 |
Выпускная квалификационная работа магистра
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, НГУ)
Геолого-геофизический факультет
Кафедра геофизики
Направление подготовки 05. 04. 01 Геология
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МАГИСТРА
Гурьева Владимира Андреевича
Тема работы:
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ МЕТОДОМ ЗОНДИРОВАНИЯ СТАНОВЛЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В БЛИЖНЕЙ ЗОНЕ
«К защите допущен»
Заведующий кафедрой Научный руководитель
академик РАН, д. т. н., профессор к. т. н., с. н. с. ИНГГ СО РАН
Эпов М. И. / Потапов В. В. /
« » мая 2021 г. « » мая 2021 г.
Новосибирск, 2021
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.. 3
ВВЕДЕНИЕ.. 4
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА ХОЛЛА НА ЗС.. 6
ГЛАВА 2. ВЫБОР И ИЗУЧЕНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.. 11
2. 1. Априорная информация. 11
2. 2. Изучение геологического строения района исследований методами электроразведки. 15
2. 2. 1. Генераторная и измерительная аппаратура. 17
2. 2. 2. Расположение элементов генераторно-измерительной установки. 19
2. 2. 3. Результаты измерений различными методами электроразведки. 23
2. 3. Гравиметрические и магнитометрические данные и их анализ. 27
2. 4. Комплексная геолого-геофизическая модель района исследований. 29
|
|
|
ГЛАВА 3. ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ ЗСБ С ЦЕЛЬЮ РЕГИСТРАЦИИ РАДИАЛЬНОЙ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.. 32
3. 1. Вспомогательные исследования с целью оценки качества измерений, методические исследования 32
3. 2. Основные (целевые) измерения. 38
3. 3. Интерпретация сигналов как эффект Холла. 43
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ.. 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 46
БЛАГОДАРНОСТИ.. 47
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ... 48
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВП – вызванная поляризация
ВЧР – верхняя часть разреза
ВЭЗ – вертикальные электрические зондирования
ГЛОНАСС – Глобальная навигационная спутниковая система
ЗВТ – зондирования вертикальными токами
ЗС – зондирования становлением электромагнитного поля
ЗСБ – зондирования становлением электромагнитного поля в ближней зоне
КЭД – круговой электрический диполь
МТЗ – магнитотеллурические зондирования
ОГТ – общая глубинная точка
УЭС – удельное электрическое сопротивление
э. д. с. – электродвижущая сила
GPS – Global positioning system (Cистема глобального позиционирования)
ICGEM – International centre for global earth models (Международный центр глобальных моделей Земли)
NOAA – National oceanic and atmospheric administration (Национальное управление океанических и атмосферных исследований)
SRTM – Shuttle radar topography mission (Шаттловая радиолокационная топографическая миссия)
UTM – Universal transverse Mercator (Универсальная поперечная проекция Меркатора)
WGS84 – World geodetic system 1984 (Всемирная геодезическая система 1984)
ВВЕДЕНИЕ
Индуктивное возбуждение электрических токов может быть действенным средством исследования земных недр. Главным параметром, изучаемым в таких методах, является удельная электропроводность 
, представляемая в виде тензора. Задача состоит в том, чтобы выяснить распределение этого параметра внутри земли по результатам измерений на земной поверхности [77].
|
|
|
В целом, глубинные электромагнитные зондирования Земли с естественными и искусственными источниками проводятся посредством изучения распространения электрических токов в проводящей геологической среде. При этом прямое моделирование и процесс интерпретации не учитывают присутствие такого тотального фактора как магнитное поле Земли (геомагнитное поле), что является недостатком реализованных на текущих момент подходов [29]. Нетрудно показать, что напряженность магнитного поля Земли (~35-55 А/м) на несколько порядков больше магнитных полей, индуцируемых в геоэлектромагнитных полях (~0. 01-0. 0004 А/м), которые используются для электромагнитных зондирований [27, 28].
Нельзя отрицать, что существует взаимодействие между токами, возникающими в геоэлектромагнитных полях и геомагнитным полем. Такое взаимодействие является важным физическим явлением, базирующимся на силе и эффекте Лоренца [21, 24]. Проблема состоит в установлении проявления этого фактора в геоэлектромагнитных зондированиях. Первоначальный анализ показывает, что это может проявляться в эффективной анизотропии электрической проводимости горных пород, вызванной эффектом Холла. Кроме того, в результате тенденции к криволинейной траектории носителей тока под влиянием силы Лоренца, возникает эффективная намагниченность геологической среды, зависящая от состояния этой среды на микроуровне.
Такие гальваномагнитные эффекты, возникающие в скрещенных электрическом и магнитном полях, хорошо известны в физике [1, 8, 21, 24, 36, 41, 54, 57], но не исследовались применительно к геологической среде. Отправной точкой является то, что эти явления существуют, и, пока неучтенным образом, влияют на сигналы в геоэлектромагнитных зондированиях. Автор текущей диссертации, а также авторы работ [11, 12, 14, 26-30, 37, 38, 75] вполне убеждены, что геомагнитные эффекты уже проявляли себя в некоторых ситуациях в электроразведочных исследованиях. При любом обсуждении данной проблематики сразу же возникали следующие критические замечания, что геомагнитные эффекты, может быть, и присутствуют, но в таком количестве, которое делает проблему несуществующей в геоэлектрике [2, 41]. Поэтому самая насущная и первая необходимость состоит, во-первых, в достоверном обнаружении этих эффектов, а во-вторых, в определении характерных параметров. Подходящим способом для этого являются ЗС, как наиболее чувствительный метод.
|
|
|
Более того, известно, что горные породы, расположенные над залежами нефти и газа, пронизываемые потоком углеводородных флюидов, по физическому механизму электропроводности являются полупроводниками. Электропроводность полупроводников в магнитном поле становится анизотропной, что говорит о связи геомагнитного эффекта с вещественным составом и структурой среды.
Обнаружить влияние постоянного магнитного поля Земли (эффект Холла) при проведении электроразведочных работ можно, если учесть вклад холловской проводимости 
, вводя ее в тензор электропроводности среды . Впервые интерес к этому явлению возник по результатам электромагнитных зондирований с контролируемыми источниками в районах ареалов углеводородов в Татарстане [27, 28].
Целью данной диссертации является обнаружение эффекта Холла в геологических средах, для достижения этого в периоды 8-15. 07. 2018 г. и 1-21. 07. 2019 г. автором совместно с сотрудниками лаборатории геоэлектрики ИНГГ СО РАН проводились полевые исследования в рамках гранта РФФИ №17-05-00083 а «Проявления эффекта Холла при электромагнитных зондированиях земной коры и верхней мантии». Эффект Холла должен очень слабо, но все-таки проявляться во всех сигналах электромагнитных зондирований, поэтому для его регистрации было решено использовать особую, чувствительную к таким эффектам, измерительную установку – метода чистой аномалии, о чем будет более подробно изложено в следующих главах.
Исследования были выполнены методами ЗСБ и МТЗ. Данный комплекс методов был выбран в связи с методической эффективностью и относительной простотой выполнения работ.
Задачи исследований:
1. Определение методики проведения полевых работ с целью регистрации сигналов, вызванных эффектом Холла при ЗСБ;
2. Выбор участка работ;
3. Измерение четырьмя радиальными линиями MN сигналов ЗСБ для регистрации компоненты 
, вызванной эффектом Холла;
|
|
|
4. Исследование строения участка работ несколькими соосными установками ЗСБ и пунктом наблюдения МТЗ;
5. Измерение тангенциальными линиями MEfi сигналов ЗСБ для регистрации компоненты 
для контроля измерений;
6. Проведение повторных, дополнительных и контрольных измерений.
|
|
|
