17. Способы возбуждения переменного электромагнитного поля в горных породах. Глубина проникновения электромагнитных волн.

В практике электроразведочных работ используют два способа искусственного возбуждения первичных электромагнитных полей в земле:

- гальванический, с помощью электродов-заземлителей;

- индукционный, с помощью многовитковой рамки небольшого диаметра или незаземленного кабеля, свободно лежащих на земной поверхности.

В природе существуют и естественные источники электромагнитных полей, основной из которых связывают с воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц, излучаемых Солнцем. Токовые вихри, возникающие в ионосфере, служат источниками электромагнитного поля, которое накладывается на постоянное магнитное поле Земли.

При гальваническом возбуждении поле в земле возникает не только как следствие вводимого через заземление переменного тока, но и за счет индукции током, текущим в подводящих проводах. Однако на некотором расстоянии от питающей линии, в так называемой дальней зоне, отмеченный индукционный эффект практически неощутим, поэтому там его влиянием можно пренебречь.

При использовании индукционного способа возбуждения переменного поля в земле возникают вихревые токи, создающие в пространстве вторичное электромагнитное поле, которое накладывается на первичное, и их векторная сумма регистрируется измерительной аппаратурой. Наблюдения выполняются в основном в ближней зоне, где индукционные эффекты проявляются наиболее отчетливо.

Преимущества индукционного способа возбуждения особенно ощутимы в районах развития многолетней мерзлоты или при отсутствии рыхлых отложений, где заземление электродов практически невозможно.

Большое значение имеет вопрос о том, как глубоко проникают в землю электромагнитные поля или волны. Если бы земля была идеальным изолятором ( ρ = ), электромагнитные волны могли бы проникать на любую глубину. Однако вследствие конечной величины сопротивления поверхностных отложений и горных пород энергия электромагнитного поля неизбежно расходуется на вихревые токи и токи проводимости. Амплитуда электромагнитных волн экспоненциально уменьшается при прохождении через горные породы пропорционально их электропроводности. В геофизике принято называть глубиной проникновения электромагнитной волны расстояние d, на котором ее амплитуда уменьшается в e раз от значения на поверхности. Для электромагнитных волн проходящих через "немагнитный" проводник d=корень из p/ омега , где ω - частота электромагнитной волны. Формула показывает, что глубина проникновения уменьшается при уменьшении удельного электрического сопротивления среды и увеличении частоты электромагнитной волны. При понижении частоты электромагнитного поля увеличивается относительное влияние глубоко залегающих объектов. Однако использование низких частот для глубинных исследований ограничивается тем, что абсолютная величина принимаемых сигналов ΔU уменьшается пропорционально частоте.

18. Электропрофилирование: определение, задачи, типы установок (сэп, сг), решаемые задачи.

К электромагнитным профилированиям относят группу методов, в которых изучается изменение электромагнитных свойств геологической среды по латерали примерно на одинаковой глубине. При профилировании в отличие от зондирований во всех точках наблюдений сохраняется постоянной глубинность разведки. С этой целью выбирают некоторый постоянный разнос r между питающими и приемными линиями, постоянную частоту ω или постоянное время t переходного процесса, которые в процессе выполнения всего объема профилирования не меняются. Выбор этих постоянных определяется необходимым интервалом глубин изучения геологического разреза, т.е. зависит от решаемых задач и геоэлектрических свойств верхней части разреза. Глубину исследования выбирают опытным путем с тем расчетом, чтобы обеспечить максимальные аномалии измеряемых параметров вдоль профилей или на площадях исследования. Таким образом, если зондирования предназначены для изучения пологослоистых толщ, то профилирования служат для исследования крутослоистых сред (с углами падения больше 10-20o) или включений в однородные вмещающие среды локальных объектов с контрастными электромагнитными свойствами.

Электромагнитные профилирования применяют для решения большого числа геологических задач, основными среди которых являются:

1. картирование крутослоистых осадочных, изверженных и метаморфических толщ;

2. поиски и картирование месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых на глубинах до 500 м;

3. инженерно-геологическое и специализированное картирование с целью выявления латеральной неоднородности геологического разреза по литологии и глинистости, обводненности и закарстованности, механической разрушенности и выветрелости, талому и мерзлотному состоянию пород, степени общей минерализации подземных вод и засоленности почв.

В практике электроразведки используют несколько модификаций электромагнитного профилирования:

- метод естественного электрического поля (ЕП или МЕП); электропрофилирование методом сопротивлений (ЭП);

- электропрофилирование методом вызванной поляризации (ЭП-ВП);

- метод переменного естественного электромагнитного поля (ПЕЭМП);

- методы низкочастотного гармонического профилирования (НЧМ);

- метод переходных процессов (МПП);

- методы аэроэлектроразведочного профилирования (…-А);

- радиоволновое профилирование (РВП);

- пьезоэлектрический метод (ПЭМ).

СЭП – симметричное электропрофилтрование

Симметричное электропрофилирование (СЭП), или профилирование симметричной установкой применяется для изучения сравнительно простых геоэлектрических разрезов (картирование складчатых структур, крутопадающих контактов и т. п.). простой, быстрый и дешевый метод, ее применяют для изучения сравнительно простых геологических структур при условии постоянства сопротивлений перекрывающих отложений.

Профилирование методом серединного градиента (СГ)

Установки СГ удобны на участках со сложным геоэлектрическим строением и большим количеством неоднородностей.