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

На рис. 10 показана палетка кривых р | над грабеном при

h jh y = Llh1 = 10. Кривые МТЗ в точках непосредственно над грабеном {y!hl = 0; 0,5), как видим, имеют резко выраженный минимум, восходящая ветвь наклонена к осп абсцисс под углом более 63°. За пределами грабена кривые отражают геоэлектриче­ ский разрез без искажения лишь в точках на расстоянии уіЬ = = 12 от оси грабена.

Рассмотрение кривых МТЗ над моделями двумерно-неодно­ родных структур в виде горста и грабена приводит к выводу, что при исследовании линей­ ных структур подобного типа предпочтительнее использо­ вать для геологического ис­ толкования кривые р±, по­

лученные по составляющей электрического поля вкрест простирания этих протяжен­ ных структур.

Клин . Необходимо оста­ новиться и на модели горизон­ тально-неоднородной среды — протяженном проводящем выклинивающемся слое (кли­ не), подстилаемом основа­ нием бесконечно большого сопротивления. Задача об электромагнитном поле в этом случае, как уже говорилось, в свое время была решена при­ ближенно. Однако и такое решение играет большую роль

при интерпретации результатов магнитотеллурических исследова­ ний. Модель проводящего клина с углом падения ос представлена на

/^-поляризованном поле) в точке наблюдения, по-существу, не отличается от нормальной кривой рг , т. е. кривой, полученной в той же точке для горизонтально-однородного слоя. Отсюда

S 1 <£-*-. Кривая несколько искажена — имеет более крутую восходящую ветвь с выполаживанием при больших периодах Т.

Теоретические и экспериментальные исследования показы­ вают, что с увеличением угла ос расхождение между кривыми pjl, и рА увеличивается. Таким образом, и иа поверхности

26

протяженного однородного проводящего выклинивающего слоя, который подстилается мощным горизонтом большого сопротив­ ления, напболее достоверный результат МТЗ может быть получен в случае //-поляризации, т. е. когда электрическое поле напра­ влено вкрест простирания слоев.

На рис. 11, б приведена более сложная модель горизонталь­ ной неоднородности, рассмотренная М. Н. Бердичевским. Внутри проводящего клина, подстилаемого изолятором, на глубине d, расположен горизонтальный пропласток малой мощности h*, но высокого поперечного сопротивления Т* = h*p* по сравнению

свмещающей среды. Из приближенных расчетов следует,

что в случае //-поляризации поля прн не очень большом Т*

ной кривой МТЗ. Но по мере увеличения Т* горизонтальный высокоомный пропласток оказывает все большее влияние на магнптотеллурическое поле, кривая pJr становится более пологой

в левой части и при очень большом Т* превращается почти в го­ ризонтальную прямую (см. рис. 11, б). Искажающее влияние промежуточного высокоомного горизонтального пропластка (экрана) возрастает с увеличением угла а падения непроводящего основания.

Расчеты показывают, что при /-поляризованном поле экран не влияет на электромагнитное поле: кривые р|, не отличаются

от кривых МТЗ, получаемых при /-поляризованном поле на мо­ дели проводящего клина без экрана. В этом случае промежуточный

поле наклонный высокоомный пропласток экранирует лежащую ниже среду тем сильнее, чем больше его поперечное сопротивле­ ние Т* отличается от Т\ вмещающей среды и чем больше угол наклонного пропластка непроводящего основания.

На рис. 11, в приведена кривая р|, при /-поляризованном поле. Она не отличается от кривой р|, над выклинивающемся слоем без экрана. При /-поляризованном поле вид кривых р-^

чается от кривой р|,, будучи лишь сдвинутой от нее в сторону боль­ ших периодов. Искажающее влияние наклонного экрана заметно при m —5■ІО2. Экран наиболее сильно влияет в области малых периодов Т. На кривой отражаются два опорных горизонта: наклонный высокоомный пропласток и непроводящее основание.

28

При in = ІО4 влияние экрана отмечается на кривой p^ уже до­ статочно резко. Абсолютно непрозрачный экран отражается па кривой р± (см. рис. 11, б) как наклонное непроводящее основание.

Таким образом, в случае МТЗ над проводящим клином с вклю­ ченным в него промежуточны наклонным высокоомным пропласт­ ком, значения > p j!. Превышение достигает максимума, когда

поперечное сопротивление пропластка очень велико. Экраниру-

Рис. 12. Зависимость кривых МТЗ от ориентации установки и импедансная полярная диаграмма (по М. Н. Бердичевскому).

1 Р ТхЦ’ ~ РТух'’ 3 РТ эф.

ющее влияние пропластка увеличивается с возрастанием угла наклона его и изолирующего основания.

Кривые МТЗ над горизонтально-неоднородной средой изменя­ ются в зависимости от ориентации установки [5, 38]. Из рассмот­ ренного примера следует, что если при m = оо оси х, у направлены соответственно по падению и простиранию изолирующего осно­ вания, то кривая рТху (или рТ) отражает глубину залегания вы­

сокоомного промежуточного пропластка, а кривая рТух (или pjj,) — глубину до изолирующего основания. Эффективная же кривая Рт эф = і/"РтРг будет отмечать глубину до некоторой средней

поверхности, лежащей между высокоомным пропластком и изо­ лирующим основанием. Поворот измерительной установки на угол ср (рис. 12) изменяет соотношение кривых. Кривая рг эф

29

с вращением установки остается неизменной. Кривые рТху и рТух при изменении угла ср от нуля до 45° сближаются между собой и с кривой ргэфі причем остается прежнее соотношение: ртху О ртух■ При ср = 45° все три кривые сливаются в одну. При дальнейшем увеличении угла ф кривые снова расходятся, но соотношение между ними изменяется: теперь рТху <; ртух- Максимальное расхождение отмечается при ос = 90°, когда оси установки поменялись местами: рТху = рТух и рТух = рТху. В этом положении установки кривая рТху отмечает глубину залегания изолирующего основания, а кривая рТух — глубину до высоко­ омного пропластка.

Таким образом, изменяя ориентацию установки, можно полу­ чить диаграмму, которая характеризует изменение рг в зависи­ мости от положения установки и называется полярной. Она обычно строится по значениям импедапсов \ZX \ и |Z ,|, относя­

щихся к интервалу S кривой МТЗ. На рис. 12 приведена импеданс­ ная полярная диаграмма, вычисленная для случая выклинива­ ющегося проводящего слоя с промежуточным наклонным экраном. Диаграмма имеет форму эллипса, большая и малая полуоси которого соответственно равны \Zxy\ и \Zyx\. Большая полуось

направлена по падению изолирующего основания, малая — по простиранию. Иными словами, импедансная полярная диаграмма в этом случае показывает, что кривая рТху или рг тахсоответствует Л-поляризации поля, кривая рТух или рГтіп— Л-поляризации.

Полярные диаграммы часто составляются при обработке магпитотеллурических наблюдений. Они позволяют определять направление падения и простирания экрана и непроводящего основания. С помощью таких диаграмм оценивается степень на­ рушения горизонтальной однородности разреза. Для этого вы­ числяется так называемый коэффициент М неоднородности, рав­ ный отношению большой а и малой в полуосей диаграммы (М = = а/в). С увеличением горизонтальной неоднородности среды М увеличивается. Легко представить себе, что в средах горизонталь­ но-однородных коэффициент М равен единице: полярная импе­ дансная диаграмма в этом случае имеет форму окружности.

Вследствие того, что результаты МТЗ (pH и pjr) при значитель­

ной горизонтальной неоднородности среды зависят от азимута измерительной установки, при практическом выполнении МТЗ рекомендуется всегда по возможности придерживаться одного направления осей установки — по простиранию и вкрест прости­ рания структур.

Если на участках развития линейных структур в одной и той же точке получают кривые pH и рф, резко отличающиеся друг от

друга, то теряет смысл построение кривых рГэф- В этих случаях интерпретируют раздельно кривые pll и pJ;. В районах распро­

странения нелинейных структур (к последним относятся структуры без четко выраженных осей) кривые МТЗ уже не могут рассмат­

30

риваться как продольные и поперечные. При незначительном влиянии горизонтальных неоднородностей, искажающем кривые рТху и рп/л-, в точках МТЗ могут быть вычислены средние кривые

Ргэф = V РтхіРті/х, которые и используются при интерпретации. Эффекты искажения кривых МТЗ. Остановимся на некоторых факторах, искажающих кривые МТЗ. При истолковании магнитотеллурических наблюдений надо всегда иметь в виду возможность искажающих влияний горизонтальных неоднородностей на элект­ ромагнитное поле. Мы не будем касаться теории эффектов, вызы­ вающих искажения кривых МТЗ. За последние годы она была

JI. А. Таборовскпм, М. Н. Бердичевским, А. А. Ковтун, М. А. До­ бровольской и др. Попытаемся изложить лишь результаты изу­ чения этих эффектов 120].

Ранее говорилось, что именно понимается под искажением кривой МТЗ. Признак искажения — изменение формы кривых в зависимости от направления осей установки МТЗ. Мы знаем, что кривые интерпретируют при помощи палеток, вычисленных для горизонтально-однородных слоистых сред. При таком спо­ собе интерпретации зависимость практических кривых от поло­ жения измерительной установки приводит к неодиозначпым по­ строениям в одной и той же точке наблюдения. Интерпретатору необходимо путем осреднения результатов или отбора из них наи­ более достоверных дать по возможности правильное геологиче­ ское истолкование материалам разведки. Поэтому подход к ин­ терпретации искаженных кривых МТЗ должен основываться на знании характера искажений электромагнитного поля в горизон­ тально-неоднородных средах.

Главная роль искажения кривых МТЗ принадлежит электри­ ческому полю. Оно наиболее чувствительно к горизонтальным изменениям электропроводности. Искажения кривых МТЗ бывают двух типов: 1) гальванические (гальванический эффект), 2) ин­ дукционные (индукционный эффект). Слои геоэлектрического разреза связаны гальванически, если ток перетекает из одного слоя в другой, и иидукциоипо — при взаимной индукции токов

вэтих слоях.

Кнастоящему времени наиболее отчетливое представление сло­ жилось об эффектах искажения кривых МТЗ над линейными структурами. Если ток течет поперек структур (в двумерно-не­ однородных средах — это случай Я-поляризации), то они, за­ ряжаясь, вызывают аномальное электрическое поле, которое имеет преимущественно гальванический характер. Индукционное действие тока, направленного вкрест структур, незначительно. Таким образом, для поперечных кривых МТЗ характерны иска­ жения гальванического типа. К ним относятся в первую очередь так называемые эффект S и эффект экранирования, которые в наи­ большей мере искажают кривые МТЗ.

31