Магнитотеллурические методы

К магнитотеллурическим методам относится ряд методов электроразведки, основанных на изучении естественных (магнито-теллурических) полей космического происхождения.

Основным из них является магнитотеллурическое зондирование (МТЗ). По решаемым задачам к нему близки магнитовариационнoе зондированиe (МВЗ) и профилирование (МВП), метод теллурических токов (МТТ), магнитотеллурическое профилирование (МТП) и др.

К естественным переменным электромагнитным полям относятся квазигармонические низкочастотные поля космической (их называют магнитотеллурическими) и атмосферной (грозовой) природы ("теллурики" и "атмосферики").

Происхождение магнитотеллурических полей объясняется воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц, посылаемых космосом (в основном, корпускулярным излучением Солнца).

Вызываемые разной активностью Солнца и солнечным ветром периодические (11-летние), годовые, суточные вариации магнитного поля Земли и магнитные бури создают возмущения в магнитосфере и ионосфере.

Вследствие индукции в Земле и возникают магнитотеллурические поля. В целом эти поля инфранизкой частоты (от 10^-5до 10 Гц). В теории показано, что на таких частотах скин-эффект проявляется слабо, поэтому магнитотеллурические поля проникают в Землю до глубин в десятки и первые сотни километров.

Измеряемыми параметрами являются электрические ( E_x,E_y) и магнитные (H_x,H_y,H_z) составляющие напряженности магнитотеллурического поля.

Их амплитуды и фазы зависят, с одной стороны, от интенсивности вариации теллурического и геомагнитного полей, а с другой, от удельного электрического сопротивления пород, слагающих геоэлектрический разрез.

При обработке получаемых магнитотеллурограмм выделяются сигналы с периодами, отличающимися менее, чем в два раза, чаще всего в интервале от 1 до 100 с. Далее рассчитываются амплитуды сигналов, а по ним - кажущиеся сопротивления:

В результате на бланке с логарифмическим масштабом по осям координат (модуль 10 см) строятся амплитудные кривые МТЗ. По горизонтальной оси откладывается - величина, пропорциональная глубинности исследований, а по вертикальной оси - кажущиеся сопротивления ρ_Txy,ρ_Tyx и среднее из них.

В результате интерпретации кривых МТЗ методом сравнения их в теоретическими кривыми определяют сопротивление и мощность каждого слоя в разрезе. По полученным значениям строят геоэлектрический разрез и определяют формулу структуры.

При наземных и морских работах точки МТЗ располагаются либо по системам профилей, либо равномерно по площади. Расстояния между ними меняются от 1 до 10 км.

Применение метода вызванной поляризации для прогнозирования нефтегазоносности.

На нефтяных и газовых месторождениях по наблюдениям в скважинах и на дневной поверхности установлено повышенное содержание поляризуемости пород. Природа аномалий ВП, как и случае рудных месторождений связана с наличием в области залежей скопления электронно- проводящих минералов типа сульфидов.

Образование повышенной концентрации вкрапленности сульфидов объясняется восстановлением сульфатов, растворенных в пластовых водах, углеводородами непосредственно залежи, а также ее ореолов или на путях миграции к ловушке. Восстановление сульфатов углеводородами (процесс сульфатредукции) приводит к накапливанию сероводорода:

SO₄"+2C_орг→S"+2CO₂;

Одновременно под влиянием углеводородов окисное железо переходит в закисное:

2Fe₂O₃+C_орг→4FeO+CO₂;

сероводород – активный восстановитель, проникая с водами в поры и трещины пород, взаимодействует с закисными соединениями металлов и переводит их в сульфиды:

2FeO+4S"→2FeS₂+O₂.

Таким образом, происходит пиритизация нефтегазосодержащих толщ и вышележащих отложений. При этом в верхней части разреза, доступной для поступления в достаточных количествах кислорода, сероводород окисляется до серы, поэтому образование серы часто сопутствуют нефтегазовым месторождениям. Пиритизация пород на нефтегазовых месторождениях и их осернение известны во многих провинциях.

Методика и техника полевых работ методом ВП при прогнозировании нефтегазоносности в основном сохраняется такими же, как в рудной электроразведке.

С помощью одноканальной или многоканальной аппаратуры измеряются ΔUиJ, что делается и в методе ВЭЗ, а также иU_ВПна МN через 0,5 с после отключения тока в АВ. В результате наряду срассчитывается кажущаяся поляризуемость.

В результате ВП строятся графики, карты графиков и карты , на которых выявляются объекты с аномальной поляризуемостью на глубинах до 500 м. Метод ВП применяется для поисков и разведки вкрапленных сульфидных руд, графита, графитизированных сланцев, антрацита.