 |
1.Сущность, задачи и классификация методов электроразведки.
|
|
|
|
1. Сущность, задачи и классификация методов электроразведки.
Электроразведкой называют один из геофизических методов исследования земных недр, основанный на изучении естественных и искусственно созданных электромагнитных полей в земной коре. Естественные поля возникают в Земле самопроизвольно - как проявление особых свойств горных пород. Искусственные поля возбуждают с помощью генераторов.
Существенное отличие электроразведки от других разделов разведочной геофизики от других разделов разведочной геофизики – большое число отдельных частных методов и модификации. Это связано с многообразием в подходах при решении прямой и обратной задачи.
Например, искусственно создаваемые поля могут быть связаны как с постоянными, так и с переменными токами. В свою очередь переменные токи могут быть высокочастотные и низкочастотные. Кроме того большое значения в электроразведки имеют способы возбуждения и регистрации электромагнитных полей (рассказать о регистрации сигнала на ранней стадии становление поля. Сидоров В. А и Тякшаев, лауреаты гос. Премии. Рабимович из Академ. Городка г. Новособирск разработал теорию интерпретации.. )
Большое число электроразведочных методов обеспечивает возможность решения широкого круга геологических задач.
Поэтому по числу и широте применения методов электроразведка, занимает первое место в разведочной геофизике и геофизической службе.
(рассказать особенности применения электроразведки в ТНГ-Групп)
Непосредственной задачей, решаемой с помощью электроразведки является изучение геоэлектрического разреза и особенностей распределения, электрических полей на площади. Эти характеристики напрямую зависит от состава горных породи руд. Поэтому каждому геологическому разрезу со своими структурными, литологическими и тектоническими особенностями соответствует свой геоэлектрический разрез.
|
|
|
Наличие взаимосвязи между геологическими и геоэлектрическими разрезами вызвало необходимость введение в теорию электроразведки понятие прямой и обратной задачи (как и в других разделах геофизики)
Прямая задача электроразведки состоит в определении электромагнитного поля. Анализ решения прямой задачи позволяет предвидеть результаты наблюдений электрического поля в различных геологических условиях и соответственно выбрать оптимальные методы и способы исследования.
Обратная задача электроразведки заключается в определении геологического разреза или в решении геологических задач по результатам электромагнитных измерений. Этот процесс принято называть интерпретацией, результатов полевых измерений как и в других методах осложняется неоднозначностью решения обратной задачи. (Рассказать о способах решение этой неоднозначности).
По характеру решаемых геологических задач в электроразведке выделяются три основных направления её применения:
1)структурное направление – изучение глубинного строения земной коры, решение задач поиска и разведки структур, благоприятных для скопления нефти и газа.
2) рудное направление – поиски и разведки месторождений твердых полезных ископаемых, чаще всего это рудные месторождения и каменный уголь.
3)инженерно-геологическое направление - поиски и разведка пресных и минеральных, вод, решение задач инженерной геологии (рассказать о заключении под строительство: коррозионная активность грунтов, распространение карата, глинистость разреза и т. д).
Электрические свойства горных пород.
1) Удельное электрическое сопротивления, какого либо вещества определяется сопротивлением, оказываемым одним см3 вещества электрическому току, направленному перпендикулярно к одной из граней этого куба.
|
|
|
Измеряется в ом*см или ом*м. В электроразведке принята единица ом*м.
Величина, обратная удельному сопротивлению V=1/g называется удельной электропроводимостью. Ее размерность - симменс на метр (см/м).
Горную породу в качестве проводника электрического тока можно рассматривать как агрегат, состоящий из твердого минерального скелета, жидкости и газов. на удельное сопротивления такого агрегата влияют:
а) уд. сопрот. Минералов слагающих скелет породы.
б) уд. сопрот. жидкости заполняющей поры породы.
в) кол-во жидкости и ее минерализация.
г) пористость породы
д) процессы происходящие на границе раздела жидкости и минерального скелета.
Рассмотрим влияние каждого из этих факторов:
а) уд. сопрот. минерального скелета: в тал. Приведены значения плотности главнейших породообразующих и рудных минералов:
Ангидрит 107-1010 (ом*м)
Кальцит 107-1012
Каменная соль 1012-1015
Кварц 1012-1014
Мусковит 1013-1016
Нефть(безвод) 109-1016
Полевой шпат 1011-1012
Сера 1012-1015
Галенит 10-3-10-5
Гематит 10-1-10-2
Графит 10-4-10-6
Магнетит 10-1-10-2
Молибденит 10-1-10-3
Пирит 10-1-10-4
Халькопирит 10-1-10-3
Уголь антрацит 10-2-10-4
Из этой таблицы следует, что электрическое сопротивление породообразующих минералов, в том числе всех минералов силикатной группы очень велико и колеблется от 1011 до 1015 ом*м. сопротивление самородных металлов, железорудных и сульфидных минералов сравнительно мало 10-1-10-5 ом*м. Часть рудных минералов имеют гораздо более высокие значения плотности доходящие до нескольких сотен и даже тысяч ом*м.
б) уд. сопрот. поровой жидкости, насыщающей гор. Породу может меняться в широких пределах. В большинстве случаев эта жидкость является водным раствором различных минеральных солей, среди которых важную роль играют NaCl и CaCl. Уд. Сопротивление воды заполняющей поры горных пород, находится в обратной зависимости от концентрации растворенных солей.
1000
100
10
0, 1
0, 01
0, 01 0, 1 1 10 50 г/л 100 г/л
В природных условиях наименьшим сопротивлением (менее 1 ом*м) обладает подземные глубинные воды. Значительно большим сопротивлением (десятки и сотни ом*м) обладают слабоминерализованные речные воды; еще большее сопротивление (до 1000 ом*м) вследствие малой минерализации имеют дождевые воды.
|
|
|
Из изложенного следует, что минеральный скелет породы проводит намного хуже, чем растворы, заполняющие её поры. Таким образом, в большинстве горных пород электрический ток течет практически только через электролиты, заполняющие ее поры. Связи с этим электропроводность горной породы является в основном электролитической или ионной. Отсюда следует, что влажность горной породы сильно влияет на ее удельное сопротивление. Если горная порода находится ниже уровня грунтовых вод, поровое пространство ее полностью насыщено влагой. В этом случае абсолютное значение влажности определяется пористостью породы, вследствие чего пористые породы в природных условиях чаще всего обладают низким сопротивлением. (рассказать о насыщении пластовыми водами осадочного чехла и фундамента, гидрохимической зональности и вертикальном изменении плотности).
На границе раздела жидкой и твердой фазы происходит перераспределение ионов. В результате создается двойной электрический слой, который при отсутствии внешнего поля электрически нейтрален однако при появлении такого поля проводимость породы резко возрастает. Из этого следует, что проводимость прямопрапорциональна суммарной площади поверхности раздела между твердой и жидкой фазами даже для одной и той же породы.
В природных условиях тонкодисперсные породы (в частности глины) обычно лучше проводят электрический ток, чем породы грубозернистые.
Осадочные породы характеризуется низкими по сравнению с другими типами пород сопротивлениями. Это объясняется их значительной пористостью, а в случае залегания нижу уровня грунтовых вод- и повышенной влажностью.
Высоким сопротивлением обладают только сухие пески, плотные и малопористые гидрохимические осадки- гипсы и ангидриты. (Спросить почему, увлажненные пески обладают большим плотностью, чем глины).
|
|
|
Изверженные породы характеризуется наиболее высокими значительными удельными электрическими сопротивлениями. Это связано с тем, что именно данной группе пород свойственна очень малая по сравнению с остальными горными породами пористость.
Сопротивление плотных изверженных пород измеряется тысячами и иногда десятками тысяч. Сопротивление трещиноватых магматических пород в случаях, когда трещины служат путями циркуляции подземных вод, уменьшаются до сотен ом*м.
Метаморфические породы по значениям удельных сопротивлений занимают промежуточное положение между осадочными и магматическими породами.
Пористость и влажность метаморфических пород зависит главным образом от степени их метаморфизма. Поэтому значения плотности тем выше, чем выше степень метаморфизации.
Пример:
а)граниты-гнейсы
б)глины - глинистые сланцы
а)2000-3000ом-1500-2500
б)0, 1-10ом*м-10-100ои*м
Среди метаморфических пород малым удельным сопротивлением выделяются графитизированные и углефицированные породы. Сопротивление этих пород понижается за счет наличие электронно-проводящих графита и углистого материала.
Метаморфическим породам часто свойственна электрическая анизотропия.
Удельное электрическое сопротивление мерзлых пород значительно больше сопротивления тех же пород но в таком состоянии и составляет тысячи и десятки тысяч ом*м в зависимости от степени промерзания.
Удельное сопротивление нефтенасыщенных пород растет с увеличением содержания нефти.
Удельное сопротивление горных пород содержащих хорошо проводящие руды определяется процентным содержанием хорошо проводящих минералов. Это может быть хорошим поисковым признаком.
|
|
|
