ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 98
Скачиваний: 1
Ю В ЯКУБОВСКИЙ Л Л" л я х о в
ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА
Издание третье, переработанное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР
в качестве учебника для геологоразведочных техникумов
ИЗДАІЕЛЬСТВО |
« Н Е Д Р А» |
М о с к в а |
1974 |
УДК 550.837(075) |
Гте.. |
пу*«*и«* |
I |
|||
иау-к» |
|
|
- |
1 |
||
|
|
Ьк |
■■т V* '- В |
* |
||
 |
J/ |
г- во • • ,• |
<Ѵ- Г* |
% |
||
|
. |
• • |
*'"ѵ'” |
t |
||
—- |
— ■ |
ЧИ ГЛ іЬ’ • |
- * |
і |
||
' f i / , У 3 . 3 i f
Якубовский Ю. В., Ляхов Л. Л. Электроразведка. Издание третье, переработанное и дополненное. М., «Недра», 1974, 376 с.
В учебнике изложены теоретические основы методов электро разведки, способы проведения полевых наблюдений, обработки и интерпретации данных, получаемых при работе различными модификациями электроразведочных методов. Рассмотрены во просы геологического истолкования результатов наблюдений.
Электроразведочная аппаратура описана кратко, в той мере, которая необходима для понимания методики и техники проведе ния полевых работ и выполнения измерений.
В третье издание учебника включены материалы по новым модификациям электроразведки — площадному электрическому кар тированию, скважинным вариантам методов естественных потен циалов іг заряда, новым способам обработки и интерпретации результатов наблюдений магнитотеллурическими методами и пр.
Книга является учебником для учащихся техникумов по курсу электроразведки; она может быть полезна техникам-электро- разведчикам и студентам геологоразведочных вузов.
Таблиц 8, иллюстраций 234, список литературы — 16 иазв.
Р е ц е н з е н т : канд. геол.-минералог. наук В. В. Бродовой.
Я |
0295—43 |
133-74 |
|
Издательство «Недра», 1974 |
043 (01)—74 |
|
|||
|
|
Юрий Владимирович Якубовский, |
||
|
|
Лев Львович Ляхов |
|
|
|
|
Электроразв едка |
|
|
|
|
Издание третье, переработанное и дополненное |
||
|
|
Редактор издательства Н. Г. Богачева |
||
|
Технические редакторы Л. Д. Агапонова, |
в . В. Соколова |
||
|
Переплет художника М. И. Гозенпут. |
Корректор К. И. Савенкова |
||
|
Сдано в набор |
6/ІХ 1973 г. Подписано в печать 4/1 1974 г. Т-03403. Формат 60 XL90l/ 16. |
||
|
Бумага № 2. Печ. л. 23,5. Уч.-изд. л. 24,81. |
Тираж 7500 экз. |
||
|
|
Заказ № 512/4111—3. Цена |
1 р. 03 к.* |
|
Издательство «Недра», 103633, Москва, К-12, Третьяковский проезд, 1/19.
Ленинградская типография Ns 6 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
196006, г. Ленинград, Московский пр., 91,
В В Е Д Е Н И Е
Э л е к т р и ч е с к а я р а з в е д к а , или э л е к т р о р а з в е д к а , является одним из основных геофизических методов изуче ния геологического строения верхних частей земной коры.
Горные породы в зависимости от их состава, структуры и усло вий залегания обладают различными электрическими свойствами — у д е л ь н ы м с о п р о т и в л е н и е м р, д и э л е к т р и ч е с к о й п р о н и ц а е м о с т ь ю е и др. Таким образом, реальный геологический разрез можно рассматривать как часть пространства, заполненную средами с различными электрическими свойствами. Эти свойства, а также геометрические параметры сред — мощность, глубина залегания, угол падения пород и др. — определяют j е о - э л е к т р и ч е с к и й р а з р е з , характеризующий геологиче ское строение района.
Поверхности раздела в геоэлектрическом разрезе не всегда сов падают с геологическими границами, устанавливаемыми по литоло гическим, генетическим и другим геологическим признакам. Иногда геологически однородная толща пород распадается на несколько геоэлектрических горизонтов и, наоборот, несколько геоло гических образований объединяются в один геоэлектрический го
ризонт.
Непосредственной задачей, решаемой при помощи электрораз ведки, является определение геоэлектрического разреза исследуе мого района. Имея сведения о геоэлектрическом разрезе, можно перейти к решению основной задачи — построению геологического разреза. Для этого необходимо знать электрические свойства горных
пород и их связь с различными |
геологическими факторамй: |
литологическим составом, условиями |
залегания, возрастом по |
род и т. д. |
|
Способ изучения геоэлектрического разреза, принятый в электро разведке, заключается в том, что на дневной поверхности, в горных выработках и буровых скважинах наблюдают естественные или искусственно созданные электромагнитные поля. Характеризующие
эти поля |
величины — напряженность и потенциал — зависят |
1* |
3 |
от строения геоэлектрического разреза. Изучив поле в доступных для исследования точках, можно с той или иной степенью точности составить представление о строении геоэлектрического разреза.
Введем понятие о прямой и обратной задачах электрораз
ведки. |
|
|
П р я м а я з а д а ч а |
э л е к т р о р а з в е д к и |
состоит в |
определении электромагнитного поля по заданным источникам поля и параметрам геоэлектрического разреза. Анализ решения прямой задачи позволяет предвидеть результаты наблюдения поля в различ ных геологических условиях и на этом основании выбирать целесо образные способы исследования поля, методику обработки іг изобра жения результатов и т. п.
О б р а т н а я з а д а ч а э л е к т р о р а з в е д к и заклю чается в определении геоэлектрического разреза по наблюденному электромагнитному полю. Этот процесс принято называть и н т е р п р е т а ц и е й р е з у л ь т а т о в п о л е в ы х н а б л ю д е н и й . Переход от наблюденного поля к геоэлектрическому разрезу осложняется некоторой неоднозначностью решения обратной задачи. Данному электромагнитному полю, полученному в результате наблю дений с практически достижимой точностью, могут соответствовать геоэлектрические разрезы с различными значениями параметров. Из этих разрезов интерпретатор должен выбрать один, соответ ствующий истинному геологическому строению исследуемого района.
При решении обратной задачи приходится использовать пред варительные данные об электрических свойствах горных пород, слагающих исследуемую площадь, данные о геологическом строении ее, результаты исследований другими геофизическими методами и т. п. Все это позволяет уменьшить степень неоднозначности решения обратной задачи, т. е. повысить достоверность результатов интер претации.
Электроразведку применяют при весьма разнообразных геологи ческих исследованиях — поисках месторождений полезных ископае мых, геологическом картировании, инженерно-геологических и гидро геологических исследованиях и т. п. При этом используют весьма разнообразные и многочисленные электроразведочные методы и их модификации.
Многообразие методов электроразведки определяется прежде всего тем, что электромагнитное поле в Земле может создаваться и исследоваться различными способами. Существуют два основных способа возбуждения электромагнитного поля в земле: гальваниче ский и индуктивный. Г а л ь в а н и ч е с к и й с п о с о б характе ризуется тем, что два заземления, погруженные в землю, присоеди няются к полюсам какого-либо источника постоянного или перемен ного тока (батарея, генератор и др.). Разность потенциалов между двумя заземлениями обусловливает возникновение в земле электри ческого поля.
При и н д у к т и в н о м с п о с о б е источником поля является
4
незаземленный контур, питаемый переменным током от какого-либо генератора — лампового, машинного и др. Переменное электромаг нитное поле тока, текущего в незаземленном контуре, является пред метом полевых измерений.
Помимо названных двух основных способов, применяется к о м б и н и р о в а н н ы й с п о с о б возбуждения поля, представля ющий собой сочетание гальванического и индуктивного. При этом исследуемое ноле состоит из двух частей; одна из этих частей созда ется заземлениями, а вторая — током, текущим в проводах, соеди няющих генератор с заземлениями.
Во всех перечисленных выше способах используются разнообраз ные установки, отличающиеся одна от другой конструкцией и взаим ным положением заземлений, конфигурацией и размерами незаземленных контуров и т. и.
Способы изучения электромагнитных полей, применяемые в электроразведке, также весьма разнообразны. Постоянные электро магнитные поля обычно исследуют путем измерения разностей потенциалов между различным образом выбранными точками земли. В эти точки помещают з а з е м л е н и я , которые подключают к при бору, измеряющему разность потенциалов. Принципиально не исклю чена возможность исследования постоянного электромагнитного поля путем измерения его магнитной составляющей, однако практи чески эта возможность используется редко.
В методах электроразведки, использующих переменные электро магнитные поля, измеряют как магнитную, так и электрическую составляющую поля, а в некоторых методах — соотношение между ними. Для измерения электрического поля так же, как и в методах
постоянного поля, применяют заземленные |
и з м е р и т е л ь н ы е |
|
л и н и |
и. Для измерения магнитной составляющей обычно исполь |
|
зуют |
многовитковые и н д у к ц и о н н ы е |
р а м к и . Известно, |
что э. д. с., наведенная переменным магнитным полем в такой рамке, пропорциональна ее эффективной площади, компоненте поля, пер пендикулярной к плоскости витков, а также скорости изменения поля со временем. Эту э. д. с. измеряют специальными приборами, подключаемыми к рамке. Переменные электромагнитные поля, меняющиеся по закону синуса или косинуса, характеризуются амплитудой и фазой электрической и магнитной составляющих, а также ориентацией вектора поля в пространстве. Все эти величины зависят от характера геоэлектрического разреза, поэтому их изме рение дает информацию об этом разрезе. В случае нестационарных переменных полей можно измерять мгновенные значения поля
взаданный момент времени и скорость их изменения со временем.
Взависимости от геологических условий и типа решаемых задач частоту исследуемого поля можно изменять от нуля (постоянное поле) до частот, измеряемых мегагерцами.
Зависимость поля от времени в наибольшей степени определяет характерные особенности метода: способ возбуждения и измерения поля, геологические условия, в которых может быть использован
5
метод, а также те задачи, для решения которых метод применяется. Поэтому классификацию электроразведочных методов можно про изводить по данному признаку.
М е т о д ы п о с т о я н н о г о п о л я (частота 0) включают:
1)метод естественного электрического поля;
2)метод сопротивлений — электрическое профилирование, элек трическое зондирование;
3)метод заряда;
4)метод эквипотенциальных линий;
5)метод отношения потенциалов.
М е т о д ы н и з к о ч а с т о т н ы х и н е с т а ц и о н а р н ы х п е р е м е н н ы х п о л е й (частота 10~2—ІО4 Гц) включают:
1)метод вызванных потенциалов;
2)метод магнитотеллурического поля — магнитотеллурическое зондирование, магнитнотеллурическое профилирование;
3)частотное электромагнитное зондирование;
4) зондирование |
становлением поля (время становления |
10°- ІО 2 с); |
|
5)низкочастотные индуктивные методы (наземные, аэро- и сква жинные варианты);
6)метод переходных процессов (время становления ІО-3—10-2 с).
М е т о д ы п е р е м е н н ы х п о л е й р а д и о в о л н о в ы х
ча с т о т (частота ІО5—ІО7 Гц) включают: 1) метод просвечивания;
2)радиоволновое профилирование;
3)радиокомпарационный метод.
В зависимости от природы исследуемых электромагнитных полей
выделяют м е т о д ы е с т е с т в е н н ы х |
п о л е й |
и м е т о д ы |
и с к у с с т в е н н ы х п о л е й . Вторая |
группа |
методов более |
многочисленна, что связано с разнообразием способов возбуждения поля. В зависимости от расположения источников поля и точек наблю
дения различают н а з е м н ы е , п о д з е м н ы е |
(скважинные и |
|
шахтные), м о р с к и е |
и а э р о э л е к т р о р а з в е д о ч н ы е |
|
м е т о д ы . |
исследования проводятся |
в тесной связи |
Электроразведочные |
||
с другими геофизическими и геологическими исследованиями.
Эта связь обусловлена тем, что электроразведочные работы — один из этапов геологоструктурных или геологопоисковых работ. Конкретные задачи, решаемые при помощи электроразведки, выте кают из результатов предшествующих геологических работ, а дан ные, полученные в результате применения электроразведки, опре деляют методику и направление последующих геологических иссле дований.
Комплексирование электроразведки с другими геофизическими методами позволяет в значительной мере избавиться от неоднознач ности в решении обратной задачи, т. е. повысить степень достовер ности геологической интерпретации результатов полевых наблю дений.б
б
Электроразведка, как и вся разведочная геофизика, является наукой сравнительно молодой. Первые работы по применению электричества при поисках полезных ископаемых относятся к сере дине прошлого столетия. В 1829 году А. Фокс наблюдал над медно колчеданными месторождениями Корнуэльса (Англия) естественные электрические поля, связанные с окислительно-восстановитель ными процессами.
Общий прогресс физики в конце XIX и начале XX столетий коснулся также и методов изучения геологического строения земли; он дал толчок развитию прикладной геофизики в целом и электри ческих методов разведки в частности.
В1903 году русским инженером Е. И. Рагозиным была опубли кована монография «О применении электричества для разведки руд ных залежей». В этой работе приводятся сведения о возможности применения электрических методов для поисков рудных тел и иссле дования электрических свойств горных пород.
В1910 году французский ученый К. Шлюмберже разработал метод сопротивлений, нашедший впоследствии широкое применение
при геологоструктурных исследованиях.
В 1919—1922 годах шведские ученые Н. Лундберг и К. Зундберг своими работами положили начало электроразведке переменными полями, и в частности методам, основанным на наблюдении эквипо тенциальных линий электрического поля и напряженности магнит ного поля. Несколько позже в Америке был предложен метод индук ции (радиор).
Большую роль в развитии теории электроразведки постоянным током сыграли исследования немецкого ученого И. Гуммеля и в особен ности румынского ученого С. Стефанеску, разработавших методы расчета электрических полей точечных источников при наличии плоскопараллельных поверхностей раздела.
В 1924 году основоположник отечественной электроразведки А. А. Петровский провел впервые в Советском Союзе электроразведочные работы методом естественного поля (Риддерское полиметал лическое месторождение на Алтае) и эквипотенциальных линий (Белоусовский рудник на Алтае). В 1925 году метод эквипотенциаль ных линий был поставлен на переменном токе и в этой модификации в последующие годы широко опробован на сульфидных месторожде ниях СССР. К 1925 году относятся также первые опытные работы по применению метода интенсивности, проведенные на Урале (Богомоловский рудник). С 1926 года в практику электроразведочных работ входит метод индукции.
С 1928 года А. А. Петровский проводит систематические иссле дования в области радиоволновых методов разведки.
Таким образом, в двадцатые годы нашего столетия электрораз ведка используется в основном при поисках и разведке рудных месторождений. Однако проводившиеся работы носили в значитель ной мере опытный характер, объем производственных работ был невелик.
7