3.2. Основные (целевые) измерения

Анализ геолого-геофизической информации и вспомогательных зондирований, приведенный выше, показал, что измерения действительно располагаются на поверхности горизонтально-слоистой среды с определенными ранее геоэлектрическими параметрами, и измерители сигналов с приемных заземленных линий адекватно на них реагируют. Все требования к проведению полевых экспериментов полностью удовлетворены. Рассмотрим, учитывая это, наши основные измерения.

Итак, были проведены измерения переходного сигнала с четырех радиальных линий MN от квадратной генераторной петли Q1Q2Q3Q4 размерами 500х500 м (рис. 5, 13). Все линии расположены одинаково по отношению к петле и заземлялись на расстоянии 750 м (т. M) и 1750 м (т. N) от ее центра – т. QQ. Целью исследований было сопоставление сигналов со всех четырех радиальных измерительных линий. По приведенным выше теоретическим представлениям, если геомагнитное поле считать вертикальным, то только искомый эффект может дать одинаковые сигналы во всех линиях MN. Важно обратить внимание, что при отсутствии проявления эффекта Холла в геологической среде, а также при соблюдении во время полевых работ всех условий, исключающих факторы, влияющие на измерения ЗСБ в радиальных линиях MN, должны получиться нулевые сигналы, но в данном случае это не так. Все другие факторы: неоднородности, неточности в геометрии и т. д. – дадут совершенно различные сигналы в разнонаправленных линиях. Конечно, имеется небольшая горизонтальная компонента магнитного поля Земли (рис. 23, табл. 4), но она слабо повлияет на сигналы горизонтальных приемных линий, что будет продемонстрировано далее.

Рис. 23. Источник (петля), вторичные токи и горизонтальная составляющая магнитного поля Земли [34]

Табл. 4. Параметры вектора магнитной индукции на участке проведения полевых экспериментов по данным [88, 90]

Далее приведены сигналы, полученные аппаратурой «FastSnap» со всех четырех линий MN в 2018-2019 гг. на двух участках полевых работ, а также теоретически рассчитанный для  = 0. 002 См/м (рис. 24-27). Большой неудачей экспериментальных работ 2018 г. является резкое ухудшение погодных условий (ветер, дожди, грозы и шторм) после измерений на первой линии, что повлекло за собой сильное ухудшение качества измерений. Временные и финансовые ресурсы для проведения измерений были ограничены – это не позволило дождаться установления благоприятных погодных условий для повторного и более качественного проведения измерений, что было сделано в 2019 г. (рис. 24-27).

Несмотря на обычную при регистрации устанавливающихся сигналов процедуру накопления, сигналы со второй и третьей измерительных линий сильно зашумлены (рис. 24-27). Тем не менее, в этих сигналах видно общую основу, более того, они вполне заметны, в контексте электроразведки ЗС (около 0. 1 мВ при токе в генераторной петле – 12 А), качественно одинаковы, устойчивы и повторяются от линии к линии, что позволяет говорить о регистрации эффекта Холла в геологической среде.

Рис. 24. Экспериментальные и теоретический (для  = 0. 002 См/м) сигналы становления компоненты поля , вызванной эффектом Холла, в линиях MN на первом участке в 2018-2019 гг.

Рис. 25. Экспериментальные и теоретический (для  = 0. 002 См/м) сигналы становления компоненты поля , вызванной эффектом Холла, в линиях MN на втором участке в 2019 г.

Рис. 26. Экспериментальные и теоретический (для  = 0. 002 См/м) сигналы становления компоненты поля , вызванной эффектом Холла, в линиях MN на первом и втором участках (2018-2019 гг. ) – билогарифмический масштаб

Рис. 27. Экспериментальные и теоретический (для  = 0. 002 См/м) сигналы становления компоненты поля , вызванной эффектом Холла в линиях, MN на первом и втором участках (2018-2019 гг. ) – линейно-логарифмический масштаб

Сигналы ЗС всегда осложнены естественными и техногенными, систематическими и случайными, а также импульсными электромагнитными помехами. Во время полевых измерений проводилось накопление сигнала путем многократного повторения импульсного воздействия на среду, а также принимались различные меры против систематических помех (например, против промышленной помехи 50 Гц). Сигналы дублировались трижды. Негладкий вид сигналов вполне обычен, и, можно сказать, что сигналы 2019 г. вполне повторяют сигналы 2018 г., а также отметить, что сигналы со всех четырех линий примерно (в рамках ЗС) одинаковы – это, по имеющимся представлениям, возможно только если объяснять природу сигналов именно влиянием эффекта Холла. Все другие факторы дают совершенно разные сигналы.

По совокупности всех сигналов (рис. 26, 27), можно отметить их основную разницу: все сигналы можно разделить на две группы: первая – сигналы от «широтных» приемных линий (M2N2 и M4N4); вторая – сигналы от «меридиональных» или «долготных» линий (M1N1, M3N3). В первой группе уровень сигналов заметно выше, что качественно можно объяснить влиянием магнитного поля Земли. До сих пор принималась во внимание только вертикальная компонента геомагнитного поля, но на широте проведения данных работ имеется значительная горизонтальная компонента (табл. 4), составляющая около 30% от амплитуды магнитного поля – ее воздействие на круговые вторичные токи от петли различно в зависимости от географической ориентации токов.

Эта горизонтальная компонента, направленная с севера на юг, не взаимодействует с токами в том же (меридиональном) направлении и воздействует на токи в широтном направлении (рис. 23).

Таким образом, сигналы с «широтных» линий действительно должны отличаться от сигналов «долготных» линий. Получается, что четкое разделение сигналов по географическому признаку является серьезным аргументом в пользу «холловского» происхождения зафиксированных нами сигналов.