Лекция 13.Электроразведка 3.6 Методы переменных электромагнитных полей (стр. 4 )

Схема установки для работы с совмещенными петлями при работе с аппаратурой МППУ-2 показана на рисунке 3.42.

Рисунок 3.42 – Схема установки для работы в МППУ-2 (с совмещенными петлями)

На поисковом этапе наблюдение методом переходных процессов ведут с однопетлевой установкой (см. рис.3.41,6), размер петли которой в 2-3 раза превышает глубину залегания рудных тел (от нескольких десятков до первых сотен метров). Поле переходного процесса измеряют с помощью той же петли, которая автоматически в необходимый момент времени с выхода генератора переключается на вход измерительного прибора. Однопетлевая установка позволяет в результате одного измерения получить информацию о геологическом разрезе в пределах оконтуренной петли, что определяет ее высокую производительность на поисковом этапе. Исследуемую площадь сплошь покрывают системой петель. Импеданс измеряют при двух-трех величинах tx.

Детальную съемку выполняют на участках аномалий с рамочно-петлевой установкой (см. рис.3.41, а) в масштабах 1:5000-1:10000. Питающую петлю раскладывают таким образом, чтобы аномалия соответствовала середине петли. Петля имеет прямоугольную форму со сторонами, изменяющимися от нескольких сотен метров до 1-2км. Поле переходного процесса измеряют с помощью приемной рамки, перемещаемой по пунктам наблюдения вдоль профилей, располагающихся в центральной части петли. Приемную рамку в момент замера устанавливают горизонтально. На отдельных интерпретационных профилях во всех пунктах измеряют поле переходного процесса на нескольких временах с целью построения переходной характеристики.

Результаты работ представляют в виде графиков, карт графиков импедансов для разных времен tx и кривых изменения импеданса (переходные характеристики) в зависимости от величины tx на аномалиях (рис.3.43).

Рисунок 3.43 - Результаты работ методом переходных процессов над медно-колчеданным рудопроявлением (а) и определение глубины залегания объекта (б): 1-наносы; 2-вулканиты; 3-руда

На графиках ранних времен отражается суммарное влияние объектов различной проводимости. На графиках поздних времен tx (10-15мс и более) сказывается в основном влияние наиболее проводящих объектов (предположительно рудных тел). Более точную оценку природы аномалий выполняют по кривым E(tx)/I=f(tx).

Глубина залегания объектов, близких по форме к сферической или цилиндрической, примерно равна ширине аномалии на половине ее максимальной интенсивности (рис.3.34, б). Если в районе аномалии выполнены измерения с петлями различных размеров, то глубина до центра объекта примерно равна 1/3 стороны петли, с которой получено максимальное значение E(tx)/I.

Аппаратура МППУ позволяет выполнять работу с однопетлевой установкой в наземном варианте и рамочно-петлевой установкой - в наземном и скважинном вариантах.

Приемная рамка для наземных исследований представляет собой ферритовый стержень с обмоткой, помещенный на кардановом подвесе в защитный корпус, который устанавливается на поворотном столике треноги. Сигналы, возникающие в рамке, предварительно усиливаются, затем измеряются индикаторным блоком. Скважинная рамка (ферритовый стержень с обмоткой) с предварительным усилителем размещены в герметизированной трубе из стеклопласта диаметром 50мм, которая с помощью трехжильного кабеля соединяется с индикаторным блоком.

На рис.3.44 показан пример разделения аномалий, выявленных методом переходных процессов над хорошопроводящими объектами по их удельным сопротивлениям. Пирит-пирротиновая линза мощностью до 10м с удельным сопротивлением руд 0,1 ом·м залегает среди метаморфизованных осадочно-эффузивных образований с удельным сопротивлением около 100 ом·м. Среди осадочных пород основное место занимают графитизированные сланцы с удельным сопротивлением 1-10 ом·м. На участке развиты моренные отложения мощностью 10-15м с удельным сопротивлением 100-300 ом·м.

Рисунок 3.44 – Аномалии, определенные методом переходных процессов над сплошными сульфидными рудами графитизированными сланцами, Карелия: 1 – морена, 2 – сплошная пирит-пирротиновая руда, 3 – кварцевый порфироид, 4 – метагаббро-диабазы, 5 – ультраосновные породы, 6 – графито-серицито-кварцевые и графитистые сланцы

Отличительной особенностью МПП по сравнению с другими методами является высокая избирательная способность по отношению к высокопроводящим объектам рудного характера. Это позволяет использовать метод МПП для отбраковки многочисленных аномалий ВП, связанных с рассеянной сульфидной минерализацией и черносланцевыми образованиями, содержащими минералы шунгитовой группы (антраксолит, шунгит, графит). На рисунке 3.45 показан пример различия переходных процессов на ранних временах (1-2мск), характеризующимися высокими значениями n·103мкв, связанных с развитием низкоомных (3-6 Омм) наносов. При измерениях на временах от 3-10 мск постепенно локализуется только одна зона, которая, как показало бурение обусловлена крутопадающим телом, сложенным сплошными сульфидными рудами.

В случае отсутствия или ограниченной мощности рыхлых образований (10-20м) глубинность метода может составлять 150-200м, что установлено результатами работ этим методом на месторождении 50 лет Октября (рис. 2).

Рисунок 3.45 - Результаты работ МПП на месторождении, перекрытом низкоомными образованиями переменной мощности: 1 - изолинии напряженности вторичного поля в мкв/а, 2 - контуры выходов окисленных руд, 3 - вмещающие вулканогенные породы, 4 - кора выветривания, 5 - сплошные сульфидные руды (в разрезе)

3.6.4 Метод дипольного индуктивного профилирования

Метод дипольного индуктивного профилирования (ДИП) применяют для поисков руд с высокой электропроводностью. Установка для проведения полевых работ методом ДИП состоит из двух диполей (питающего и приемного), представляющих собой многовитковые рамки небольшого диаметра. К питающему диполю подключается генератор, с помощью которого создается электромагнитное поле. Приемный диполь подсоединен к измерительному прибору и позволяет измерять суммарное магнитное поле Нс. Диполи можно располагать в разных плоскостях. Чаще других используют вертикальную установку (оба диполя в горизонтальной плоскости), с помощью которой измеряют вертикальную составляющую напряженности магнитного поля Нz. Реже применяют горизонтальную составляющую Ну. Расстояние между диполями должно быть в 2 раза больше ожидаемой глубины залегания объекта поисков. В процессе работ это расстояние остается постоянным, а всю установку перемещают по профилю. Вертикальной установкой измеряют амплитуду Нcz. и ее фазу шcz, а горизонтальной – Нcy и шcy. Работы проводят с комплектом аппаратуры ДЭМП и ПЭМК-1.

Площадные поисковые съемки методом ДИП выполняют в масштабах 1:25000-1:5000 на одной оптимальной частоте. При проведении работ с целью поисков рудных тел и геологического картирования наблюдения осуществляют на двух частотах.

Площадные детальные съемки проводят в масштабах 1:5000-1:2000 и крупнее с целью уточнения контуров аномалий, обнаружения более мелких по размерам рудных объектов, прослеживания рудных тел. В этом случае выполняют работы на шести - восьми частотах.

Результаты наблюдений представляют в виде графиков Hcz/H0z и шaz=шcz-ш0z по профилям съёмки (где шaz - аномальное значение фазы) или карт графиков и изолиний тех же параметров. Нормальные (фоновые) значения Н0z и ш0z устанавливают по измерениям на участках, где отсутствуют объекты с высокой проводимостью.

Интерпретацию результатов метода ДИП начинают с предварительной геологической оценки обнаруженных аномалий, при этом используют форму, величину, характер изменения графиков вдоль профиля, зависимость их от частоты тока, коррелируемость на соседних профилях и др. Кроме того, учитывают результаты, полученные на соседних участках. Аномальными значениями отмечаются рудные тела, зоны тектонических нарушений, графитизированные сланцы, контакты между горными породами. Используя график Hcz/H0z, можно по формулам определить глубину залегания верхней кромки вертикального пласта. По отношению амплитуд максимумов можно установить угол падения пласта. Дипольное индуктивное профилирование применяют в скважинах. Его используют в аэроэлектроразведке.

3.7 Методы аэроэлектроразведки

В настоящее время в СНГ и за рубежом применяется более 20 различных аэроэлектроразведочных систем и соответствующих образцов аппаратуры. Это в основном аэроварианты наземных методов электроразведки, в которых имеется возможность разместить аппаратуру (или часть ее) на самолетах или вертолетах и проводить съемку в процессе движения. Методы аэроэлектроразведки делят на пассивные и активные.

В пассивных методах используются переменные электромагнитные поля, источники которых расположены вне летательного аппарата и действуют независимо от измерительного устройства, в активных - переменные электромагнитные поля, источники которых входят в комплект аэроэлектроразведочной аппаратуры.

3.7.1 Пассивные методы аэроэлектроразведки

Аэровариант метода радиокип. Этот метод основан на исследовании электромагнитных полей, созданных радиовещательными станциями. В качестве аппаратуры применяется станция СКАТ-77, в которую включен электроразведочный канал, позволяющий измерять горизонтальную составляющую магнитного поля СДВ-радиостанций Нш, в диапазоне 15-30кГц.

Аэровариант метода естественного электромагнитного поля (АФМАГ). В магнитотеллурическом поле присутствует спектральные составляющие с частотой 1-103 Гц, возникшие за счет электрических зарядов, сопровождающих грозы. Установлено, что общее количество гроз, одновременно действующих на земном шаре, может создать переменное электромагнитное поле. Оно уверенно измеряется современной электроразведочной аппаратурой, помещенной на самолете. В качестве датчика магнитного поля в аэроэлектроразведочной станции применены две взаимно перпендикулярные рамки, наклоненные под углом 45° к горизонту. Над однородным полупространством вектор Н магнитотеллурического поля поляризован в горизонтальной плоскости и сигналы в рамках равны, а их разность равна нулю. Над неоднородной средой разность сигналов в рамках не равна нулю. Таким образом, разностный сигнал несет информацию о неоднородности среды. Метод АФМАГ характеризуется большой глубинностью, так как используются сравнительно низкие частоты.

3.7.2 Активные методы аэроэлектроразведки

Метод с неподвижным наземным источником поля. При работах чаще используют метод бесконечного длинного кабеля (БДК). Метод заключается в изучении с воздуха электромагнитного поля, возбуждаемого в земле переменными токами, протекающими в прямолинейном кабеле, заземленном на концах. Работу выполняют с помощью аэроэлектроразведочной аппаратуры, которая состоит из генераторной установки, смонтированной на автомашине, и измерительного устройства, установленного на вертолете МИ-4. Питающий кабель АВ длиной 20-30км раскладывают на поверхности земли по простиранию горных пород. Измерительная установка состоит из приемной рамки (катушка с ферритовым сердечником), измерительного блока и радиостанции для связи и приема опорного сигнала от передатчика генераторной установки. Приемная рамка с передвижным усилителем буксируется в гондоле на тросе-кабеле или крепится на его хвостовой балке. Принятый рамкой сигнал направляется по кабелю в избирательный усилитель и записывается регистратором на ленте.

Съемку проводят в масштабах 1:100000-1:10000 на высоте полета 50-100м при скорости движения самолета 70-100км/ч по маршрутам длиной 40-60км, прокладываемым вкрест простирания горных пород. Для контроля стабильности работы аппаратуры перед началом и после рабочего дня выполняют наблюдения на контрольном маршруте (КМ) длиной до 10км. Кроме того, по замерам на КМ определяют величину помех, принимаемую рамкой, обусловленную вибрацией вертолета, раскачкой гондолы, грозой, ветром, осадками и т. п.

Для увязки наблюдений рядовых маршрутов прокладывают секущие маршруты параллельно кабелю (три-четыре маршрута). Для оценки точности измерений проводят повторные наблюдения на отдельных рядовых маршрутах в объеме 5% от общего количества.

В результате съемки получают диаграммные ленты с записью горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Ну и график амплитуд фазы шy. Обработку проводят вручную или с помощью счетно-решающих устройств и строят графики амплитуд Ну и фазы шy. Положительные аномалии Ну соответствуют хорошо проводящим объектам.

Вторым методом аэроэлектроразведки с наземным источником является аэровариант метода незаземленной петли. Питающая линия представлена прямоугольной петлей со сторонами, равными 3-4км. Поле, наведенное в земле этой петлей, измеряют с помощью двух горизонтальных или вертикальных рамок, буксируемых вертолетом.

Аэроэлектроразведка методом дипольного индуктивного профилирования. В методах дипольного индуктивного профилирования (ДИП) и магнитного вращающегося поля аппаратуру размещают на двух самолетах: в одном - генераторную установку с выносной генераторной рамкой, в другом - измерительную аппаратуру с приемной рамкой. Существуют и другие модификации аэроэлектроразведки методом дипольного профилирования, когда питающая и измерительная аппаратура находятся на одном носителе (вертолете или самолете).

В аэровариантах ДИП в одном случае используется жесткое крепление генераторной и приемной рамок на крыльях самолета (ДИП-ЖК), в другом приемные рамки располагают в выпускной гондоле (ДИП-А, ДИП-АД) на расстоянии 30-120м от самолета.

С помощью регистратора станции записывается амплитуда напряженности магнитного поля и сдвиг фаз. Для каждого профиля строят графики этих величин и проводят качественную интерпретацию.

Аэроэлектроразведка методом переходных процессов (АМПП). В этом методе используют нестандартное импульсно-периодическое электромагнитное поле, возбуждаемое с помощью генераторного контура, жестко укрепленного на вертолете. Поле переходных процессов измеряют с помощью измерительной рамки, которая буксируется на тросе в специальной гондоле на некотором удалении от вертолета.

Методы аэроэлектроразведки наиболее эффективны при поисках вертикальных проводников и имеют слабую чувствительность к горизонтально залегающим объектам.