6. Аудиомагнитотеллурическое зондирование

1. Основы метода амтз

Метод АМТЗ основан на изучении поверхностного импеданса естественного электромагнитного поля Земли в диапазоне частот от единиц герц до первых тысяч герц. Основным источником электромагнитных полей звукового диапазона частот является, по мнению многих исследователей, грозовая активность в экваториальной части Земли, и эти поля имеют шумовой характер. Измерения естественных электромагнитных полей в рассматриваемом диапазоне частот позволяют изучать геоэлектрический разрез в диапазоне глубин от первых десятков метров до первых километров. При этом обеспечивается высокая производительность измерений при относительно невысокой стоимости проведения работ, что позволяет применять метод АМТЗ для площадных поисковых работ.

Важным достоинством метода АМТЗ является возможность аппроксимации первичного поля плоской вертикально падающей волной. Это наиболее простая модель поля, и для нее детально разработаны способы интерпретации результатов измерений для случаев горизонтально–слоистой и горизонтально–неоднородной сред. В изучаемом частотном диапазоне естественное поле не обладает выраженной поляризацией, что позволяет реализовать тензорные измерения и получать информацию о строении горизонтально–неоднородных сред. Алгоритмы используемых программ интерпретации данных позволяют отбраковать проводящие объекты в составе перекрывающей толщи от протяженных на глубину кимберлитовых тел. При этом можно изучать изменчивость свойств геоэлектрического разреза по глубине и использовать для выявления трубок наиболее контрастные по отношению к вмещающим породам части трубочных тел.

В настоящее время значительно повышена точность наблюдений (до 2 % по кажущемуся сопротивлению и 1 градуса по фазе импеданса) и достоверность интерпретации данных АМТЗ. Случайные флуктуации сигналов большой амплитуды надежно отбраковываются при помощи алгоритмов обработки, реализованных в программном обеспечении аппаратуры АКФ. Оставшаяся шумовая часть сигнала практически стационарна, а линейные связи между сопряженными компонентами поля не зависят от времени суток.

Рассмотренные особенности метода АМТЗ дают возможность считать метод АМТЗ надежным средством картирования сложных в геоэлектрическом отношении и слабоконтрастных геологических структур и выявления кимберлитовых трубок.

Аппаратура АКФ–4 позволяет регистрировать четыре автокорреляционные функции сигналов, поступающих с двух ортогонально ориентированных индукционных магнитных датчиков и двух заземленных электрических линий, а также шесть взаимных корреляционных функций между всеми парами сигналов. Рабочий диапазон частот аппаратуры составляет 1–3200 Гц. Расчет корреляционных функций проводится в реальном времени сигнал — процессором ADSP2105. Длина автокорреляционных функций составляет 256 временных точек, количество циклов накопления может меняться в широких пределах, но практически используется 128 или 256 циклов. Для расчета корреляционных функций использован алгоритм, который позволил получить значения функций с одинаковым весом при всех временных сдвигах. При длительности накопления сигнала 128 циклов статистическая ошибка оценки корреляционной функции вполне приемлема для получения устойчивых спектральных характеристик сигналов.

Расчет спектральных плотностей мощности изучаемых сигналов проводится на основе быстрого преобразования Фурье программой CR4 после сброса корреляционных функций на Notebook. Для оценки достоверности результатов полевых измерений используется значения когерентности сигналов от магнитных датчиков и электрических линий. Комплекс программ AMTACF4 позволяет рассчитать по главным направлениям тензора импеданса кажущиеся сопротивления и фазы импеданса Rк1, F1 и Rк2, F2, а также азимуты главных направлений тензора импеданса. В том случае, если на участке работ имеются двухмерные структуры, указанные пары кривых кажущихся сопротивлений и фаз импеданса отвечают Е– и Н– поляризованным полям. Разделение пар кривых на два массива данных является важным этапом интерпретации материалов полевых наблюдений по профилям и в целом по площади.

Аппаратура АКФ–2 имеет два канала регистрации сигналов, поступающих с индукционного датчика магнитного поля и ортогонально расположенной заземленной электрической линии. Результаты обработки корреляционных функций позволяют получить спектры кажущегося сопротивления, фазы импеданса и парной когерентности по направлению раскладки приемной линии в диапазоне частот 8–300 Гц. Двухканальная аппаратура АКФ–2 более производительная, чем четырехканальная АКФ–4, однако, ее применение рекомендуется в относительно более простых ситуациях для однородных сред или известном и выдержанном простирании двухмерных структур. При наличии двухмерных объектов и несовпадении направления измерительной установки с простиранием или падением пород или при наличии трехмерных объектов когерентность регистрируемых сигналов снижается до значений 0,5–0,7, в то время как на горизонтально однородных участках когерентность во всем диапазоне частот превышает величину 0,9.[5]