металлов, пустот, границ, слоев с различными электрическими параметрами и т. п.). Отраженные волны принимаются приемной антенной и несут в себе информацию о зондируемой среде. По временной развертке оценивается время задержки отраженного сигнала и определяется расстояние до объекта. Привязка результатов скважинной георадиолокации к планам горных выработок осуществляется с применением данных инклинометрии, полученных перед проведением радиолокационных исследований для определения пространственного положения скважины (азимут проложения, угол падения/восстания). Данный комплекс исследований, в числе других, применяется в последние годы при разработке глубоких горизонтов рудников Интернациональный и Мир. Применение радиолокации для уточнения пространственного положения контуров рудного тела на всех рабочих горизонтах ограничивается физическими возможностями метода. По справочным данным известно, что соли имеют наименьшую относительную диэлектрическую проницаемость (ε = 6) среди пород, представленных в горном массиве (до 50 единиц). При проведении исследований в солях глубинность метода на частоте 900 МГц составит 8-10 м, а на частоте 500 МГц - 10-12 м. И в целом, чем выше диэлектрическая проницаемость вмещающих пород, тем меньше расстояние от поисковой или разведочной скважины, на котором возможно уверенное выделение границы в рудным телом. При этом граница рудного тела и вмещающей среды - не локальный, а достаточно протяженный по своим размерам объект, поэтому для увеличения расстояния уверенного ее выделения георадиолокационные исследования проводятся на более низких частотах [Ковальский Я.Ф. Применение георадарных технологий при оконтуривании рудного тела кимберлитовых трубок Интернациональная и Мир. //Материалы Всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения члена-корреспондента академии наук СССР М.М. Одинцова, Иркутск, 7-11 нояб., 2011. Сборник тезисов докладов. -Иркутск. -2011. С. 90-92.: ил.].

На настоящем этапе развития метода георадиолокации, наиболее убедительные результаты получаются при решении задач изучения геометрии геологических разрезов. Специализированные процедуры обработки данных измерений позволяют делать послойные пересчеты скоростей, для повышения точности масштабирования георадиолокационных разрезов по глубине, при этом учитывается влияние рельефа профиля и GPS привязка точек измерений. Высокая оперативность измерений и процесса обработки данных, в сочетании с незначительными трудозатратами, делает георадиолокацию достаточно эффективным методом детального изучения верхней части геологического разреза. Вместе с тем, многообразие и специфика современных задач, ориентированных на изучение все более сложных геологических объектов, требуют разработки новых методических приемов, процедур обработки и способов интерпретации, расширяющих возможности метода. Георадиолокация относится к высокочастотным методам электроразведки. В отличие от методов электрометрии и подобно сейсмическим методам разведки в искусственно возбуждаемых упругих волнах, исследуемый массив подвергается импульсному воздействию электромагнитного поля. Для осуществления направленного воздействия на исследуемую среду используется эффект преимущественного формирования электромагнитного поля в диэлектрически более плотных средах, т.е. при расположении излучателя на поверхность излучаемой среды, максимум энергии перераспределяется в направлении среды с большей диэлектрической проницаемостью. Для исследований из горных выработок излучение в воздушную полусферу экранируется поглотителями, обеспечивающими затухание прямого сигнала. Энергетические возможности георадиолокационных систем ограничены техническими сложностями реализации компактных измерительных систем. Глубинность метода обеспечивается оптимизацией выбора используемого спектра частот, ширина которого зависит от длительности зондирующего импульса, а средняя частота определяется исходя из удельного поглощения электромагнитных волн в исследуемых породах [Федорова Л.Л., Омельяненко А.В. Исследование структурных особенностей мерзлого горного массива методом георадиолокации. //Информационные технологии в горном деле. Доклады Всероссийской научной конференции с международным участием, Екатеринбург, 12-14 окт., 2011. -Екатеринбург. -2012. С. 226-230.: ил.].

С точки зрения физического и математического аспектов электромагнитных зондирующих систем уточнены некоторые положения импедансного подхода в современной электроразведке. Возникла необходимость замены «классической» электродинамической парадигмы на парадигму фронтальной электродинамики неустойчивой среды, объединяющей фрактальную геометрию и теорию электромагнетизма Использование теории фракталов, детерминированного хаоса, масштабной инвариантности (скейлинга) и дробных операторов открывает дополнительные возможности и перспективы в обработке данных наблюдений и повышении информативности зондирующих систем, ориентируя их на получение качественно новой информации о геологичекой среде [Шуман В.Н. Современные электромагнитные зондирующие системы: состояние, тенденции развития, новые идеи и задачи. //Геофиз. ж. -2012. -34. -№ 4,. с. 282-291.].

Е.П. Велихов, М.С. Жданов и др. изучили возможности низкочастотной электроразведки с искусственным источником для обнаружения углеводородов в перспективных антиклинальных структурах на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения в Баренцевом море, которое состоит из нескольких продуктивных горизонтов. В точках, расположенных на дне моря, по площади над антиклиналью рассчитывались все компоненты электромагнитного поля для различных способов возбуждения первичного поля источником на различных частотах в диапазоне 0.01-10 Гц. Наиболее эффективным с точки зрения диагностики наличия/отсутствия газоконденсата оказалось горизонтальное расположение источника с направлением оси источника к центру месторождения и измерение вертикальной компоненты электрического поля. Установлено, что стандартный вариант электроразведки работоспособен, но менее надежен, чем предлагаемый [Велихов Е.П., Жданов  МС., Коротаев С.М. и др. Развитие прямых электромагнитных методов для поиска углеводородов в море. //Инновационные электромагнитные методы геофизики. Сборник статей, Москва, 2012. -М. -2012. С. 210-218.].

Для интерпретации полевых данных электромагнитных зондирований широко используются различные программно-алгоритмические комплексы моделирования и инверсии, базирующиеся на модели горизонтально слоистых сред. Практически во всех этих комплексах имеется блок автоматической интерпретации, основанный на минимизации невязки между теоретической и полевой кривой зондирования. Такой способ интерпретации является наиболее быстрым, но как показывает опыт, для большинства геофизических задач не оптимален, так как не позволяет получить необходимое решение. Это связано с целым рядом обстоятельств и, в общем, свидетельствует о некорректности решения обратной задачи электроразведки. Всегда необходим анализ полученных полевых данных, их сортировка. На первом этапе выделяются наиболее неискаженные кривые, для которых возможна интерпретация с использованием горизонтально-слоистой модели. Их обработка при максимально полном использовании априорных данных дает возможность оценить геоэлектрические параметры объекта исследования в первом приближении. Необходимо исследование характерных искажений полевых кривых относительно графиков зондирования над слоисто однородной моделью. Полевые данные метода сопротивлений, полученные на территории Курайской межгорной впадины, были истолкованы с помощью программного комплекса решения обратных задач СОНЕТ. Были построены геоэлектрические разрезы по профилям в южной части впадины и выявлены характерные искажения. Для их анализа и оценки была выбрана программа 3DCXH, созданная профессором Клаусом Спитцером (Германия). Она предназначена для 3D моделирования методом сопротивлений. Прямая задача решается на основе алгоритма конечных разностей, используя метод сопряженных градиентов. Было выполнено моделирование с применениеием программы 3DDCXH, с помощью которого оценены реальные размеры сложных ступенчатых структур в фундаменте Курайской депрессии [Неведрова  Н.Н., Санчаа А.М. Применение прямых и обратных задач для интерпретации полевых данных геоэлектрики. //Обратные и некорректные задачи математической физики. Международная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения академика Михаила Михайловича Лаврентьева, Новосибирск, 5-12 авг., 2012: Тезисы докладов. -Новосибирск. -2012. С. 282.].

Оценка возможностей системы для зондирований методом переходных процессов должна включать измерения в поле с использованием моделей, по размерам сопоставимым с генераторно-приемной установкой и изучаемыми геологическими объектами. В качестве такой модели удобно использовать горизонтальную петлю, нагруженную на известное сопротивление. Ее достоинствами являются простота раскладки на местности, возможность контролировать параметры и рассчитать собственную переходную характеристику. Средствами полевого эксперимента и компьютерного моделирования изучено влияние вихревых токов, устанавливающихся в однородном проводящем полупространстве, на переходный процесс тока в нагруженном на резистор проволочном контуре. Это влияние проявляется как на ранних, так и на поздних временах регистрации переходного процесса. Чем выше удельное сопротивление земли, тем при прочих равных условиях шире временной диапазон, в пределах которого измеренная переходная характеристика совпадает с рассчитанной для непроводящей земли. Использование нагруженной на резистор петли-модели, расположенной вблизи генераторно-приемной установки, позволяет оценивать реальные возможности системы для проведения электроразведочных работ методом переходных процессов или его аналогов. Измерение тока в контуре-модели может быть использовано для оценки удельного сопротивления земли. Замкнутая петля-модель снижает скорость нарастания и амплитуду начального воздействия на измерительную петлю или индукционный датчик [Кожевников Н.О. Переходной процесс в петле и его использование при оценке измерительной системы для импульсной индуктивной электроразведки //Геол. и геофиз. -2012. -53. -№ 11, с. 1614-1627.].

Новые представления о возможностях электромагнитных методов в разведке и поисках нефти и газа основаны на результатах, полученных с использованием современной высокоточной аппаратуры в различных нефтегазоносных провинциях России. Как оказалось, аномалии повышенного сопротивления над месторождениями связаны с областями высокой степени литогенеза и охватывают интервалы глубин, значительно большие, чем мощность продуктивных горизонтов. Поэтому такие аномалии имеют как локальные, так и региональные составляющие по латерали. Существенное влияние локальных горизонтальных неоднородностей ВЧР на результаты работы нужно учитывать при оценке эффективности тех или других методик [Ингеров О., Фельдман И.С., Кругляков Е Геологические и методические основы и аппаратурно-технологические возможности нефтегазовой электроразведки. //Инновационные электромагнитные методы геофизики. Сборник статей, Москва, 2012. -М. -2012. С. 69-89.].

Последние исследования доказали возможность использования периодических электромагнитных (ЭМ) зондирований с контролируемым источником для наблюдения состояния морских нефтяных и газовых месторождений. С целью характеристики информации, которая может быть получена о резервуарах, проведены исследования модели ЭМ-зондирования для латерального заводнения резервуара, где накопление углеводорода происходило в тонкой куполоподобной структуре. Оказалось, что фронт заводнения может быть восстановлен с помощью трехмерной инверсии. При работе с моделью ЭМ-сигналы с шумовым порогом подвергаются различным сценариям инверсии. Хотя проблема инверсии данных ЭМ-зондирований неотъемлемо трехмерная, она имеет сильные ограничения, так как геометрия резервуара установлена до начала разработки, благодаря сейсмическим исследованиям с достаточно высоким разрешением. Параметры горных пород и флюидов измерены каротажем, а различные сценарии разработки содержатся в динамических моделях резервуара [Блак Ноэль, Вилсон Гленн, Эндо Масаши, Жданов М.С. Мониторинг месторождений с помощью трехмерной инверсии результатов морских электромагнитных зондирований с контролируемым источником. //Инновационные электромагнитные методы геофизики. Сборник статей, Москва, 2012. -М. -2012. С. 43-50.: ил.].

Основной объем информации о новейших электроразведочных методах и аппаратуре специалисты получают из научно-технических публикаций. Тем не менее, значительный ее объем представляется пользователю в результате информационной деятельности патентных органов различных стран. С целью повышения достоверности геофизического прогноза геологических неоднородностей предлагается патентуемый способ геоэлектроразведки, заключающийся в следующем.

По результатам измерений по базовой системе наблюдений определяют проводимость среды. На базе полученных данных составляют предварительную 3D-модель, для которой выполняют 3D-расчет и вычисляют невязку относительно измеренных данных, исключая ложные неоднородности и подбирая 3D-объекты с эпицентрами под точками базовой системы наблюдений. В результате получают уточненную 3D-модель и определяют расположение аномалий проводимости в целевых горизонтах. По профилям, проходящим через центры выделенных аномалий, проводят дополнительные измерения и определяют невязку для имеющейся уточненной 3D-модели, которую корректируют. В результате подтверждают или опровергают наличие аномалий проводимости в целевом горизонте и определяют ее параметры. Оценивают поперечный размер выявленных аномалий и в случае его значимого влияния выполняют измерения по профилям, проходящим через центры этих аномалий. Используя данные полученной системы наблюдений, включающей базовую систему наблюдений и указанные дополнительные профили, выполняют 3D-инверсию. В результате получают окончательную геоэлектрическую 3D-модель исследуемой среды [Тригубович Г.М., Персова М.Г., Соловейчик Ю.Г. Способ геоэлектроразведки. /Пат. 2411549 RU, МКИ G01V 3/08 (2006.01). № 2009137048/28. Заяв. 06.10.2009. Опубл. 10.02.2011.].

Электроразведочные методы являются основными, с помощью которых выполняется разведка угольных месторождений и контроль добычи угольного сырья. Искусственные постоянные электрические поля создают с помощью источников тока, подключаемых к электродам - заземлителями (А, В). Величина и стабильность тока анода - одна из основных характеристик, влияющих на точность геоэлектрических измерений. Причиной изменения тока растекания может быть электроосмос. Электроосмотический перенос влаги от анода к катоду приводит к увеличению переходного сопротивления анодного заземлителя. Исследованы основные факторы, определяющие кинетику электроосмоса, на двух модельных системах: плоскопараллельные и цилиндрические соосные электроды. Для экспериментальной модели плоскопараллельных электродов использована установка, имеющая вид прямоугольной пластмассовой ванны размерами 10×10×20 см³. На торцах ванны установлены электроды. Анод выполнен из титана, катод - из металлической сетки. Цилиндрическая модель представляла собой два концентрических электрода в пластмассовой ванне. Диаметр катода 15 см, анод диаметром 2 см. В обеих установках использовалась засыпка из кварцевого песка, промытого в течение 1 часа проточной водой. Измерения проводились при насыщенности дистиллированной водой 1 и 0,5 объемной доли. Кроме того, были выполнены измерения сопротивления засыпки электрода длиной 2 м и диаметром 350 мм, погруженного в условиях полевого заземления. Выведены уравнения, хорошо совпадающие с экспериментальными данными. Было определено, что время уменьшения тока вследствие электроосмоса экспоненциально зависит от величины электроосмотического переноса. Эти результаты показывают, что в течение короткого промежутка времени может значительно изменяться сила тока растекания. При этом, чем больше эффективный объем анода и чем меньше его длина, тем меньше влияние рассматриваемого эффекта на силу тока. Таким образом, можно сделать вывод, что при планировании геоэлектрических измерений необходимо учитывать электроосмотическое изменение тока. Время включения питающей линии (А, В) должно учитывать геометрию электродов и величину силы тока [Гукасов А.С., Логачева В.М., Подольский В.А. Исследование электроосмотических процессов в прианодном пространстве питающих линий при использовании электроразведки постоянным током. //28 Научная конференция профессорско-преподавательского состава и сотрудников НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, 2011. -Новомосковск. -2011. С. 76-77.].

Вертикальное распределение электропроводности пород геосфер Земли определяется рядом факторов, главными из которых являются удельная электропроводность геологической среды, температура, флюидный режим и т. д. При рассмотрении «сухих» моделей на первое место выступает стандартный геоэлектрический разрез, для которого характерно плавное увеличение электропроводности с глубиной. Сопоставив результаты лабораторных исследований биотитов и флогопитов с зависимостью удельной электропроводности земной коры, построенной Гусейноымв А.А. с использованием стандартного разреза и платформенной геотермы, автор установил, что распределение температуры с глубиной соответствует данным. Наблюдается согласие электропроводности биотитов с электропроводностью земной коры. Значения электропроводности биотитов взяты как средние по всем исследованным образцам (20 образцов) при фиксированных температурах в интервале 100-1000° С, поэтому изменение электропроводности с глубиной на рисунке дается в виде зоны, обозначенной горизонтальными линиями, ширина зоны учитывает диапазон значений электропроводности исследованных минералов, которая обусловлена, согласно результатам исследования, вариациями содержания главных петрогенных элементов и особенностями структуры. Аналогичные результаты были получены и авторами при использовании данных по электропроводности лерцолитов, измерения которых проводились при нормальном давлении. Флогопит является менее проводящим минералом, чем биотит, и стоит по проводимости ближе к мусковиту. Линия изменения электропроводности с глубиной отражает в этом случае средние значения проводимости для серии образцов минерала. Как видно из этих результатов, близкую к реальной картину изменения электропроводности с температурой в условиях разреза земной коры отражает породообразующий минерал с более высокой электропроводностью [Гусейнов А.А. Распределение электропроводности в земной коре по глубине по результатам лабораторного исследования некоторых минералов и горных пород при высоких температурах. //Региональная геология и нефтегазоносность Кавказа. Сб. науч. ст. Ин-та геол. ДНЦ РАН. Вып. 58. Сборник статей по материалам Научно-практической конференции, посвященной памяти заслуженного геолога РФ Д.А. Мирзоева, Махачкала, 16-20 июля, 2012. -Махачкала. -2012. С. 124-126.: ил.].

Магнитная вязкость - одно из свойств ферромагнетизма. В горных породах и грунтах она связана главным образом с релаксацией намагниченности суперпарамагнитных ультрадисперсных частичек ферромагнитных минералов. В методе переходных процессов (МПП) магнитная вязкость проявляется в виде ЭДС, убывающей обратно пропорционально первой степени времени. По большей части влияние магнитной вязкости рассматривается как геологическая помеха, затрудняющая и делающая невозможной интерпретацию индукционных переходных характеристик в терминах электропроводности. В то же время имеются свидетельства того, что проявления магнитной вязкости в МПП отражают историю формирования и некоторые особенности минералогии геологических сред. Вследствие этого, представляется актуальным научиться, во-первых, применяя установки различной геометрии ослаблять или повышать эффекты магнитной вязкости, во-вторых, интерпретировать их в терминах, используемых специалистами в сфере магнетизма горных пород. Рассмотрены способы и результаты расчетов индукционных переходных характеристик при наличии сред с магнитной вязкостью, а также данные лабораторных измерений этого параметра на частотном и временном участках. Н.О. Кожевников, Е.Ю. Антонов и др. утверждают, что магнитная вязкость может быть использована в качестве источника важной геологической информации. Освещен первый опыт применения МПП для целенаправленного изучения релаксации намагниченности геологических сред [Кожевников Н.О., Антонов Е.Ю., Матасова Г.Г., Камнев Я.К. Метод переходных процессов при изучении геологических сред с магнитной вязкостью. //Геофиз. ж. -2012.-34. -№ 4, с. 137-149.].

Для изучения эффекта магнитной вязкости (магнитного последствия), проявления которого затрудняют интерпретацию данных метода переходных процессов, выполнены комплексные экспериментальные исследования образцов горных пород верхней толщи Витимского базальтового плато. Предпринята попытка установить характер разделения магнитовязких пород в пределах вулканогенно-осадочной толщи и выяснить, с какими ферромагнитными частицами связаны проявления эффекта магнитного последствия во время измерения индукционных переходных параметров. Показано, что при измерении во временном диапазоне при помощи индукционных систем наибольший вклад в эффект магнитного последствия в индукционные переходные параметры вносят менее измененные породы. Эффект магнитного последствия проявляется при наличии, по большей части, супермагнитных зерен высокожелезистых титаномагнетитов, близких по составу к магнетиту, размеры которых имеют достаточно узкий интервал (примерно, 0,0254-0,029 мкм). Вклад релаксации намагниченности мельчайших супермагнитных зерен в индукционные переходные параметры примерно втрое ниже [Казанский А.Ю., Матасова Г.Г., Кожевников Н.О.и др. Вклад магнитного последействия в индукционные переходные характеристики базальтов Витимского плато. //Геофиз. ж. -2012. -34. -№ 4, с. 128-136.].

Оценка возможностей системы для зондирований методом переходных процессов должна включать измерения в поле с использованием моделей, по размерам сопоставимым с генераторно-приемной установкой и изучаемыми геологическими объектами. В качестве такой модели удобно использовать горизонтальную петлю, нагруженную на известное сопротивление. Ее достоинствами являются простота раскладки на местности, возможность контролировать параметры и рассчитать собственную переходную характеристику. Средствами полевого эксперимента и компьютерного моделирования изучено влияние вихревых токов, устанавливающихся в однородном проводящем полупространстве, на переходный процесс тока в нагруженном на резистор проволочном контуре. Это влияние проявляется как на ранних, так и на поздних временах регистрации переходного процесса. Чем выше удельное сопротивление земли, тем при прочих равных условиях шире временной диапазон, в пределах которого измеренная переходная характеристика совпадает с рассчитанной для непроводящей земли. В результате выполненных исследований показано, что использование нагруженной на резистор петли-модели, расположенной вблизи генераторно-приемной установки, позволяет оценивать реальные возможности системы для проведения электроразведочных работ методом переходных процессов или его аналогов; измерение тока в контуре-модели может быть использовано для оценки удельного сопротивления земли; замкнутая петля-модель снижает скорость нарастания и амплитуду начального воздействия на измерительную петлю или индукционный датчик [Кожевников Н.О. Переходный процесс в петле и его использование при оценке измерительной системы для импульсной индуктивной электроразведки. //Геол. и геофиз. -2012. -53. -№ 11, с. 1614-1627.].

В России производится большой объем аэроэлектроразведочных работ, исчисляемый сотнями тысяч километров в год. В ряду аппаратуры, задействованной в этих съемках, наибольшую долю занимает система ЕМ-4Н производства ЗАО «Геотехнологии». При перемещении приемника относительно источника поля параметры возбуждения в осях приемника меняются на величину, существенно превышающую амплитуду полезного сигнала. Это обстоятельство до недавнего времени делало невозможным использование синфазной компоненты отклика при интерпретации данных. Благодаря работам, выполненным Институтом проблем управления совместно с ЗАО «Геотехнологии» были разработаны средства и алгоритмы определения взаимного расположения осей приемника и вектора момента возбуждения. Это позволило без потери точности перейти от инвариантов эллипса поляризации к компонентам вектора поля отклика. Его использование дало качественно новый уровень интерпретации [Волковицкий А.К., Каршаков Е.В., Мойланен Е.В. Использование синфазной компоненты отклика для низкочастотной аэроэлектроразведочной системы ЕМ-4Н. //Зап. Горн. ин-та. -2011. -194. С. 150-153.].

Проанализированы результаты практического использования неклассических геоэлектрических методов становления короткоимпульсного поля (СКИП) и вертикального электрорезонансного зондирования (ВЭРЗ) для решения различных геолого-геофизических задач поискового характера. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют, что площадная съемка СКИП дает возможность оперативно выявлять и картировать аномальные зоны типа «нефть», «газ», «водоносный горизонт», «золото», «уран» и др. Методом ВЭРЗ в разрезе с высокой точностью определяют глубины залегания и мощности аномально поляризованных пластов соответствующего типа. Полевые работы поискового характера выполняются методами СКИП и ВЭРЗ довольно оперативно и быстро. Методы СКИП и ВЭРЗ вносят существенный вклад в становление новой парадигмы геофизических исследований, в рамках которой осуществляют «прямой» поиск конкретного физического вещества: газа, нефти, газогидратов, воды, рудных минералов и пород (золота, платины, серебра, цинка, урана, алмазов, кимберлитов и др.). Эффективность геофизических методов, базирующихся на принципах этой парадигмы, существенно выше эффективности традиционных методов [Левашов С.П., Якимчук Н.А., Корчагин И.Н. Частотно-резонансный принцип, мобильная геоэлектрическая технология: новая парадигма геофизических исследований. //Геофиз. ж. -2012. -34. -№ 4, с. 166-176.].

Основные представления о структуре нестационарного электромагнитного отклика геосреды и его «неклассические» проявления сформулированы В.Н. Шуман. Рассмотрено явление прямого и обратного электромагнитно-акустического преобразования в скин-слое источника электромагнитного поля, в результате которого становится возможным не только безконтактное возбуждение акустических возмущений в геологической среде, но и безконтактное получение информации относительно его затухания и скорости распространения. Предпологается, что существуют возможности создания зондирующих систем высокой разделительной способности, которые по форме являются электромагнитными, а по структуре – акустическими [Шуман В.Н. Электромагнитно-акустические преобразования и высокоразрешающие зондирующие системы: новые возможности и новые формулировки старых вопросов. //Геофиз. ж. -2012.- 34. -№ 3, с. 32-39.].

Для проведения электромагнитных работ на акваториях запатентован подводный генератор электромагнитного поля (ЕМ) для разведки морского дна. Он содержит преобразователь переменного тока в постоянный ток, предназначенный для генерирования выходного сигнала постоянного тока из входного сигнала переменного тока, и переключающий модуль, предназначенный для генерирования сигнала, задающего форму волны, посредством избирательного переключения выходного сигнала постоянного тока. Генератор электромагнитного поля также содержит антенну для генерирования электромагнитного поля в ответ на сигнал, задающий форму волны. Этот подход к конструкции, заключающийся в использовании переключаемого источника постоянного тока, позволяет генерировать электромагнитные сигналы в виде волны в форме меандра или в форме последовательности прямоугольных импульсов, которые имеют крутые характеристики переходных участков и независимы от характеристик входного сигнала переменного тока. Технический результат: быстрое возбуждение понижающего преобразователя частоты переменного напряжения и сокращение продолжительности переходного процесса [Милн Джеймс, Раст Дженнифер, Сайкс Крис, Беннетт Марк. Электромагнитная разведка полезных ископаемых. /Пат. 2434252 RU, МКИ G01V 3/12 (2006.01). № 2007121694/28. Заяв. 08.06.2007. Опубл. 20.11.2011.].