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

Чтобы уяснить сущность эффекта S, вспомним следующее. В горизонтально-однородной среде, содержащей промежуточный высокоомный горизонт значительной мощности, при низких ча­ стотах вариаций поля (больших периодах Т) импеданс зависит от суммарной продольной проводимости S слоев, которые лежат над высокоомным горизонтом. Мы знаем, что этот частотный ин­ тервал называется интервалом S. При понижении частоты (уве­ личении Т) за пределами интервала S импеданс перестает зави­ сеть от суммарной продольной проводимости и отражает удельное сопротивление слоев, лежащих ниже высокоомного горизонта. Ипое наблюдается в горизонтально-неоднородной среде. Проме­ жуточный горизонт большого сопротивления нарушает гальвани­ ческую связь между слоями, залегающими выше и ниже его, что препятствует перераспределению тока в неоднородных зонах. Верхние слои становятся гальванически замкнутой системой. Изменения суммарной продольной проводимости такой системы влияют на электрическое поле, следовательно, и на импеданс даже в области низких частот далеко за пределами интервала S. Таким образом, в этих условиях горизонтально-неоднородной среды наблюдается повышенная чувствительность импеданса к изменениям суммарной продольной проводимости S, сохраня­ ющаяся и при самых низких частотах.

Импеданс увеличивается с уменьшением величины S и умень­ шается с возрастанием S. Если промежуточный высокоом­ ный горизонт практически непроводящий, то импеданс обратно пропорционален величине S. Легко представить себе, что правая часть кривых р , отражающая разрез ниже высокоомного гори­

зонта, искажается в сравнении с нормальной кривой, смещаясь по оси ординат вверх при уменьшении величины S и вниз при уве­ личении S (рис. 13, а). Такое искажение кривых рф и называется

эффектом S. Он оказывается тем сильнее, чем больше относитель­ ные изменения S и поперечное сопротивление высокоомного горизонта.

Обращаясь к рис. 13, а, качественно характеризующему эф­ фект S , видим, что в точке А, расположенной в зоне горизонталь­ ного залегания слоев, кривая рф не искажена. Точка Б находится

над поднятием промежуточного высокоомного горизонта. Здесь значение S понижено. Это влечет за собой увеличение импеданса и. следовательно, смещение правой части кривой рф вверх по

сравпещпо с нормальной. В точке В, где значение S повышено, кривая Pjtсмещается вниз. При интерпретации кривых с приме­

нением палеток нормальных кривых получается завышенная мощность высокоомного промежуточного горизонта в точке Б и заниженная в точке В.

Если бы проводящая среда в разрезе (рис. 13, а) подстилалась основанием с бесконечно большим сопротивлением, то кривая p.jr в точке Б отметила бы заниженное по сравнению с истинным

32

толщи и рельефе фундамента. Для распознавания эффекта S надо построить график зависимости между S 1- и глубинами h до проводящей толщи под высокоомным горизонтом. Эти глубины определяются с помощью формальной интерпретации кривых:

Рис. 13. Кривые рг , искаженные гальваническими эффектами, над линей­ ными структурами (по М. Н. Бердичевскому, В. И. Дмитриеву, И. А. Яко­ влеву и др.).

МТЗ. Обратная зависимость между S 1- и h может свидетельство­ вать о влиянии эффекта S.

Эффект экранирования сопутствует эффекту S. Он состоит' в том, что промежуточный высокоомный горизонт, нарушая галь­ ваническую связь между верхними и нижними слоями, превра­ щает последние в гальванически замкнутую систему. Поэтому изменения геоэлектрических свойств разреза здесь слабо влияют' на электрическое поле, наблюдаемое в пункте МТЗ. Эффект экра­ нирования проявляется тем сильнее, чем больше поперечное со­ противление высокоомного промежуточного горизонта. Если этот горизонт практически не пропускает ток, наблюдается полноеэкранирование.

На рис. 13, б видно, что кривые р) в точках А и В практпче-

чжи совпадают. Поднятие непроводящего основания (фундамента) в точке Б не находит отражения на кривой pJ7вследствие эффекта

экранирования. Формальная интерпретация результатов МТЗ в этом случае приводит к выравниванию структур в нижних, слоях осадочного чехла и рельефе фундамента. Эффект экрани­ рования можно обнаружить, сопоставляя результаты формальной лнтерпретации кривых р7) и р |. Если действует эффект экраниро­

Наклонное залегание высокоомного промежуточного гори­ зонта вызывает гальваническое действие, с которым предполо­ жительно связан эффект, получивший название эффекта наклона. С этим эффектом мы отчасти ознакомились при рассмотрении модели проводящего клина, в который включен наклонный высо­ коомный пропласток. Приближенные расчеты позволяют пред­ полагать, что вследствие эффекта наклона кривые рТотмечают

завышенную мощность высокоомного промежуточного горизонта (рис. 13, б). По-видимому, эффект усиливается с повышением поперечного сопротивления промежуточного горизонта, увели­ чением его наклона и протяженности участка моноклинального падения.

К эффектам гальванического типа относится и так называемый краевой эффект. Он наблюдается в районах развития глубоких вытянутых впадин, заполненных проводящими отложениями [7, 23]. Эффект вызывается гальваническим действием высокоомных бортов впадины, препятствующих поперечному течению тока. Впадина служит каналом для тока — по ее оси поляризуется низкочастотное электрическое поле; поперечная же составляющая этого поля ослабляется. Правые ветви кривых рД искажаются,

смещаясь вниз по оси.

На рис. 13, з показаны примеры вычисленных кривых р^,

искаженных краевым эффектом. Точки зондирования А и Б — над бортом впадины. Краевой эффект начинается на участке вос­ ходящей ветви кривых р^, отмечающей непроводящее основание

(фундамент). Кривые дают ложное представление о наличии прово­ дящего слоя внутри фундамента. Точка В находится в централь­ ной части впадины. Начало краевого эффекта, как видим, отно­ сится к интервалу нисходящей ветви, связанной с проводящим слоем разреза. Кривая pJr искажена по сравнению с нормальной

кривой: минимум становится глубже, восходящая ветвь смещается вниз. При интерпретации ее получают завышенное значение мощности осадочной толщи. Отчетливые признаки краевого эф­ фекта проявляются в устойчивой линейной поляризации низко­

34

частотного электрического поля вдоль оси впадины, смещении вниз правых ветвей поперечных кривых (pJ- < р |) и увеличении

отношения р |/р ^ при приближении к бортам впадины.

Мы ознакомились с искажениями кривых МТЗ в случае,, когда ток течет поперек линейных структур. При течении тока вдоль структур кривые р | подвержены искажениям индукцион­

ного типа. При этом направлении тока структуры заряжаются гораздо слабее; их гальваническое действие мало. Избыточные токи, создаваемые горизонтальной неоднородностью, параллельны структурам, и их индукционное действие значительно. Таким об­ разом, аномальное поле при продольном течении тока имеет ин­ дукционный характер.

Сущность индукционного эффекта сводится к следующему.. Поле на высоких частотах вследствие скин-эффекта имеет локаль­ ный характер. Левая часть кривых р | отражает вертикальный:

разрез вблизи точки МТЗ. С понижением частоты, когда ослабе­ вает скин-эффект, начинается индукционное действие избыточных токов, текущих вдали от точки наблюдения. Кривые pH искажа­

ются из-за влияния соседних структур. Искажения тем заметнее,, чем больше горизонтальные изменения суммарной продольной проводимости S слоев, залегающих над непроводящим основанием. При этом соседние области погружения его вызывают уменьшение- р|1 в точке МТЗ, а поднятия — увеличение рЦ. Следовательно,,

на кривой р | находит отражение не только вертикальный разрез,.

стоты вариаций влияние соседних структур ослабевает. Характериндукционных искажений зависит от размеров структур. Поэтому различают локальный и региональный индукционный эффекты..

Над сравнительно узкими структурами — шириной лишь, в несколько раз больше мощности отложений, перекрывающих непроводящее основание, — наблюдается локальный индукци­ онный эффект. Пример его показан на рис. 14, а. Профиль МТЗпересекает ряд узких поднятий и прогибов непроводящего осно­ вания. На кривую р | в точке зондирования А над прогибом влияет-

соседнее поднятие. Поэтому восходящая ветвь кривой р | сме­ щена влево от нормальной кривой. В точке Б на кривую р^ влияет-

соседний прогиб, и индукционный эффект сдвигает кривую вправо.. С удалением от структур (точка В) индукционный эффект быстрозатухает. Формальная интерпретация кривых р | , как нетрудно-

представить себе, нивелирует структуры.

Региональный индукционный эффект вызывается действием широких структур (ширина их в десятки раз больше мощности слоев над непроводящим основанием). Это могут быть крупные впадины с протяженными бортовыми зонами.

35

На рис. 14, б представлены кривые, искаженные региональ­ ным индукционным эффектом. Точки зондирования А и Б нахо­ дятся в бортовой зоне обширной впадины. Восходящие ветви кривых р | из-за индукционного действия токов, текущих во впа­

нутости и крутизны структур. Длина пологой структуры, в 5— 10 раз превышающая ее ширину, достаточна для того, чтобы галь­ ванические эффекты были мало заметны, если точки МТЗ распо­ лагаются над центральной частью структуры.

Из рассмотрения типичных искаженных кривых МТЗ иад ли­ нейными структурами следует заключить, что нельзя, во избежание ошибочных выводов, интерпретировать кривые МТЗ формально — при помощи палеток для горизонтальнооднородиых сред.

На основании изучения моделей линейных структур можно высказать следующее замечание о принципах интерпретации

36

поперечных и продольных кривых МТЗ. Если в осадочной толще нет промежуточных высокоомных горизонтов, то наиболее досто­ верное представление о геоэлектрическом разрезе при отсутствии краевого эффекта дают поперечные кривые р^. Продольные

кривые р", в этих условиях сглаживают локальные структуры,

сохраняя информацию о региональном строении исследуемых слоев. Если же в осадочный чехол включается промежуточный высокоомный горизонт и при этом наблюдаются гальванические

эффекты, то кривые р^ используются лишь

для изучения толщи, залегающей над этим высокоомным горизонтом. О нижней части разреза дают представление кривые р |. При

достаточно вытянутых структурах продоль­ ные кривые МТЗ в региональном плане от­ ражают рельеф непроводящего основания (фундамента). Излишне подчеркивать, что для распознавания эффектов искажения надо иметь кривые МТЗ, полученные с установ­ кой, оси которой ориентированы по прости­ ранию и вкрест простирания структур. При произвольном расположении осей установ­ ки гальванические и индукционные иска­

поднятий высокоомного горизонта, а также с концентрацией тока в прогибах.

Эффект обтекания вызывает смещение кривых рТху и рТух от­ носительно нормальной кривой рг вверх или вниз в зависимости от расположения осей установки МТЗ над склоном резко выражен­ ного локального поднятия горизонта большого сопротивления. Пусть точка исследования А находится над склоном крутого поднятия высокоомного горизонта и ось X установки МТЗ на­ правлена в сторону вершины этого поднятия (рис. 15). Эффект бокового обтекания уменьшает составляющую Ех низкочастот­ ного электрического,, поля и увеличивает составляющую Еу. Поэтому восходящие ветви кривой рТху смещаются вниз, а кривой Ртух — вверх относительно нормальной кривой рг . Осреднение кривых рТху и рТух приводит, по крайней мере, к частичной ком­ пенсации искажений: кривая рГЭф близка к нормальной кривой

37