- •Электроразведка Определение, сущность и классификация методов электроразведки
- •Электрохимические поля
- •Меняющиеся во времени поля
- •Быстропеременные региональные поля или (в других источниках литературы) переменные низкочастотные поля.
- •Высокочастотные поля
- •Электромагнитные свойства горных пород
- •Способы определения электромагнитных свойств
- •Электрозондирование
- •Электродные установки.
- •Установка Шлюмберже
- •Порядок выполнения работ на точке измерений:
- •Электропрофилирование (эп)
- •Метод естественного электрического поля
- •II раздел Электромагнитные методы
- •Индуктивные методы электроразведки
- •Метод бесконечно длинного кабеля (бдк)
- •Метод незаземленной петли
- •Метод дипольного профилирования или метод Турам
- •Аэроразведка
- •Профили прокладывают перпендикулярно
- •Генераторная рамка – несколько витков
- •Метод эквипотенциальных линий
- •Методика полевых работ
- •Импульсные методы электроразведки Метод становления электромагнитного поля
- •Частотное электромагнитное зондирование (чз)
- •Метод переходных процессов
- •Магнитотеллурические методы
- •Метод теллурических (земных) токов (тт)
- •Метод теллурических токов
- •Магнитотеллурическое зондирование
- •Магнитотеллурическое профилирование
Быстропеременные региональные поля или (в других источниках литературы) переменные низкочастотные поля.
Естественное нестационарное электромагнитное поле Земли называют магнитотеллурическим полем
В состав магнитотеллурического поля входят теллурическое (электрическое) поле с составляющими Ех; Еу; Еz (по земной поверхности я= 0) и переменное магнитное поле с составляющимиx ; Нy,; Hz . Магнитотеллурическое поле имеет региональный характер и связано с явлениями в космосе и внутри Земли.
Измерения магнитотеллурического поля во времени называют вариациями. Вариации охватывают широкий спектр частот: от вековых вариаций до вариаций с периодом порядка долей секунды.
При геофизических работах изучают секундные и минутные вариации. Эти вариации относятся к классу короткопериодных колебаний или сокращенно КПК. Источником КПК являются колебания заряженных частиц, возбуждаемые в ионосфере солнечными корпускулами. Интенсивность КПК зависит от солнечной активности и состояния ионосферы.
Среди факторов, влияющих на КПК, важную роль играют электрические свойства верхних слоев Земли. Средняя амплитуда теллурических КПК в зависимости от геоэлектрического разреза района наблюдений варьирует от десятых долей милливольта на 1 км до нескольких милливольт на 1 км.
Высокочастотные поля
В начале прошедшего в геологических исследованиях были предложены методы по использованию радиоволн. Этими методами (индукции, радиокип - метод радиокомпарирования и пеленгации, радиоволнового просвечивания) исследуют электромагнитные поля, создаваемые либо собственными радиопередатчиками ( методы индукции и радиоволнового просвечивания), либо действующими удаленными радиостанциями, например, вещательными (метод радиокип).
Наиболее низкие частоты (18,75 - 75,0 кгц) используются в методе индукции и радиволнового просвечивания. При работах методом радиокип изучаются поля радиостанций длинноволнового диапазона (частоты 150 - 600 кгц).
Электромагнитные свойства горных пород
К электромагнитным свойствам горных пород относятся удельное электрическое сопротивление, электропроводимость = ,электрохимическая активность , поляризуемость , диэлекрическая и магнитная проницаемости.
Величина удельного электрического сопротивления характеризует способность горных пород в различной степени проводить электрический ток. Удельное электрическое сопротивление - сопротивление электрическому току куба горной породы со стороной, равной 1 м. Единица удельного сопротивления - ом-метр (Ом м ).
Величина, обратная удельному сопротивлению, характеризует удельную электрическую проводимость. Она измеряется в сименсах на метр ( ).
Электромагнитные параметры горных пород, кроме , играют роль лишь в определенных методах электроразведки.
Так, электрохимической активностью () объясняется свойство пород создавать естественные постоянные электрические поля. Эти поля могут возникнуть в силу окислительно-восстановительных реакций, фильтрационных и диффузионно-адсорбционных явлений, связанных с наличием и движением в породах растворов разных концентраций и химического состава. За химическую активность принимают коэффициент пропорциональности между измеренной напряженностью естественного электрического поля и основными факторами, которыми оно было обусловлено: отношением концентраций подземных вод, давлением и др. Коэффициент измеряется в милливольтах и меняется от - (10-15) мВ у чистых песков до + (20-40) мВ у глин и до сотен милливольт у руд с электропроводящими минералами, близок к нулю у скальных пород. В целом зависит от многих природных факторов (минерального состава, глинистости, пористости, проницаемости, влажности, минерализации подземных вод и др.).
Способность пород поляризоваться, т.е. накапливать заряд при пропускании тока, а затем разряжаться после отключения этого тока оценивается коэффициентом объемной поляризации . Величина вычисляется в процентах, как отношение напряжения , которое остается в измерительной линии по истечении определенного времени (обычно 0,5-1 с) после размыкания токовой цепи, к напряжению в той же линии при пропускании тока, т.е.
Поляризация - это сложный электрохимический процесс, протекающий при пропускании через породу постоянного или низкочастотного переменного (до 10 Гц тока. Наибольшей поляризуемостью ( = 6-40 %) отличаются руды с электронной проводимостью (сульфиды, сульфасоли). Некоторые самородные металлы и отдельные оксиды). Возникновение вызванных потенциалов в этой группе пород объясняется так называемой электродной поляризацией руд в присутствии подземных вод.
Коэффициенты поляризуемости до 2-6% наблюдаются над обводненными рыхлыми осадочными породами, в которых имеются глинистые частицы. В этих породах при пропускании тока происходит перераспределение и диффузия зарядов, абсорбированных на глинистых частицах. Возвращение среды в состояние равновесия после отключения тока сопровождается эффектом вызванной поляризации. Большинство изверженных и метаморфических пород слабо поляризуется: =1-2%(редко 3%). Слабо поляризуются осадочные породы, насыщенные минерализованной водой.
Диэлектрическая проницаемость характеризует способность горных пород изменять напряженность первичного поля вследствие поляризации или упорядоченной ориентации связанных электрических зарядов в насыщающем поры электролите. В поверхностной воде, окружающей твердые частицы, и в твердых частицах скелета породы.
Различают абсолютную и относительную диэлектрические проницаемости, связанные формулой
(абс. и 0 – диэлектрические проницаемости пород и воздуха);
0(воздуха) 8,85 10-12 Ф/м
Относительная проницаемость показывает, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если вместо воздуха в него поместить данную породу. Величину измеряют в фарадах на метр (Ф/м).
Магнитная проницаемость характеризует способность среды концентрировать силовые линии магнитного поля. Величину измеряют в генри на метр (Г/м).
Различают абсолютную и относительную (отн.) проницаемости, связанные формулой
, где 0 – магнитная постоянная, равная 4 10-7