Установка Шлюмберже

При постоянном расстоянии MN последовательно увеличивают разносы АВ. Питающие электроды разносятся в диаметрально противоположные стороны по отношению к центру установки О. MN в процессе серии наблюдений остается постоянным. В каждом положении АВ определяется r_к.

В обобщенной установке Шлюмберже расстояние между потенциальными электродами (2 ) мало по сравнению с расстоянием (2L) с токовыми. Последовательное увеличение расстояния 2L (АВ), пытаются увеличивать объем исследуемых пород и глубину исследований.

В результате для вычисления кажущегося сопротивления аппроксимируется выражение:

где х – расстояние между точкой измерений (средней точкой между потенциальными электродами) и серединой отрезка АВ.

В симметричной установке Шлюмберже х = 0. Формула для вычисления кажущегося сопротивления упрощается, принимая вид:

В результате измерений мы строим кривую r_к, характеризующую изменение сопротивления пород с глубиной. Эта кривая строится в логарифмическом масштабе (по оси абсцисс - , по оси ординат - r_к)

При построении кривой точки, полученные при данном разносе MN, соединяются в отдельный отрезок. Поэтому кривая ВЭЗ состоит из отдельных отрезков, частично перекрывающих друг друга.

При производстве работ необходимо определять расстояние . Отмечать на местности неудобно, поэтому метки размечаются прямо на проводах изолентой (на питающих проводах) или медной проволокой.

Полевые геофизические исследования методом сопротивлений выполняются с помощью простого оборудования, состоящего из источника тока (комплекта высоковольтных батарей), четырех металлических штырей, миллиамперметра, вольтметра и четырех катушек с изолированным кабелем.

Порядок выполнения работ на точке измерений:

1. Рабочие устанавливают катушки с питающими проводами. Разбивают приемную линию.

2. Центральный рабочий отпускает рабочих на концах А и В до появления первой метки. Рабочие забивают электроды.

3. Оператор производит измерения DU и J.

4. Вычислитель определяет величину r_к и наносит на бланк точку по величинам r_к и .

5. Рабочий на центре отключает от катушек тройник и дает сигнал рабочим питающей линии о перемещении на следующий разнос.

6. Рабочие вынимают электроды и протягивают провод дальше, пока их не остановит легким рывком центральный рабочий, следящий за появлением меток.

7. Рабочие забивают электроды.

8. Оператор берет замер и т.д.

По мере увеличения разносов падает сила тока J и DU. Поэтому оператор присоединяет в питающую линию (цепь) дополнительное число батарей или дает указание рабочим уменьшить сопротивление заземлений (подбить электроды глубже или увеличить число забиваемых электродов). После окончания зондирования провода сматываются на катушки, оборудование грузиться на автомашину на следующую стоянку.

Когда разрез состоит из ряда более или менее горизонтальных слоев, желательно знать распределение удельного сопротивления по вертикали. Электрические зондирования выполняют для получения представлений об изменениях удельного сопротивления с глубиной под данной точкой земной поверхности и корреляция этих изменений с имеющейся геологической информацией, с тем, чтобы можно было делать выводы о глубинах и удельных сопротивлениях присутствующих в разрезе слоев. Эта методика основана на том факте, что с увеличением расстояния между токовыми электродами ток проникает в землю все глубже. Когда расстояние между АВ мало, по сравнению с мощностью разреза (его верхнего слоя h), кажущееся сопротивление, определенное по результатам измерения DU между MN, практически равно удельному сопротивлению r₁ верхнего слоя. Это происходит потому, что лишь незначительная часть тока проникает в нижний слой r₂. Когда расстояние увеличивается между токовыми электродами, все большая доля тока проникает глубже границы, причем на этой границе изменяется и форма токовых линий.

В случае зондирования установкой Шлюмберже, когда перемещаются только два токовых электрода, потенциальные электроды остаются неподвижными, значит влияние поверхностных неоднородностей около них остается постоянным для всех наблюдений. А в установке Веннера увеличивается расстояние a, средние же точки фиксируются. Как правило используются следующие интервалы установки: a = 2; 6; 18; 54… m. Хотя кривые кажущегося сопротивления зависят от a, но они имеют ту же общую форму, что и для установки Шлюмберже.

Электропрофилирование (ЭП)

Если слои или границы вертикальны, а не горизонтальны, то используется другая методика (так называемая электропрофилирование). Целью электропрофилирования является обнаружение латеральных изменений удельного сопротивления в геологическом разрезе. В методе электропрофилировнаия Шлюмберже токовые электроды остаются неподвижными и находятся на большом расстоянии (скажем, несколько сотен метров) друг от друга, а потенциальные электроды с малым разносом (MN) перемещаются между АВ.

См. рисунок в лекции

В конце профиля установка переносится на соседнюю линию и т.д., пока не перекрывается вся площадь. Обычно линии профилей прокладываются перпендикулярно простиранию структур, некоторые будут картироваться, так что от профиля к профилю можно ожидать схожих результатов.

В методике электропрофилирования Веннера четырехэлектродная установка с заданным интервалом а передвигается в целом по линии измерений по точкам на заранее выбранном интервале (скажем, 10 – 20 м). Выбор интервала зависит от глубины исследуемой структуры с аномальным сопротивлением. Кривая Веннера отличается четырьмя изломами; однако в реальных условиях изломы могут не наблюдаться, если измерения выполняются не при очень малых расстояниях между точками наблюдений.