ження проводять у тісному зв'язку з іншими геофізичними і геологічнимидослідженнями. Цей зв'язок обумовлена ​​тим, що електророзвідувальні роботи - одинз етапів геологоструктурних або геологопошукових робіт. Конкретні завдання,розв'язувані за допомогою електророзвідки, випливають з результатів попередніхгеологічних робіт, а дані, отримані в результаті застосуванняелектророзвідки, визначають методику та напрямок подальших геологічнихдосліджень. Комплексування електророзвідки з іншими геофізичними методамидозволяє в значно підвищити ступінь достовірності геологічноїінтерпретації результатів польових спостережень.
Глава 3. Сучасні знання в данійобласті
3.1Загальна теорія електророзвідки
В основі теоріїелектророзвідки лежать рівняння Максвелла, що є постулатамимакроскопічної електродинаміки. Вони включають в себе всі основні закониелектромагнетизму (закони Ома, Ампера, Кірхгофа та ін) і описують поля врізних середовищах. З рівнянь Максвелла виходить диференціальне рівняння,назване телеграфним. Вирішуючи його, можна отримати електричну (E) компоненту поля в середовищах далеко відджерела з електромагнітними параметрами ПЃ, Оµ, Ој:
, де
Диференціювання ведетьсяпо декартових координатах (х, у, z) і часу (t). Рівняння для магнітної (H) компоненти поля аналогічно (www.geo.web.ru).
Якщо геоелектричнихрозріз відомий, то за допомогою цього рівняння і фізичних умов завдання,званих умовами спряження, вирішуються прямі задачі електророзвідки, тобтовиходять аналітичні або чисельні значення E і H,які відповідають заданому геоелектричних розрізу. У теоріїелектророзвідки прямі завдання вирішуються для різних фізико-геологічних моделей(ФГМ) середовищ. Під ФГМ розуміються абстрактні геоелектричні розрізи простийгеометричної форми, якими апроксимуються реальні геолого-геофізичнірозрізи. Складність розв'язання прямих задач полягає у виборі моделей, близьких дореальним, але таких, щоб для обраного типу первинного поля вдалося отриматихоча б наближене рішення для E або H. Для цього застосовуєтьсяматематичне моделювання з використанням сучасних ЕОМ. У недалекомуМинулого основним способом розв'язання прямих задач для складних ФГМ і різних заструктурі типів полів було фізичне моделювання на об'ємних абоплощинних моделях середовищ.
Найбільш простимимоделями середовищ є:
1.одноріднеізотропне простір або півпростір з однаковими електромагнітнимивластивостями (рішення над ними називаються відповідно первинним або нормальнимполем джерела);
2.анізотропнийпростір або півпростір з електромагнітними властивостями, відміннимив напрямку і хрестом шаруватості порід;
3.одномірнінеоднорідні середовища, в яких властивості змінюються в одному напрямку. Такими ФГМможуть бути, наприклад, вертикальні контакти двох середовищ, ряд вертикальних пластівабо горизонтально шарувата середу з різними ПЃ;
4.двомірнінеоднорідні середовища, в яких електромагнітні властивості змінюються в двохнапрямках. Прикладом можуть бути похилі пласти або циліндри, що простираютьсяуздовж одного напрямку і відрізняються за ПЃ від вміщають гірських порід;
5.тривимірнінеоднорідні середовища, в яких властивості змінюються за трьома напрямками. Самоюпростий з подібних моделей є куля з різними ПЃ, О± або О· воднорідному півпросторі.
У порядку збільшенняскладності структури первинних полів, а значить зростання складності рішенняпрямих задач, використовувані для електророзвідки поля можна розташувати внаступній послідовності: точкових і дипольних джерел постійного струму,плоских гармонічних електромагнітних хвиль, сферичних хвиль дипольнихгармонійних або імпульсних джерел, циліндричних хвиль довгого кабелю іт.п. (Www.astronet.ru).
Накопичений матеріал пофізичній та математичного моделювання прямих задач електророзвідки привівдо створення методів розв'язку обернених задач, тобто визначення тих чи іншихпараметрів геоелектричних розрізу по наблюденним графіками E, H або, наприклад, кривим КС (здається опір). Рішенняобернених задач неоднозначно в силу його некоректності, як і всіх зворотнихзадач математичної фізики. Некоректність виявляється в тому, що малимзмінам спостережені параметрів поля можуть відповідати великі змінипараметрів розрізу. Цей фізичний факт отримав назву принципуеквівалентності. Принципом еквівалентності пояснюється, наприклад, неможливістьточного визначення потужностей (h i ) і питомих електричних опорів (ПЃ i ) тонких шарів, горизонтальношаруватого розрізу, хоча такі параметри, як поздовжні провідності (S i = h i /ПЃ i ) або поперечні опору (T i = h i * ПЃ i ), в певних розрізах розраховуються однозначно.
Методи розв'язання зворотнихзадач електророзвідки є основою кількісної інтерпретації данихелектророзвідки. Сутність їх зводиться до підбору і порівнянні польових графіків ікривих з теоретичними, отриманими в результаті розв'язання прямих задач. Дляцього створені альбоми типових теоретичних кривих (палетки) або програми дляїх теоретичного розрахунку за допомогою ЕОМ.
Застосуванняелектророзвідки дозволяє здешевити і прискорити геологічні дослідження зарахунок скорочення обсягу дорогих гірничо-прохідницьких і бурових робіт.Розвиток електророзвідки пов'язано з розробкою нових методів, збільшеннямдосліджуваної глибини земної кори і підвищенням ступеня надійності одержуванихрезультатів.
3.2Електромагнітні поля, використовувані в електророзвідки
Теорія електророзвідкибазується на теорії електромагнітного поля.
До природних зміннимелектромагнітних полів відносяться квазігармоніческіе низькочастотні полякосмічної (їх називають магнітотеллуріческімі) і атмосферної (грозовий)природи ("теллурікі" і "атмосферики").
Походженнямагнітотеллуріческіх полів пояснюється впливом на іоносферу Землі потокузаряджених частинок, що посилаються космосом (в основному, корпускулярним випромінюваннямСонця). Викликувані різною активністю Сонця і сонячним вітром періодичні(11-річні), річні, добові варіації магнітного поля Землі й магнітні бурістворюють обурення в магнітосфері й іоносфері. Внаслідок індукції в Землі івиникають магнітотеллуріческіе поля. В цілому ці поля інфранизьких частоти (від10 -5 до 10 Гц). У теорії показано, що на таких частотах скін-ефект проявляється слабо, тому магнітотеллуріческіе поля проникають в Землю доглибин у десятки і перші сотні кілометрів. Найбільш стійкими, постійно іповсюдно існуючими в ранкові і денні години, особливо влітку і в рокипідвищеної сонячної активності є короткоперіодічние коливання (КПК) зперіодом від одиниць до ста секунд. Поля інших періодів спостерігаються рідше.Вимірюваними параметрами є електричні (E x , E y , E z ) і магнітні (H x , H y , H z ) складові напруженостімагнітотеллуріческого поля. Їх амплітуди і фази залежать, з одного боку, відінтенсивності варіації телуричні і геомагнітного полів, а з іншого, відпитомого електричного опору порід, що складають геоелектричнихрозріз. За виміряними взаємно перпендикулярним електричним і магнітнимскладовим можна розрахувати ПЃ однорідного півпростору (нормальнеполе) за допомогою наступної формули, отриманої в теорії електророзвідки:
,
де T - період коливання, a - коефіцієнт розмірності. Він дорівнює 0,2, якщо T виміряна в с, E x в мВ/км, H y в нанотеслах (нТл), ПЃ в Ом * м.Над неоднорідною середовищем отримане за цією формулою УЕС називається удаваним (КСабо ПЃ т ).
Походженняприродних змінних полів атмосферної природи пов'язане з грозовоїактивністю. При кожному ударі блискавки в Землю (по всій поверхні Землі всередньому щосекунди число блискавок дорівнює приблизно 100) збуджуєтьсяелектромагнітний імпульс, що поширюється на великі відстані. В цілому підвпливом гроз у верхніх частинах Землі пов...
