Метод естественных электрических полей

 

Метод естественных электрических полей

Электрический ток в физико-геологической среде может возникать и в результате электрохимических реакций между минералами и растворами, в которых они находятся. Наиболее интенсивные поля такой природы наблюдаются над сульфидными рудами.

Допустим, например, что верхняя часть рудного тела находится выше зеркала грунтовых вод (в зоне окисления), а нижняя– ниже уровня грунтовых вод (в зоне восстановления). Поскольку  окислительные процессы сопровождаются потерей валентного электрона, то рудное тело в верхней своей части будет заряжено положительно, а вмещающая его среда – отрицательно. В нижней части все будет наоборот: при восстановительных реакциях рудное тело будет приобретать валентный электрон и тем самым заряжаться отрицательно, а вмещающая его среда – положительно.

Таким образом, с электрической точки  зрения сульфидное рудное тело и вмещающая его среда представляют собой гальванический элемент – источник естественного электрического тока, в котором верхний полюс отрицательный, а нижний – положительный. Такие явления называют самопроизвольной (спонтанной) поляризацией. Характерной чертой естественного электрического поля сульфидно-рудной природы является постоянство тока во времени.

На основе этого явления в электроразведке разработан метод естественного поля. Поскольку изучается электрический ток естественного происхождения, то питающая линия АВ здесь отсутствует и для получения информации о поле достаточно измерить разность потенциалов между соседними точками M и N. Для этого на поисково-разведочной площади разбивается сеть пунктов, обычно с шагом 10–40 м. В соседние точки (им придается смысл точек M  и  N), устанавливаются специальные электроды, между которыми с помощью потенциометра измеряется разность потенциалов. Электроды представляют собой сосуды из пористой глины с плотно закрывающимися крышками. В каждый из них заливается насыщенный раствор медного купороса и вводится медный стержень (M и N), так называемый неполяризующийся электрод.

В результате измерений по профилям строятся графики значений DVMN(x), а по площадям – карты изолиний равных значений DVMN. Иногда данные измерений DVMN(x,y) преобразуются в потенциал V(x,y). Для этого в одной из точек (x0,y0) принимается, что V(x0,y0) = 0. А для всех остальных точек потенциал V(x,y) вычисляется путем последовательного прибавления величин DVMN(x,y). На основании этого строятся карты эквипотенциальных линий. Рудные объекты, как правило, отмечаются высоко отрицательными значениями напряженности поля.

В арсенале электроразведки имеются и многие другие системы наблюдений [например, метод заряженного тела (когда один из электродов питающей цепи совмещается с рудным телом) или метод вызванной поляризации (когда наблюдается поведение разности потенциалов на отрезке MN после выключения тока в цепи АВ), и др.].

Электроразведка на переменном токе

Этот вид электроразведки выполняется как на искусственно создаваемом, так и на естественном переменном токе. Методы разделяются на низко-, высоко- и сверхвысокочастотные, с заземлением питающих электродов и без заземления. Рассмотрим некоторые из них.

Метод петли. Над искомым объектом непосредственно на земной поверхности  из изолированного провода раскладывается квадратная петля с подключенным к ней измерителем э.д.с. (электродвижущей силы). Поперек этого квадрата через его середину прокладывается линия АВ, через концы которой пропускается переменный ток низкой частоты. Если среда однородна, то в петле индукционных токов не будет и э.д.с. будет равна нулю. При наличии в геологической среде анизотропных по электрическим свойствам пород, падающих под некоторым углом к горизонту,  в петле появится наведенная э.д.с. Измеряя э.д.с. в петле, определим направление падения слоев. Метод используется для изучения структуры осадочного чехла на небольших глубинах (до 50–100 м).

Метод индукции. С помощью генератора вблизи него в пространство излучается электромагнитное поле высокой частоты (до 15 000 –  60 000 Гц). Если в окрестности точки-генератора в геологической среде имеется хороший проводник, то в нем под действием поля генератора возбуждается индукционный ток. Циркулируя по проводнику, индукционный ток создает вторичное электромагнитное поле, регистрируемое находящимся поблизости приемником. 

Волновые методы основаны на распространении электромагнитных полей с частотами 105–107 периодов в секунду в средах с различными диэлектрическими проницаемостями и удельными электрическими сопротивлениями. Глубинность волновых  методов – до 100–300 м. Они  применяются для поисков хорошо проводящих руд и  прослеживания пологозалегающих границ проводящего слоя, перекрытого породами с высоким удельным электрическим сопротивлением.

В основе метода магнитотеллурических зондирований (МТЗ) лежит соотношение (4.15), в которое входят электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля. Измерению подвергаются теллурические (земные) токи и вариации магнитного поля, возбужденные электромагнитным полем, формирующимся в ионосфере Земли. Эти токи, как ранее отмечалось, имеют  широкий частотный диапазон (от 1 до 0,001 Гц), они распространяются до низов верхней мантии, т. е. обладают очень высокой глубинностью. Практически в точках МТЗ с помощью специальных станций в течение нескольких дней (в зависимости от требуемой глубины исследований) непрерывно измеряются электрическая и магнитная  компоненты электромагнитного поля на приемной линии MN, размер которой может достигать несколько километров. В качестве электродов применяют неполяризующиеся электроды, аналогичные электродам в методе естественного поля. В результате наблюдений в каждой точке МТЗ для последовательности частот (периодов) строится  в билогарифмическом масштабе график кривой rк (4.15): на оси абсцисс откладывают Т–1/2 (Т– период), а на оси ординат им  соответствующие значения rк(T), вычисленные по формуле (4.15). Такого рода  кривые называют кривыми магнитотеллурического зондирования, потому что кривая  rк–1/2) характеризует зондирование земной коры и верхней мантии по глубине (чем больше период, т. е. чем меньше частота электромагнитных волн, тем на больших глубинах они индуцируют ток в электропроводящих слоях).

29 октября 2012 /
Похожие новости
Геологическая интерпретация каротажных диаграмм
Геологическая интерпретация данных  электроразведки 
Геологические условия применения электроразведки 
Геологические условия применения электроразведки
Электрические свойства почвы
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Сколько часов 1 сутках?
Ответ:*
Введите код: