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

в том, что их сумма равна невязке полигона, взятой с обратным знаком:

+0,89 + 0,89'+ 0,45 = +2,23.

числим невязку Дв, величину которой запишем в центре полигона

В. Значения 100 1g К надпишем на сторонах полигона В во внеш­ нем пространстве (за исключением стороны III—IV, общей с поли­ гоном Б).

Под невязкой А подпишем взятую с обратным знаком по­

правку, приписанную стороне III—IV при уравнивании наблю­ дений в полигоне Б. Суммируя невязку Дв с поправкой, вычислим

уточненную невязку Дв, которую поделим пропорционально

длинам сторон полигона В.

Доли невязки, взятые с обратным знаком, запишем у соответ­ ствующих сторон полигона В во внешнем по отношению к поли­ гону пространстве. Контролируя полученные поправки, убедимся

в том, что их сумма равна невязке Ав, взятой с обратным знаком. Аналогичным образом вычислим и распределим невязки в по­

лигоне Г. Этим завершим расчеты первого приближения.

Во втором приближении вернемся к полигону А. Сторонам II—IV и IV—VIII из полигона Б и полигона Г были приписаны поправки +0,45 и -1-0,32. Запишем эти поправки с обратным зна­ ком в центре полигона А и, суммируя их, получим величину дополнительной невязки А полигона А:

у сторон полигона А во внешнем пространстве и отметим их двумя чертами. Это дает дополнительные поправки к сторонам полигона А.

Перейдем к полигону Б, который получил дополнительные невязки: — 0,08 (за счет поправки к стороне II—IV полигона А) и +0,65 (за счет поправки к стороне III—IV полигона В). Эти

194

невязки запишем в центре полигона Б, отметив их двумя чертами. Суммируя, получим общую дополнительную невязку полигона Б, равную +0,57.

Будем называть малыми такие поправки к сторонам полигона, абсолютная величина которых не, превышает 0,4+ Распределение невязки полигона по его сторонам в пределах малых поправок можно выполнять произвольно, добиваясь при этом максимальной простоты вычислений. Так, например, общую дополнительную невязку полигона Б распределим по сторонам II—III и III—IV,

и —0,29, которые запишем во внешнем к полигону Б простран­ стве и отметим двумя чертами.

Перейдем к полигону В, который получил дополнительные

щая дополнительная невязка полигона В равна — 0,04. Отнесем ее к стороне III—V, граничащей с внешним по отношению к дан­ ной системе полигонов пространством.

Полигон Г получил дополнительную невязку: —0,17 (за счет поправки к стороне IV—VIII полигона Л). Распределим эту не­ вязку по сторонам VII—X и X—VIII, граничащим с внешним по* отношению к данной системе полигонов пространством. При

Перед вычислением уравненных значений 1001g К проверим, все ли поправки к сторонам полигонов были записаны с обратным знаком в центрах полигонов и включены в невязку полигонов.

Уравненные значения 1001g К вычислим следующим образом. а) Первоначальные значения 100 1g К, надписанные на сто­ ронах, граничащих с внешним пространством (стороны I—II, II—III, III—V и т. д.), сложим с их поправками. Результаты суммирования, представляющие собой уравненные значения

100 1g К, запишем у сторон полигонов (во внешнем пространстве). Так, например, для стороны I—II получим

писанные на сторонах, принадлежащих двум полигонам (стороны II—IV, IV—III, IV—VIII, IV—VII), предварительно располо­ жим во внешнем по отношению к данному полигону пространстве. При перенесении первоначальных значений 1001g К и их попра-

1 Величина эта выбрана с таким расчетом, чтобы уравнивание значений параметра К выполнялось с точностью до 1%.

192

§ 30. СОСТАВЛЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ТЕЛЛУРИЧЕСКИХ КАРТ

Рассматриваемые ниже теллурические карты не дают новых геологических сведений по сравнению с картой средней напря­ женности поля и являются вспомогательными. К построению этих карт обращаются в тех случаях, когда ощущается потреб­ ность в дополнительных данных, подтверждающих аномалии средней напряженности поля.

При составлении карты параметра М на планшет наносят значения М, полученные при обработке наблюдений по способу эллипсов. Параметр М в базисной точке принимают рав­ ным единице. Изолинии параметра М проводят через 20% значе­ ния М. В тех случаях, когда съемка опирается на несколько базисных точек, исследуемую площадь можно разделить на от­ дельные участки, примыкающие к тем или иным базисным точ­ кам, и для каждого участка построить обособленную карту пара­ метра М.

При составлении карты полевых эллипсов на планшете изображают в уменьшенном масштабе большие или малые оси полевых эллипсов.

Карту векторов напряженности поля строят Следующим образом. В базисной точке задают вектор на­ пряженности поля Ер и определяют его широтную Ехр и меридио­ нальную Еур составляющие. Величину и направление вектора Ер выбирают произвольно. В полевых точках строят векторы Eq, соответствующие исходному вектору Ер. Широтные Euq и мери­

194

ковые'линии; которые проводят от руки параллельно векторам Eq. Если съемка опирается на несколько базисных точек, то для каж­ дой базисной точки, как правило, составляют обособленную карту векторов напряженности поля. При желании можно соста­ вить и сводную карту векторов напряженности поля. С этой целью коэффициенты соответствия при помощи формул (198) следует привести к исходной базисной точке.

§ 31. СОСТАВЛЕНИЕ КАРТЫ ПАРАМЕТРА р

•Карту параметра р составляют для участков устойчивой линейной поляризации поля ТТ при условии, что направление оси поляризации в базисной точке сохраняется постоянным с точ­ ностью до 10—15°. Карта параметра р характеризует относитель­ ные изменения напряженности поля, направленного по осп поля­ ризации. При составлении этой карты на планшет наносят зна­ чения параметра р, определенные способом отношения ампли­ туд. Параметр р в. базисной точке принимают равным единице. Изолинии р проводят через 15% значения р.

Если участки устойчивой линейной поляризации поля ТТ свя­ заны с несколькими базисными точками, то составляют свод­ ную карту параметра р. При этом параметр р в исходной базисной точке принимают равным единице. Правила приведения значе­ ний р к исходной базисной точке аналогичны правилам, данным в § 29.

13*

Глава VII

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ ТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ТОКОВ

Геологическая интерпретация результатов наблюдений яв­ ляется завершающим этапом электроразведки методом теллури­ ческих токов и обычно состоит из следующих органически свя­ занных друг с другом этапов:

а) изучения геоэлектрического разреза исследуемой территории; б) качественного истолкования результатов наблюдений тел­

лурических токов; в) количественного истолкования результатов наблюдений тел­

лурических токов.

Рассмотрим методические особенности каждого из этих этапов.

§ 32. ИЗУЧЕНИЕ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

Решение обратной геофизической задачи в методе теллуриче­ ских токов, т. е. определение природы и размеров геологических объектов, вызывающих аномалии поля ТТ, в общем случае не­ однозначно. Неоднозначность геологической интерпретации в той или иной степени отличает и другие способы геофизической раз­ ведки, например электрические зондирования, однако в методе теллурических токов положение усложняется из-за отсутствия сведений о распределении электрических свойств горных пород с глубиной и по площади. В связи с этим геологической интерпрета­ ции данных метода теллурических токов должен предшествовать анализ геоэлектрических условий района работ, базирующийся на общих представлениях о литологических, гидрогеологических и тектонических соотношениях, типичных для данной провинции. Исходным материалом для такого анализа служат кривые опор­ ных электрических зондирований и результаты каротажа глубо­ ких скважин, пробуренных в пределах исследуемого участка и

196

фических особенностях выполнения опорных электрических зонди­ рований при работах методом теллурических токов.

Густоту сети опорных электрических зондирований обычно выбирают в зависимости от характера исследований, степени выдержанности геоэлектрического разреза и условий выполнения ВЗ или ДЗ на площади съемки. Как правило, одно опорное элек­ трическое зондирование приходится на 10—30 наблюдений тел­ лурических токов. Сеть опорных электрических зондирований сгущают на участках с резкими изменениями геоэлектрического разреза, а также на участках предполагаемых структур. В труд­ нодоступных районах, отличающихся выдержанным низкоом­ ным геоэлектрическим разрезом, число опорных электрических зондирований сводят к минимуму. Иногда при этом опорные электрические зондирования вообще не выполняют, а о геоэлектрическом разрезе судят по результатам каротажа скважин, пробуренных вблизи площади съемки.

Максимальные размеры установок, применяемых при опорных электрических зондированиях, устанавливают, исходя из следую­ щих соображений. В районах с низкоомным геоэлектрическим разрезом опорные электрические зондирования должны освещать всю толщу осадочных отложений, залегающих на непроводящем основании. При исследованиях в районах, разрез которых содер­ жит промежуточные высокоомные горизонты, препятствующие изучению нижележащих отложений, опорные электрические зон­ дирования должны по крайней мере отражать поведение поверх­ ности экранирующей толщи. Наряду с глубинными электрическими зондированиями иногда выполняют также и зондирования с не­ большими размерами установок, предназначенные для выявле­ ния локальных неоднородностей поверхностного покрова в зонах, где на земную поверхность выходят породы высокого сопротивле­ ния.

§ 33. КАЧЕСТВЕННОЕ ИСТОЛКОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ

ТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ТОКОВ

В задачу качественного истолкования результатов наблюдений теллурических токов входит изучение закономерностей изменения суммарной продольной проводимости надопорной толщи и выяв­ ление основных структурных элементов в рельефе опорного электрического горизонта высокого сопротивления.

Анализ карты средней напряженности поля ТТ

Качественное истолкование карты напряженности поля ТТ состоит в выделении зон повышенных и пониженных значений средней напряженности поля Е.

197

Как показывает теория, между средней напряженностью поля

Еи суммарной продольной проводимостью S падопорной толщи

вобщем случае существует обратная зависимость. Таким образом, понижение Е связывается с возрастанием S. Аналогично повыше­ ние Е интерпретируется как результат убывания S. Поэтому карту Е в целом можно рассматривать, как карту S.

Вусловиях выдержанного геоэлсктрического разреза карта средней напряженности поля Е подобно карте S передает основ­ ные черты рельефа опорного электрического горизонта высокого сопротивления: максимумам Е отвечают поднятия опорного гори­ зонта, минимумам — прогибы. При этом конфигурация изоли­ ний Е приближенно совпадает с конфигурацией изогипс поверх­ ности опорного горизонта, что позволяет составить схемати­ ческое представление о форме структур.

Вболее сложных условиях, встречающихся в районах с не­ выдержанным геоэлектрическим разрезом, аномалии Е часто вызываются не только погружением или поднятием опорного электрического горизонта высокого сопротивления, но и колеба­ ниями среднего продольного сопротивления надопорпой толщи. Причинами таких колебаний могут явиться изменения литологи­ ческого состава осадочных пород, а также изменения минерализа­ ции подземных вод. В подобных условиях интерпретация данных метода теллурических токов неоднозначна. Для получения падеж­ ной информации о тектоническом строении района исследований здесь необходимы дополнительные сведения о закономерностях изменения среднего продольного сопротивления падопорной толщи. Эти сведения обычно получают из анализа кривых опорных электрических зондирований.

При интерпретации карты средней напряженности поля не­ обходимо также иметь в виду, что аномалии Е могут быть обус­ ловлены складчатостью анизотропных образований и локальными неоднородностями поверхностного покрова. Так, над подня­ тиями, в строении которых принимают участие проводящие

породы с высоким коэффициентом микроанизотропии (X = = 1,3 -4- 1,5), будут отмечаться максимумы Е. Максимумы Е будут сопутствовать и выходам хемогепных или карбонатных пород на земную поверхность, а также линзам ископаемого льда в районах островной вечной мерзлоты. В распознавании подоб­ ного рода аномалий существенную помощь могут оказать опорные электрические зондирования и результаты геологической съемки.

Аномалии поля теллурических токов могут быть связаны нс

мов при прочих равных условиях могут наблюдаться минимумы Е,

Работы методом теллурических токов, как правило, выполняются

198

в равнинной местности, поэтому на практике при качественном истолковании результатов наблюдений влиянием рельефа зем­ ной поверхности чаще всего пренебрегают.

Определение стратиграфического положения опорного электрического горизонта высокого сопротивления

Наиболее просто этот вопрос решается в районах, геоэлектрический разрез которых не содержит промежуточных высокоом­ ных горизонтов, играющих роль экрана при электрических зондированиях. В подобных районах опорным электрическим горизонтом для теллурических токов служат плохо проводящие породы, лежащие в основании разреза и обусловливающие на

Рис. 103. Геолого-геофизический разрез по линии Заводоуковск — Комис­ сарове (по Ю. С. Копелеву).

даемые среднепериодные вариации поля ТТ (15 сек. < Т < 60 сек.). Таким опорным горизонтом могут быть как изверженные или метаморфические породы фундамента, так и эффузивные, карбо­ натные или хемогеиные образования, залегающие непосредственно ■на фундаменте.

Рассмотрим в виде примера результаты работ методом тедаурических токов в Тобольской тектонической зоне (западная часть Западно-Сибирской низменности). Исследования были проведены в 1956 г. партиями ВНИИГеофизики и треста Запсибнефтегеофизика (нач. партий IO. Н. Попов и Ю. С. Копелев).

199

Геолого-геофизический разрез по профилю, пересекающему район работ, изображен на рис. 103 (разрез построен по данным бурения и сейсморазведки). Как известно, Тобольская тектони­ ческая зона имеет трехъярусное геологическое строение. В осно­ вании разреза залегают плохо проводящие палеозойские мета­ морфизованные породы, слагающие первый структурный этаж. Прогибы поверхности палеозойских пород выполнены плохо проводящей эффузивно-осадочной толщей второго структурного этажа, относимой к пермотриасу и частично к юре. Вышележащая рыхлая мезокайнозойская толща (третий структурный этаж) представлена нормальным осадочным комплексом слабо дисло­ цированных песчано-глинистых отложений и характеризуется низкими удельными сопротивлениями, мало меняющимися по площади. Указанные особенности геологического строения То­ больской зоны хорошо видны на рассматриваемом профиле. Здесь выделяются Заводоуковское и Комиссаровское поднятия, разделенные Дроновским прогибом. Обобщенные геоэлектрические разрезы сводовой части Заводоуковского поднятия и наиболее погруженной части Дроновского прогиба по данным опорных электрических зондирований и каротажа глубоких скважин характеризуются следующими параметрами:

200