книги из ГПНТБ / Бердичевский, Марк Наумович. Электрическая разведка методом теллурических токов

входная клемма канала, которую условно называют «и л ю с о - в о й», была обращена к положительной клемме источника пита­ ния Б. Если при замыкании ключа К блик на шкале визуального

Рис. 79. Записи импульсов напряжения для про­ верки качества гальванометров.

наблюдения отклоняется вверх или вправо (в зависимости от рас­

130

процессы, вызывающие плавное изменение разности электродных потенциалов, которое проявляется на теллурограммах в виде монотонного смещения пишущего блика (рис. 82, а). Изменение разности электродных потенциалов за единицу времени назовем электродным градиентом. Последний обычно умень­ шается со временем: в большинстве случаев через 10—20 мин. после замыкания измерительной цепи разность электродных потен­ циалов почти полностью устанавливается. Допустимый элек­ тродный градиент 0,01 мв/мин.

насыщенный раствор медного ку­ пороса; 6 — брезентовый шланг; 7 — кристаллы медного купороса; 8 — медная пробка.

Причиной изменения электродных потенциалов может явиться

такню разность температур между электролитом и окружающей средой. Процесс выравнивания температур сопровождается изме­

нением разности электродных потенциалов, которое иногда до­ стигает 0,5 мв/град Г

2. Поляризация электродов. При записи ва­ риаций поля ТТ часть тока, текущего в земле, ответвляется в из­ мерительную цепь. Градуировочное напряжение также создает ток в измерительной цепи. Под действием этого тока в загряз­ ненных электродах нарушается ионное равновесие, что вызывает

1 В связи с этим при работе в холодное время года электроды не реко­ мендуется вносить на ночь в теплое помещение.

132'

изменение разности электродных потенциалов. Описываемое явле­ ние называют поляризацией электродов.

Поляризация электродов вносит амплитудные и фазовые иска­ жения в запись вариаций поля ТТ, а также искажает форму гра­ дуировочных импульсов. Пример градуировочного импульса, искаженного поляризацией электродов, показан па рис. 82, б. Здесь отчетливо виден процесс установления тока в измери­ тельной цепи. Длительность этого процесса может исчисляться секундами.

Поляризацию электродов удобно характеризовать коэффи­ циентом, определяемым по градуировочным импульсам и пред­ ставляющим собой отношение начального градуировочного от­

Рассмотрим характер искажений, вносимых поляризацией электродов в запись вариаций поля теллурических токов1.

Анализ градуировочных импульсов, искаженных поляризацией электро­ дов, показывает, что установление тока в измерительной цепи происхо­ дит в первом приближении по закону

Здесь /(t) — сила тока, текущего в измерительной цепи в момент вре­ мени t (время отсчитывается с момента включения градуировочного напряже­

ВНИИГеофизики обычно близок к единице, однако при работе с загрязнен­ ными электродами может достигать значений порядка 1, 1 —1,3. Параметр у на

практике имеет значения порядка 0,2—0,7 сек-1.

Пусть напряженность Е поля теллурических токов синусоидально за­ висит от времени:

Идея этого исследования принадлежит С. М. Шейпману.

133

где Е* — ордипата кривой, которую получаем на теллурограмме при записи синусоидальных изменений Е; tj — момент наблюдения.

б

Фазовый сдвиг ср в области низких и высоких частот близок к нулю (рис. 83, б),

Эти данные говорят о том, что поляризация электродов может сильно исказить запись вариаций поля ТТ.

134

Максимально-допустимый коэффициент а поляризации элек­ тродов равен 1,02. При этом амплитудные искажения не превы­ шают 2%, а фазовые 40'.

Для проверки состояния неполяризующихся электродов в пар­ тии ежедекадно регистрируют разность потенциалов между элек­ тродами, заземленными на расстоянии 1 м друг от друга. Запись

1 При зимних работах методом теллурических токов неполяризующиеся электроды применять не удается, так какзамерзает раствор медного купороса. В этом случае можно применять латунные пли железные электроды, однако их количество на заземлениях измерительной линии должно быть настолько большим, чтобы электродный градиент и коэффициент поляризации электро­

ТТ, одна из измерительных линий должна быть перпендикулярна оси поляри­ зации поля.

135

Если условия местности препятствуют применению прямо­ угольных измерительных установок, то как исключение допу­ скается проложение измерительных линий с углом до 70°.

Длину измерительных линий выбирают с таким расчетом, чтобы средняя амплитуда колебаний блика на теллурограмме со­ ставляла не менее 25—30 мм. В большинстве районов СССР ра­ боты методом теллурических токов проводятся при помощи изме­ рительных линий длиной 400—600 м.

Допустимые погрешности при размотке измерительных линий

Магнитные азимуты измерительных линий определяются при помощи буссоли. При этом погрешности измерений не должны превышать 3° для установок с углом между измерительными ли­ ниями от 90° до 80° и 2° для установок с углом между измеритель­ ными линиями от 80° до 70°.

При определении длины измерительных линий допускаются погрешности порядка 0,5%. Обычно длину измерительных линий устанавливают по меткам на проводах.

Оценим влияние неточности расположения заземлений на ре­ зультаты теллурических наблюдений. Пусть в базисной точке р

щей обработке наблюдений эти ошибки, как легко понять, не учи­ тываются, вследствие чего вместо координатных систем ху (ба­ зисная точка) и uv (полевая точка), отвечающих истинному рас­ положению заземлений, рассматриваются координатные си­ стемы xiyi и шп, отвечающие ошибочному представлению о распо­ ложении заземлений.

В соответствии с этим при расчетах вместо составляющих поля ЕХр, Еур, Euq, Evq по осям систем ху, uv ошибочно рас­ сматриваются составляющие поля ЕХлР, ЕУ1Р, EUiq, EVxq по осям

136

в базисной точке а, а в полевой р. При этом согласно (210) и (216) истинное значение параметра К будет

(357)

а значение параметра К, получаемое в результате обработки на­

чае косоугольных излгерительных установок ошибка определе­ ния параметра К была максимальной.

Сравнивая (357) с (358), найдем максимальную относительную» ошибку определения параметра К-.

V = ----- ! 100% =

137

Расчеты показывают, что

v < 2% при 90° < а < 80°, 90°<р< 80°,

А < 3°, 6 < 0,005,

(360)

v< 4% при 80° < а < 70°, 80° < Р < 70°,

А < 2°, 6 < 0,005,

т. е. что оговоренные выше допустимые погрешности размотки измерительных линий обусловливают ошибки параметра К, не превышающие 2% для прямоугольных измерительных установок и 4% для косоугольных измерительных установок с углом между линиями от 80° до 70°. Очевидно, что прямоугольные установки -обеспечивают наибольшую точность определения параметра К.

Не приводя расчетов, укажем, что в случае прямоугольных установок (при оговоренных выше погрешностях размотки изме­ рительных линий) пара­ метр М может быть опре­ делен с точностью до 8%,

няют указанное выше правило (рис. 85, б и в).

В зависимости от номеров заземлений измерительным линиям присваивают наименование 1—3 либо 2—4. Линия 1—3 всегда

138