Примітка: у таблиці дано в а рознос ав/2 – у метрах. Лабораторна робота № 4.3

ОБРОБКА ДАНИХ МЕТОДУ ТЕЛУРИЧНИХ СТРУМІВ (ТС)

4.3.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є ознайомлення студентів з основами методу ТС, методикою польових вимірювань та способами обробки польових матеріалів.

Завдання роботи: виконати обробку телурограм способом еліпсів, визначити телуропараметри і дати геологічну інтерпретацію одержаних результатів.

4.3.2 Короткі теоретичні відомості

Магнітотелуричними називаються методи глибинних і структурних досліджень, які базуються на вивченні природного електромагнітного поля землі космічного походження. Джерела таких полів розміщені в магнітосфері і навколоземному космічному просторі. Їхнє походження пов`язано із взаємодією потужних потоків заряджених частинок (сонячних корпускул) з силовими магнітними полями землі, внаслідок чого виникають струмові вихори в магнітосфері. Ці вихри є джерелом магнітного поля, яке розповсюджується в просторі, досягає поверхні землі, входить в землю, де і затухає на глибинах в десятки, а то і сотні кілометрів. Такі поля називаються магнітотелуричними. Його властивості (напруженість) на поверхні Землі визначаються як джерелом, так і електричними властивостями середовища, в якому розповсюджується поле, тобто властивостями верхньої частини земної кори.

Електромагнітне поле характеризується вектором напруженості магнітного (H) і електричного (Е) полів. Електричну частину природного поля землі прийнято називати телуричним струмом.

В електророзвідці вивчаються так звані середньоперіодичні варіації поля - з періодом у межах 10:100 с.

До методів магнітотелуричного поля відносяться:

1) метод телуричних струмів (МТС);

2) магнітотелуричне зондування (МТЗ);

3) магнітотелуричне профілювання (МТП).

Методом МТС вимірюють тільки електричну складову магнітотелуричного поля, а методами МТЗ і МТП - електричну і магнітну складові. В даній роботі зупинемось лише на інтерпретації матеріалів МТС.

4.3.3 Обробка телурограм МТС

Існує кілька способів обробки телурограм: еліпсів, трикутників і відношення амплітуд.

Якщо нелінійнійна поляризація поля телуричного струму, тоді використовують способи еліпсів і трикутників, а якщо лінійнійна поляризації - спосіб відношення амплітуд.

4.3.3.1 Обробка телурограм способом еліпсів

Обробка телурограм способом еліпсів зводиться до таких етапів:

1) синхронізація телурограм;

2) визначення сталих (постійних) для каналів реєстрації;

3) визначенням приросту амплітуди ∆X і ∆Y;

4) перетворення векторів варіацій і побудова спряжених еліпсів;

5) визначення параметрів К і М.

Приклад обробки телурограми способом еліпсів видно з рис.4.12.

Синхронізація базової і польової телурограм - це пошук і оцифровка синхронних міток часу.

Постійна реєстрації - це ціна 1 мм відхилення бліка запису

в мілівольтах. Вона визначається для кожного каналу як по польовій так і по базовій осцилограмах за формулою:

, (4.8)

де ∆U - величина градуювального імпульсу, мВ; значення ∆U береться з штампу кожної осцилограми;

l - середня величина градуювального імпульсу, мм; градуювальні імпульси завжди подаються на початку осцилограми. Їх величину вимірюють лінійкою (у кожному каналі свій імпульс);

MN - довжина приймальної лінії, км; дані беруться з паспорта стрічки (телурограми);

100 - масштабний коефіцієнт.

Для того, щоб побудувати векторну діаграму, на базовій і польовій телурограмах відмічають робочі інтервали за один і той же час. Синхронність часу встановлюється за мітками часу. На вибраному інтервалі олівцем проводять дві вертикальні лінії на базовій і польовій осцилограмах і відмічають точки перетину їх з кривими в кожному каналі. Лінійкою вимірюють амплітуду між точками перетину вертикальних ліній з кривою в одному каналі (канал X),

враховуючи знак (якщо крива збільшується зліва на право – знак «+», якщо зменшується зліва на право - знак «-»). На цьому ж інтервалі вимірюють амплітуду в другому каналі (каналі Y). Отримують значення E , E , E , E . Для розрахунку складових векторів варіацій дані значення множать відповідно на постійну каналу. Після розрахунку будують векторну діаграму на міліметровому папері, відкладаючи координатні вісі X, Y (для базової точки) і V, U (для польової точки).

Щоб одержати спряжені еліпси, вектори варіацій змінюють, тобто множать усі вектори на нормуючий множник (R), який вибирають таким, щоб піввісі еліпсів були завдовжки 2 - 6 см.

Для визначення телуропараметрів К і М на еліпсі польової телурограми вимірюють піввісі А і В. Розрахунок проводять за формулою:

; (4.9)

, (4.10)

де p - номер базової точки;

q - номер польової точки;

P , P - постійні відповідних каналів реєстрації;

А - велика піввісь польового еліпса, мм;

В - мала піввісь польового еліпса, мм;

R - масштабний коефіцієнт.

За величиною параметра К можна виділити області, які відповідають підняттю високоомного горизонту (збільшення значення К) або його заглиблення (зменшення значення К).

Параметр М характеризує ступінь залежності відношення миттєвих значень напруженості поля телуричних струмів на польовій і базовій точках від направлення силових ліній поля.

4.3.3.2 Обробка телурограм способом відношення аплітуд

Даний спосіб використовується, якщо поляризація поля телуричних струмів лінійна. Обробка складається з чотирьох етапів:

1) синхронізація телурограм;

2) визначення постійних для каналів реєстрації;

3) вимір приросту ∆X і ∆Y;

4) визначення параметра m і направлення вісей поляризації.

Перші два етапи виконуються аналогічно способові еліпсів. Щоб побудувати векторні діаграми, необхідно виміряти величини ∆X і ∆Y на базовій телурограмі, а також ∆U і ∆V на польовій телурограмах, які являють собою видимі амплітуди відповідних один одному імпульсів певних періодів (Т=5+60 с). Щоб визначити величини ∆X, ∆Y, ∆U, ∆V у вибраному інтервалі часу проводять дотичні до мінімумів (максимумів) імпульсу і паралельну їй дотичну до максимума (мінімума) того ж імпульсу. Лінійкою вимірюють віддаль між дотичними (див. рис. 4.13).

Виміряні значення ∆X, ∆Y, ∆U, ∆V множать на відповідні постійні для кожного каналу ( ), а одержані значення відкладають по вісям X, Y на базовому пункті і по вісям U, V на польовому пункті.

Параметр m вираховують за формулою:

, (4.11)

E , E - вектори варіацій, які визначають з векторних діаграмам (див. рис.4.14).

Для контролю виконаних обчислень визначають середньоквадратичну похибку окремого визначення за формулою:

, (4.12)

де n - число вимірювань.

Рисунок 4.14 - Приклад побудови і визначення векторів варіацій

Параметри , похибка яких більша за 2 , відбраковують. Кінцеве значення параметра m вираховують за формулою:

. (4.13)

Кінцевим результатом обробки є побудова карти параметра , на якій підняттю опорного горизонту відповідає зона максимумів, а прогинам - зона мінімумів. Для наочності виділені зони замальовують або заштриховують.

4.3.4 Запитання для самоперевірки

1. У чому суть магнітотелуричних методів?

2. Які Ви знаєте види магнітотелуричних методів?

3. За допомогою якої апаратури і як проводяться польові вимірювання?

4. Які Ви знаєте способи обробки телурограм?

5. У яких випадках використовують той чи інший спосіб обробки телурограм?

6. Яка послідовність обробки телурограм способом еліпсів?

7. Яка послідовність обробки телурограм способом відношення амплітуд?

8. Як визначається середньоквадратична похибка вимірювань?

9. Що є кінцевим результатом обробки телурограм?

4.3.5 Прилади і матеріали

1. Набір базових і польових телурограм.

2. Лінійка, циркуль, олівці.

3. Мікрокалькулятор.

4. Міліметровий папір.

4.3.6 Завдання роботи

1. Отримати у викладача базову і польову телурограми. Виконати обробку телурограм способом еліпсів або способом відношення амплітуд.

2. Побудувати спряжені еліпси векторів варіацій, векторні діаграми.

3. Визначити параметри К, М або .

4. Дати геологічну оцінку результатам обробки.

4.3.7 Форма звітності

1. Представити результати обробки телурограм.

2. Представити рисунки спряжених еліпсів векторів варіацій, або векторні діаграми.

3. Показати розрахунок параметрів К, М або .