Файл: Якубовский, Ю. В. Электроразведка учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 149

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Существенную помощь метод ВЭЗ может оказать гидрогеологам, занимающимся поисками водоносных структур. В том случае, когда в составе пород, слагающих изучаемый район, имеется опорный электрический горизонт, структурные карты, построенные по дан­ ным зондирований, позволяют определить положение благоприятных для водонакопления структур. В ряде случаев удается непосред­ ственно выделить и оконтурить по площади водоносные горизонты, так как увеличение содержания песчаной фракции в породе ведет к увеличению ее удельного сопротивления. Изучая при помощи метода ВЭЗ геоэлектрический разрез, можно выделить в его пре­ делах горизонты с повышенным удельным сопротивлением и тем самым выявить пласты-коллекторы подземных вод.


Г л а в а V

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ

§ 1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

Особенностью электрического профилирования (сокращенно электропрофилирования) является то, что при этом способе изучения кажущегося удельного сопротивления размеры установки, т. е. взаимное положение питающих и измерительных заземлений, остаются неизменными, в то время как вся установка от замера к за­

меру перемещается вдоль

некоторого направления,

называемого

э л е к т р о п р о ф и л е м .

Это позволяет изучать

геологический

разрез вдоль линий наблюдений.

В качестве примера, иллюстрирующего сущность метода, рас­ смотрим электропрофилирование вдоль линии, проходящей над антиклинальным поднятием каких-либо высокоомных пород, пере­ крытых хорошо проводящими отложениями. На рис. 86 цифрами /

I I и I I I обозначены три последовательных положения

четырех­

точечной установки AMNB. Положение / характерно тем,

что уста­

новка расположена далеко от поверхности раздела пород с сопроти­ влениями р х и р 2 и, следовательно, эта граница мало сказывается на распределении тока, введенного в землю через заземления А н В . Это распределение будет близко к распределению тока в однородной среде с сопротивлением рх. Поскольку в однородной среде с удельным сопротивлением р рк = р , для положения / можно написать, что

Рк X-

Перемещение установки по профилю из положения I в положе­ ние I I равносильно приближению ее к рассматриваемой поверхности раздела и, следовательно, к зоне увеличения влияния этой границы на распределение тока. Это влияние проявляется в том, что плохо проводящие подстилающие породы вытесняют ток в верхний, более проводящий слой. Возрастание плотности тока в верхнем слое ведет к увеличению разности потенциалов между приемными электродами и, следовательно, к увеличению кажущегося сопротивления. Макси­ мального значения рк достигнет в положении I I над осевой частью

151


поднятия. По мере удаления установки от осевой части антиклинали р к будет уменьшаться и в положении I I I снова будет близко по вели­ чине к р На рис. 86 изображен также график зависимости рк от положения установки на профиле.

Л

Рис. 86. Электрическое профилирование над антиклинальным поднятием высокоомных пород.

1 — низкоомные породы с сопротивлением

pj; 2 — высокоомные

породы с сопротивлением

р2.

Аналогичным способом можно показать, что, когда ядро анти­ клинального поднятия сложено хорошо проводящими породами, над осевой частью антиклинали наблюдается минимум кажущегося сопротивления.

Рис. 87. Хорошо проводящее тело в поле точечных заземлений.

а — крутопадающее хорошо проводящее тело в поле двух точечных заземлений; б — экранирующее влияние крутопадающего тела.

Указанными выше особенностями изменения рк над антиклиналью определяется возможность применения электропрофилирования для картирования этой структуры без дорогостоящих горных работ.

Характер связи между кажущимся удельным сопротивлением и строением геологического разреза зависит также от типа применя­ емой установки. Так, например, крутопадающее хорошо проводящее тело (рудная жила, пласт антрацита и т. п.), расположенное в эква­ ториальной плоскости установки AB, мало искажает поле заземле­ ний А и В (рис. 87, а). Это объясняется тем, что у границы между хорошо проводящим телом и вмещающими породами вектор плот­

152

ности тока перпендикулярен к этой границе. Однако если мы обра­ тимся к рис. 9, на котором изображены токовые линии двух точечных источников в однородной среде, то увидим, что и в этом случае токо­ вые линии перпендикулярны к экваториальной плоскости уста­ новки AB. Следовательно, хорошо проводящее тело существенно не исказит электрическое поле источников А и й в центральной части отрезка A B , и поэтому на графиках рк для симметричной установки крутопадающие хорошо проводящие тела отразятся недостаточно четко. С другой стороны, хорошо проводящие тела, расположенные вблизи питающего заземления трехточечной установки AMN (рис. 87, б), служат экраном для электрического тока и существенно искажают значение рк, измеряемого такой установкой. Таким обра­ зом, мы приходим к выводу, что симметричная установка мало­ эффективна для выявления крутопадающих хорошо проводящих образований и, наоборот, установка AMN в этом случае дает более четкие результаты.

Данный пример показывает, что в различных геологических усло­ виях для получения наиболее четких результатов надо применять различные установки. Этим объясняется существование разнообраз­ ных модификаций электропрофилирования, различающихся типом установок и способами их перемещения по профилю.

Электрическое профилирование может носить характер маршрут­ ной или площадной съемки. При маршрутной съемке точки наблюде­ ния располагают вдоль отдельных направлений (электропрофилей), пересекающих исследуемую площадь в наиболее интересных или характерных направлениях, обычно вкрест простирания пород.

При площадной съемке исследуемый участок покрывают равно­ мерной сетью точек наблюдения. Форма и густота сети определяются формой и размерами объектов исследования. Если изучаемые геоло­ гические структуры или геологические тела (например, рудные тела) имеют изомерную форму, применяют квадратную сеть, характери­ зующуюся тем, что расстояние между точками наблюдения по про­ филю равно расстоянию между соседними профилями. При изучении геологических структур, вытянутых в каком-либо направлении, наблюдения проводят по прямоугольной сети, при которой рассто­ яние между профилями больше, чем расстояние между точками наблюдения по профилю. Профили располагают вкрест простирания

структур.

профилю — ш а г

Расстояние между точками наблюдения по

н а б л ю д е н и й — должно быть таким, чтобы

на графиках рк

достаточно детально выделялись максимумы, минимумы и точки перегибов кривых. Обычно это расстояние выбирают опытным путем на профилях с известным геологическим разрезом.

Расстояние между профилями определяется масштабом отчетной карты. В районах с простым геологическим строением расстояние между профилями на карте не должно превышать 4 см. В районах со сложным геологическим строением это расстояние должно быть не более 1—2 см.


§ 2. ПРОФИЛИРОВАНИЕ СИММЕТРИЧНОЙ УСТАНОВКОЙ AMNB

В симметричной четырехточечной установке AMNB все четыре заземления находятся на одной прямой, причем приемные заземле­ ния М и N расположены симметрично центру отрезка между пита­ ющими заземлениями (см. рис. 25, а).

Симметричная установка применяется для изучения сравнительно простых в электрическом отношении геологических структур при условии относительного постоянства сопротивления покровных отло­ жений. Наиболее характерные задачи, решаемые при помощи сим­ метричной установки, следующие:

а) картирование складчатых структур, сложенных однородными в электрическом отношении породами и имеющих в своем составе опорные электрические горизонты;

б) картирование крутопадающих контактов различных по удель­ ному сопротивлению пород — осадочных и изверженных, осадочных и метаморфических и т. п.;

в) картирование крутонадающих плохо проводящих геологи­ ческих образований — даек, кварцевых жил, пластов угля и т. и.

Существенной предпосылкой, обеспечивающей эффективность электропрофилирования, является правильный выбор размеров установки. Он может быть осуществлен двумя способами. Первый из них заключается в том, что на исследуемой площади выбирают профиль с известным геологическим строением (например, линию

буровых скважин) п вдоль этого

профиля проводят

наблюдения

с установками различного размера.

Сопоставляя затем

графики р к

с геологическим разрезом, выбирают ту установку, которая наиболее эффективно позволяет решить поставленную геологическую задачу. Этот способ хорош своей простотой и убедительностью, однако он доступен только при наличии подходящего участка для опытных работ.

Второй способ выбора размеров установки основан на исполь­ зовании данных вертикальных электрических зондирований. Для того чтобы уяснить этот способ, обратимся к следующему примеру. Пусть на исследуемой площади методом электропрофилирования следует провести картирование сброса, перекрытого поверхностными отложениями (рис. 88). Для выбора разносов питающих заземлений в точках Ог и 0 2, расположенных на различных крыльях сброса, выполняют вертикальные зондирования. Сравнивая кривые этих зондирований, можно видеть, что разнос питающих заземлений, равный, например, 8 м, явно непригоден для решения поставленной задачи, так как в этом случае по обе стороны от сброса величины рк практически не различаются и близки к значению удельного сопро­ тивления перекрывающих сброс пород. С другой стороны, при раз­ носе 800 м рк близко к удельному сопротивлению коренных пород, в которых отмечен сброс. Очевидно, что в рассматриваемом случае наилучшие результаты можно получить при профилировании уста­ новкой с разносом A B , равным 40—80 м, так как при этом разносе


разница в значениях рк по обе стороны от сброса будет достаточно велика, чтобы сброс хорошо отметился на графиках электропрофили­ рования и карте изоом.

При выборе разносов следует учитывать, что экономически выгод­ нее работать с установками, имеющими малые разносы.

Рн.Ом-нвЗЛ

 

0332

т

0,

Д

 

 

р= 2000м м

 

=200Омм

 

Z3

1

*2

200

>

 

 

 

ВЗЗІ

*'

wo

 

во

во

во

Ю

?0—-AB/2WM-

,

' t

і

3

2

- О э

А

Л

0

*

- -

 

 

г"?

м

 

 

И

1—1 111-

 

И

1

' да тло/гл

s o w

го зо оо во во юо 200

Рис. 88. Выбор разносов AB для профилирования при помощи кривых ВЭЗ.

s> -

У

 

" й і

• •

4

8

М N

зек

фр

D J --ев^

# — *

Рио. 89. Монтажная схема симметричной четырехточечной установки AMNB с ЭСК.

Монтаж установки. Монтажная схема симметричной четырехто­ чечной установки AMNB, в которой в качестве измерительного при­ бора применен автокомпенсатор ЭСК, изображена на рис. 89. Для питающих и приемных линий установки применяют провода марки ГПСМП, ГПСМПО или другой подходящей марки. В зависи­ мости от требуемого напряжения и силы тока в качестве источника тока используют батареи 69-ГРМЦ-6 или 29-ГРМЦ-13; для заземлений

155