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

в форме эффективных (кажущихся) значений удельных сопротив­ лений или проводимостей. Необходимые сведения по поводу пере­ вода наблюденных значений поля в эффективные параметры среды содержатся в гл. I I I . При высоком уровне изменений поля, обус­

В результате обработки материалов на съемочном планшете стро­ ятся планы графиков полученных величин и соответствующие им карты изолиний (в частности, карты кажущихся проводимостей или сопротивлений) (см. рис. 45).

Принципы и задачи интерпретации аномалий, обнаруживаемых методом ДИП при поиске хорошо проводящих рудных тел, не от­ личаются от изложенных 'выше применительно к методу незаземленной петли. Способы определения параметров аномальных объ­ ектов на основе анализа частотных характеристик и амплитуднофазовых соотношений аномального поля у этих методов в основ­ ных чертах также совпадают.

Спецификой метода ДИП в этом отношении является другой вид параметров для вытянутых проводников, что объясняется ло­ кальным характером их возбуждения в этом методе. Для прово­ дящих объектов пластового типа с небольшой мощностью т, вы­ тянутых по падению и простиранию, р2 = аца>тг, где г — разнос установки. Для тел, вытянутых только по простиранию, параметр р2

для достаточно мощных вертикальных пластов р 2 = огрсо —^—. Дру­ гой особенностью поведения частотных характеристик и фаз вто­ ричного поля в этом методе является более сильная, чем в методе НП, зависимость их от взаимного расположения аномального объ­ екта и измерительной установки, которую также следует учитывать при интерпретации. Эти особенности метода ДИП уже упомина­ лись в гл. V и подробно описаны в работе В. X. Захарова [27].

Как и в методе НП, количественная интерпретация метода ДИП базируется на отождествлении выделенных проводников с одним из теоретически или экспериментально изученных тел правильной формы: шаром, цилиндром или тонкой вытянутой по падению и простиранию пластиной. Основанием для отнесения аномального

220

объекта к одному из этих классов проводящих тел является сте­

поля над изометрическими телами, а также над вытянутыми про­ водниками цилиндрической формы или над узкими горизонталь­ ными пластами интерпретируются на основе графиков тюля над сферическим проводником. Количественная интерпретация, как правило, может производиться только при небольших глубинах проводящих объектов и достаточно большой величине наблюдае­

Изометрические проводники достаточно больших размеров соз­ дают достоверно измеряемые аномалии при глубине залегания их

над сферическим проводником наблюдаются две отдельные анома­ лии при переходе через эпицентр шара приемной и генераторной установок. Каждая из этих аномалий с достаточной для практики степенью приближения может интерпретироваться по тем же фор­ мулам и с помощью тех же графиков, что и в методе НП. При из­ мерении величин, эквивалентных Нг, следует иметь в виду, что при переходе эпицентра шара генераторным диполем наблюдаемая аномалия в два раза больше, чем в однородном поле. В области средних глубин местоположение центра шара удобнее всего опре­ делить путем непосредственного сопоставления наблюдаемой ано­ малии с расчетными графиками. Для этого целесообразно экспе­ риментальный график поля над аномальным объектом перестроить в том же масштабе, что и графики на рис. 23, а затем по индексу наиболее близкой расчетной кривой можно вычислить h/r. После того как будет найдена глубина эквивалентного шара, можно!,, по­ делив экстремальные значения наблюденного графика на величину

может быть принят следующий порядок интерпретации. По частот­ ной характеристике аномалии или по фазе вторичного поля обыч­

221

(см. рис. 22) находится, во сколько раз увеличились бы наблюдае­ мые аномальные отклонения поля, если бы измерялись амплитуд­ ные значения аномалии на асимптотической частоте. Это необхо­ димо сделать для того, чтобы упростить использование рассчитан­ ных в этом предположении теоретических графиков (см. рис. 30— 35). Затем в случае круто падающих проводящих пластин по най­ денному асимптотическому значению аномалии с помощью графи­ ков, приведенных на рис. 30, находится глубина залегания верхней кромки пластины. Для определения глубины залегания пологих рудных тел можно воспользоваться слабо зависящими от наклона пластины экстремальными значениями аномалии, наблю­ даемыми при подходе измерительной установки к проводящему объекту со стороны его восстания (левые максимумы при т|)<0 на рис. 35, а, б и в некоторой мере минимум на рис. 35, б ) . Сопостав­ ляя по величине эти элементы аномалии с соответствующими эле­ ментами расчетных графиков на рис. 30, можно так же, как и в случае вертикальной пластины, найти глубину залегания верхней

новок Нг. В случае полого падающих пластин это пересечение несколько смещается в сторону восстания пласта. Угол падения залежи определяется по форме наблюдаемых графиков. Наиболее высокой разрешающей способностью в этом отношении обладают

где А0 и А\ — величины положительных экстремумов прямой и об­ ратной установок, расположенных соответственно слева и справа от пересечения их графиков. Меньшие значения коэффициента при

l g — А соответствуют более глубокому залеганию рудного тела. •

В отдельных случаях наблюдаемые аномалии оказывается це­ лесообразным интерпретировать, используя модели другой формы (пласты конечной мощности, тонкие пластины, ограниченные по ширине, и т. д.). Некоторые сведения по этому поводу, а также другие приемы интерпретации, отличающиеся от описанных выше, содержатся в работах [27, 58].

Описанные приемы интерпретации основаны на ряде допущений, не всегда выполняющихся на практике. Реальные рудные тела по форме и строению бывают далеки от принятых выше моделей, в связи с чем наблюдаемые аномалии могут значительно отли-

222

чаться от соответствующих расчетных графиков, изменяться с ча­ стотой, не совпадать по амплитуде и фазе и т. д. Особенно значи­ тельные различия между экспериментальными и теоретическими графиками наблюдаются в том случае, .когда в образовании ано­ малий принимают участие вторичные поля электрического типа. В связи с этим интерпретация аномалий в методе ДИП носит чаще всего оценочный характер. Однако и тогда она оказывается полез­ ной для проведения последующих геологоразведочных работ.

ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ

Методика полевых работ

Геоэлектрическое картирование горных пород производится в тех же масштабах, что и поисковые исследования. Обычная ме­ тодика работ — последовательные перемещения главным образом с несимметричными установками.

При картировании коренных пород, перекрытых наносами, раз­ нос установки выбирается на основе формул малых параметров

валентным мнимой части горизонтальной составляющей поля Нт. При измерении фазы вертикальной составляющей поля <cpz или угла наклона эллипса поляризации требуемые разносы уменьшаются.

Если задачей геокартировочных исследований является опреде­ ление проводимости верхней толщи (наносов), то для того, чтобы на любых частотах не чувствовалась подстилающая ее среда, не­ обходимо ограничивать разносы сверху ( I I I . 6 6 ) :

(Х.2)

В случае менее проводящего основания это приводит к про­ стому требованию: r^hi. При высокоомных наносах разносы дол­

223

провести измерения поля наряде разносов, т. е. по существу геомет­ рические зондирования разреза. Необходимым условием для таких зондирований является требование малости | kihi | на применяе­ мой рабочей частоте. Однако для того чтобы можно было исполь­ зовать при интерпретации формулы малых параметров или палетку (см. рис. 5), это требование заменяется более жестким (см. гл. I I I ) :

нему слою разреза (р2 = Уа2рсог).

Рабочая частота, так же как и разнос установки, выбирается в зависимости от конкретных геоэлектрических условий и решае­

с аппаратурой ЭПП целесообразно проводить в ближней зоне воз­

рактер графиков нормального поля, так и технические возможно­ сти соответствующей методики и аппаратуры (точность измерений). При выбранной частоте они определяют диапазон достоверно кар­ тируемых удельных сопротивлений. Так, например, на частоте 1250 Гц и при разносе 100 м с аппаратурой ЭПП можно прово­ дить картирование горных пород с удельным сопротивлением от 20

на одном из угольных месторождений Кузбасса приведен на рис. 61. Район работ сложен породами различного состава. Наиболее низкоомны среди них песчано-глинистые отложения (100—200 Ом - м), более высокоомны крупнозернистые песчаники (600 Ом • м), камен­ ные угли (1000 Ом • м) и известняки (1500 О м - м ) . На рис. 61 представлены графики дипольного индуктивного профилирования с измерением малой полуоси эллипса поляризации (/ = 2500 Гц) и

отношения -у— (/ = 37,5 кГц), сопоставленные с результатами ди-

Пг

польного электропрофилирования (ДЭП) . Результаты этих методов позволяют достаточно хорошо расчленить разрез по удельному со­ противлению горных пород. В западной части профиля весьма низ­ кой проводимостью характеризуется выход известняков. В районе пикетов 30—10 отмечается проводящая зона, связанная с песчано-

224

глинистыми отложениями. В восточной части профиля, несмотря на

частое чередование повышенных и пониженных значений о ( р ) , устанавливается соответствие участков более низкой проводимости антиклинальным зонам, в пределах которых выходят высокоомные каменные угли.

Методом ДИП лучше выделяются пласты повышенной проводи­ мости, а методом ДЭП — пониженной. Общее увеличение проводи­

случае коренные породы перекрываются маломощной толщей бо­ лее высокоомных поверхностных отложений. На разносе 100 м

значения р, полученные методами ДИП — Нь и ДЭП, оказываются

значения сопротивлений по этим методам в среднем различаются почти на порядок. Это объясняется тем, что в методе срединного градиента применялся значительно больший разнос установки, что, естественно, увеличило глубинность исследований.

Если съемочный планшет перекрыт толщей проводящих нано­ сов, то для картирования коренных пород должны быть выбраны достаточно низкие частоты, чтобы поле слабо поглощалось в по­ кровных отложениях. С учетом того, что наибольшая глубинность исследований реализуется на достаточно больших разносах, кри­ терием для выбора частоты могут служить формулы и графики дальней зоны.

В соответствии с этим для достаточно правильного (с погреш­ ностью не более ±,20%) картирования коренных пород по их удельному сопротивлению рабочая частота должна удовлетворять требованию:

226

Из формулы (Х.З) следует, что при более проводящих наносах рабочая частота должна быть выбрана таким образом, чтобы тол­

более жесткими: она должна быть дополнительно снижена в pi/рг

разносах на результаты измерений будут оказывать влияние как поверхностные, так и глубокие части разреза. Для получения па­

было использовать при интерпретации формулы больших парамет­ ров или палетку (см. рис. 6), нужно также, чтобы р2^10н-'20.

Сформулированные выше требования к разносам установок и рабочим частотам в совокупности с ограниченными техническими возможностями измерительной аппаратуры, применяемой при дипольных индукционных исследованиях (небольшие диапазоны изме­ нения частоты и разносов), не позволяют, как правило, проводить достаточно полные зондирования двухслойных геоэлектрических разрезов. В связи с этим методы зондирований не приобрели большого распространения в рудной геофизике. Они обычно заме­ няются исследованиями на двух разносах или двух частотах с це­ лью решения более частных задач.

Если мощность покровных отложений невелика, то удается определить их продольную проводимость и сопротивление корен­

лирование на двух частотах. При больших толщах наносов ограни­ чиваются определением их мощности и проводимости. В этом

пород производится геоэлектрическое картирование покровных от­ ложений по их продольной проводимости в предположении, что

палетки (см. рис. 8).

Интерпретация результатов наблюдений

Результаты геокартировочных исследований обычно изображают в виде графиков и планов изолиний кажущейся (эффективной)

проводимости о (в ближней зоне возбудителя) или удельного со­ противления р (в промежуточной и дальней зонах). Перевод на­ блюденных величин в о или р производится описанными ранее способами с помощью соответствующих формул или графиков нор­ мального поля (см. гл. I I I ) . Значения найденных эффективных параметров соответствуют истинным величинам лишь в редких случаях (если некоторый участок можно приближенно уподобить однородному полупространству). В остальных случаях произво­ дится 'интерпретация графиков о или р на основе теоретических и модельных данных, полученных для горизонтально-слоистых или

горизонтально-неоднородных сред.

При малом влиянии на результаты измерений толщи поверх­ ностных отложений интерпретация полученных материалов сво­ дится к выделению на профиле наблюдений или на съемочном планшете в целом пластов с различным удельным сопротивлением и установлению связи электрического и геологического разрезов. Проводимость выделяемых пластов и их границы могут быть опре­ делены на основе полевых материалов только в том 'случае, если разнос установки сравним с мощностью пласта или намного меньше ее. Некоторые данные для интерпретации результатов наблюде­ ний методом ДИП с несимметричными установками в этом случае

лученных графиков производится на основе отождествления ано­ мального объекта с тонкой проводящей или непроводящей'пласти­ ной. Приемы интерпретации для первого случая описаны в преды­ дущем разделе. Они позволяют в достаточно благоприятных условиях найти продольную проводимость, расположение и угол падения пласта.

Для аномальных объектов, ближайшей моделью которых яв­ ляется тонкая непроводящая пластина, удается определить, как правило, только положение ее верхней кромки на профиле наблю­ дений и глубину залегания (см. рис. 42).

При интерпретации результатов измерений над двухслойным

конечной мощности при непроводящем основании; 3) случаю зоны

S(Oihi = S, 0 2 = 0 ) .

Наиболее просто осуществляется интерпретация в зоне S, когда определяется лишь продольная проводимость поверхностных от-

228

проводящем основании, его мощность и проводимость могут быть определены по формулам

разносах установок п и г2 .

Точно так же в случае тонкого проводящего пласта его про­ дольная проводимость и проводимость подстилающей среды могут быть найдены из выражений

С ^ _ . g l — g 2 /"1^2 . _ ~ g 2^2 (X 81

В качестве примера использования этих формул рассмотрим материалы геокартировочных исследований по методике Д И П — Нь на участке Укыр в Бурятии. На рис. 62 приведены графики непо­

ным электрическим разрезом, построенным по данным ВЭЗ для части профиля (рис.'62, в). В частности, график о 2 указывает на

229