Над вертикальным пластом. Установка (в см) а2в6m2n.

Установка срединного градиента получила широкое распространение при поисках рудных (особенно сульфидно-полиметаллических) объектов. Здесь положение питающих электродов остается неизменным, а приемные электроды передвигаются с измерениями по профилю. Соответственно, на каждой точке изменяется коэффициент установки, который необходимо пересчитывать. Обычно отрабатывается по несколько профилей по разные стороны от линии АВ. Установка характеризуется большой глубинностью, высокой производительностью, но для реализации работ с ней необходимо применять более мощные источники полей по сравнению с другими рассмотренными установками.

Существует большое количество и других вариантов установок, здесь же были рассмотрены только наиболее часто встречающиеся.

4.2.3.Вертикальные электрические зондирования

Анализ нормальных полей точечных источников показывает, что в нормальном поле таких источников относительная плотность тока на некоторой фиксированной глубине возрастает с увеличением расстояния между источником и точкой наблюдения. Соответственно должно увеличиваться влияние на характер поля тех геологических объектов, которые находятся на данной глубине. Иными словами, глубинность исследований должна возрастать с увеличением расстояния между источником поля и точкой наблюдения. Очевидно, что по мере удаления от питающих заземлений относительная роль зарядов, индуцированных за счет неоднородности среды и соответственно глубинность исследования должны возрастать.

Эта зависимость глубинности исследований от расстояния между источником поля и точкой его измерения используется в группе модификаций метода сопротивлений, объединяемых под общим названием вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ).

Сущность электрических зондирований заключается в исследовании зависимости между кажущимся сопротивлением и расстоя­нием от точки наблюдения поля до источника. Для выполнения электрических зондирований можно применять любую из уста­новок, описанных выше, однако технически наиболее просто вы­полнять зондирование симметричной установкой AMNB и различными модификациями дипольных установок (см. рис. 4.8).

Если расстояние r_MN между измерительными заземлениями настолько мало, что отношение U/r_MN практически равно напряженности поля Е между измерительными заземлениями, установку для измерения ρ_к называют предельной.

Четырехточечная установка AMNB в самом общем виде была рассмотрена выше. Обычно в этих установках измерительные заземления размещают в пределах средней трети отрезка АВ. В этой области нормальное поле близко к однородному, т.е. отношение U/r_MN практически совпадает с напряженностью поля и установка оказывается предельной.

Частным случаем прямолинейной четырехточечной установки является симметричная четырехточечная установка, или установка Шлюмберже. В этой установке приемные заземления размещают симметрично центру отрезка АВ, причем MN ≤ AB/3, при этом коэффициент установки определяется по простой формуле:

, (4.18)

где АМ, AN и MN – расстояния между соответствующими электродами.

Частной разновидностью установки Шлюмберже является уста­новка Веннера, в которой AM = MN = NB = а. Для этой установки K = 2πa.

При зондировании симметричной установкой AMNB изучают зависимость кажущегося сопротивления от расстояния между питающими заземлениями, а при зондировании дипольными установками - зависимость кажущегося сопротивления от расстояния между центрами питающего и измерительного диполей. Методика полевых работ и применяемая аппаратура при зондировании любой установкой существенно зависят от требуемой глубины исследования и, следовательно, от максимального расстояния между питающими и приемными заземлениями.

На рис. 4.15, а пояснена методика измерений при выполнении ВЭЗ. При одном центре установки выполняется серия измерений тока в питающей цепи J и разности потенциалов ΔU в приемной линии для последовательно увеличивающихся разносов АВ и вычисляется значение ρ_к для каждого разноса. В процессе измерений на билогарифмическом бланке (с модулем 6,25 см) строится график зависимости кажущегося удельного электрического сопротивления от полуразноса питающих электродов АВ/2. Общий вид графиков для двухслойного разреза показан на рис 4.15 б, в.

Рис. 4.15. Методика работ при вертикальных электрических зондированиях (а) и вид кривых зондирования для двухслойного разреза при высокоомной (ρ₂ >ρ₁) подстилающей толще (б) и низкоомной (ρ₂ <ρ₁, в). Обозначения: К – катушки с проводом, ГНЧ – генератор низкой частоты, И – измерительный прибор.

При увеличении разносов АВ (и постоянной длине линии MN) сигнал ΔU в приемной цепи уменьшается и при большом АВ по сравнению с MN становится слишком слабым. Поэтому после измерения на нескольких разносах АВ увеличивают и MN, повторяя измерения с одинаковым разносом АВ и двумя разными разносами MN. На реальных графиках получаются перекрытия линий графиков, сделанных для разных размеров линий MN (рис. 4.16).

Рис.4.16. Полевая кривая вертикального электрического зондирования для трехслойного разреза

Вертикальные зондирования с разносами питающих заземлений, не превышающими 0,5—1 км, обычно выполняют переносными комплектами аппаратуры. До начала 90-х годов измерения в основном вели на постоянном токе, В последнее время ,чтобы уменьшить различные помехи, измерения в основном ведут на переменном токе низкой частоты (обычно это 4,88 Гц).

Характер низкочастотного электрического поля существенно зависит от безразмерного параметра

, (4.19)

где  — сопротивление среды, Ом-м; f — частота поля, Гц; r - расстояние между источником поля и точкой его измерения, км.

При Р  0 переменное электромагнитное поле, созданное в земле с помощью заземлений A и B, не отличается от постоянного поля. При Р < 0,3 различия между переменными и постоянными полями практически не существенны, поэтому при работе методами сопротивлений, в частности, при зондированиях, могут использоваться низкочастотные поля.

После поведения полевых работ вначале проводится качественная интерпретация данных ВЭЗ. При этом строятся разрезы изоом, на которые выносят значения ρ_к в координатах: № ВЭЗ (по горизонтальной оси в соответствующем масштабе) и АВ/2 (по вертикальной оси в логарифмическом масштабе). Разрезы представляют в виде изолиний. Пример построения разреза изоом приведен на рис. 4.17.

Иногда по виду кривых зондирования можно в качественном виде отстроить геологический разрез. Пример такого построения разреза приведен на рис. 4.18.

Количественная интерпретация данных ВЭЗ ведется либо с помощью палеток, либо с помощью компъютерных программ, реализующих метод подбора теоретических кривых. Чаще всего эти методы применяются в комплексе, последовательно. Вначале, в первом приближении, ведется интерпретация палеточным способом, реализующим метод сравнения полученных кривых с теоретическими. Вид палетки для количественной интерпретации двухслойных кривых приведен на рис. 4.19. Здесь приведен вид теоретических кривых зондирования для различных соотношений удельных электрических сопротивлений слоев.

Рис. 4.17. Интерпретация данных ВЭЗ: а – разрез изоом, б – вид палетки для количественной интерпретации трехслойных кривых ВЭЗ типа Н.

Рис.4.18. Кривые ВЭЗ и схематический геологический разрез по профилю. Обозначения: 1 – пески, 2 – глины, 3 – известняки, 4 – кривая ВЭЗ

и значения ρ_к на начальном и конечном разносах (по Ю. В. Якубовскому и Л. Л. Ляхову).

Рис. 4.19. Вид палетки ρ₂ для количественной интерпретации двухслойных кривых ВЭЗ.

Рис. 4.20. Геоэлектрический разрез, построенный по результатам количественной интерпретации данных ВЭЗ.

Цифрами на кривых (в кружках) обозначен модуль μ для каждой кривой – отношение сопротивления нижнего слоя (ρ₂) к сопротивлению верхнего (ρ₁). По кресту палетки (в верхней ее части) определяются мощность верхнего слоя и его удельное сопротивление.

На втором этапе проводится уточнение разреза с помощью компьютерного моделирования. В результатае количественной интерпретации определяются мощности каждого геоэлектрического горизонта и его сопротивления. Затем строится геоэлектрический разрез по профилю (рис. 4.20).

Метод ВЭЗ обычно применяется для изучения горизонтально слоистых разрезов с углами наклона слоев, не превышающими 10 – 15 градусов. Наиболее достоверные результаты получаются, когда в разрезе не более 3 – 4 слоев и в середине присутствует низкоомный или высокоомный маркирующий горизонт.