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

или поверхностно распределенными в поляризующемся (поляризо­ ванном) теле. Во времени же поле ВП меняется только количественно (до тех пор, пока при зарядке не достигнет уровня насыщения, а при разрядке — не спадет до нуля). В связи с этим при расчетах времен­ ной множитель отбрасывают, а экспериментальные графики г] к строят для одного, общего для всех наблюдений момента времени.

При малых размерах поляризованного тела создаваемое им поле эквивалентно полю диполя. Тела же (объемы) конечных размеров создают более сложные поля, так как каждое поляризованное тело должно рассматриваться как совокупность пространственно распре­ деленных диполей.

Поместим сферу относи­ тельно малых размеров с по­ ляризуемостью г] в однород­ ное электрическое поле Е0 (поле удаленного источника).

Е о

Расчет поля такой горизонтально поляризованной сферы может быть выполнен способом, аналогичным способу, примененному в гл. VII. Полагая, что величина Евп распределена на поверхности

Тогда в соответствии с выражением (VII.4) поле поляризованной сферы во внешнем пространстве будет совпадать с полем диполя, помещенного в центре сферы:

Рассмотрим сначала общий случай поля сферы с осью поляриза­ ции, наклоненной относительно вертикали на угол а. Начало коорди­ нат О расположим, как это показано на рис. 161, в эпицентре па поверхности земли.

262

Чтобы получить выражение для потенциала в произвольной точке L, подставим в формулу (VIII.4) значения cos Ѳи г, выражен­ ные через координату х точки L и глубину центра h сферы. Для этого опустим из точек L и О перпендикуляры на ось поляризации РР. Тогда из треугольника ADL

Pile. 162. Графики E/jgij (J) и AUJJJJ (2) над поляризованной ефе-

Из этого выражения следует, что потенциал горизонтально поля­ ризованной сферы в начале координат (при х = 0 ) равен нулю. Для определения точек экстремумов найдем первую производную по X и приравняем ее нулю. Получим экстремумы при х —

=± h ] V 2 .

График потенциала горизонтально поляризованной сферы на

поверхности земли показан на рис. 135 (кривая 2).

В поле точечного источника, расположенного на конечном рас­ стоянии от поляризующейся сферы, ее поле характеризуется некото­ рой асимметричностью, как это видно на рис. 162 (кривая 1).

263

Зная закон распределения потенциала 27Вп> можно получить выражения для разности потенциалов Д£/Вп> которая и определяет наблюдаемую поляризуемость р к. В частности, для поляризованной

случаях истинная поляризуемость сферы больше поляризуемости среды.

На рис. 164 представлены графики р к для установки срединного градиента над вертикальным контактом двух сред.

На этих же рисунках (рис. 163 и 164) изображены графики рк для соответствующих установок. Обращает на себя внимание большое сходство графиков р к и р,., хотя в целом они как бы обратны друг другу. Так, при профилировании установкой срединного градиента

264

над вертикальным контактом график т]к, соответствующий переходу из среды с низкой поляризуемостью в среду с высокой поляризу­ емостью, по форме сходен с графиком рк, отвечающим переходу из среды с низким сопротивлением в среду с высоким сопротивлением. Такая же закономерность устанавливается и при сравнении графи­ ков рк и рк комбинированного профилирования.

Зондирования ВП для изучения горизонтально-слоистых разрезов применяются еще сравнительно редко (преимущественно при реше­ нии гидрогеологических задач).

Кривые ВЭЗ ВП зависят от соотношений мощностей, поляризу­ емостей, а также удельного сопротивления горизонтов, слагающих геоэлектрический разрез. Асимптотами кривых ВЭЗ ВП, так же как и кривых ВЭЗ, получаемых методом сопротивлений, являются пря­ мые, ординаты которых равны истинным поляризуемостям слоев. При изучении рудных районов кривые ВЭЗ ВП служам главным об­ разом для качественной оценки распространения аномалии ВП на глубину.

Из рассмотрения теоретических графиков вытекают основные положения интерпретации полевых графиков цк. Эпицентр локаль­ ного тела повышенной поляризуемости соответствует точке макси­ мума на графике срединного градиента (или симметричного профи­ лирования) или точке перекрестия на графике комбинированного профилирования. Если это тело можно хотя бы в первом приближе­ нии уподобить сферическому, то глубина его центра ориентировочно (как показано на рис. 163, а) может быть определена либо по рас­ стоянию d между минимумами (h ^ 0,4d), либо по величине хорды т, проведенной на уровне половины высоты Â максимума аномалии т]к

(к ^ 1,2т).

Положение контакта пород различной поляризуемости теорети­ чески соответствует резкому возрастанию т]к, а практически уста­ навливается по средней точке участка большого градиента г|к.

Интерпретацию графиков ц к начинают с выделения нормального фона. Аномальными участками считаются те, в пределах которых значения цк не менее чем в 2—2,5 раза превышают фоновое значе­ ние т)к. Для оценки уровня нормального фона используют графики профилирования на заведомо безрудных участках.

По характеру аномалий на графиках т]к оценивают природу возмущающего объекта. Локальные максимумы ц к (или перекрестия) отвечают отдельным телам повышенной поляризуемости, ступенча­ тые изломы графиков соответствуют контактам пластов или пород. Коррелируя аномалии по смежным профилям, оконтуривают области локальных аномалий, трассируют контакты, тектонические или оруденелые зоны, зоны пиритизации и графитизации пород.

Для установления геологической природы аномалий ВП необхо­ димо сопоставлять данные метода с геологическими материалами и результатами наблюдений другими методами.

Выделенные аномальные зоны, контакты наносят па карты графиков.

265

§5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ

Внастоящее время метод ВП применяется для выделения в геоло­ гическом разрезе объектов, обладающих повышенной поляризу­ емостью. К ним в первую очередь относятся геологические образо­ вания, в состав которых входят минералы с электронной проводи­ мостью — сульфиды железа, меди, никеля, свинца, серебра, молибдена, а также магнетит, ильменит, графит (и другие углистые вещества), пиролюзит, самородные металлы и др.

Всвязи с тем, что поляризационные процессы по своему существу

являются поверхностными, наибольшие эффекты ВП вызываются не сплошными скоплениями, а вкрапленниками перечисленных минералов, поскольку при равных массах рудного вещества суммар­ ная поверхность вкрапленников намного больше поверхности сплош­ ного рудного тела.

Таким образом, попеки и разведка вкрапленных и прожилкововкрапленных руд — основная задача метода ВП. Наряду с этим метод ВП применяют для поисков массивных руд. Аномалии ВП, наблюдаемые в окрестностях залежей массивных руд, связаны, с одной стороны, с поляризационными процессами на контакте за­ лежи с вмещающей средой и, с другой стороны, с поляризацией ореола вкрапленных руд, обычно окружающих залежь массивных руд (рис, 165).

Следует иметь в виду, что при общей зараженности пород суль­ фидной минерализацией или углистым веществом обычно наблю­ дается большое число аномалий и выделить среди них перспективные в отношении поисков промышленных руд трудно. В этих случаях метод ВП комплексируют с другими геофизическими и геохими­ ческими методами.

Анализируя результаты комплексных работ, можно в ряде слу­ чаев более однозначно оценить природу геофизических аномалий. Так, аномалии ВП над скоплениями магнетита или пирротина коррелпруются с магнитными аномалиями; аномалии, обусловливаемые сульфидами меди, железа, графитом или углистым веществом в по­ роде, увязываются с аномалиями естественного поля. Сочетание метода ВП с металлометрической съемкой может существенно повы­ сить эффективность съемки, позволяя по ореолам рассеяния того или иного элемента в делювии отыскивать гипогенные ореолы или рудные залежи в коренных породах.

В связи с тем, что поляризуемость ионно-проводящих пород за­ висит от их гранулометрического состава, влажности и минерали­ зации (см. гл. I), метод ВП применяют при поисках воды для рас­ членения разрезов, сложенных осадочными породами, с целью выде­ ления коллекторов вообще и пресных водоносных горизонтов в частности. При решении задач подобного рода используют профили­ рование (для оконтуривания линз пресных вод) и зондирование ВП.

Заслуживают внимания попытки применения ВП для инженерно­ гидрогеологического картирования с целью выделения зон с тем

266