 |
1.Электроразведка:ее определение, положение среди др.наук. Постоянные и пременные эл/маг поля, применяемые в эл/ке.
|
|
|
|
1. Электроразведка: ее определение, положение среди др. наук. Постоянные и пременные эл/маг поля, применяемые в эл/ке.
Электроразведка - объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки п. и., основанные на изучении электромагн-х полей, существ-х в Земле в силу естественных космических, атмосферных или физико-химических процессов или созданных искусственно.
Метод исслед-я, сущность его заключается в измерении потенциала, градиента потенциала, напряж-ти электрического и магнитного полей на повер-ти земли, а также в скв-х, шахтах, рудниках и в возд.; компьютерной обработке полученных измерений, выделенных аномалий по кот опр-ют место положения искомых геол. объектов, глубину их залег-я, наличие п. и., их кол-во и кач-во.
Объект –г. п. в их естественном залегании. В этом смысле электроразведка, как и другие отрасли разведочной геофизики, тесно смыкается с геологическими науками: стратиграфией, литологией, петрографией, геотектоникой, структ геологией и др.
Э. р. прим-ся для решения широкого круга задач в комплексе с др. г/ф методами: сейсмо-, грави-, магнито- и ГИС; в поисках разведки п. и.: залежей нефти и газа, рудн. и нерудн. п. и., залежей пресных и минерализ. вод, а также решении геологич., инж-геологич. и др. задач, в част-ти в составе г/ф мониторинга для предсказания катастроф.
Используемые поля мб: установившимися, т. е. существующими больше 1 сек и неустановившимися, импульсными с длит-тью импульсов от микросек до сек;
Постоянными и переменными; Искусственными и естественными;
Гармоническими или квазигармоническими с частотой от миллиГц до петаГц.
К естественным переменным электромагнитным полям относятся квазигармонические низкочастотные поля космической (возд-е на ионосферу З потока заряж частиц, посылаемых космосом) и атмосферной (грозовой) природы.
|
|
|
Естественные постянные электрические поля: локальные поля электрохимической (в рез-те ок-восст Rй или из-за разности ок-восст потенциала) и электрокинетической природы (в рез-те диф-адс-х и фильтрац-х процессов).
Искусственные постоянные электрические поля создаются с помощью батарей, аккумуляторов или генераторов постоянного тока, подключаемых изолированными проводами к стержневым элеткродам-заземлителям.
Искусственные переменные гармонические поля создаются с помощью генераторов синусоидального напряжения звуковой и радиоволновой частоты, подключаемых к гальваническим (заземленные линии) или индуктивным (незаземленные контуры) датчикам (источникам) поля. С помощью других заземленных (приемных) линий или незаземленных контуров измеряются соотв-но эл- Е или магн- Н составляющие напр-ти поля. Они опр-ся прежде всего уэс вмещ среды.
Искусст импульсные (неустанов) перем поля созд-ся с помощью генераторов, дающих на выходе напр-е в виде прямоуг-х импульсов разной длит-ти и подключаемых к заземленным или незаземленным линиям. С помощью др заземленных линий или незаземленных контуров изуч-ся процесс устан-я или спада разности потенциалов (∆ UE(t), ∆ Uн(t)) на разных t-х после окончания пит импульса.
Сверхвысокочастотные поля с длиной волны от микрометров до метров используются для пассивной или активной радиолокации земной поверхности.
Биогеофизические поля- поля, создающие биолокационный эффект, т. е. вращение или отклонение рамок тех или иных конструкций в рках опраторов над природн или техноген объектами.
2. Электрич св-ва их физическое содержание. Электрическая модель горной породы.
Объект изучения- г. п., представляет собой сложное образование, состоящее из тв. минер. массы и порового простр-ва, заполненного флюидом, рудой или иным вторичным материалом. Колич соотношение между этими компонентами зависит как от условий образования, так и других факторов (глубины залегания, пор-ти, давл-я и др). Т. к. н, г и лед практически не проводят эл ток, то в первом приближении эл модель г. п. можно представить в виде двухфазной среды. Состоящей из твердого скелета и воды.
|
|
|
Тв фаза мб как проводником (руда, графит, лед), ак и диэлетриком (кварц, изв-к, гранит, лед). Жидкая фаза представляет собой электролит, молекулы кот полностью диссоциированы на ионы. дФ-среда –осн модель в эл-ке.
М/у скелетом и электролитом возникает двойной эл. слой: обкладка со стороны тв. фазы, образ. либо свободными электронами (если она проводник), либо –слоем ионов(если тв. фаза- диэлектрик). Другая, т. н. внешняя обкладка, находящаяся со стороны жидкой фазы, состоит из плотного слоя ионов противоположного знака.
Между обкладками возникает напряжение- потенциал, который хар-ет электр св-ва двойного слоя. Оставшаяся часть несвяз ионов образует диффуз слой. Рис.
Электрические свойства горных пород:
1)УЭС –хар-ет способность г. п. оказывать электрическое сопротивление прохождению тока. Это сопротивление 1 м3 г. п. постоянному току, протекающему от одной грани куба к другой. УЭС меняется в г. п. в очень широких пределах от 10-3 до 10-5 Ом м. Зависит в осн от минер состава, пор-ти, трещ-ти, формы пор каналов, влажности, минерализ-и подз вод, темп, дав-я, стр-ре и тек-ры, а также от динамического состояния среды.
Обратная величина – электропроводность (См/м) –хар-ет сп-ть г. п. концен-ть ток линии при задан напр-ти эл поля (E).
Согласно З Ома, сопр-е линейного провдника R=ρ l/S à ρ =R*S/l.
З Ома в дифференц форма j=σ E= 1/ρ *E –пл-ть тока в любой точке физ простр-ва пропорц напр-ти поля.
2) магнитная проницаемость – сво-во вещ-ва концентрировать или рассеивать поток магнитной индукции вследствие явления поляризации, т. е. упорядоченной ориентации магнитных моментов вещ-ва. Ее природа связана с наличием в г. п. минералов, облдающих способностью намагничиваться под действием стороннего магнитного поля. µ имеет размерность распределенной индуктивности в 1м3 г. п. и ее изм-т в Гн /м!!!
|
|
|
Относительная магнитная проницаемость – во сколько раз силы магнитного взаимодействия в г. п. превышают (или ослаб) силы магн взаимодействия в вакууме. µ=µ0*µотн, µотн= Нвак/Н вещ, µ0=4 π 10-7 Гн/м. Магн св-ва зав-т от вкл-й ферромагн минералов, хим состава г. п. и тем-ры.
Магнитная воспри-ть –хар-ет СП-ть вещ-ва изм-ть свой магн момент под дейст-ем внеш поля.
3) Диэлектрическая проницаемость – ε св-во вещ-ва конц-ть или рассеивать поток электрич индукции, всл-е эл поляризации, т. е. упорядоченной ориентации связанных зарядов, на кот возд-ет внешнее эл поле. В г. п. такие заряды имеются в своб или связ воде, а также в ТВ частицах ( эл-ны в атомах, ионы в крист решетке), ε =ε 0*ε отн, ε 0=8, 86 *10 -2 Ф/м, ε отн –показ на сколько поле ослабевает в данной среде по сравнению с вакуумом ε отн=Евак/Е в вещ-ве.
!!! отражает СП-ть конц-ть эн-ю электрич поля.
Зависит от влажности г. п., ск-ти изм-я первичного эл поля, также большее влияние темп-ра.
4) Поляризуемость – хар-ет сп-ть г. п. поляризоваться (образовывать поверхностные и объемные заряды)–создавать вторичное эл поле под действием первичного ή =∆ Uвп/∆ U0* 100% (коэф-т пол-ти) Вызванная поляризация возникает только в многофазных средах и природа ее связана с активацией физ-хим процессов на границах двойных эл слоев.
Поляризуемость хар-ет относит инт-ть вторичного поля.
Зависит от вещ состава тв фазы, пористости, прониц-ти, стр-ры пор каналов, влажности, минерализации внутрипор влаги и др факторов.
5)Естеств электрохим акт-ть г. п. – св-во, хар-е сп-ть г. п. создавать эл поле за счет ок-восст, фильрац-х, диф и др физ-хим процессов. Св-во пород создавать ест-е пост элект поля. За электрохим активность ( α ) условно принимается коэф-т пропор-ти м\ду потенциалом или напряженностью естественного электрического поля Е=∆ U/MN
|
|
|
