 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Дипольне профілювання (ДП)
|
Читайте также: |
На відміну від розглянутих вище модифікацій профілювання, в яких поле створюється точковими джерелами, в дипольному профілюванні джерелами поля є електричні диполі. Установка для дипольної профілювання складається з живлячих і вимірювальних диполів. Серед численних дипольних установок для дипольного профілювання застосовують головним чином осьові (односторонні або двосторонні) і рідше - паралельні установки. Найпростіша - дипольно-осьова установка складається з живлячого 
і вимірювального 
диполів. Під рознесенням такої установки прийнято розуміти відстань між центрами диполів. За точку запису при роботі з такою установкою звичайно приймають центр вимірювального диполя. Способи зображення результатів дипольного профілювання такі ж, як і профілювання з симетричною установкою.
Електропрофілювання цим способом виконують зазвичай двосторонньою осьовою установкою АВМNА ¢ В ¢ (рис. 4.10), хоча може застосовуватися і одностороння установка АВМN. Точкою запису при роботі з такими установками вважається центр приймального диполя МN.
Двостороння дипольна осьова установка характеризується тим, що в ній присутні два живильні диполі – АВ і А ¢ В ¢, розташовані симетрично по обидва боки від вимірювального диполя МN. При кожному положенні такої установки на профілі величину позірного опору вимірюють двічі – установками АВМN і А ¢ В ¢ МN. Результати вимірів, як уже відмічалося, відносять до центра лінії МN. Дипольна двостороння осьова установка в певній мірі схожа на установку комбінованого електропрофілювання. Схожі і графіки rп, отримані цими установками. Разом з тим ця установка вигідно відрізняється від установки КЕП відсутністю заземлення в нескінченності, що дозволяє суттєво підвищити продуктивність робіт.
Рисунок 4.10 Схема установки дипольного двостороннього електричного профілювання
Г – генератор; П – приймач
Більш повну інформацію про характер геоелектричного розрізу можна отримати шляхом профілювання з дипольно-осьовою дворозносною установкою, що дає можливість оцінити характер зміни геоелектричного розрізу з глибиною (дипольний аналог дворозносного симетричного електропрофілювання).
За результатами виміру позірних опорів будують графіки rп і 
та графік їх середніх значень 
(у площовому варіанті карти 
), на яких чітко відображаються локальні неоднорідності геоелектричного розрізу.
Перевага дипольного профілювання в порівнянні з профілюванням у полі точкових джерел полягає в більшій диференційованості графіків rп і більшій амплітуді аномалій над локальними об’єктами. Суттєвий недолік ДП полягає у наявності великого рівня завад, зумовлених впливом поверхневих неоднорідностей, та нестабільністю електричного опору вміщуючих порід. Ці обставини обмежують область застосування дипольного профілювання районами з порівняно однорідними покривними і вміщуючими породами.
Установка для двостороннього дипольно-осьового профілювання в деякій мірі схожа з установкою для комбінованого профілювання. Схожі і графіки 
, одержувані цими установками. Разом з тим установка для двосторонньої дипольно-осьової профілювання вигідно відрізняється від установки для комбінованого профілювання відсутністю заземлення в нескінченності, що дозволяє істотно підвищити продуктивність робіт і відповідно понизити їх вартість. Профілювання паралельною дипольною установкою звичайно застосовують для площадкових досліджень з метою геологічного картирования. За наслідками профілювання будують три графіки 
для трьох профілів.
Кругове профілювання. Під круговим профілюванням розуміють вивчення залежності позірного опору 
від азимута лінії розмотки установки при незмінному положенні центра приймальної лінії МN. Кругове профілювання симетричною установкою застосовують для вивчення анізотропних в електричному відношенні порід – тріщинуватих вапняків, сланців, при виявленні тріщинуватих обводнених зон у кристалічних породах та ін.
Вимірюваний позірний опір анізотропного середовища суттєво залежить від напрямку перебігу струму, а отже від орієнтації установки відносно простягання анізотропних порід. При круговому профілюванні симетричною установкою АМNВ живильні і вимірювальні електроди переміщують навкруг центра приймальної лінії МN і при кожному положенні установки на профілі визначають значення rП. Результати зображують у вигляді полярної (кругової) діаграми rП (рис. 4.11). При наявності анізотропного середовища полярна діаграма має форму еліпса (чи близьку до еліпса). При цьому напрямок його великої вісі співпадає з напрямком простягання анізотропної пачки порід. Відношення великої напіввісі полярної діаграми до малої при крутому падінні анізотропного середовища дає можливість оцінити його коефіцієнт анізотропії l.
Рис.4.11. Полярна діаграма rП
а – для симетричної установки 
над толщей анізотропних порід; б – для установки 
над плохо проводящим пластом
Інколи кругове профілювання виконують на декількох розносах з метою вивчення поширення анізотропії на глибину. З цією ж метою можуть виконуватися і вертикальні електричні зондування при орієнтації установки в різних азимутах. За результатами багатоазимутальних ВЕЗ будується серія полярних діаграм для різних фіксованих розносів. Такий вид робіт називається круговим вертикальним зондуванням (КВЗ). Частковим випадком КВЗ є хрестові зондування, коли на одній точці виконують два вертикальні електричні зондування з орієнтацією установки вздовж двох взаємно-перпендикулярних азимутів.
Для визначення напрямку і оцінки кута падіння закартованих пластів над ними ставлять кругові профілювання несиметричною установкою АМN. Полярна діаграма rп в цьому випадку асиметрична. Зокрема, для погано провідного пласта в напрямку його падіння rп більший, ніж в напрямку його підйому. Ступінь відмінності позірного опору в різних напрямках характеризує величину кута падіння.
Кругове профілювання несимметричними установками проводять при детальному геологічному картировании для визначення напряму і оцінки кутів падіння пластів. Особливо ефективна ця модифікація кругової профілізації при вивченні залягання пластів високого опору.
Профілювання з незаземленими робочими лініями. При роботі в районах з складними умовами заземлень (сухі, піски, мерзлі породи і ін.) пристрій останніх вимагає великих витрат робочого часу. Ця обставина стимулює розробку модифікацій електричної профілізації з установками, в живлячих і вимірювальних лініях яких повністю або частково виключені заземлення. Одна з подібних модифікацій профілювання методом опорів з безконтактними вимірюваннями електричного поля (БІЕП).
Профілювання виконується в змінному електричному полі, причому частота цього поля і розміри установки вибираються такі, що практично це поле співпадає з постійним. Для збудження поля використовують або заземлені лінії, або лінії, в яких струм в землю поступає через розподілену місткість між дротами живлячої лінії і землею.
У деяких модифікаціях профілювання з безконтактними вимірюваннями джерело поля в процесі профілювання залишається нерухомим, а вимірювання поля проводяться на площі, в межах якої первинне поле порівняно однорідне. Разом з нерухомими застосовуються рухомі незаземлені живлячі лінії у вигляді відрізка ізольованого дроту, що стелиться по поверхні землі.
Для вимірювання електричного поля використовують незаземлені або заземлені через корпус оператора на одному кінці приймальні лінії, розташовані безпосередньо на поверхні землі, або на деякій висоті.
Рис.4.12. Установки для профілювання з БІЕП і еквівалентні їм заземлені установки.
Польові роботи виконуються однією з трьох модифікацій електропрофілювання – зйомкою серединних градієнтів (СГ), дипольною (ДЕП) або комбінованою (КЕП) профілізацією. Відповідні цим модифікаціям установки зображені на рис.4.9. При кожному положенні вимірювальної установки на профілі визначають уявний опір 
, де 
- коефіцієнт установки, визначуваний її розмірами.
Принципи інтерпретації результатів електропрофілювання.
В процесі інтерпретації результатів електричного профілювання на основі даних польових робіт роблять висновок про геоелектричну і відповідно геологічну будову досліджуваної площі. Основними матеріалами, що використовуються для інтерпретації, є графіки позірного опору, карти ізоом і карти графіків rп, які будуються за результатами електропрофілювання, та дані про електричні властивості порід і руд, а також геологічні дані, що є по ділянці робіт та суміжних ділянках.
Звичайно за допомогою електричної профілізації вивчають розрізи з крутопадающими поверхнями розділу, перекритими покривними відкладеннями, локальні об'єкти складної форми в поєднанні з плоскими поверхнями розділу і т.п. Середовища, розділеними такими складними поверхнями розділу, електрично неоднорідні унаслідок процесів метаморфізму, умов осадконакопичення, дії тектонічних процесів і ін. В цих умовах палеткові прийоми інтерпретації, подібні тим, які застосовуються в методі ВЕЗ, виявляються малоефективними. Інтерпретація за допомогою палеток, розрахованих для найпростіших розрізів, не співпадаючих з реальними, призводить до того, що за наслідками інтерпретації можливе отримання лише якісної, але зовсім не кількісної характеристики геоелектричного розрізу.
Початковим етапом процесу інтерпретації є виділення на графіках і картах rп особливостей, пов’язаних з об’єктами, що являють геологічний інтерес – пластами, рудними тілами, розломами, областями розповсюдження масивів геологічних утворень і т. ін. Цей процес утруднюється впливом на графіки rп аномалій-завад як геологічного характеру – неоднорідностей покривних відкладів (якщо вони не є об’єктом дослідження), вміщуючих порід, рельєфу денної поверхні, так і похибок спостережень. Якщо амплітуда корисних аномалій значно більша завад, то аномалії виділяють і корелюють візуально з урахуванням характерних особливостей графіків rп. При високому рівні аномалій-завад застосовують статистичні методи виділення корисних аномалій та методи їх міжпрофільної кореляції.
Після того, як аномальні зони виділені на графіках і картах rп і дано їм геологічне тлумачення, бажано за характером аномалій уточнити положення цих об’єктів і оцінити, по можливості, елементи їх залягання, розміри і т. д., тобто виконати кількісну інтерпретацію. Цей етап інтерпретації є досить складним і далеко не завжди можна його реалізувати. Все ж таки для простих геологічних моделей, використовуючи палеткові методи співставлення та методи мінімізації, удається уточнити положення контактів, пластів, жил, рудних об’єктів ізометричної і витягнутої форм, визначити напрямок падіння пластів і оцінити їх кут падіння.
Після того, як аномальні зони виділені на графіках і картах і прив'язані до тих або інших геологічних об'єктів, бажано по характеру поведінки уявного опору в межах аномальної зони уточнити положення цих об'єктів і оцінити по можливості елементи їх залягання.
Розглянемо характер графіків для деяких типових геоелектричних розрізів і відповідні прийоми інтерпретації.
Плоский вертикальний контакт. Для (установка 
) можуть бути одержані вирази:
,
якщо електроди 
і 
знаходяться в середовищі з опором 
;
якщо електрод поміщений в середу з опором , а - в середу з опором 
;
,
якщо обидва електроди знаходяться в середовищі з опором .
Графіки , розраховані по приведених виразах, мають ліві і праві гілки, що асимптотика наближаються до і . При наближенні до контакту з відносно погано провідними породами зростає, а при наближенні до добре провідних порід – зменшується. В тих положеннях установки, при яких живлячий і приймальний електроди знаходяться по різні сторони від контракту, залишається постійним.
Уявний опір для граничної трьохелектродної установки розраховується по формулі
Підставивши сюди вираз для 
, одержимо: при 
;
при 
;
при 
.
| 
|
| Рис.4.13. Графики профілювання через вертикальный контакт. | Рис. 4.14. Графики комбінованного профілювання над тонкими вертикальной, наклонними та горизонтальною пластинами. |
Характерною особливістю цих графіків є збільшення при наближенні вимірювальних електродів до контакту з добре провідними породами і зменшення його при наближенні до контакту з погано провідними породами, а також стрибкоподібна зміна у момент переходу вимірювальних електродів через контакт.
Порівнюючи графіки для установок і , видно, що друга установка більш ефективна при картуванні контактів, оскільки графіки для цієї установки більш чітко наголошують на положенні контакту. На рис. 4.15. приведені також графіки профілювання через вертикальний контакт двухсторонньою дипольно-осьовою установкою.
Рис.4.15. Графіки електропрофілювання над крутопадающим пластом: а – погано провідним; б – добре провідним. Установки і відповідні їм графіки: 1, 2 – комбінована; 3 – симетрична; 4, 5 – двухстороння дипольно-осьова.
Вертикальний пласт. Характер графіків над вертикальним пластом істотно залежить від співвідношення між потужністю пласта 
і розмірами установки 
.
На рис. 4.15, а зображені графіки для різних установок над пластом, опір якого в 7 разів більше опору середовища; на рис. 4.15, б опір пласта в 7 разів менше опору середовища. Потужністю пласта у декілька разів менше розмірів установки.
Добре провідний пласт наголошується на графіках комбінованного профілювання перехрестям кривих для установок 
і 
. Для кожної з установок в тому їх положенні, коли живлячі і вимірювальні електроди знаходяться по різні сторони від пласта, є зона екранування, в межах якої значення істотно понижені. В центральній частині аномальної зони на обох графіках спостерігається різке зменшення , відповідне тому положенню крил установок, при якому вимірювальні електроди знаходяться безпосередньо над пластом. При інтерпретації графіків комбінованного профілювання звичайно визначають тільки вісь виходу добре провідного пласта під покривні відкладення.
Ізометричні тіла. Уявлення про характер графіків над такими тілами можна одержати, апроксимуючи ці тіла кулями.
Рис. 4.16. Графіки комбінованного профілювання
над ідеально провідною кулею.
На рис.4.16 зображені графіки комбінованого профілювання над над ідеально провідною кулею, центр якого залягає на глибині 
. На графіках ізометричний добре провідний об'єкт наголошується при малих його розмірах накладеним мінімумом на обох кривих, а при великих розмірах – прямим перехрестям кривих і чітко вираженими зонами екранування для обох кривих .
Горизонтальні покривні відкладення. Вивчення потужності рихлих відкладень, що перекривають корінні породи, є основною задачею при інженерно-геологічних дослідженнях, при пошуках розсипних і корінних рудних родовищ і ін. Для вирішення цієї задачі з успіхом застосовують електричну профілізацію головним чином симетричними установками з одним або двома разносами живлячих електродів.
У тому випадку, коли опір покривних відкладень в 20-40 разів і більше менше опору підстилаючих порід і порівняно мало змінюється в межах досліджуваної площі, результати профілізації можуть тлумачити кількісно. Для цього разносы живлячих електродів необхідно вибрати так, щоб вони відповідали правій асимптотичній гілці кривих ВЕЗ. Для вибраних разносов подовжня провідність 
може бути визначена із співвідношення
Якщо середній питомий подовжній опір покривних відкладень 
добре витримується в межах досліджуваної площі, від значень можна перейти до потужності цих відкладень, використовуючи співвідношення 
. Для контролю постійності опорів надопорной товщі доцільна в даному випадку комплексувати профілювання із зондуванням по рідкісній мережі точок спостереження.
Однорідне анізотропне середовище. Для вивчення анізотропних середовищ застосовується кругове профілювання симетричною установкою. Теоретичні полярні діаграми для анізотропних середовищ можна розрахувати, використовуючи вираз, що визначає потенціал поля точкового джерела, розташованого на поверхні однорідного анізотропного середовища з опором уздовж осей анізотропії і 
. Для граничної установки
де 
- кут між прямою, на якій розташовані заземлення установки, і простяганням порід; 
- кут падіння порід.
Кругова діаграма свою велику вісь мається свій в розпорядженні по простяганню анізотропних порід, тобто 
. Ця невідповідність між істинним і уявним опорами відомо під назвою парадоксу анізотропії. При інтерпретації полярних діаграм особливості поведінки використовують для оцінки ступеня анізотропії породи і визначення її простягання. Залежність відношення осей полярної діаграми від кута падіння анізотропних порід не дозволяє визначити коефіцієнт анізотропії при невідомому куті падіння.
5. Потужність наносів у районі досліджень досягає 5-10 метрів, питомий електричний опір наносів дорівнює 60 Ом.м. Яку частоту ЗДХ радіостанції необхідно використовувати для забезпечення електропрофілювання перекритих наносами порід.
Для визначення частоти радіостанції скористаємося рівнянням зв’язку потужності скін-шару з періодом спостережень (коливань):
, тоді
,
Гц.
Дослідження необхідно проводити на частотах більше, ніж 2540 Гц.
Поиск по сайту: