 |
Методы переменных электромагнитных полей.
|
|
|
|
Методы переменных электромагнитных полей.
1. магнитотеллурические методы
Под магнитотеллурическими полем понимается естественное электромагнитное поле всей Земли. Происхождение этого поля связывают с воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц посылаемых Солнцем. Попадая в постоянное магнитное поле Земли это поток является источником вторичного электромагнитного поля, которое накладывается на первичное поле Земли. Связь магнитотеллурического поля Земли с солнечным излучением хорошо подтверждается прямой зависимостью между одиннадцатилетней периодичностью пятнообразования на солнце и такой же периодичностью изменений среднегодовых значений напряженности магнитотеллурического поля.
Зависимость магнитотеллурического поля от времени носит сложный характер. Изменения напряженностей магнитного и электрического поля Н и Е носят чаще всего периодический характер. Наиболее длиннопериодные вариации измеряются десятками минут короткопериодные вариации, измеряются десятками долями секунды. Для геофизиков наибольший интерес представляют среднепериодные вариации с периодами от нескольких секунд до нескольких десятков секунд.
Амплитуды среднепериодных вариаций различны в разных районах земного шара. В целом интенсивность магнитотеллурического поля возрастают с увеличением широты точки наблюдения.
Характерной особенностью магнитотеллурического поля является то, что векторы Еи Н этого поля меняются в данной точке не только по величине, но и по направлению.
А)магнитотеллурическое зондирование
Сущность этого метода является изучения St от частоты поля, где St некоторый эффективный параметр, характеризующий входное сопротивления неоднородной среды для плоской электромагнитной волне. За неоднородную среду и земная поверхность и последующие слои земной коры.
|
|
|
St часто называют входным импендаксом Z(0)
Глубина проникновения электромагнитного поля зависит от его частоты и растет с уменьшением частоты, т. е чем ниже частота, тем глубже в среду проникает электромагнитное поле. Это явление называется скин- эффектом. Поэтому на высоких частотах изучаются при поверхностные слои, а на низких - глубинные горизонты.
Глубину проникновения электромагнитного поля определяют по формуле:
где h- глубина на которой напряженности электромагнитного поля Е и Н убывают в е раз.
Л- длина электромагнитной волны.
Процесс электромагнитного зондирования заключается в том в следуемой точке земной поверхности с помощью специальной аппаратуры, записывают годографы электрического (Е) и магнитного (Н) полей.
Годограф – кривая которую описывает своими концами векторы Е и Н. Запись ведется на фотобумагу. По полученным диаграммам определяют амплитуды и частоты вариаций и по ним St (входной параметр).
График зависимости входного параметра St/S1 от Лt/h1 является кривой магнитотеллурического зондирования.
Количественную интерпретацию кривых МТЗ выполняют путем сравнения наблюденных в поле кривых с теоретическими кривыми.
Преимуществом МТЗ- возможность изучения разрезов с высокоомными породами.
Эти породы препятствуют проникновению постоянных токов так как является экранами. Но для переменных электромагнитных волн эти экраны не являются препятствием. МТЗ выгодно отличается от обычного зондирования отсутствием питающих линий и генераторных установок.
Методика полевых работ и интерпретация результатов наблюдений.
Измерительная установка станции состоит из двух взаимно перпендикулярных датчиков электрического поля M1N1 и M2N2 и трех магнитометроввариометров (Брюнелля). Длина приемных линий M1N1 и M2N2 составляет 200-500 метров. Магнитометры, регистрирующие три составляющие вектора напряженности Н, устанавливаются в специально выкопанные ямы, укрытые от дождя глубиной около метра. Направление линий MN и ориентировка магнитометров выбирают строго в соответствии с геологическим строением района работ, одну линию прокладывают вдоль простирания пород для изучения продольной составляющей электрического поля, другу. Вкрест простирания, для изучения поперечной составляющей поля. Направление близкое к меридиональному условно называют у и запись в этой лини будет называться Е составляющей Еу, перпендикулярная линия Ех.
|
|
|
Соответственно размещают и ориентируют магнитометры. Расстояние между магнитометрами должна быть не менее 3 м.
Наблюдения выполняют либо в отдельных пунктах по системе профилей либо в нескольких пунктах одновременно. Для синхронизации наблюдений предусмотрена радиостанция, и специальный канал для марок времени. Набор вариаций от короткопериодных с Т=0, 5-2 сек до длиннопериодные с Т= от 1 до 2 мин набирают за время от 3 суток до 1 недели. Каждый интервал частот вариаций соответствует определенному интервалу глубин геологического разреза.
Соотношение между периодом вариации и глубиной исследования можно выразить эмпирической формулой:
Т=5*10-5*S*H
Где Т- период вариации в сек.
S- Проводимость перекрывающей толщи
Н- мощность перекрывающей толща. Общая продолжительность регистрации в низкочастотном диапазоне должна быть не менее 100 Т.
В среднепериодном диапазоне не менее 4 часов, а в короткопериодном диапазоне не менее 1 часа.
Обработка.
Обработка полевых наблюдений начинается с определения чувствительности измерительных каналов. Для получения информации о чувствительности используют градировочные импульсы записанные для всех каналов в начале и к конце регистрации магнитотеллурического поля. Расхождения в чувствительности каждого канала в начале и конце записи не должно превышать 5%. Затем выделяют отдельные синусоидальные вариации с разными периодами и вычисляют для каждой амплитуды частоту. По этим параметрам вычисляют входное сопротивления St электромагнитной волны для каждого интервала глубин. Конечным результатом является построение кривых МТЗ где по оси абсцисс откладывают значения 
а по оси ординат St.
|
|
|
В целом по своей форме кривые МТЗ мало отличаются от кривых ВЭЗ и также могут быть двух, трех, четырех, 5 слоеными и т. д.
Количественную интерпретацию проводят с помощью палеточных кривых путем сравнения полученной кривой St с теоретической кривой, взятой из альбома палеток.
При ручной интерпретации получаемые кривые St/ S1
 | |||
 | |||
. .
.
.
.
.
сравниваются с теоретическими кривыми с уже известными параметрами.
|
|
|
