Методика работ электропрофилирования симметричными, дипольными установками и установками срединного градиента.

Особенностью электрического профилирования (электропрофилирования) является то, что при этом способе изучения кажущегося удельного электрического сопротивления размеры установки, т.е. взаимное положение питающих и измерительных заземлений, остаётся неизменным, в то время как вся установка от замера к замеру перемещается вдоль некоторого направления, называемого электропрофилем. Это позволяет изучать геологический разрез вдоль линии наблюдений. Электропрофилирование может носить характер маршрутной или площадной съёмки. При маршрутной съёмке точки наблюдения располагаются вдоль отдельных направлений (электропрофилей), пересекающих исследуемую площадь в наиболее интересных или характерных направлениях, обычно вкрест простирания пород.

При площадной съёмке исследуемый участок покрывают равномерной сетью точек наблюдения. Форма и густота сети определяются формой и размерами объектов исследования. Если изучаемые геологические структуры или геологические тела (например, рудные тела) имеют изомерную форму, применяют квадратную сеть, характеризующуюся тем, что расстояние между точками наблюдения по профилю равно расстоянию между соседними профилями. При изучении геологических структур, вытянутых в каком-либо направлении, наблюдения проводят по прямоугольной сети, при которой расстояние между профилями больше, чем расстояние между точками наблюдения по профилю. Профили располагаются вкрест простирания структур. Расстояние между точками наблюдения по профилю – шаг наблюдения – должно быть таким, чтобы на графиках ρ_к достаточно детально выделялись максимумы, минимумы и точки перегибов кривых.

Расстояние между профилями определяется масштабом отчётной карты. В районах с простым геологическим строением расстояние между профилями на карте не должно превышать 4 см. В районах со сложным геологическим строением это расстояние должно быть не более 1-2см.

В симметричной четырёхточечной установке AMNB все четыре заземления находятся на одной прямой, причём приёмные заземления M и N расположены симметрично центру отрезка между питающими заземлениями. Расстояние между приёмными заземлениями r_MN должно быть меньше одной трети расстояния между питающими заземлениями r_AB. При этом условии отношение ΔU/ r_AB можно с достаточной точностью считать равным напряжённости поля в центре установки, т.е. считать её предельной. Симметричная установка применяется для изучения сравнительно простых в электрическом отношении геологических структур при условии относительного постоянства сопротивления покровных отложений. Наиболее характерные задачи, решаемые при помощи симметричной установки, следующие:

а) картирование складчатых структур, сложенных однородными в электрическом отношении породами и имеющих в своём составе опорные электрические горизонты;

б) картирование крутопадающих контактов различных по удельному сопротивлению пород – осадочных и изверженных, осадочных и метаморфических и т.п.;

в) картирование крутопадающих плохо проводящих геологических образований – даек, кварцевых жил, пластов угля и т.п.

Рассмотренные выше модификации электрического профилирования основаны на изучении электрических полей точечных источников. Особенность дипольного профилирования заключается в том, что в данном случае изучаются поля диполей.

При дипольном профилировании могут использоваться установки различных типов. Из них чаще применяются параллельные установки и среди последних – дипольно-осевые. В этой установке питающий и приёмный диполи лежат на одной прямой, обычно совпадающей с направлением профиля.

Основное преимущество дипольного профилирования перед другими модификациями электропрофилирования состоит в том, что графики ρ_к, полученные при дипольном профилировании, более дифференцированы, благодаря чему можно более уверенно обнаруживать искомые геологические объекты и определять их местоположение.

 

14) Способы изображения результатов ЭП. Графики, карты графиков ρ к, планы изоом.

Результаты полевых измерений изображаются в виде графиков кажущегося сопротивления вдоль маршрутов и карт изоом, которые в дальнейшем используются для решения тех или иных геол. задач. Существенно искажают результаты Э. или затрудняют производство полевых наблюдений сложный рельеф дневной поверхности и наличие блуждающих электрических полей, возбуждаемых в недрах промышленными электрическими установками.

 

ДЫБОВ

26.Задачи, решаемые электрическим зондированием.

Электрическое зондирование (ЭЗ) является методом сопротивлений на постоянном или низкочастотном токе.

Применяется при исследовании горизонтально- или пологопадающих неоднородных сред (до 60⁰)

ЭЗ можно решить 2 задачи: прямую и обратную.

Решение прямой задачи – это переход от разреза представленного (аппроксимированного) некоторой моделью к кривой зондирования. Выполняется с помощью специальных компьютерных программ и производится быстро и точно. С математической точки зрения, выполняемые расчеты не представляют особой сложности. Время расчет одной кривой на современном компьютере - значительно менее секунды. Прямая задача решена для некоторых простых моделей сред: 1. Однородное изотропное пространство (пр) или полупространство (по/пр) с одинаковыми электромагнитными (э/м) свойствами; 2. Анизотропное пр или по/пр с э/м свойствами отличающимися вдоль и вкрест слоистости пород

Решение обратной задачи – обратная процедура, т.е. переход от кривой зондирования к соответствующей ей модели разреза. Решение обратной задачи значительно труднее прямой задачи. С математической точки зрения говорят о неустойчивости и неоднозначности обратной задачи, что и определяет возникающие сложности при выполнении расчетов. Существует много способов решения обратных задач. Один из них – метод подбора:

Метод подбора – способ поиска модели строения разреза, подходящей для имеющейся кривой зондирования, когда выбор модели осуществляют путем подбора нужного варианта. (*выполняли на одной из лаб) можно сделать в IPI2WIN.

 

 

27.Метод заряженного тела (МЗТ), рудный и гидрогеологический варианты, их сущность, методика проведения полевых работ, интерпретация материалов и область применения.

МЗТ принадлежит к методу сопротивлений. Эта модификация основана на том, что интенсивность аномалий поля точечного источника, возникающих в электрически неоднородных средах, возрастает с приближением источника к поверхностям раздела. Источники поля здесь помещаются в буровые скважины или горные выработки, максимально приближенные к объекту исследования, размеры которого и положение в пространстве необходимо определить. Предполагается, что проводимость горных пород или руд, слагающих этот объект, существенно больше проводимости вмещающей среды.

Вследствие высокой электропроводности падение потенциала внутри тела оказывается пренебрежимо мало по сравнению с вмещающей его средой, т.е. в первом приближении можно считать одинаковыми потенциалы всех точек заряженного тела, в том числе и его поверхности. Форма эквипотенциальных поверхностей в непосредственной близости от заряженного тела близка к форме тела.

сверху разрез, снизу план. В скважине электрод А, слева электрод B удаленный на бесконечность.

Максимум кривулек потенциала будет над центром тела. Размеры и положение геологического объекта определяют масштаб, в котором выполняются полевые работы.

Методика полевых работ.

Существует 3 способа полевых работ МЗТ:

1)Прослеживание эквипотенциальных линий над заряженным телом.

Установка состоит из питающей линии AB ∞ с источником тока и заземлениями, а также искательной цепи, включающей в себя щупы и индикаторы нуля ИН.

Заземление в бесконечности (B) относят на расстояние, в 10-15раз превышающее линейные размеры площади, в пределах которой исследуют эл поле заряда.

 

Задний щуп N устанавливают в начальной точке изолинии, а передний M выносят вперед на длину искательной цепи в предполагаемом направлении изолинии. Меняя положение переднего, находят точку расположенную на одной изолинии с N. Признак этого – отсутствие отклонения стрелки гальванометра в течении токового импульса или минимальное показание стрелочного прибора в измерителе АНЧ-3 или ИКС при достаточно большом коэффициенте усиления. Точку закрепляют пикетом, на ее место переносят щуп N и повторяют процедуру.

Начальные точки изолиний располагают вдоль профиля проходящего над точкой зарядки. Расстояние между ними берут либо одинаковое, либо такое, чтобы ΔU между изолиниями выдерживалось.

2)Измерение потенциала и градиента потенциала над заряженным телом (МЗЭП)

Линия на которой M и N – это профиль

Схема установки. Включает в себя питающую линию АВ с источником тока, измерительную линию MN, а также прибор для измерения тока в пит линии и ΔU в приемной. В качестве измерителя м.б. применен автокомпенсатор АЭ-72. Если высокий уровень промышленных помех, то лучше АНЧ-3 или ИКС.

Над ЗТ поп предполагаемому простиранию разбивают базисный профиль, а перпендикулярно ему систему рядовых профилей. Расстояние между нимм берут такое, чтоб на картах все было хорошо =).

При измерении потенциала одно из измерительных заземлений оставляют неподвижным на начальной или базисной точке профиля, а другое последовательно помещают во все точки профиля. Т.е. измеряют потенциал во всех точках относительно одной.

При измерении градиента – перемещаются оба измерительных электрода и определяют ΔU между соседними точками.

Помимо ΔU измеряют ток зарядки. В связи с тем, что обычно в прослеживаемом теле заземляется положительный полюс источника тока, измеренному значению тока приписывают положительный знак.

По измеренным ΔU и току вычисляют значение потенциала всех точек съемочной сети или профиля, отнесенное к току в питающей цепи U/I, или среднее значение градиента потенциала на каждом интервале между соседними точками профиля ΔU/(Ir_MN).

Результаты изображаются в виде карт графиков потенциала или градиента потенциала.

3)Измерения элементов магнитного поля над заряженным телом (МЗМП)

 

Схема установки. Для облегчения измерения магнитного поля (м/п) зарядку осуществляют переменным током низкой частоты, чтобы в пределах исследуемой площади переменно э/м/п практически совпадало по мгновенным значениям с постоянным полем. Если сопротивление пород высокое, то можно поднимать частоту до сотен герц.

Кароч, токи которые мы посылаем создают м/п, она нам не нужно, не несет оно геологической информации, поэтому эти данные надо исключить. С этой точки зрения выгодно разместить пит электроды в одной и той же вертикальной скважине в рудном подсечении (электрод А) и у устья скважины или на ее забое (В). При таком расположении нормальное поле на поверхности земли равно нулю, а в случе наклонной скважины значительно ослаблено. Если В на поверхности и на бесконечности, провода пит линии следует устанавливать прямолинейно под углом 30-50⁰ к предполагаемому простиранию тела. Это обеспечивает спокойный фон и большую точность исключения первичного поля.

На каждой точке измеряют амплитуды трех ортогональных компонент м/п. (горизонтальная вдоль профиля, вкрест профиля и вертикальная).

По результатам строят графики измеряемых компонент поля и карты изолиний амплитуд этих компонент.

Интерпретация

Заключение о форме и положении делается на основании анализа карт, графиков и карт графиков. Иногда исключают нормальное поле и анализируют аномальную компоненту поля.

В большинстве случаев интерпрет. носит качественный или оценочный характер.

При детальных работах над отдельными рудными залежами последние могут быть аппроксимированы идеально провододящими телами простой формы. Тогда можно использовать простейшие приемы:

1.Сферический проводник.

U=ρI/(2π )

Ex=-dU/dx=ρIx/[2π (x²+h²)^3/2], глубину h можно оценить примерно по графику: Отрезаем пик графика, который выше величины U=0.71U_max. Ширина этого отрезанного пика =2h

График простой как волна.

Найти h можно и из выражения

h 2.6m, m=(dU/dx)_max/α, α=-ρI/(2πh³)

2.Горизонтальный проводник

Эквипотенциальные линии на поверхности земли близки к эллипсам с большой осью совпадающей с осью y. Чем больше глубина, тем больше они похожи на круги.

H 2.25m m и α такие же как выше.

3. вертикальная пластина

Эквипотенциальные линии на поверхности – семейство замкнутых кривых, близких по форме к софокусным эллипсам, фокусы которых располагаются близко к концам заряженного тела. При h примерно равной длине залежи по простиранию – круглые эквипотенциальные линии.

Гидрогелогический вариант (выше был рудный) На лабе делали

МЗТ можно применять для определения направления и скорости движения подземных вод. Надо несколько скважин. Одна для запуска индикаторов (соли), другие для улавливания. Соли сносятся по течению и там проводимость лучше, таким образом можно определить ореол куда снесло соли. Для этого 1 электрод питающей цепи опускают в скважину а другой уносят в бесконечность. Перед тем как опустить соли изучают хотя бы 1 эквипотенциальную линию, чтоб сравнить. Через некоторое время после зарядки солью форма эквипот линий измениться – они вытянуться вдоль направления течения. Скорость подземных вод V_п=2V_cм, где 2V_cм – скорость смещения точек, где произошло самое большое смещение относительно начального положения.