19.2. Электрические зондирования на постоянном токе

19.2.1. Виды электрических зондирований и методика работ.

Электрические зондирования (ЭЗ) - один из основных методов электроразведки на постоянном токе. Они служат для получения информации о вертикальном распределении электрических сопротивлений в среде по измерениям электрического поля на поверхности. Фундаментальной геоэлектрической моделью среды для таких зондирований является одномерная модель, т.е. горизонтально-слоистый геоэлектрический разрез, в котором ρ - функция только глубины. ЭЗ на постоянном токе имеют две модификации: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и дипольное электрическое зондирование (ДЭЗ).

Вертикальное электрическое зондирование. Идея метода вертикальных электрических зондирований заключается в следующем. Пусть геологический разрез состоит из трех горизонтальных слоев с удельным электрическим сопротивлением ρ_1, ρ₂ и ρ₃. На дневной поверхности имеем симметричную четырехэлектродную установку AMNB. Глубина проникновения постоянного электрического поля в землю определяется расстоянием между питающими электродами А и В. Если АВ намного меньше мощности первого слоя ρ₁, то все возбуждаемое поле находится в первом слое и не достигает ни второго, ни третьего слоев. Поэтому можно определить только сопротивление первого слоя, т.е. ρ_к= ρ₁. При увеличении разноса АВ до величины, соизмеримой с мощностью первого слоя, поле начнет проникать во второй слой и на величину ρ_к будут оказывать влияние как ρ₁ и ρ₁, так и ρ₂. При дальнейшем увеличении разноса АВ поле проникает в третий слой и сопротивление последнего ρ₃ также начинает влиять на кажущееся электрическое сопротивление ρ_к. Значит, по мере увеличения разносов питающих электродов электрическое поле все глубже проникает в Землю. При этом можно извлекать информацию о все более глубоких слоях среды, т.е. зондировать разрез по вертикали.

Работы ВЭЗ выполняют симметричными четырехэлектродными установками, причем приемные электроды располагают между питающими электродами вдоль общей соединяющей их линии так, чтобы расстояния от питающих и измерительных электродов до центра установки были одинаковыми. При этом всегда , что позволяет относить результаты измерений к центру установки.

Дипольное электрическое зондирование. Наряду с методом ВЭЗ в электроразведке на постоянном токе существует другой метод, называемый дипольным электрическим зондированием (ДЭЗ). При работе методом ДЭЗ используют дипольные измерительные установки, разнесенные на расстояние между центрами питающего и измерительного диполей, называемое разносом дипольной установки. Величина разноса (аналогично АВ/2 в ВЭЗ) определяет глубину исследований ДЭЗ.

Методика ДЭЗ заключается в последовательном определении ρ_к для увеличивающихся разносов r. При этом либо диполь АВ оставляют неподвижным, а диполь MN удаляют от него, либо оба диполя раздвигают в разные стороны симметрично относительно выбранной точки, к которой относят результаты измерений. Поскольку величина r определяет глубину исследований, полевые данные отражают характер изменения электрического сопротивления по вертикали.

В зависимости от взаимного расположения диполей АВ и MN различают виды установок (см. рис. 19.2): азимутальные, радиальные, параллельные, перпендикулярные, осевые и экваториальные. На практике чаще используют экваториальные установки, при работах на море - осевые.

Методика ЭЗ. Глубинность зондирований (ВЭЗ, ДЭЗ) зависит от величины разноса. В процессе выполнения зондирований разносы последовательно увеличивают примерно в геометрической прогрессии с коэффициентом, близким к 1,5. В ВЭЗ разносят электроды A и B по профилю. В ДЭЗ питающий диполь вместе с генераторной группой обычно остается неподвижным, а измерительный диполь перемещается вдоль линии зондирования.

ЭЗ целесообразно выполнять в районах с пологим (не более 20°) залеганием слоев, а изучаемый горизонт (опорный) должен резко отличаться по удельному электрическому сопротивлению от перекрывающих слоев. Важно также, чтобы отсутствовали относительно мощные промежуточные слои-экраны с высокими значениями удельного сопротивления (гипс, соль, известняк и т.п.). Глубинность ВЭЗ на постоянном токе обычно не превышает 1,5-2,0 км - она ограничивается технологическими возможностями самого метода и возможными искажениями из-за изменчивости разреза по горизонтали.

Полевые работы выполняют по системе профилей вкрест предполагаемого простирания структурных элементов. Расстояния между точками зондирований (за центр зондирования принимают середину разноса установки) берут примерно равными глубине исследования, и они в среднем составляют 0,3-0,5 от величины разноса. В необходимых случаях точки зондирований сгущают. Преимущество ДЭЗ состоит в том, что их можно выполнять по криволинейным маршрутам и делать большие разносы, тем самым повышая глубинность исследований по сравнению с ВЭЗ.

По результатам полевых измерений разности потенциалов и силы тока I вычисляют согласно формуле (19.15) ρ_к и строят в билогарифмическом масштабе кривую электрического зондирования - зависимость кажущегося сопротивления от величины разносов. Ниже кривые ЭЗ рассматриваются на примере кривых ВЭЗ.