книги из ГПНТБ / Светов Б.С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной индуктивной электроразведки

i r C - r - "

JZ, гамм

5-703-

неоднородностью среды, вмещающей оруденение, и наносов. Боль­ шую помощь в исключении нормального поля по Нь может ока­ зать двухчастотная обработка результатов измерений.

ратурой типа АФИ. Расстояние между приемными рамками может изменяться от 20 до 80 м. Для того чтобы аномальные эффекты необоснованно не занижались, это расстояние должно быть срав­ нимо с глубиной исследования. По методике двух горизонтальных

190

й!>гаш;Нг,дБ

А2,гамм нг,дБ 76000 j 2,0

8000 %7,0-

Рис. 50. Результаты из­ мерений переменного магнитного поля над месторождениями маг­ нитных руд

рамок обычно изображаются непосредственно измеренные вели­ чины— отношения амплитуд поля в двух точках профиля (А = =HzlHi), выраженные в децибеллах, и сдвиги фаз (Дф) — в гра­ дусах.

Для единообразия изображаемых материалов и удобства ис­ пользования теоретических и модельных графиков необходимо со­ блюдать следующее правило: для графиков Я 2 / Я 4 и фг — ф1 второй точкой считается та, которая расположена справа от первой. При нарушении этого правила знак оси ординат на графиках стано­ вится неопределенным. Ввиду логарифмического масштаба оси

л Hz

ординат первичное поле по величине А =—=— изменяется довольно tli

плавно и не очень затушевывает аномалии от локальных объектов.

рмещающей среды и покровных отложений. При большом влиянии этих факторов можно применять, так же как и при измерении Нъ, двухчастотную обработку результатов измерений.

Гораздо реже в методе НП применяется методика скрещенных рамок. Амплитудные .и фазовые графики, полученные этой методи­ кой (А* и Аф*), близки по форме к графикам горизонтальной со­ ставляющей поля и угла наклона эллипса поляризации (уа)- На­ блюдение всех этих величин затрудняется наличием погрешностей, связанных с неточной ориентацией приемных рамок. Фазовые из­ мерения в методике скрещенных рамок в значительной мере сво­ бодны от этих погрешностей.

191

Рис. 51. Сопоставление результатов измерений различными методиками на Маукском месторож­ дении

Наиболее производительная и дешевая методика — методика измерения вертикальной составляющей поля с микровольтметром. Однако она может применяться в относительно простых геологиче­ ских условиях, при небольшой глубине залегания искомых объек­ тов (20—40 м ) , отсутствии хорошо проводящих наносов, а также при небольшом количестве безрудных аномалий. В более сложных геологических условиях предпочтительнее методика двух горизон­

70 м ) . Преимущества методики и аппаратуры типа ЭПП, связан­ ные с более высокой точностью измерений вторичного поля, уда­ ется реализовать в случае не слишком больших геологических по­ мех, где с ее помощью можно обеспечить глубинность исследова­ ний 70—100 м. В районах, перекрытых чехлом проводящих поверх-

192

яостных отложений, она может быть эффективной только при двухчастотной съемке поля.

Сопоставление нескольких методик измерений проведено на уже упомянутом Маукском месторождении. В дополнение к ранее рассмотренным данным по методике двух горизонтальных рамок (см. рис. 49) приведем материалы, полученные по методикам скре­ щенных рамок и абсолютных измерений вертикальной и горизон­ тальной составляющих поля. Из графиков рис. 51 следует, что более четкие результаты в подобных условиях дают методики отно­ сительных измерений. На них мало влияет первичное поле возбуди­ теля, а амплитудно-фазовые соотношения на не слишком высоких частотах позволяют расклассифицировать полученные аномалии на основе одночастотных измерений поля.

На приведенных графиках вертикальной составляющей поля (рис. 51, б) на фоне быстрого спада первичного поля очень трудно выделить рудную аномалию, которая в данном случае выражена плавным перегибом кривой. Для более уверенного ее выделения следовало бы предварительно исключить первичное ноле. Однако

даже без учета его затушевывающего влияния аномальные эф­ фекты по этой методике фиксируются менее четко, чем по мето­ дике двух горизонтальных рамок. В конечном счете это отражает точность измерений. Графики горизонтальной составляющей (рис. 51, в) резче отмечают все проводящие зоны (в общем случае это не типично). По своему характеру они близки к амплитудным графикам методики скрещенных рамок (рис. 51, а), но характери­ зуются более резкими изменениями нормального поля и большими методическими погрешностями.

Еще один пример сопоставления методик относительных и аб­ солютных измерений поля приведен на уже рассмотренном рис. 50, а. Графики вертикальной составляющей поля (Hz) и амп­ литудные графики по методике двух горизонтальных рамок (А) здесь обладают примерно одинаковой выразительностью. Это объ­ ясняется тем, что измерения поля в обоих случаях проводились внутри петли в ее средней части. Облегчает рассмотрение графи­ ков Hz также построение их в логарифмическом масштабе (в децибеллах). Поскольку знак амплитудной аномалии по Hz на этих графиках практически однозначно указывает на высокую магнит­ ную проницаемость аномального объекта, а аномалии другого про­ исхождения встречаются на участке сравнительно редко, то в та­ ких условиях относительные амплитудно-фазовые измерения поля, по-видимому, не имеют большого преимущества перед простейшей методикой абсолютных измерений амплитуды поля.

Пример применения методики ЭПП в относительно сложных геоэлектрических условиях одного из медноколчеданных месторож­ дений Восточного Казахстана приведен на рис. 52. Месторождение приурочено к слабо метаморфизованной среднепалеозойской толще

нии от 40 до 120 м, но отдельные окисленные апофизы имеют вы­ ход на поверхность. Удельное сопротивление руд—-доли ом-метра.

дящие неокисленные руды залегают на глубине 60—80 м. Как сле­ дует из графиков, рудная зона фиксируется на всех частотах, од­ нако пространственное смещение аномалии с увеличением частоты

с хорошо проводящими неокисленными рудами. На концах профиля

194

Рис. 52. Результаты измерений методами низко­ частотной индуктивной электроразведки на медноколчеданном месторождении Восточного Казах­ стана

/ — филлитовые сланцы; 2 — алевролиты и песчаники; 3 — окисленные руды; 4 — сульфидные колчеданные руды

13*

В результате двухчастотной обработки полученных материалов по формуле (VII.14) (график Д/Л) аномальное возрастание поля на концах профиля исчезает и «рудная» аномалия фиксируется на фоне небольших флюктуации поля.

Интерпретация полевых наблюдений

Интерпретация аномалий в методе НП строится на основе ана­ лиза вторичных полей магнитного типа. При появлении на съемоч­ ном планшете аномалий электрического типа им дают лишь ка­ чественное истолкование и стремятся ослабить различными мето­ дическими приемами или путем соответствующей обработки ре­ зультатов измерений.

Интерпретация начинается с определения параметров выявлен­ ных аномалий р 2 = тсо путем сопоставления экспериментально по­ лученной частотной характеристики или фазы вторичного поля от аномального объекта с теоретическими графиками вторичного поля от сферического проводника (см. рис. 22). Использование этих гра­

типа локальных проводников достаточно произвольной формы. Воспользовавшись этим сходством, можно, не задаваясь предвари­ тельными предположениями о форме аномального объекта, совме­ стить экспериментально полученную над ним частотную характери­ стику поля с палеточной и найти на этой основе значение некото­ рого обобщенного параметра р2 =тео [51, 83]. Входящая в этот параметр постоянная времени т, представляет собой произведение множителя ар, на функцию геометрических размеров проводника Q. Вид этой функции, имеющей размерность квадратные метры, мо­ жет быть найден либо на основе решения соответствующих элек­ тродинамических задач (гл. I V ) , либо путем моделирования (гл. V ) .

Обобщая результаты проведенных в этом направлении исследо­ ваний, можно записать два основных выражения для постоянных времени проводящих объектов в однородном магнитном поле: для вытянутых по простиранию проводников —

где а и b •—полуоси эквивалентного эллиптического сечения тела (гл. I V ) ,

и для изометрических проводников —

где а — эквивалентный радиус тела (гл. I V ) .

196

Частными случаями первого из приведенных выражений явля­ ются постоянные времени тонкой проводящей пластины

Можно приближенно считать, что у вытянутых проводников значение Q составляет примерно — н—— площади поперечного сечения тела.

ReH> о н°

Рис. 53. Векторная диаграмма вторичного ЭтН1 поля на фазовой плоскости

Основой для определения параметра по частотной характери­ стике вторичного поля могут служить результаты детализации вы­ явленной аномалии амплитудно-фазовыми измерениями на ряде частот. По наблюденным значениям амплитуды ( Я с ) и фазы (<рс) суммарного поля, а также по известному значению первичного поля

личин на двойном логарифмическом бланке с тем же модулем, что и на рис. 22, необходимо совместить их с соответствующими палеточными кривыми, сохраняя параллельность осей координат и до­ биваясь их наилучшего совпадения в областях левой и правой асимптот. В результате по оси абсцисс палеточной характеристики устанавливается соответствие между значениями обобщенного па­ раметра р 2 и конкретными частотами, на которых были проведены измерения поля.

В принципе для определения параметра аномалии достаточно провести измерения поля на двух частотах, если только они не рас­ полагаются в области асимптот частотных характеристик.

Практически предварительное определение элементов вторич­ ного поля с помощью векторной диаграммы при условии неболь­ ших аномалий можно не производить, а руководствоваться соот­ ношениями связи между этими элементами и величинами, непо­ средственно наблюдаемыми в различных методиках измерений (табл. 4).

197

Напомним, что значения А и Л* в этой таблице выражены в децибеллах \ а Дф, Дф*, у а — в градусах, угол а характеризует наклон скрещенных рамок к горизонту, а угол уа — отклонение большой оси эллипса поляризации от вертикали. Руководствуясь табл. 4, можно строить частотные характеристики непосредственно измеряе­ мых элементов поля и совмещать их с соответствующими обобщен­ ными характеристиками вторичного поля. Ввиду того, что интер­ претация в Методе незаземленной петли носит приближенный ха­ рактер, возникающие при этом дополнительные погрешности, как правило, не имеют существенного значения.

Параметр вторичного поля р 2 может быть найден также на ос­ нове амплитудно-фазовых измерений поля на одной частоте, по которым с помощью векторной диаграммы (см. рис. 53) можно определить значение фазы вторичного поля ф К а к следует из при­ веденных материалов (гл. I V ) , фаза вторичного поля для сфери­ ческого и цилиндрического проводников в однородном магнитном поле не зависит от расположения точки наблюдения поля и одно­ значно определяется параметром проводника р2 . Фазовые частот­ ные характеристики от тел различной формы довольно хорошо со­ вмещаются между собой, что позволяет находить параметр р 2 на основе кривой 4 на рис. 22.

Оценку параметра в этом случае можно производить также по приближенным формулам, справедливым для различных методик амплитудно-фазовых измерений (см. гл. V I I I ) :

198

Разделив величину найденного параметра р 2 на частоту со, можно определить постоянную времени аномального объекта. Не­ редко она является основным результатом интерпретации анома­ лий в методе НП, по которому выносится вероятностное сужде­ ние о возможной связи выявленной аномалии с хорошо проводя­ щим рудным телом.

Большие значения т (т^0,02 с) практически однозначно ука­ зывают на наличие проводящего объекта типа массивного суль­ фидного рудного тела. Так, например, постоянная времени «руд­ ной» аномалии на Маукском серноколчеданном месторождении (см. рис. 49), найденная по частотной характеристике отношений

электропроводность аномального объекта равна 0,1—0,5 Сим/м (средняя электропроводность сланцев), то мы придем к практиче­ ски нереальным размерам проводника. Поскольку постоянные вре­ мени, соответствующие частотным характеристикам аномалий над сланцами, в десятки раз меньше (т<0,002 с ) , в данном случае для классификации аномалий достаточно знать их постоянные времени.

Описанные способы определения р 2 основаны на идеализации изучаемых явлений и на приближенном их рассмотрении. В реаль­ ной обстановке сделанные допущения часто не выполняются, в связи с чем параметры начинают зависеть от точки наблюдения поля и способа его задания, изменяются непропорционально ча­ стоте и т. д. Это может быть вызвано наложением полей электри­ ческого типа и влиянием вмещающей среды, неоднородностью ано­ мального объекта по проводимости, большими размерами провод­ ника, изменчивостью его мощности, особенно когда он имеет пологое падение, отличием первичного поля возбудителя от одно­ родного и т. д.

В таких случаях полезные сведения, хотя и качественного ха­ рактера, можно получить путем изучения изменений постоянной времени т в пространстве или в зависимости от частоты поля (в по­ следнем варианте параметр определяется по фазе вторичного поля на фиксированной частоте). Так, в только что рассмотренном при­ мере при определении параметра рудной аномалии по амплитуде и фазе поля в методике двух горизонтальных и скрещенных рамок (см. рис. 49 и 51) величина т растет с уменьшением частоты, что, по-видимому, указывает на неоднородное строение рудного тела

поля усложняются, и, как правило, интерпретируются только ка­ чественно, хотя на основе достаточно полной частотной характери­ стики аномалии на основе рис. 21 можно раздельно определить величину магнитной проницаемости объекта и его постоянную времени. На достаточно низких частотах наблюдаемые

199