Вопрос 17

Метод естественного электрического поля. Метод естественного электриче-

ского поля (ЕП, МЕП) или метод самопроизвольных потенциалов (ПС) основан на изу-

чении локальных электрических постоянных полей, возникающих в горных породах в

силу окислительно-восстановительных, диффузионно-адсорбционных и фильтрацион-

ных явлений. Небольшие самопроизвольные потенциалы существуют практически по-

139

всеместно. Интенсивные поля наблюдаются, как правило, только над сульфидными и

графитовыми залежами. Естественные электрические поля могут возникать также при

коррозии трубопроводов и других подземных металлических конструкций. Интенсив-

ность токов коррозии увеличивается с ухудшением гидроизоляции этих конструкций,

уменьшением удельного электрического сопротивления пород и увеличением их влаж-

ности. Для измерения ЕП применяют милливольтметры постоянного тока, например

АЭ-72, и неполяризующиеся электроды.

Съемку естественных электрических потенциалов выполняют либо по отдельным

линиям (профильная съемка), либо по системам обычно параллельных профилей, рав-

номерно покрывающих изучаемый участок (площадная съемка). Направления профи-

лей выбирают вкрест предполагаемого простирания прослеживаемых объектов, а рас-

стояния между ними могут изменяться от 10 до 100 м и должны быть в несколько раз

меньше ожидаемой длины рудных тел или иных разведываемых геологических объек-

тов.

На каждом профиле равномерно размечают пункты измерения потенциалов. Рас-

стояние между точками наблюдений (шаг съемки) изменяется от 5 до 50 м в зависимо-

сти от масштаба съемки, характера и интенсивности электрического поля. Оптималь-

ным шагом можно считать шаг, несколько меньший предполагаемой глубины залега-

ния верхней кромки разведываемых объектов и сравнимый с их поперечными размера-

ми. Съемку естественных потенциалов можно выполнять двумя способами: а) потен-

циала, при котором измеряют разности потенциалов между одной неподвижной точкой

и пунктами наблюдений изучаемого профиля или площади; б) градиента потенциала,

при котором измеряют разность потенциалов между двумя электродами, расположен-

ными на постоянном расстоянии друг от друга и перемещаемыми одновременно по

профилям. В зависимости от масштаба съемки и категории местности отряд из двух-

трех человек отрабатывает за смену от 50 до 300 точек наблюдений. Особенно высокую

производительность получают при непрерывной съемке способом градиента потенциа-

ла с движущейся лодки или плота.

По результатам измерений естественных потенциалов строят графики потенциа-

лов. При этом по горизонтальной оси откладывают точки наблюдения, по вертикальной

— потенциалы самопроизвольной поляризации (вверх — положительные, вниз — от-

рицательные). По данным съемок строят также карты графиков и карты равных значе-

ний потенциалов. На них выделяют аномалии, соответствующие объектам с повышен-

ной электрохимической активностью.__

Общая характеристика. Электромагнитное профилирование включает большую

группу методов электроразведки, в которых методика и техника наблюдений направле-

ны на то, чтобы в каждой точке профиля получить информацию об электромагнитных

свойствах среды примерно с одинаковой глубины. При профилировании в отличие от

зондировании во всех точках наблюдения сохраняется постоянной глубинность развед-

ки. Электромагнитные профилирования применяют для решения большого числа

геологических задач, связанных с картированием крутозалегающих (углы падения

больше 10—20°) осадочных, изверженных, метаморфических толщ, рудных и неруд-

ных полезных ископаемых на глубинах до 500 м. Их используют при инженерно-

геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических и почвенно-

мелиоративных исследованиях с целью выявления неоднородностей разреза по литоло-

гии и глинистости, увлажненности и обводненности, разрушенности и закарстованно-

сти, талому и мерзлотному состоянию, степени общей минерализации подземных вод и

засоленности почв.

Билет 18 Метод переменного естественного электромагнитного поля

Общая характеристика. Электромагнитное профилирование включает большую

группу методов электроразведки, в которых методика и техника наблюдений направле-

ны на то, чтобы в каждой точке профиля получить информацию об электромагнитных

свойствах среды примерно с одинаковой глубины. При профилировании в отличие от

зондировании во всех точках наблюдения сохраняется постоянной глубинность развед-

ки. Электромагнитные профилирования применяют для решения большого числа

геологических задач, связанных с картированием крутозалегающих (углы падения

больше 10—20°) осадочных, изверженных, метаморфических толщ, рудных и неруд-

ных полезных ископаемых на глубинах до 500 м. Их используют при инженерно-

геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических и почвенно-

мелиоративных исследованиях с целью выявления неоднородностей разреза по литоло-

гии и глинистости, увлажненности и обводненности, разрушенности и закарстованно-

сти, талому и мерзлотному состоянию, степени общей минерализации подземных вод и

засоленности почв.

Метод переменного естественного электромагнитного поля. К электропрофи-

лированию, основанному на использовании естественных переменных электромагнит-

ных полей атмосферного происхождения, относят методы переменного естественного

электрического (ПЕЭП) и магнитного (ПЕМП) полей. В методе ПЕЭП с помощью мил-

ливольтметров типа АНЧ-3 и двух заземленных на расстоянии 10—20 м друг от друга

приемных электродов MN за период 20—30 с измеряют среднюю напряженность элек-

трического поля Еср= ΔUMN /MN. Она пропорциональна некоторому кажущемуся со-

противлению среды на глубине, соответствующей применяемой частоте. При наиболее

часто используемой частоте 10—20 Гц глубинность подобного профилирования со-

ставляет в разных геоэлектрических условиях несколько сотен метров.

Если проводить съемки ПЕЭП по профилям с шагом 10— 20 м или равномерно по

площади (направления MN должны во всех точках быть одинаковыми), то по графикам

и картам Еср можно выявлять горизонтальные неоднородности по электропроводности.

Сходным образом с помощью рамочных антенн можно измерять различные состав-

ляющие магнитного поля (ПЕМП), отличающиеся простотой наблюдений вследствие

отсутствия заземлений. Интерпретируя аномалии ПЕЭП или ПЕМП на графиках и кар-

тах, можно получать информацию для средне- и крупномасштабного геологического

картирования.

Билет 19 зондирование профилирование просвечивание

Зондирование.К электромагнитным зондированиям (ЭМЗ) относится наиболее информативная и трудоемкая группа методов электроразведки. В ЭМЗ используемые поля, аппаратура, методика, включающая способы проведения работ, выбор установок и систем наблюдений, направленных на то, чтобы получить информацию об изменении электромагнитных свойств (чаще это УЭС) с глубиной. С этой целью на каждой точке ЭМЗ, точнее, на изучаемом участке за счет геометрии установок или скин-эффекта добиваются постепенного увеличения глубинности разведки (см. 7.1). В дистанционных (геометрических) зондированиях, проводимых на постоянном или на переменном токе фиксированной частоты или постоянном времени становления поля, постепенно увеличивается расстояние между питающими и приемными линиями (разнос -  ). Скин-эффект используется в методах с фиксированным разносом, а увеличение глубинности достигается возрастанием периода гармонических колебаний (  ) или времени изучения становления поля (переходного процесса) в среде (  ). Используются и оба способа изменения глубинности. Для зондирований применяются одноканальные и многоканальные приборы или электроразведочные станции (см. 8.1). Определяемые в результате зондирований амплитуды и фазы электрических (  ) или магнитных (  ) компонент поля или кажущиеся сопротивления (КС) для разных параметров глубинности (ПГ) характеризуют изменение геоэлектрического разреза с глубиной. За параметры глубинности принимаются  . В результате ЭМЗ строятся кривые зондирований, т.е. графики зависимостей кажущихся сопротивлений от параметров глубинности.

Теория и практика электромагнитных зондирований хорошо разработаны для одномерных горизонтально слоистых моделей сред (см. 7.3). Поэтому зондирования чаще всего проводятся при изучении горизонтально и полого залегающих (углы падения меньше 10  - 15 ) разрезов. В результате количественной интерпретации кривых ЭМЗ получаются послойные или обобщенные геометрические и электрические свойства слоев или толщ. По совокупности профильных или площадных зондирований строятся геоэлектрические разрезы (по вертикали откладываются мощности слоев или пачек слоев, а в их центрах проставляются электрические свойства слоев) или карты тех или иных параметров этих разрезов.

Электромагнитные зондирования используются для решения широкого круга задач, связанных с расчленением по электромагнитным свойствам пологослоистых геологических разрезов. Они применяются для глубинных, структурных исследований, поисков и разведки полезных ископаемых, детальных инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и экологических исследований.

Профилирования.К электромагнитным профилированиям (ЭМП) относится большая группа ускоренных методов электроразведки, в которых методика и техника наблюдений направлены на то, чтобы в каждой точке профиля получить информацию об электромагнитных свойствах среды примерно на одинаковой глубине. Для этого выбираются постоянные или мало меняющиеся разносы между питающими или приемными линиями ( ), а также изучаемые частоты ( ) или времена ( ) переходного процесса. Выбор глубинности, точнее интервала глубин изучения геологического разреза, а знaчит  , зависит от решаемых задач и геоэлектрических условий. Он обычно производится опытным путем по данным ЭМЗ или ЭМП с разными глубинностями и должен обеспечить получение максимальных аномалий наблюденных или расчетных (например, кажущихся сопротивлений) параметров вдоль профилей или на площадях исследований. Если зондирования предназначены для изучения горизонтально или полого залегающих слоев в вертикальном направлении, то профилирования служат для выявления неоднородностей в горизонтальном направлении. В результате ЭМП строятся: графики (по горизонтали откладываются пикеты (или точки наблюдения), по вертикали - наблюденные или расчетные параметры); карты графиков (на карте выносятся профили, перпендикулярно которым выстраиваются графики); карты (на карте проставляются точки наблюдений, около них записываются значения параметров и проводятся изолинии).

Теория электромагнитных профилирований построена на математическом и физическом моделировании горизонтально-неоднородных физико-геологических моделей (двухмерных и трехмерных). В результате интерпретации материалов ЭМП выявляются аномальные по электромагнитным свойствам участки.

Электромагнитные профилирования применяются для решения разнообразных геологических задач, связанных с картированием крутозалегающих (углы падения больше 10  - 20 ) осадочных, изверженных, метаморфических толщ, поисками и разведкой полезных ископаемых на глубинах до 500 м. Они используются при рекогносцировочных инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и экологических исследованиях. Множество вариантов ЭМП определяется разнообразием используемых полей, методов (см. 7.1) и различием электромагнитных свойств горных пород и руд (см. 7.2).

Просвечивание.Для обследования околоскважинных пространств в целях обнаружения проводящих рудных тел применяются различные скважинные электромагнитные (индукционные) методы, которые по физической сущности, применяемой аппаратуре и принципам интерпретации похожи на рассматриваемые выше НЧМ и МПП (см. 8.3.6 - 8.3.7). Наиболее известными скважинными индукционными методами, основанными на применении низкочастотных гармонических и неустановившихся полей, являются методы незаземленной петли со скважинными измерениями параметров поля (НПС-АФИ, НПС-МПП) и методы скважинного дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМПС-НЧМ, ДЭМПС-МПП).

С помощью скважинных индуктивных методов выявляются рудные тела на расстояниях до 40 - 100 м от скважины, оценивается их электропроводность, а также пространственное положение.