книги из ГПНТБ / Якубовский, Ю. В. Электроразведка учебник

на антенном столике, устанавливаемом на штативе. Прибор включают за 30 мин до начала работы на профиле для приведения прибора в стандартный температурный режим. С целью установления по­ стоянства коэффициента усиления прибора и устранения влияния изменений уровня поля, происшедших в течение ночи (межсуточные вариации), ежедневно в начале каждого рабочего дня на контрольном пункте регулятором усиления устанавливают один и тот же отсчет вертикальной составляющей поля.

Рис. 227. Типы аномалий радиоволнового ноля.

а — проводящий вертикальный пласт; б — вертикальный контакт.

При наблюдениях на точках съемочной сети рекомендуется про­ водить измерения вертикальной, горизонтальной составляющих и угла ß . Для измерения составляющей Н р плоскость магнитной антенны устанавливают вертикально. Оператор производит на­ стройку на рабочую станцию частотным лимбом и переключателем частоты приемного контура, а затем поворачивает антенну вместе с прибором до максимума отклонения стрелки индикатора и снимает отсчет. Совместив риску антенны с нулевым делением вертикального лимба, измеряет вертикальную составляющую. Для измерения угла ß оператор поворачивает магнитную антенну вокруг горизон­ тальной оси до максимального отсчета по шкале стрелочного инди­ катора и снимает отсчет угла ß по вертикальному лимбу.

Измерения магнитных компонент и угла ß целесообразно про­ водить при поисках и картировании проводящих рудных тел, текто­

362

Г л а в а XIV

ДРУГИЕ МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ1

§ 1. М Е Т О Д Э К В И П О Т Е Н Ц И А Л Ь Н Ы Х Л И Н И Й

Метод эквипотенциальных линий принадлежит к числу тех спо­ собов электроразведки, в которых изучается электрическая соста­ вляющая электромагнитного поля заземлений, расположенных на дневной поверхности. В качестве источника такого поля можно использовать электроды любой конструкции и формы (точечные, линейные, сочетание тех и других), питаемые током от какого-либо генератора. Наличие в разрезе исследуемой площади геологических образований, нарушающих однородность среды, является причиной искажения нормального поля заземлений. Наблюдая это поле на дневной поверхности и сравнивая его с нормальным полем, можно сделать заключение о характере геологического разреза в пределах исследуемой площади.

При выборе типа и конструкции электродов руководствуются как соображениями геометрической простоты их нормального поля (что облегчает выделение аномалий, связанных с исследуемыми объектами), так и удобством проведения полевых операций. Этим требованиям в значительной мере удовлетворяет установка с линей­ ными электродами.

Эквипотенциальные линии поля двух параллельных линейных электродов, расположенных на дневной поверхности, в средней части площади между электродами представляют собой систему прямых, параллельных друг другу и линейным электродам (рис. 228, а).

Наличие вблизи линейных электродов геологических образова­ ний, отличающихся по удельному сопротивлению от вмещающих

1 В этой главе кратко описаны методы электроразведки, широко применяв­ шиеся на предшествующих этапах разития электроразведки, но в настоящее время, в силу изменившихся требований к эффективности электроразведочных работ, совсем или почти вышедшие из употребления. Не исключена возможность, что в дальнейшем совершенствование этих методов на современной теоретиче­ ской, аппаратурной и методической основе приведет к их широкому применению.

364

пород, вызывает искажение эквипотенциальных линий. Характер этих искажений покажем на отдельных примерах.

Предположим, что под поверхностью земли на участке между заземлениями расположено тело, сопротивление которого намного

к другому, будет огибать плохо проводящее тело. Поскольку экви­ потенциальные линии в изотропной среде перпендикулярны к токовым, то они в рассматриваемом случае будут изгибаться в сто­ рону возмущающего поля объекта, как бы втягиваясь в него. На дневной поверхности описанное искажение нормального поля будет

О МУ/,

Рис. 228. Электрическое иоле линейных электродов*

а — нормальное; б — при наличии в разрезе плохо проводящего тела; в — при наличии в разрезе хорошо проводящего іела. і — токовые линии; 2 — эквипотенциальные линии; 3 — проводящее тело.

наблюдаться в менее четкой форме вследствие сглаживающего вли­ яния вмещающих тело пород, однако принципиально характер искажения поля будет таким же. В том случае, когда среди относи­ тельно плохо проводящих пород расположено хорошо проводящее тело (например, линза пирита среди метаморфических сланцев), искажение поля линейных электродов будет носить совсем иной характер. Ток, текущий в земле от одного заземления к другому, будет концентрироваться в хорошо проводящем теле. Соответственно этому токовые линии изогнутся в сторону хорошего проводника, а эквипотенциальные поверхности обогнут проводник у его концов. На дневной поверхности, как это показано на рис. 228, в, искажение нормального поля будет наблюдаться в менее четкой форме и выра­ зится в том, что эквипотенциальные линии будут огибать возмуща­ ющее тело и сгущаться у его концов. Последнее объясняется тем, что у концов проводящего тела ток, сконцентрировавшийся в нем, вытекает (или втекает) в среду со значительно большим сопротивле­ нием. Падение потенциала между двумя точками среды, как изве­ стно, тем больше, чем больше удельное сопротивление и плотность

365

тока в ней. Таким образом, у концов проводника потенциал изме­ няется быстрее, чем над проводником или вдали от него.

Комплект аппаратуры для работы методом эквипотенциальных линий включает в себя источник тока, линейные электроды и иска­ тельную цепь. В качестве источника тока может быть использован генератор из комплекта ИКС-50.

Линейные электроды, используемые при работе методом экви­ потенциальных линий, изготовляются из голого медного много­ жильного луженого провода типа антенного канатика. Общее сечение

с выбора участка работ и подготовки его к съемке. Учет имеющихся данных о геологическом строении участка съемки позволяет обосно­ ванно подойти к выбору размера планшета, и правильно ориентиро­ вать линейные электроды.

При поисках хорошо проводящих рудных залежей линейные элек­ троды следует ориентировать перпендикулярно к длинной оси рудного тела. В этом случае оно сильнее скажется на конфигурации изолиний.

Электрическое поле линейных электродов изучают путем про­ слеживания на дневной поверхности и последующей топографиче­

366

ской съемки эквипотенциальных линий. Результатом такой съемки является карта эквипотенциальных линий, по которой делается заключение о геологическом строении исследуемой площади.

Начальные точки эквипотенциальных линий обычно выбирают на равных расстояниях друг от друга на базисном профиле, пер­ пендикулярном к линейным электродам и отстоящем от края план­ шета (к центру его) на расстоянии —Vs Длины электродов. В этой части планшета влияние концов электродов уже мало и поле близко к однородному.

Методика прослеживания изолиний сходна с описанной в гл. VI. Топографическую съемку изолиний выполняют при помощи буссоли и мерной ленты. Для повышения точности съемки реко­ мендуется на съемочной площади инструментально разбивать сеть опорных профилей.

Результаты полевых работ представляют в виде карт эквипотен­ циальных линий. В качестве примера такая карта изображена на рис. 229.

Основная область применения метода эквипотенциальных ли­ ний — поиски хорошо проводящих рудных залежей, залегающих на глубине не свыше нескольких десятков метров. При помощи этого метода были открыты многие крупные медноколчеданные месторождения Урала и Казахстана.

§ 2. МЕТОД ОТНОШЕНИЯ ГРАДИЕНТОВ ПОТЕНЦИАЛА 1

Сущность этого метода, являющегося одной из модификаций электрического профилирования с неподвижными питающими за­ землениями, заключается в измерении отношения разностей потен­ циалов (градиентов потенциала) между смежными точками, раз­ мещающимися вдоль профилей, в поле точечных или линейных питающих заземлений.

Для измерений применяют установку из пяти заземлений: двух питающих AB и трех измерительных MON (рис. 230); расстояния МО и ON равны между собой.

При каждом положении измерительных заземлений на профиле измеряют отношение разностей потенциалов А£/2 между передней парой измерительных заземлений N 0 и отношение разностей потен­ циалов АU1 между задней парой — ОМ. Значение AU2/А£/х относят к точке стояния среднего заземления О.

Затем установку перемещают вдоль профиля на некоторое рас­ стояние, обычно равное MNJ2, и измерения повторяют.

Результаты наблюдения изображают в виде графика АUJAUх по профилю: на горизонтальную ось наносят положение точек наблю­ дения (точек расположения заземления О), по вертикали отклады­ вают значение вычисляемого отношения градиента потенциала.

367

питающими заземлениями, где поле более однородно. Очевидно, что

внормальном поле (в однородной среде) плотность тока между за­ землениями N 0 и ОМ будет одинакова, поэтому одинаковы будут величины АU2и А[71? а их отношение будет равно 1. График AU2jAUt

вэтом случае будет представлять прямую линию, параллельную оси абсцисс (рис. 231, а). Поместим в поле заземлений А и В вер­ тикальный пласт высокого сопротивления. Токовые линии будут стремиться обтекать его, и плотность тока вблизи поверхности Земли

симметричное положение над головой пласта, то отношение AU2]AUг опять станет равным 1. При дальнейшем передвижении измеритель­ ных электродов вправо от пласта плотность тока начнет уменьшаться, что приведет к тому, что отношение AU2/AUx станет меньше 1, до­ стигнет минимума и по мере удаления от пласта снова приблизится к 1 (рис. 231, б).

Над хорошо проводящим пластом на графике слева от него наблю­ дается минимум, а справа — максимум (рис. 231, в). Эти и анало­ гичные теоретические графики AU2/AUг служат основой при интер­ претации результатов полевых наблюдений.

Комплект аппаратуры для работ описываемым способом (комплект ИЖ) состоит из генератора и приемника.

Генератором служит виброинвертор, преобразующий постоянный ток от сухих батарей в переменный с частотой 100 Гц.

Приемник представляет собой измерительный мост на активных сопротивлениях, в плечи которого включены измерительные заземле­ ния МО и ON. Баланс моста осуществляется индикатором нуля, представляющим собой трехкаскадный усилитель с телефоном и стре­ лочным индикатором на выходе.

Результаты наблюдений представляют в виде карты графи­ ков AU2]AUX (рис. 232). На графиках выделяют аномалии, обусло­ вленные контактами, локальными телами высокого или низкого сопротивления. Ввиду общей осложненности графиков многочислен­ ными неоднородностями, для надежного выделения аномалий

368

dUz/ÜU,

6

Рис. 231. Графики отношений градиента потенциала.

а — в однородной среде; б —

над вертикальным пластом вы­ сокого сопротивления; в — над

вертикальным пластом низкого сопротивления.

M 2/üU,

рис. 232. Карта гра­ фиков MJt/AUi-

24 Заказ 512

следует коррелировать их по смежным профилям. Оси выделенных аномалий отмечают на карте. Природу аномалий устанавливают на основании анализа геологической обстановки или путем проверки горными работами.

Метод отношения градиентов потенциала с комплектом ИЖ целесообразно применять при работах в горных, таежных районах с плохими условиями заземлений и сравнительно однородными и маломощными покровными отложениями с целью геологического картирования (дайки, контакты) и поисков плохо проводящих круто­ падающих тел жильного характера.

§ 3. М Е Т О Д И Н Д У К Ц И И

Метод индукции представляет собой одну из модификаций ди­ польного индуктивного профилирования, разработанную и широко применявшуюся до пятидесятых годов нашего столетия для поисков рудных тел жильного типа.

Рабочие частоты для метода индукции значительно выше, чем для остальных индуктивных методов. В выпускавшемся комплекте аппаратуры эти частоты измеряются десятками килогерц. Если обратиться к частотным характеристикам для аномалий от локальных проводников (см. § 1 гл. XII), то оказывается, что при частотах, измеряемых десятками килогерц, аномалии от хорошо проводящих и достаточно крупных рудных залежей практически не зависят от частоты, а сами частоты намного превышают оптимальные. Так, например, если задаться частотой 40 кГц, параметром ра2 = 12 и радиусом проводящего цилиндра 50 м, то для того, чтобы указанная частота являлась оптимальной, сопротивление цилиндра должно быть приблизительно равно 15 Ом-м, что намного превышает сопро­ тивление рудных объектов. G другой стороны, как указывалось выше, нормальное поле магнитных диполей в наибольшей степени зависит от удельного сопротивления однородного полупространства

значение этого параметра взять равным 5, расстояние между дипо­ лями 100 м, а частоту 40 000 Гц, то удельное сопротивление одно­ родного полупространства определится из соотношения

5; отсюда р ^ 120 Ом • м.

Эта величина характерна для сопротивления рудовмещающих пород. Таким образом, при частоте, измеряемой десятками килогерц, и при расстояниях между диполями около 100 м поле магнитного диполя в очень большой степени зависит от сопротивления рудо­ вмещающих пород.

Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что диполь­ ное индуктивное профилирование на частоте, измеряемой десятками килогерц (метод индукции), может применяться в основном для решения задач геологического картирования, а также при поисках

370