- •Федеральное агентство по образованию
- •Модуль 1. Введение в экологическую геофизику, грави- и магниторазведка
- •Раздел 1-а – Введение в экологическую геофизику
- •По физическим свойствам геологического объекта
- •Для магматических и метаморфических пород
- •Раздел 1-б - Гравиразведка
- •Породообразующих минералов
- •В виде план – графиков
- •Раздел 1-в - Магниторазведка
- •Магнитного поля у диамагнетиков
- •Магнитного поля у парамагнетиков
- •Магнитного поля у ферро-, ферри- и антиферромагнетиков
- •Магниторазведочная аппаратура
- •Модуль 2. Электро- и сейсморазведка
- •Раздел 2-а - Электроразведка
- •Характеристика электрических свойств горных пород
- •И диэлектрической проницаемости (ε) у минералов групп различной литологической принадлежности
- •У кристаллических пород
- •Для одноименных по степени преобразования осадочных пород
- •Метод естественного постоянного электрического поля (еп)
- •Над стальной трубой Методы электроразведки на основе искусственного постоянного электрического поля
- •Электроразведочная установка
- •Электропрофилирование (эп)
- •Приемной линии
- •Над синклиналью и антиклиналью
- •Методы на основе неустановившегося электрического поля
- •Раздел 2-б - Сейсморазведка.
- •У кристаллических пород
- •Осадочных терригенных породах, в зависимости от стадий их преобразования
- •Модуль 3. Ядерная геофизика и терморазведка
- •Раздел 3-а - Ядерная геофизика
- •1) Слаборадиоактивные кварц, калиевые полевые шпаты,
- •2) Нормальная и биотит,
- •4) Высокорадиоактивные сфен, ортит, монацит,
- •Раздел 3-б - Терморазведка
- •Породообразующих минералов
- •Современные технологии терморазведки
- •Поисково-разведочные геотермические работы
- •Области применения терморазведки
- •Модуль 4. Геофизические исследования скважин и комплексирование геофизических методов
- •Раздел 4-а- Геофизические исследования скважин
- •Каротаж на основе естественных и искусственно вызванных электромагнитных полей
- •Индукционного каротажа
- •Каротаж на основе полей естественной и наведенной (искусственной) радиоактивности
- •Каротаж на основе сейсмоакустических полей
- •В нефтяной скважине (Западная Сибирь)
- •В разрезе нефтегазовой скважины (Западная Сибирь)
- •Данные для построения фактических кривых зондирования
- •Результаты количественной интерпретации данных бкз
- •Раздел 4-б – Комплексирование геофизических методов
- •1 Увлажненные наносы, 2 – граниты, 3 – зона трещиноватости, 4 – глыбовые песчаники, 5 – глины
Метод естественного постоянного электрического поля (еп)
Метод ЕП основан на изучении окислительно-восстановительных, диффузионно-адсорбционных и фильтрационных процессов в земной коре. Они создают аномалии, которые могут быть зарегистрированы микровольтметром постоянного тока с высокоомным входом. Для производства работ используются специальные неполяризующиеся электроды, так как металлические из-за окисления в грунте создают значительную (до 1 В) электродную разность потенциалов. Полевые наблюдения состоят в измерениях потенциала (UЕП) или разности потенциалов (ΔUЕП) между измерительными электродами M и N (рис 46).
Рис. 46. Схема съемки потенциалов (А) и градиентов потенциала (Б) методом ЕП
Усовершенствование методики измерений ЕП заключается в помещении неполяризующихся электродов в тряпичные чехлы (мешочки), обильно смоченные водой, которая из пластиковых бутылок также заливается в лунки, заранее подготовленные на профиле. Таким простым и оригинальным способом («тряпичным фитилем») и осуществляется контакт неполяризующихся электродов с грунтом в период измерений, что существенно увеличивает производительность и повышает точность.
При длине профилей до 1 км целесообразно использовать способ измерения потенциала, а свыше 1 км – способ измерения градиента потенциала. Для выявления аномальных зон повышенной флюидопроницаемости вполне приемлем шаг измерений 10 м. При этом, работая по способу градиента (U), через каждые 200 м необходимо производить контрольные (повторные) измерения U для оценки накапливающейся погрешности и последующей ее ликвидации.
На рис. 47 показан типовой график ЕП над металлическим объектом (трубой водовода). Исследования методом ЕП также эффективны при изучении зон инфильтрации (отрицательные аномалии) и разгрузки (положительные аномалии) подземных вод.
Рис. 47. Форма графика ЕП
Над стальной трубой Методы электроразведки на основе искусственного постоянного электрического поля
Методы электропрофилирования и электрозондирования на основе искусственного постоянного электрического поля получили название методов сопротивлений (КС). Все процессы рассматриваются в рамках стационарной модели. В основе лежит теория распределения в геологической среде постоянного электрического поля, когда f→0 и основную роль играют токи проводимости. Название методов связано с понятием кажущегося сопротивления ρк, которое отличается от истинного ρП в силу того, что во всех случаях изучаемый объект является частью гетерогенной (неоднородной) геологической среды и поэтому регистрируемые параметры поля являются интегральными показателями, в которых учитывается доля каждого из присутствующих в этой среде других объектов.
Для производства работ в электроразведке используются установки с гальваническим способом возбуждения и приема. Параметр ρк рассчитывается по формуле:
ρк=k*(∆U/I) (46),
где k - коэффициент электроразведочной установки, зависящий от геометрического расположения электродов, ∆U - разность потенциалов между электродами M и N, I - сила тока в цепи AB.
Сущность формулы (46) вытекает из закона Ома, согласно которому если в однородной среде, где ρ=const, возбуждается ток силой I и воздействует на элементарный объем, где dI - сила тока, dS - площадь грани, а dℓ - длина грани (рис. 48), то:
R = -dU/dI и R = ρ*(dℓ/ds) (47),
где R – сопротивление элементарного куба однородной среды.
Приравнивая правые части уравнений (47), получим:
-dU/dI =(di/ds)*ρ или ds/dI = -(1/ρ)*(dU/dl).
Так как ds/dI = j - плотность тока, а dU/dℓ = Е напряженность поля, следовательно:
j = -(1/ρ )*Е = σэ*Е (48),
где σэ = -1/ρ - проводимость среды.
Рис. 48. Схема, поясняющая вывод
закона Ома
в дифференциальной форме
Для гальванического заземлителя, который условно можно представить виде полусферы, плотность тока описывается формулами:
j = -(1/ρ)*(dU/dx) и j = I/(2π*x2) (49)
Опять, приравнивая правые части уравнений (49), имеем:
dU = (I*ρ/2π)*( 1/x2)*dx.
После интегрирования:
∫dU = (I*ρ/2π) ∫-dx/x2,
получаем формулу для потенциала поля в точке, удаленной от источника на расстояние х:
U = (I*ρ/2π)*1/x (50)
Теперь остается рассмотреть роль коэффициентаk при изучении показателя ρк типовой 4-х электродной электроразведочной установкой с произвольным расположением питающих (А,В) и измерительных (М,N) электродов (рис. 49).
Рис. 49. Типовая 4-х электродная