Список современной литературы, где приводится описание метода ТТ
Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом теллурических токов. Гостоптехиздат. М. 1960. 236 с.
Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом магнитотеллурического профилирования. Недра. М. 1968. 255 с.
Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. Учебник для вузов. Недра 1991. 359 с.
Глава 4. МЕТОДЫ ПЕРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ГРОЗОВОЙ ПРИРОДЫ
В верхней части земной коры повсеместно и непрерывно существует переменное естественное электромагнитное поле частотой 3–10 000 Гц. Хотя напряженность этого поля мала и меняется во времени, но ее среднее значение определяется строением геоэлектрического разреза. На использовании этого естественного электромагнитного поля основаны методы переменного естественного электрического поля (ПЕЭП) и переменного естественного магнитного поля (ПЕМП).
Природа и структура низкочастотного естественного электромагнитного поля Земли
Природа низкочастотного естественного электромагнитного поля Земли обусловлена в основном грозовой активностью и в меньшей степени быстрыми вариациями геомагнитного поля. Установлено, что ежесекундно в земной шар ударяет около 100 молний. Часть из них распределена в центрах мировой атмосферно-электрической активности, а часть связана с местными грозами. Каждый грозовой разряд, являясь мощным электромагнитными импульсом, который называют атмосфериком, создает в земной коре электромагнитное поле широкого спектра частот (от единиц герц и до десятков килогерц). Так как подобные разряды идут на Земле непрерывно, то в результате в земной коре все время существует электромагнитное поле импульсно-шумового характера. В связи с тем, что поглощение поля возрастает с частотой, на больших расстояниях от мест разрядов молний преобладают низкочастотные составляющие (f = 3–1000 Гц), образующие практически постоянный шумовой фон. На него накладываются импульсы, вызываемые как мощными удаленными, так и всеми близкими
грозами.
Для геологической разведки наибольший интерес представляет шумовая составляющая этого поля, которая в диапазоне частот 8–300 Гц максимальна. В разных районах напряженность ее электрической компоненты меняется от 0,01 до 10 мкВ/м, а магнитной от 10-4 до 10-3 γ. Так как поле зависит от многих факторов, то мгновенные значения напряженностей электрического и магнитного полей случайным образом изменяются во времени и эллиптически поляризованы в пространстве. Изменения во времени (вариации) средних значений напряженности поля оказываются плавными и не превышают 10–15% за час и 150–170% за сутки. Сезонные и годовые вариации редко превышают 100–200%. Летом уровень поля выше, чем зимой. Резкие отклонения от средних значений наблюдаются лишь во время местных гроз и за счет всевозможных промышленных помех. В целом средние значения напряженности поля и элементов эллипса поляризации зависят от электрических свойств пород вблизи пункта наблюдения. Электрические и магнитные составляющие наиболее чувствительны к изменению электропроводности пород, и над разными геоэлектрическими разрезами они меняются в, 2–10 раз, т. е. значительно больше вариаций.
Методика и техника съемки естественных электрических полей
Наиболее простым методом, в котором изучается средняя шумовая составляющая переменного естественного электрического поля грозовой природы является метод ПЕЭП («Метод переменного естественного электрического поля», 1973). Сложный импульсно-шумовой характер поля (при низком уровне полезного сигнала содержатся в десятки раз большие периодические и импульсные помехи) предъявляет специфические требования к аппаратуре. Этим требованиям удовлетворяют приборы МСЗ-1 или ИКС-1 (см. § 6), предназначенные для измерения напряженности поля на частоте 20–22 Гц.
Методика съемки естественных электрических полей грозовой природы (метод ПЕЭП) имеет сходство с методикой геофизических съемок других естественных полей Земли, подверженных вариациям (например, магнитной). Перед началом наблюдений методом ПЕЭП следует выяснить характер естественного поля в изучаемом районе. С этой целью выбирается опорный пункт для временных наблюдений или изучения вариаций поля. На опорном пункте с помощью латунных электродов заземляется линия MN длиной от 10 до 100 м. Сопротивление заземления не должно превышать 5–10 кОм. С помощью прибора типа МСЗ-1 или ИКС-1 на MN через каждые 5–10 мин в течение нескольких суток ведутся измерения разностей потенциала. Каждое измерение состоит из 3–5 отсчетов по прибору, и для каждой такой группы определяется среднее значение разности потенциалов ΔUср , а затем и средняя напряженность поля Еср=  .
Далее, строятся графики вариаций естественного электрического поля: по вертикали в логарифмическом масштабе откладывается Еср, по горизонтали в арифметическом масштабе - время наблюдения. Для оценки степени стабильности поля и наличия случайных отклонений от средней напряжённости рассчитывается коэффициент вариации
где Еср(k) и Еср(k-1) – средние значения напряженностей поля в соседних, измеренных через 5-10 мин k-той и (k–1)-й группах; n – число таких групп, которое должно превышать 100. Обычно коэффициент v меняется от 5 до 10%, увеличиваясь к. вечеру и во время местной грозы. Анализ графиков вариаций и изменений коэффициента вариации позволяет выделить интервал времени рабочего дня, в течение которого поле меняется меньше всего. Во врем местных гроз работать нельзя.
Основным видом съёмок в методе ПЕЭП являются одноазимутные площадные или профильные наблюдения. Направления профилей задаются вкрест простирания основных структур, контактов, рудных тел в изучаемом районе. Приемная линия MN длиной 10–300 м направляется вдоль профиля и на всем участке съемки, должна иметь примерно один азимут. Расстояния между точками на профилях удобно выбирать равными MN, поэтому чём крупнее масштаб съемки, тем меньше MN и шаг наблюдений. Приемными электродами служат латунные штыри, собственная поляризация которых значительно меньше, чем у железных. Электроды хорошо заземляются, чтобы сопротивление заземления не превышало 5–10 кОм, а сами они оставались неподвижными. Качание электродов и особенно провода приемной линии (провод должен быть тяжелым и плотно лежать на земле) приводит к увеличению погрешностей наблюдений. На каждой точке берется 2–3 отсчета, которые не должны отличаться более чем на 7%, и рассчитывается средняя величина напряженности поля
Eср = .
Кроме одноазимутных, которые можно назвать поисковыми съемками, иногда проводятся многоазимутные, детализационные работы ПЕЭП, выполняемые в виде площадных или профильных наблюдений. При этих работах на каждой точке измеряется Eср по 4–6 азимутам. Так как напряженность поля меняется во времени, то в наблюденные значения Eср вводятся поправки за вариацию поля, так же как при наземной магниторазведке.
Для оценки точности полевых измерений методом ПЕЭП проводятся контрольные наблюдения по отдельным маршрутам в объеме до 5% от общего количества точек наблюдений. По степени сходства основных и контрольных графиков Eср судят о точности полевых наблюдений. Среднеквадратическая ошибка по основным Eсрi и контрольным Eср(ki) замерам на n контрольных точках рассчитывается по формуле
Она не должна превышать 10–15%.
В результате одноазимутных наблюдений методом ПЕЭП строятся: 1) графики средних значений напряженности поля (по вертикали в логарифмическом масштабе откладываются Eср, по горизонтали в обычном масштабе точки наблюдения, или пикеты); 2) карты графиков, или корреляционные планы Eср (на карте проводятся профили, перпендикулярно им откладываются Eср и вычерчиваются графики); 3) карты Eср (на карте проставляются точки наблюдения, около них записываются Eср и проводятся изолинии с сечением, в 2–3 раза превышающим (см. формулу (3.2)).
В результате многоазимутных наблюдений строятся круговые диаграммы. Для этого по соответствующим азимутам в определенной масштабе откладываются полученные значения Eср и концы векторов соединяются. По круговой диаграмме можно определить большую (Eср.макс) и малую (Eср.мин) оси эллипса поляризации, а также угол α между большой осью и направлением профиля. По данным площадных и профильных многоазимутных наблюдений строятся планы и графики следующих параметров поля: круговых диаграмм, главных осей эллипсов поляризации, отношений главных осей.
|
