Файл: Каленов, Е. Н. Геологическое истолкование результатов магнитотеллурической разведки.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 53

Скачиваний: 0

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

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность (в км) II

сопротивленію

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номера

групп

слоен

 

 

 

Группа I

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа II

 

1

•?

 

 

3

4

 

 

5

 

G

 

 

8

Номера

 

 

 

 

 

 

 

7

h

р

h

р

h

р

h

р

h

р

л

р

h

р

л

1

3,5

'17

3,5

■17

3,5

17

3,5

17

2

10

2

10

2

10

2

2

оо

оо

0,75

5

1,5

5

3,0

5

1,5

320

1,5

320

1,5

320

1,5

3

 

 

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

1,5

10

1,5

5

1,5

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОО

ОО

ОО

ОО

оо

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Не приводя здесь известных палеток трехслойных и четырех­ слойных кривых МТЗ, рассмотрим в качестве примера несколько вычисленных кривых МТЗ для горизонтально-однородных трех­ слойного, четырехслойного и более сложных разрезов, чтобы можно было отчетливо представить себе изменение формы кривых с изменением параметров слоев. Серия таких кривых МТЗ была вычислена с помощью ЭВМ для интерпретации материалов в Ух­ тинской геофизической экспедиции (К. С. Морозов, 1966 г.). На рис. 3 приведена небольшая часть из них в практических коор­

динатах (JГТ и рг ). В табл. 1 приведены параметры слоев, для которых вычислены кривые. Графики построены для трех групп разрезов. По кривым МТЗ группы I видно (рис. 3, а), как увеличе­ ние мощности среднего проводящего слоя трехслойного разреза при неизменных мощности и сопротивлении первого слоя изме­ няет форму графиков. Сравнение графиков МТЗ и ВЭЗ показы­ вает, что кривая МТЗ обладает более высокой разрешающей ■способностью.

Группе II соответствуют четырехслойные кривые МТЗ (рис. 3, б). Верхние два слоя постоянной мощности; сопротивление вто­ рого из них превышает сопротивление первого в 32 раза. Кривые

Т а б л и ц а 1

(и Ом-м)

слоев геоэлектрпчеекнх разрезов

 

 

 

 

 

 

разрезов и точен МТЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа III

 

 

 

 

 

 

9

 

ІО

И

 

 

12

 

13

 

14

 

15

Р

h

р

h

р

л

р

л

р

h

р

h

р

h

р

10

2

10

2

10

2

5

2

5

2

5

2

5

2

5

320

1,5

320

1,5

320

1,5

160

1,5

160

1,5

2000

1,5

160

1,5

2000

2,5

3,0

5

3,0

2,5

1,0

5

1

5

1

5

1

5

1

5

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

0,5

2000

0,5

2000

0,5

2000

0,5

2000

0,5

2000

 

 

 

 

 

ОО

ОО

0,5

5

0,5

5

2

5

2

5

 

 

 

 

 

 

 

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

ОО

оо

ОО

отражают изменение как сопротивления третьего (проводящего) слоя, так и его мощности. Лишь кривые 8 ж 9 остаются неизмен­ ными: они отмечают эквивалентные разрезы (с одинаковой сум­ марной продольной проводимостью S). В этом неблагоприятном для электроразведки случае пропорционального увеличения мощности и сопротивления проводящего слоя при переходе из одной точки наблюдения в другую по кривым МТЗ (и ВЭЗ) нельзя проследить изменение глубины залегания опорного горизонта. Однако надо подчеркнуть, что влияние принципа эквивалентности при МТЗ проявляется слабее, чем при ВЭЗ. Наиболее отчетливо изменяются кривые МТЗ, когда сопротивление проводящего горизонта уменьшается с увеличением его мощности (кривые 6 и 9, 8 и 10). Промежуточный слой повышенного сопротивления отмечается на кривых МТЗ тем более отчетливо, чем больше про­ водимость нижележащего слоя. Интересно сравнение теоретиче­ ской кривой ВЭЗ, соответствующей верхней части разреза в точке МТЗ 10 (без высокоомного основания) с кривой МТЗ 10. Проме­ жуточный слой повышенного сопротивления (р2/Рі = 32) служит при ВЭЗ почти экраном, в то время как при МТЗ он отмечается: лишь небольшим увеличением pj.

Д4

15


Кривые МТЗ (рис. 3, в) для разрезов группы ///в случае шести­ слойного разреза с двумя промежуточными слоями еще более высокого относительного сопротивления, чем в предыдущем ■случае, показывают, что ни изменение сопротивления этих высоко-

Рлс. 3. Вычисленные кривые МТЗ для многослойных горизон­ тально-однородных разрезов (по К. С. Морозову).

Цифры у кривых — номера точек МТЗ.

«иных слоев, ни обмен их местами в разрезе не изменяют форму кривых. Кривые изменяются, как и во всех предыдущих случаях, в зависимости от величины суммарной продольной проводимости разреза S, связанной почти полностью со слоями малого сопро­ тивления. Кривая ВЭЗ для точек 13 или 15, как видим, отмечает первый высокоомный промежуточный слой, который экранирует нижележащие горизонты. Это еще раз подчеркивает преимущество МТЗ перед ВЭЗ. Горизонтально залегающий промежуточный

слой большого сопротивления даже при значительной его мощ­

ности оказывает при МТЗ слабое

экранирующее

действие.

В области больших периодов Т

колебаний поля

(низких ча­

стот, длинных воли) на кривых рг отмечается восходящая или нисходящая ветвь, которая отражает подстилающее практически неограниченной мощности основание п разреза.

Если сопротивление основания р„ = оо, как во всех рассмот­ ренных случаях, правая восходящая ветвь кривой МТЗ сли­ вается с прямой (асимптотой), наклоненной под углом около 63° к оси абсцисс (рис. 3).

Рис. 4. Линии и интервалы S и h кривых МТЗ.

Как следует из теории МТЗ [4], в области относительно боль­ ших периодов колебаний поля (в области относительно низких частот) входной импеданс \Z\ зависит преимущественно от сум­ марной продольной проводимости S разреза. Частотный интер­ вал (или интервал периодов), в пределах которого существует тесная связь между |Z|n S, называется интервалом S (рис. 4). Он относится к восходящей ветви кривой рг . Асимптоту этой ветви, наклоненную к оси абсцисс под углом приблизительно 63°, называют линией S. В интервале S, если р„ = оо, значения Рг лежат на линии S , по которой определяется суммарная про­ дольная проводимость разреза.

Если мощность горизонта с сопротивлением р„ = оо не очень велика, то с увеличением периода Т за пределы интервала S импеданс перестает зависеть от S, и в случае горизонтальнооднородной среды отражает удельное сопротивление слоев, зале­ гающих ниже высокоомного горизонта. Иное происходит в гори­ зонтально-неоднородной среде. На этом мы остановимся несколько позже. При р„ = 0 нисходящая ветвь кривой МТЗ имеет асимп­ тотой прямую, наклоненную приблизительно' шіод-" у^лои —63°

2

Закал (!Л7

17

 


к оси абсцисс. Эта асимптота (см. рис. 4) носит название линии h [при 72-слойном разрезе h — суммарная мощность верхних (п — 1) слоев]. Из теории следует [42], что в области относительно боль­ ших периодов Т, соответствующих нисходящей ветви кривой МТЗ, входной импеданс \Z\ зависит главным образом от глубины h залегания мощного проводящего горизонта. Интервал периодов (или частот), в пределах которого наблюдается тесная связь между h и \Z\ называется интервалом h (рис. 4). Практические кривые МТЗ с хорошо выраженной нисходящей ветвью наблю­ даются в районах, где мощная (2—3 км) проводящая толща осадочных пород залегает на значительной (3—5 км) глубине под осадками повышенного сопротивления. В этих условиях наиболее часто наблюдаемый спектр периодов — от 10 до 40—50 с относится к нисходящей ветви кривых МТЗ.

При конечных значениях р„ основания разреза правые вос­ ходящая или нисходящая ветви кривых МТЗ в горизонтально­ однородной среде стремятся к горизонтальной прямой рт = р„, так же, как и правые ветви кривых ВЭЗ в этом случае приближа­ ются к горизонтальной прямой р,{ = р„.

Основы интерпретации кривых МТЗ. Палетками вычисленных кривых МТЗ для горизонтально-однородной среды пользуются при количественном истолковании практических графиков МТЗ. Сопоставляя их с теоретическими кривыми [8], можно определить глубину залегания подстилающего основания и в благоприятных условиях оценить значения мощностей и сопротивления слоев изучаемого разреза. Такая интерпретация (ее называют формаль­ ной) дает хорошие результаты на участках, где горизонтальные неоднородности слабо влияют на электромагнитное поле. Эти условия встречаются редко. На практике чаще всего приходится сталкиваться с существенными геоэлектрическпми неоднород­ ностями.

Кроме методики вычисления кривых МТЗ, разработаны гра­ фические способы их построения [17, 21, 37]. При помощи вы­ численных двух- и трехслойных кривых МТЗ эти способы по­ зволяют несложным путем получать многослойные кривые рт для заданных параметров горизонтально-однородного разреза. Точность графически построенных кривых вполне достаточна для того, чтобы ими можно было пользоваться при интерпретации, наряду с вычисленными. Графические способы построения кривых облегчают истолкование практических графиков МТЗ, позволяют в полевых условиях выяснять степень влияния параметров слоев на форму кривых, обосновывать предположения об особенностях разреза, не говоря уже о возможности построения набора пале­ ток для интерпретации практических кривых.

Анализ вычисленных кривых МТЗ для горизонтально-одно­ родного разреза позволил Т. Н. Завадской [161 установить ряд зависимостей между некоторыми параметрами трехслойпого, че­ тырехслойного и более сложных геоэлектрических разрезов и

18


координатами точек максимума и минимума кривых МТЗ. Этими зависимостями также пользуются при геологическом истолко­ вании хорошо выраженных практических кривых МТЗ.

Один из основных этапов интерпретации кривых МТЗ — определение суммарной продольной проводимости S разреза, связанной простым соотношением с глубиной h до опорного горизонта большого сопротивления и средним продольным

сопротивлением р, всей залегающей

над

ним

толщи

пород:

S = hlр/.

 

ветви

кривых

МТЗ,

Значения S определяют по восходящей

отмечающей изолирующее основание р„.

Если эта ветвь практи­

чески сливается с линией 5, наклоненной к оси абсцисс под уг­

лом

около 63° (случаи, когда

р„/р/ ^ 1000), то 5

легко определя­

ется

по формулам

 

 

 

 

 

 

 

S = 356 1 /T F

или S = 1141/TF5\

 

 

где

У Ті1'

и ] / Г'ш — абсциссы

точки

пересечения

линии S

с линиями

рг = 1 Ом • м, или рг

= 10

Ом • м

[4].

При доста­

точно четко выраженном минимуме кривой перед восходящей ветвью (см. рис. 3, б, точку 10) значение S может быть получено

приближенію ПО формуле 5 = 520 V f m-JpT min (l/ Г тіп, рг min — координаты минимума кривой рг ).

Если восходящая ветвь кривых рг наклонена к оси абсцисс под углом, меньшим 63°, величину S определяют при помощи

двуслойной палетки МТЗ.

Пользуясь двуслойной палеткой

МТЗ, можно определить и

удельное сопротивление р„ опор­

ного горизонта по кривой

рг , если р„ =f= оо.

Предполагается

при этом, что мощность опорного горизонта

достаточно ве­

лика.

 

 

Для приближенного определения значений р; в точках ис­ следования, кроме известных приемов с использованием скважин или результатов сейсморазведки, могут быть в благоприятных условиях использованы графики зависимости р,/рr min от h^/h^ р2/рі, составленные Т. Н. Завадской [15], Ргтіп — минимум кри­ вой МТЗ, h 1, h2, pj и р2 — соответственно мощности и сопроти­ вления первого и второго слоев разреза. Графики получены по

вычисленным трехслойным кривым МТЗ при р3

=

оо.

В табл. 2

приведены

определенные

по

этим графикам

с

погрешностью

до ±10%

средние значения

p^py-mm при различных интервалах

изменения параметров трехслойиого разреза.

 

 

трехслой­

Как видно, в случае

горизонтально-однородного

ного разреза с промежуточным проводящим

слоем

при h2/h1

в пределах от 2 до 10 и р2/рі от 1/4 до 1/39 значение рг min кривой МТЗ приблизительно равно р,. Следовательно, в этих условиях произведение Spr min приближенно определяет глубину залегания опорного высокоомного горизонта. Зависимости, указанные в

2*

19


табл. 1, могут быть с тем же приближением использованы и для определения р; в случаях четырехслойных разрезов, где над опор­ ным горизонтом р4 = оо залегает достаточно мощная проводящая толща (Ä3, Рз). Следует лишь вместо h j h x и р2/рх принять h3l(h2 +

+ h}) и рз/рп.о, гДе P u 2 — среднее

продольное сопротивление

двух верхних слоев разреза.

 

По величинам S и р; легко оценить глубину h залегания не­

проводящего основания: h = S • p^.

Этот способ наиболее прост

и, так же как при ВЭЗ, широко используется при количественной

интерпретации

кривых МТЗ. При

определенных

сочетаниях

 

 

Т а б л и ц а 2

параметров разреза, о которых

 

 

говорилось

выше,

h = SpTmin.

Зависимость Рі/Рхтіп от параметров

В

районах, где мощная про­

трсхслоііного

разреза

(р3= о о )

водящая толща (Л2 = 2—3 км)

 

Рг/Рі

рДРГтіп

осадочных

пород

залегает на

Ла/Л,

значительной глубине (h 1«=; 3—

 

 

 

 

5 км и более) под осадками по­

1—2

1/9—1/39

0,82

вышенного сопротивления и под­

стилается изолирующим основа­

2 - 5

1 /4 -1 /3 9

1,0

5—10

2/3—1/39

1,15

нием, кривые МТЗ в диапазоне

10

2/3—1/39

1,31

обычно регистрируемых перио­

 

 

 

 

дов вариаций имеют нисходящую

 

 

 

 

ветвь, минимум и восходящую

ветвь. На нисходящую ветвь приходится наиболее часто на­ блюдаемый спектр периодов — от 10 до 50 с. Вспомним, что диапазон периодов, который относится к нисходящей ветви кри­ вой МТЗ, называется интервалом /г в отличие от интервала S , соответствующего восходящей ветви кривой.

Исследуя вычисленные кривые МТЗ для таких случаев, И. А. Яковлев показал [41,43], что по нисходящей ветви можно

приближенно

оценить глубпну залегания проводящей толщи,

т. е. мощность

h x верхнего горизонта повышенного сопротивле­

ния. Это допустимо, если нпсходящая ветвь имеет достаточную протяженность и наклонена к оси абсцисс под углом не менее

50°. Для определения h ± используется теоретическая двуслой­ ная палетка кривых МТЗ при р2 < р 4, с помощью которой на­ ходят точку пересечения линии h палетки с осями рг = 1 Ом ■м или рг = 10 Ом ■м интерпретируемой кривой МТЗ (см. рис. 4).

Абсциссы (/Г/г1’ или 1/Т/,10) этих точек пересечения решают за­ дачу приближенного определения глубины залегания проводя­

щей толщи: /г4 = 0,396

или ä1 = 1,28

По И. А. Яковлеву, относительная погрешность оценки }іг

при hv/h-L от 0,3 до 1 и р,/рх от 1/19 до 1/9

составляет не более

±(104-20) %.

 

 

Теоретические кривые МТЗ в горизонтально-неоднородной среде. Н- и ^'-поляризации поля. До сих пор речь шла о свойствах земного электромагнитного поля в условиях горизонтально­

20