Метод естественного электрического поля

Метод ЕП является уникальным среди методов электроразведки в том отношении, что никакие искусственные токи в Землю не вводятся. Он основан на измерении самопроизвольных, или естественных, потенциалов, которые создаются электродвижущимися силами химического, фильтрационного и диффузионного происхождения.

Происхождение естественной разности потенциалов.Потенциалы самопроизвольной поляризации, наблюдаемые на поверхности, можно разделить на два класса: 1) фоновые потенциалы, 2) потенциалы минерализации.

Фоновыепотенциалы возникают несколькими путями, например, за счет вариаций химического состава почвы, изменения концентраций электролитов в подземных водах и других электрохимических процессов. Их амплитуды изменяются, но обычно находятся в интервале от долей милливольта до нескольких десятков милливольт, причем могут быть как положительными, так и отрицательными.

Потенциалы минерализации, ассоциируются с рудными телами, имеют максимальные значения в интервале 100 – 1000 мВ. Эти потенциалы почти всегда отрицательны около верхнего конца тела и распределяются по определенной системе.

Рассмотрим эту систему или процесс возникновения естественных токов над сульфидной залежью.

Важнейшим фактором определяющих код физ.-химических процессов, являются подземные воды.

Т.о. в верхней части рудного тела происходят окислительные реакции, в нижней – восстановительные. Окислительные реакции связаны с освобождением электронов, восстановительные реакции связаны с их присоединением. Следовательно, верхняя часть заряжается положительно, нижняя – отрицательно. Во вмещающей среде распределение потенциалов оказывается противоположным: растворы в верхней части приобретают электроны, растворы в нижней части отдают электроны рудному телу. Т.к. вмещающая среда обладает конечной проводимостью,то возникновение и подобное распределение зарядов в рудном теле приводит к появлению в окружающем пространстве электрического поля.

В большинстве случаев над рудным телом – отрицательное электрическое поле.

Естественные электрические поля наблюдаются также над местрождениями антрацита, графита, пирита, углистых сланцев.

См. график в лекции

Величина U_ВПзависит от длительности пропускания поляризующего тока или длительности зарядки. При пропускании токаU_ВП быстро возрастает, затем рост постепенно прекращается (состояние насыщения). Время насыщения меньше для рыхлых отложений с высокой проводимостью, больше – для кристаллических пород, велико - для руд. Практическое время насыщения – в пределах 3 – 5 мин, чтобыU_ВПбыло близко к максимуму. Спад (разрядка) – примерно по экспоненте. Основной спад – в пределах нескольких секунд после зарядки, после отключения тока.

Метод ВП имеет много общего с методом сопротивлений: питающая и приемная линия, примерно одинаковая аппаратура, могут применяться все виды установок метода сопротивлений.

II раздел Электромагнитные методы

(Низкочастотные и импульсные методы)

Электромагнитные (ЭМ) методы основаны на измерениях электромагнитных полей, которые связаны с переменными токами, возбуждаемыми в породах первичным полем. В большинстве методов первичное, или возбуждающее, поле создается пропусканием переменного тока через рамочную антенну или по длинному проводу, положенному на земную поверхность. Первичное поле распространяется в пространстве как выше, так и ниже поверхности и индуцирует в подземных проводниках тока, будет отличаться от первичного поля по напряженности, фазе, направлению, что позволяет обнаружить присутствие проводящих тел.

В этом разделе электроразведки используются как естественные поля земных токов (это магнитотеллурические методы), так и искусственные поля.

Теория электромагнитных методов сложнее, чем электрических. Целью этого раздела является краткое и элементарное рассмотрение методов и описание их практического применения.

Более удобно классифицировать электромагнитные методы по действительно измеряемому параметру поля:

1. Методы измерения угла наклона.В этих методах измеряется только наклон большой оси эллипса поляризации. Методы ЭПП – электрической поляризации поля.

2. Методы измерения амплитуды и фазы.Эти методы предназначены для измерения фазы и амплитуды вторичного поля относительно фазы и амплитуды первичного.

3. Магнитотеллурический метод. В этом методе осуществляется сравнение амплитуд и фаз электрического и магнитного полей, связанного с распространением в Земле теллурических токов (МТТ, МТЗ, МТП).

Мы рассмотрим наиболее применимые методы. При выполнении работ при исследовании электромагнитных полей учитывают источник поля. Существуют: гальванический способвозбуждения поля, гармонически изменяющегося в широком диапазоне частот, источником его может служить электрический кабель, представляющий собой горизонтальный электрический диполь (МБК);индуктивный способвозбуждения поля, источником его служит незаземленная петля, контур, рамка. Источником тока в данном способе служит вертикальный магнитный диполь.