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

питающими заземлениями, где поле более однородно. Очевидно, что

внормальном поле (в однородной среде) плотность тока между за­ землениями N 0 и ОМ будет одинакова, поэтому одинаковы будут величины АU2и А[71? а их отношение будет равно 1. График AU2jAUt

вэтом случае будет представлять прямую линию, параллельную оси абсцисс (рис. 231, а). Поместим в поле заземлений А и В вер­ тикальный пласт высокого сопротивления. Токовые линии будут стремиться обтекать его, и плотность тока вблизи поверхности Земли

симметричное положение над головой пласта, то отношение AU2]AUг опять станет равным 1. При дальнейшем передвижении измеритель­ ных электродов вправо от пласта плотность тока начнет уменьшаться, что приведет к тому, что отношение AU2/AUx станет меньше 1, до­ стигнет минимума и по мере удаления от пласта снова приблизится к 1 (рис. 231, б).

Над хорошо проводящим пластом на графике слева от него наблю­ дается минимум, а справа — максимум (рис. 231, в). Эти и анало­ гичные теоретические графики AU2/AUг служат основой при интер­ претации результатов полевых наблюдений.

Комплект аппаратуры для работ описываемым способом (комплект ИЖ) состоит из генератора и приемника.

Генератором служит виброинвертор, преобразующий постоянный ток от сухих батарей в переменный с частотой 100 Гц.

Приемник представляет собой измерительный мост на активных сопротивлениях, в плечи которого включены измерительные заземле­ ния МО и ON. Баланс моста осуществляется индикатором нуля, представляющим собой трехкаскадный усилитель с телефоном и стре­ лочным индикатором на выходе.

Результаты наблюдений представляют в виде карты графи­ ков AU2]AUX (рис. 232). На графиках выделяют аномалии, обусло­ вленные контактами, локальными телами высокого или низкого сопротивления. Ввиду общей осложненности графиков многочислен­ ными неоднородностями, для надежного выделения аномалий

368

dUz/ÜU,

6

Рис. 231. Графики отношений градиента потенциала.

а — в однородной среде; б —

над вертикальным пластом вы­ сокого сопротивления; в — над

вертикальным пластом низкого сопротивления.

M 2/üU,

рис. 232. Карта гра­ фиков MJt/AUi-

24 Заказ 512

следует коррелировать их по смежным профилям. Оси выделенных аномалий отмечают на карте. Природу аномалий устанавливают на основании анализа геологической обстановки или путем проверки горными работами.

Метод отношения градиентов потенциала с комплектом ИЖ целесообразно применять при работах в горных, таежных районах с плохими условиями заземлений и сравнительно однородными и маломощными покровными отложениями с целью геологического картирования (дайки, контакты) и поисков плохо проводящих круто­ падающих тел жильного характера.

§ 3. М Е Т О Д И Н Д У К Ц И И

Метод индукции представляет собой одну из модификаций ди­ польного индуктивного профилирования, разработанную и широко применявшуюся до пятидесятых годов нашего столетия для поисков рудных тел жильного типа.

Рабочие частоты для метода индукции значительно выше, чем для остальных индуктивных методов. В выпускавшемся комплекте аппаратуры эти частоты измеряются десятками килогерц. Если обратиться к частотным характеристикам для аномалий от локальных проводников (см. § 1 гл. XII), то оказывается, что при частотах, измеряемых десятками килогерц, аномалии от хорошо проводящих и достаточно крупных рудных залежей практически не зависят от частоты, а сами частоты намного превышают оптимальные. Так, например, если задаться частотой 40 кГц, параметром ра2 = 12 и радиусом проводящего цилиндра 50 м, то для того, чтобы указанная частота являлась оптимальной, сопротивление цилиндра должно быть приблизительно равно 15 Ом-м, что намного превышает сопро­ тивление рудных объектов. G другой стороны, как указывалось выше, нормальное поле магнитных диполей в наибольшей степени зависит от удельного сопротивления однородного полупространства

значение этого параметра взять равным 5, расстояние между дипо­ лями 100 м, а частоту 40 000 Гц, то удельное сопротивление одно­ родного полупространства определится из соотношения

5; отсюда р ^ 120 Ом • м.

Эта величина характерна для сопротивления рудовмещающих пород. Таким образом, при частоте, измеряемой десятками килогерц, и при расстояниях между диполями около 100 м поле магнитного диполя в очень большой степени зависит от сопротивления рудо­ вмещающих пород.

Приведенные выше примеры свидетельствуют о том, что диполь­ ное индуктивное профилирование на частоте, измеряемой десятками килогерц (метод индукции), может применяться в основном для решения задач геологического картирования, а также при поисках

370

руд, обладающих высоким сопротивлением (единицы и десятки ом-метров), либо маломощных рудных тел жильного типа.

Аппаратура для работы методом индукции выпускалась под названием Земля-2 А В этот комплект входят генератор и приемник. Методика полевых работ методом индукции зависит от характера геологических задач.

В том случае, когда исследования проводят с целью поисков рудных тел жильного типа либо картирования крутопадающих геологических образований повышенной проводимости (тектони­ ческих зон, пластов графитизированных пород и др.), причем нет сведений о простирании искомых объектов, полевые работы выпол­ няют способом кругового обхода, в поле горизонтального магнитного диполя, т. е. вертикально расположенной генераторной рамки. Предположим, что в поле такого диполя оказалось крутопадающее пластообразное хорошо проводящее тело с простиранием, парал­ лельным плоскости рамки (рис. 233). В проводящем теле индуци­ руются вихревые токи, текущие в плоскостях, перпендикулярных к первичному полю, т. е. в основном параллельно простиранию залежи. Вследствие скин-эффекта, характерного для высоких частот, используемых в методе индукции, вихревые токи концентрируются

вкраевых частях проводящего тела. Это обстоятельство позволяет при расчете аномального магнитного поля заменить объемные токи

впроводящем теле линейными токами, текущими по периметру тела.

Следует иметь в виду, что при таких расчетах обычно не учитывают магнитное поле токов, индуцированных в проводящих вмещающих породах. Влияние последних уменьшается с уменьшением электро­ проводности вмещающих пород.

Если хорошо проводящее тело имеет достаточно большие размеры по простиранию и падению (по сравнению с глубиной залегания верхней его кромки), то в первом приближении можно считать, что аномальное поле создается током, совпадающим с верхней кромкой тела. Графики вертикальной и горизонтальной составляющей ано­ мального поля, а также график угла а наклона суммарного вектора магнитного поля к горизонтальной плоскости изображены на рис. 233.

Из приведенного выше следует, что при наличии в разрезе хорошо проводящего крутопадающего пласта или жилы положение этого геологического образования можно ориентировочно определить, измерив на дневной поверхности вертикальную компоненту поля, а также угол а. Измерение горизонтальной компоненты поля прин­ ципиально возможно, но невыгодно вследствие того, что в этой ком­ поненте основную роль играет первичное поле рамки, а не поле токов, текущих в проводящем объекте.

Полевые работы способом кругового обхода включают в себя два этапа — поиски и прослеживание электрических осей, а также детализационные исследования.

1 В настоящее время выпуск э т о й аппаратуры прекращен.

Поиски и прослеживание электрических осей начинают с топо­ графической подготовки участка. Она заключается в разбивке сети точек, в которых впоследствии будет помещен генератор. Форма и густота геометрической сети точек наблюдения определяются формами и размерами объектов поисков.

Собственно съемочные работы начинают с того, что генератор помещают в какую-либо точку съемочной сети и устанавливают ось

вращения его рамки по уровню вертикально. Затем рамку подклю­

Горизонтальную ось вращения визируют на центр генераторной рамки, а плоскость витков генераторной рамки — на центр прием­ ной. Затем измеряют угол наклона суммарного вектора магнитного поля к горизонту и вертикальную компоненту поля.

Точки наблюдения угла а и H z при данном положении генератора располагают на окружности с центром в генераторном диполе и радиусом, равным 40—150 м. Число точек наблюдений на окруж­ ности п изменяется в зависимости от глубины и размеров искомых объектов, а также от требуемой детальности исследований.

Положение точек наблюдения при обходе вокруг генератора определяют визуально и на местности не отмечают. Для более равно­ мерного размещения этих точек на окружности после измерения

372