Метод становления электромагнитного поля

(ЗСП – зондирование становлением поля).

Под становлением поля принято понимать переходные процессы, регистрируемые электроразведочными установками при подаче в цепь питания прямоугольного импульса тока.

Основой теории метода становления поля является решение задачи в поле электрического заземленного диполя, в которой мгновенно включается импульс тока в виде прямоугольной ступени. Диполь расположен на дневной поверхности, а нижнее пространство сложено плоскопараллельными пластами, каждый из которых характеризуется удельным сопротивлением r_i и мощностью h_i. В точке наблюдения измеряют компоненту электрического поля Е_к параллельную питающему диполю и вертикальную компоненту магнитной индукции B_z. Электрическое поле измеряют при помощи заземленного диполя, а магнитное поле – индукционным способом при помощи незаземленного контура. Нетрудно видеть, что в такой постановке основная задача метода становления поля очень похожа на основную задачу метода частотных зондирований. Разница в том, что в первом случае импульс тока имеет вид прямоугольной ступени, а во втором случае ток изменяется во времени по закону синуса.

Метод становления электромагнитного поля (ЗСП) основан на изучении нестанционарного ЭМ поля, возбуждаемого эл. диполем.

На поверхности земли располагается постоянный эл. диполь с заземлениями А и В. Диполь издает в окружающем пространстве и в горных породах постоянное магнитное поле. Если выключить ток в АВ, то первичное магнитное поле постепенно убывает от какого-то начального значения до нуля. Вследствие этого изменения в горных породах индуцируются вторичные токи. В первый момент времени они стремятся сохранить неизмененным первичное поле, далее перераспределяются в пространстве и снижаются до нуля (переходный процесс). В первый момент времени после выключения диполя АВ вторичные токи распределяются в приповерхностной части разреза, далее в процессе развития переходного процесса проникают вглубь.

Т.о. характер зависимости электрических и магнитных полей от времени на ранних стадиях развития переходного процесса определяется строением верхней части разреза, на более поздних – глубинной его части, т.е. можно получить представление о геологическом строении разреза в вертикальном направлении.

Изучение переходного процесса производится с помощью приемной установки: или электрический диполь – измеряется Е_х (ЗСЕ), или магнитный диполь – рамка – измеряется Z (ЗСМ)

Точки записи – центры приемных диполей (некоторые относятся к середине ОО`).

Частотное электромагнитное зондирование (ЧЗ)

Метод ЧЗ можно отнести к импульсным с большой натяжкой - только благодаря тому, что имеется много общего с ЗСП.

ЧЗ – метод изучения геоэлектрических разрезов с горизонтальными или пологими границами раздела, используют переменные гармонические поля.

Источник поля – переменный электрический диполь. Электрическое или магнитное поле диполя исследуется в точках при r>>АВ (тот же рис., что и в ЗСП)

Указывалось, что глубина проникновения тока в землю зависит от f и тем >, чем < (явление скин-эффекта). Т.о., кривые зависимости элементов поля электрического диполя от частоты при неизменном r характеризуют изменение геоэлектрического разреза с глубиной.

Значения элементов поля диполя представляют сложные зависимости. Общий их вид:

Из этих выражений можно определить (вычислить) значения r_w (кажущееся сопротивление):

, где или - амплитуда

а j_w - фаза величины r_w

Т.о. можно измерять амплитуду и фазу.

Рассчитаны и построены палетки для интерпретации данных ЧЗ.

Методика проведения исследований такая же, как и в методе ЗСП.

1. По наблюдениям вычисляются

где К – коэффициент установки (формулы те же, что при ЗСП).

2. Значения r_0w и j_w наносятся на билогарифмический бланк, строится кривая, аналогичная кривой ВЭЗ.

ЧЗ имеет ряд преимуществ перед ВЭЗ:

1) Возможность изучения геоэлектрических разрезов, в состав которых входят экранирующие пласты.

2) Возможность получения дополнительной информации о геоэлектрическом разрезе на основании фазовых характеристик.

1) Методические преимущества – отсутствие длинных питающих и приемных линий.

ЧЗ имеет много общего с ЗСП.

Из математической теории методов известно, что частые и временные переходные характеристики однозначно зависят между собой. Поэтому разработаны методы пересчета r_r в r_w и наоборот.

Поэтому ЧЗ и ЗСП применяются для решения сходных геологических задач. Надо иметь ввиду, что применять ЗСП иногда выгоднее, чем ЧЗ:

1) В ЗСП переходные процессы наблюдаются при отсутствии первичного поля, в ЧЗ – при наличии его (снижается требование к точности измерений аппаратуры).

2) Работы методом ЗСП могут выполняться серийной аппаратурой постоянного тока.

В ЧЗ требуются передышки.