Глава 3. Электроразведка

• 7. Основы теории электроразведки

  • 7.1. Электромагнитные поля, используемые в электроразведке

    • 7.1.1. Естественные переменные электромагнитные поля

    • 7.1.2. Естественные постоянные электрические поля

    • 7.1.3. Искусственные постоянные электрические поля

    • 7.1.4. Искусственные переменные гармонические электромагнитные поля

    • 7.1.5. Искусственные импульсные (неустановившиеся) электромагнитные поля

    • 7.1.6. Сверхвысокочастотные поля

    • 7.1.7. Биогеофизические поля

  • 7.2. Электромагнитные свойства горных пород

    • 7.2.1. Удельное электрическое сопротивление

    • 7.2.2. Электрохимическая активность и поляризуемость горных пород

    • 7.2.3. Диэлектрическая и магнитная проницаемости

  • 7.3. Принципы решения прямых и обратных задач электроразведки

    • 7.3.1. Общие подходы к решению прямых задач электроразведки

    • 7.3.2. О нормальных полях в электроразведке

    • 7.3.3. Электрическое поле точечного источника постоянного тока над двухслойной средой

    • 7.3.4. Принципы решения обратных задач электроразведки

• 8. Аппаратура, методика и сущность разных методов электроразведки

  • 8.1. Принципы устройства и назначение аппаратуры для электроразведки

    • 8.1.1. Общая характеристика и назначение аппаратуры и оборудования для электроразведки

    • 8.1.2. Переносная аппаратура

    • 8.1.3. Электроразведочные станции

    • 8.1.4. Аэроэлектроразведочные станции

  • 8.2. Электромагнитные зондирования

    • 8.2.1. Общая характеристика электромагнитных зондирований

    • 8.2.2. Электрическое зондирование

    • 8.2.3. Зондирование методом вызванной поляризации

    • 8.2.4. Магнитотеллурические методы

    • 8.2.5. Зондирование методом становления поля

    • 8.2.6. Частотное электромагнитное зондирование

    • 8.2.7. Высокочастотные зондирования

  • 8.3. Электромагнитные профилирования

    • 8.3.1. Общая характеристика электромагнитных профилирований

    • 8.3.2. Метод естественного электрического поля

    • 8.3.3. Электропрофилирование методом сопротивлений

    • 8.3.4. Электропрофилирование методом вызванной поляризации

    • 8.3.5. Метод переменного естественного электромагнитного поля

    • 8.3.6. Низкочастотное гармоническое профилирование

    • 8.3.7. Методы переходных процессов

    • 8.3.8. Аэроэлектроразведка

    • 8.3.9. Радиоволновое профилирование

    • 8.3.10. Сверхвысокочастотные методы профилирования

  • 8.4. Подземно-скважинные методы электроразведки

    • 8.4.1. Общая характеристика подземно-скважинных или объемных методов электроразведки

    • 8.4.2. Поляризационные объемные методы

    • 8.4.3. Метод заряженного тела

    • 8.4.4. Индукционное просвечивание

    • 8.4.5. Метод радиоволнового просвечивания

• 9. Интерпретация и области применения электроразведки

  • 9.1. Интерпретация электромагнитных зондирований и особенности их геологического применения

    • 9.1.1. Качественная интерпретация электромагнитных зондирований

    • 9.1.2. Физико-математическая количественная интерпретация электромагнитных зондирований

    • 9.1.3. Геолого-геофизическая количественная интерпретация электромагнитных зондирований

    • 9.1.4. Особенности геологического применения электромагнитных зондирований

  • 9.2. Интерпретация и области применения электромагнитных профилирований и объемных методов электроразведки

    • 9.2.1. Интерпретация данных электромагнитных профилирований

    • 9.2.2. Интерпретация данных объемной электроразведки

    • 9.2.3. Особенности геологического применения электромагнитных профилирований и объемных методов

Электроразведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно. Используемые поля могут быть: установившимися, т.е. существующими свыше секунды (постоянными и переменными, гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллигерц (1 мГц = 10^-3 Гц) до петагерц (1 ПГц = 10¹⁵ Гц)) и неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. С помощью разнообразной аппаратуры измеряют амплитудные и фазовые составляющие напряженности электрических ( ) и магнитных () полей. Если напряженность и структура естественных полей определяется их природой, интенсивностью, а также электромагнитными свойствами горных пород, то для искусственных полей она зависит и от мощности источника, частоты или длительности, а также способов возбуждения поля.

Основными электромагнитными свойствами горных пород являются удельное электрическое сопротивление (УЭС, или ), электрохимическая активность (), поляризуемость (), диэлектрическая () и магнитная () проницаемости. Электромагнитные свойства геологических сред, вмещающей среды, пластов, объектов, а также геометрические параметры последних служат основой для построения геоэлектрических разрезов. Геоэлектрический разрез над однородным по тому или иному электромагнитному свойству полупространством принято называть нормальным, а над неоднородным - аномальным. На выделении аномалий и основана электроразведка.

Изменение глубинности электроразведки достигается изменением мощности источников, частоты и длительности возбуждения, а также зависит от способов создания поля. Последние могут быть гальваническими (ток вводится в Землю с помощью заземлений) или индукционными (ток пропускается в незаземленную петлю, рамку). Глубинностью можно управлять также геометрическим (дистан-ционным) и частотным приемами. Сущность дистанционного (геометрического) приема сводится к увеличению расстояния между источником поля и точками, где оно измеряется, что ведет к росту объема среды, вовлекаемого в исследование. Частотный принцип увеличения глубинности основан на скин-эффекте, т.е. прижимании поля к поверхности Земли, тем большем, чем выше частота гармонического поля ( ) или меньше время () после создания импульсного поля. Наоборот, чем меньше частота, больше(период колебаний) или(его называют временем диффузии, становления поля, или переходного процесса), тем больше глубинность разведки. В целом она может меняться от сотен и десятков километров на постоянном токе и инфранизких частотах до сантиметров и миллиметров на частотах свыше гигагерц (Ггц = 10⁹ Гц).

Вследствие многообразия используемых полей, их частотно-временных спектров, электромагнитных свойств горных пород электроразведка отличается от других геофизических методов большим количеством методов (свыше 50). По физической природе их можно сгруппировать в методы естественного переменного электромагнитного поля, поляризационные (геоэлектрохимические), сопротивлений, индукционные низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, биогеофизические.

По геометрии и строению изучаемых геологических разрезов методы электроразведки условно делятся на: 1) зондирования, которые служат для расчленения горизонтально (или полого) слоистых разрезов в вертикальном направлении; 2) профилирования, предназначенные для изучения крутослоистых разрезов или выявления объектов в горизонтальном направлении; 3) подземно-скважинные (объемные), объединяющие методы выявления неоднородностей между скважинами, горными выработками и земной поверхностью.

Электроразведка с той или иной эффективностью применяется для решения практически всех задач, при которых используются геофизические методы. В частности, с помощью естественных переменных полей солнечно-космического происхождения разведываются земные недра на глубинах до 500 км и ведется изучение таких геосфер, как осадочная толща, кристаллические породы, земная кора, верхняя мантия. Электромагнитные зондирования используются при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяются при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных и нерудных полезных ископаемых. Объемные методы применяются при разведке месторождений. Малоглубинные электромагнитные зондирования и профилирования используются при инженерных и экологических исследованиях.

По технологии и месту проведения работ различают аэрокосмические, полевые (наземные), акваториальные (или аквальные, водные, морские, речные), подземные (шахтно-рудничные) и скважинные (межскважинные) методы электроразведки.