Какой основной закон применяется в электропрофилировании

Геофизика

Как отмечалось в начале данной главы, методы электроразведки условно подразделяются на зондирования , которые дают лучшие результаты при изучении горизонтально слоистых толщ, когда электромагнитные свойства слоев меняются по вертикали; профилирования, предназначенные для изучения крутозалегающих слоев и выделения локальных геоэлектрических неоднородностей в горизонтальном направлении; объемные методы просвечивания пород между выработками и скважинами. Рассмотрим сущность этих основных методов электроразведки.

3.3.1. Сущность и методика электромагнитных зондирований

3.3.1.1. Общая характеристика электромагнитных зондирований (ЭМЗ)

ЭМЗ — это группа методов электроразведки, в которых аппаратура, методика и система наблюдений направлены на то, чтобы в каждой точке зондирования получить информацию об изменении электромагнитных свойств среды с глубиной. На изучаемом участке параметры используемого поля и установок изменяют таким образом, чтобы они постепенно характеризовали все большие глубины. Для увеличения глубинности электроразведки используют следующие приемы: дистанционный (геометрический), когда постепенно увеличивают расстояния ( r ) между питающими и приемными электриче­скими линиями, и частотно-временной, основанный на уменьшении скин-эффекта путем увеличения периода гармонических (квазигармонических) колебаний ( Т ) или времени ( t ) становления импульсного поля (переходного процесса в Земле).

Для зондировании применяют одно- и многоканальные приборы и электроразведочные станции постоянного или переменного тока разной частоты. Получаемые в результате зондирований те или иные наблюденные или расчетные параметры ( чаще всего это кажущиеся сопротивления — КС) для разных параметров глубинности (П г ) характеризуют изменение геоэлектрического разреза с глубиной . В результате можно строить кривые зондирований, т. е. графики зависимостей кажущихся сопротивлений от параметров глубинности (КС от П г ), или разрезы КС — по вертикали откладываются П г , проставляются КС и проводятся изолинии КС. За П г принимают r , или Теория и практика электромагнитных зондирований базируются на математическом моделировании прямых и обратных задач для горизонтально-слоистых и более сложных моделей. Зондирования дают лучшие результаты при изучении горизонтально и полого залегающих (углы падения меньше 10–15°) сред. В результате количественной интерпретации кривых электромагнитных зондирований получают послойные или обобщенные геометрические параметры (мощности, глубины залегания) и электромагнитные свойства разреза ( ρ , η , ε ). Они определяются достаточно точно только тогда, когда мощности слоев или толщ превышают их глубины залегания. В иных случаях для интерпретации нужна дополнительная геолого-геофизическая информация. По совокупности профильных или площадных зондирований строят геоэлектрические разрезы (по вертикали откладывают мощности слоев, внутри них проставляют значения электромагнитных параметров и проводятся границы слоев) или строятся карты разных параметров, характеризующих те или иные части этих разрезов.

Электромагнитные зондирования применяют для решения широкого круга задач, связанных с расчленением пологослоистых геологических разрезов с изменяющимися по глубине и от точки к точке электромагнитными свойствами. Основными из них являются: а) оценка мощности и состава покровных и коренных отложений, расчленение осадочных толщ, определение глубины залегания фундамента, что очень важно для структурно-геологического объемного картирования; б) оценка геометрических параметров и физического состояния массива горных пород, представляющая большой интерес для инженерно-геологического, мерзлотно-гляциологического и гидрогеологического картирования; в) поиски пластовых, рудных и нерудных полезных ископаемых; г) изучение геосфер Земли и глубинной электропроводности. Рассмотрим основные методы ЭМЗ.

3.3.1.2. Электрические зондирования

Электрические зондирования — это модификация метода сопротивлений на постоянном или низкочастотном (до 20 Гц) токе, в которой в процессе работы расстояние между питающими электродами или между питающими и приемными линиями (разнос) постепенно увеличивают, т. е. используют дистанционный (геометрический) принцип изменения глубинности. Чем больше разнос, тем больше глубина проникновения тока, а график зависимости кажущегося сопротивления ( ρ к ) от разноса ( r ) или кривая зондирований характеризует изменение удельных электрических сопротивлений с глубиной. Поэтому в результате их интерпретации разрез расчленяют по вертикали.

Различают две модификации зондирований: вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), применяемые для разведки на небольших глубинах (до 300–500 м), и дипольные электрические зондирования (ДЭЗ), применяемые для разведки на глубинах 0,5–5 км.

Рис. 3.6. Схема установки вертикального электрического зондирования:

К А , K В — катушки с проводом; 1 — батарея (или генератор);
2 — измеритель тока в АВ и разностей потенциалов на MN

Далее разносы питающих электродов последовательно увеличивают (в геометрической прогрессии) и для каждого разноса рассчитывают ρ к . Зондирования трех- и четырехэлектродными установками (см. 3.1.2) называются вертикальными электрическими (ВЭЗ) . Длина АВ /2 = r в ВЭЗ может быть, например, принята 1,5; 2,2; 3; 4,5; 5; 8; 10; 15; 22; 30; 45; 60; 80; 100 м и т. д. При этом, когда AB /2 изменяется от 1,5 до 10 м, MN = 1 м; при АВ /2 от 15 до 100 м MN = 10 м; при АВ /2 от 150 до 1000 м MN = 100 м. По результатам измерения ρ к на дисплее компьютера или на бланке с логарифмическим масштабом по осям координат (бланк ВЭЗ с модулем 6,25 см) строят кривую ВЭЗ: по вертикали откладывают ρ к , а по горизонтали — величину полуразноса r = АВ /2 (рис. 3.7, 3.8).

Рис. 3.7. Двухслойные кривые ВЭЗ с ρ 1 < ρ 2 ( а ) и ρ 1 >ρ 2 ( б )

Рис. 3.8. Многослойные кривые ВЭЗ:

трехслойные типа Н ( а ) и типа К ( б ), пятислойная типа HKQ ( в )

После окончания зондирования и построения кривой ВЭЗ аппаратуру и оборудование переносят на новую точку. Обычно точки зондирований располагают вдоль разведочных линий. Расстояния между соседними точками ВЭЗ изменяются от нескольких десятков до нескольких сотен метров и должны быть сравнимы с проектируемыми глубинами разведки. Максимальный разнос АВ /2 выбирают в 3–10 раз больше этих глубин.

Рассмотрим несколько типичных разрезов и получаемых над ними кривых ВЭЗ, поясняющих физико-геологический смысл зондирований. Пусть имеется двухслойный разрез: сверху — наносы, внизу — граниты (рис. 3.7 а ). При малых разносах ( AB < h 1 ) ρ к ≈ ρ 1 . С увеличением разносов ток будет отжиматься плохо проводящими подстилающими породами к поверхности, поэтому возрастут его плотность и ρ к (см. формулу (3.7)). Очевидно, что на больших разносах ( АВ >10 h 1 ) ρ к → ρ 2 . В результате зондирования получают двухслойную кривую ВЭЗ для случая ρ 1 < ρ 2 . Кроме такой восходящей, могут наблюдаться и нисходящие кривые ВЭЗ , если ρ 1 >ρ 2 (рис. 3.7 б ).

Рассмотрим трехслойный разрез, в котором сверху залегают пески, ниже — хорошо проводящие ток глины, а еще ниже— изверженные породы с высоким сопротивлением (рис. 3.8 а ). При малых разносах АВ ρ к → ρ 1 , с увеличением разносов ток стремится войти во второй проводящий слой. Значит, вблизи MN уменьшаются плотность тока и ρ к . При очень больших разносах ток будет проходить в основном в третьем слое, а при АВ /2 → ∞ ρ к → ρ 3 . Трехслойные кривые, у которых ρ 1 > ρ 2 < ρ 3 , называют кривыми типа Н . Представим, что под наносами залегает мощная толща карбонатных пород — сухих в верхней части и обводненных в нижней (ниже уровня подземных вод). На полученной над таким разрезом кривой ρ к будет максимум (рис. 3.8 б ). Подобные кривые называют кривыми типа К . Как видим, двухслойный геологический разрез по данным электроразведки выявляется как трехслойный. Этот пример показывает, что далеко не всегда литологические слои соответствуют электрическим горизонтам. Если ρ 1 < ρ 2 < ρ 3 , то кривую называют кривой типа А , если ρ 1 >ρ 2 > ρ 3 — кривой типа Q .

На практике обычно получают многослойные кривые ВЭЗ . Они имеют буквенное обозначение, состоящее из типов тех трехслойных кривых, из которых состоит данная многослойная. Например, кривая, приведенная на рис. 3.8 в , — пятислойная типа HKQ .

Методика дипольных электрических зондирований . Если надо изучить разрез на больших глубинах (несколько сотен метров), то разносы АВ приходится увеличивать до 10 км. При таких разносах проводить ВЭЗ сложно. В этом случае предпочитают использовать дипольные установки (азимутальные, радиальные и др .). При дипольных электрических зондированиях (ДЭЗ) измеряют кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах (r) между питающим и приемным диполями (рис. 3.9). Электроды относят либо в одну сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЭЗ), либо вначале в одну, а затем в противоположную сторону (двустороннее ДЭЗ).

Рис. 3.9. Схема проведения дипольного азимутального зондирования:

ГГ — генераторная группа; ПЛ — полевая лаборатория; I — дорога

Дипольное зондирование выполняют с помощью электроразведочных станций. Сначала проводят топографическую подготовку работ. В зависимости от условий передвижения электроразведочных станций ДЭЗ можно выполнять по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория. На рисунке 3.9 приведена схема увеличения разносов дипольного азимутального зондирования. Величина R должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии (например, R = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4;6; 10; 15; 20; 30 км).

Измерив ток в линии АВ ( I 1 ) и разность потенциалов на MN (∆ U 1 ), можно получить ρ к = k 1 ∆ U 1 / I 1 , где k 1 — коэффициент дипольной установки (3.6). После этого полевая лаборатория переезжает на новую точку — О 2 . По радио устанавливают связь между станциями, снова измеряют ∆ U , I и рассчитывают ρ к .

В результате в двойном логарифмическом масштабе строят кривую ДЭЗ: по горизонтали откладывают r (в азимутальном и экваториальном зондированиях) или r /2 (в радиальном или осевом зондировании), а по вертикали — ρ к . Форма кривых ДЭЗ, их названия такие же, как и у кривых ВЭЗ.

При морских электрических зондированиях используют дипольные осевые установки, а сами зондирования проводят непрерывно (НДОЗ). В процессе выполнения НДОЗ приемная линия и регистрирующая аппаратура, установленные на приемном судне, остаются неподвижными. Питающая линия непрерывно перемещается на генераторном судне сначала в одну, а затем в другую сторону от приемной линии. После обработки автоматических записей токов и разностей потенциалов рассчитывают кажущиеся сопротивления для разных расстояний между питающей и приемной линиями и строят кривые ДЭЗ.

3.3.1.3. Зондирование методом вызванной поляризации

Вертикальное электрическое зондирование методом вызванной поляризации (ВЭЗ-ВП) по методике работ и глубинности разведки мало чем отличается от рассмотренного выше ВЭЗ. ВЭЗ-ВП предназначено для расчленения разреза с разной поляризуемостью слоев. С помощью специальной одно- или многоканальной аппаратуры для метода ВП кроме ∆U , измеряемого, как и в методе ВЭЗ, во время пропускания тока ( I ) в АВ определяют ∆U ВП через 0,5 с после отключения тока. В результате кроме ρ к = k ∆U / I рассчитывают η к = ( ∆U ВП / ∆U ) · 100 % — кажущуюся поляризуемость. Далее на бланках с логарифмическим масштабом по осям координат (бланках ВЭЗ) наряду с кривыми ВЭЗ строят кривые ВЭЗ-ВП: по горизонтали откладывают АВ /2, по вертикали — η к . При количественной интерпретации ВЭЗ-ВП расчленяют разрез, т. е. определяют мощности, удельные электрические сопротивления и поляризуемости слоев горизонтально-слоистого разреза.

3.3.1.4. Магнитотеллурические методы

К магнитотеллурическим методам (МТМ) относят ряд методов электроразведки, основанных на изучении естественных (магнитотеллурических) полей космического происхождения широкого диапазона периодов (см. 3.1.2.1). По сравнению с другими методами электроразведки глубинность у них наибольшая (до 500–1500 км). Основными МТМ являются магнитотеллурическое зондирование (МТЗ), магнитовариационное зондирование (МВЗ), метод теллурических токов (МТТ), магнитотеллурическое и магнитовариационное профилирования (МТП и МВП). МТМ служат для расчленения и толщ горных пород, и оболочек Земли с разными УЭС.

Магнитотеллурическое зондирование. Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) и его глубинный вариант (ГМТЗ) основаны на изучении вариаций электрических и магнитных составляющих магнитотеллурических полей в широком, изменяющемся на два порядка и более, интервале периодов колебаний. Вследствие скин-эффекта глубина проникновения электромагнитного поля в землю тем больше, чем меньше частота ( f ) или больше период колебаний ( T = 1/ f ). Иными словами, длиннопериодные «теллурики» проникают на большую глубину, т. е. несут в себе информацию о глубинном строении, а короткопериодные вариации проходят на небольшую глубину и характеризуют только верхние части геологического разреза.

Методика МТЗ сводится к длительным (часы) измерениям на одной точке взаимно перпендикулярных компонент (Е x , Н у , Е у , Н х ) магнитотеллурического поля различного периода (не менее пяти–восьми значений Е и Н , различающихся по периоду примерно в 1,5 раза) с помощью электроразведочных станций. Общий вид магнитотеллурограмм приведен на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Общий вид магнитотеллурограмм

При наземных и морских работах точки МТЗ располагают либо по системам профилей, либо равномерно по площади. Расстояния между точками изменяют от 1 до 10 км.

В результате их обработки рассчитывают так называемые кажущиеся сопротивления:

которые для однородного полупространства одинаковы и равны его истинному удельному сопротивлению (см. формулу (3.1)). Для неоднородной среды ρ T — сложная функция геоэлектрического разреза, определяемая в результате решения прямых задач МТЗ с помощью ЭВМ и зависящая от мощностей и сопротивлений слоев разреза. Далее на дисплее или на бланках с логарифмическим масштабом по осям координат строятся кривые МТЗ. По горизонтальной оси откладывают — величину, пропорциональную глубинности исследования (чем больше Т , тем больше глубина разведки), а по вертикальной оси — кажущиеся сопротивления ρ Txy , ρ Tyx и среднее 3.11). Кривые МТЗ похожи на кривые ВЭЗ.

Магнитовариационное зондирование (МВЗ) и его глобальный вариант (ГМВЗ) основаны на пространственно-временном анализе вариаций магнитных ( Н ) составляющих магнитотеллурического поля в широком диапазоне периодов ( Т ) от часов до нескольких лет. Методика МВЗ в отличие от МТЗ сводится к регистрации только магнитных составляющих как в ходе профильных и площадных съемок (МВЗ), так и при непрерывных наблюдениях на сети обсерваторий мира (ГМВЗ). Изучаемыми параметрами МТ-поля являются отношения вертикальной и горизонтальных магнитных составляющих, называемых магнитовариационным импедансом ( Z Н ), или «типпером».

Рис. 3.11. Амплитудные кривые МТЗ: ρ Txy ( 1 ), ρ Tyx ( 2 ), ρ T ( 3 )

С помощью специальной математической (компьютерной) обработки получаются зависимости Z Н ( T ). Далее строятся кривые МВЗ, по горизонтали откладывается — параметр, пропорциональный глубинности исследований, по вертикали — Z Н . Интерпретация кривых МВЗ (особенно совместно с кривыми МТЗ) дает более точную информацию об изменении электропроводности (или величины обратной — УЭС) Земли на разных глубинах, что важно для структурно-тектонического картирования земной коры.

ГМВЗ является одним из методов планетарной геофизики. Зарегистрировав вариации с периодами: часы, сутки, годы (например, связанные с 11-летними изменениями солнечной активности), можно оценить, как меняется электропроводность Земли до глубин свыше 1400 км. Кривые изменения электропроводности с глубиной качественно совпадают с кривыми изменениями скоростей распространения упругих волн по данным сейсмологии и глубинной сейсморазведки.

Методы теллурических токов, магнитотеллурического и магнитовариационного профилирований являются ускоренными вариантами МТЗ и МВЗ благодаря регистрации вариации узкого диапазона периодов, а значит, изучения лишь определенного интервала глубин. При съемке теллурических токов (МТТ) одновременно регистрируют синхронные вариации электрических составляющих поля Ех и Еу на одном базисном (опорном) и на одном из рядовых пунктов изучаемой площади. Для синхронизации работ двух или нескольких станций, расположенных на расстоянии до 30–50 км от базисного пункта, используют радиостанции и специальные приборы, называемые телевключателями . В результате обработки записей поля теллурических токов рассчитывают разные теллуропараметры. Например, чаще всего определяют теллуропараметр Δ ( E i ), Δ ( Е 0 ) — синхронные вариации поля на любой рядовой и базисной точках . Этот параметр характеризует относительные значения плотностей естественных токов и кажущихся сопротивлений в этих точках.

В отличие от МТТ при магнитовариационном профилировании (МВП) на полевых и базисных пунктах регистрируют вариации только магнитного поля. При магнитотеллурическом профилировании (МТП) на полевых пунктах одновременно регистрируют и электрические ( Е х , Е у ) , и магнитные ( Н х , Н у , Н z ) составляющие поля. При обработке магнитотеллурограмм на всех пунктах выделяются вариации примерно одного небольшого интервала периодов колебаний. Рассчитываются импедансы ( Z xy = E x / H y или Z yx = E y / H x ), которые характеризуют обобщенный геоэлектрический разрез примерно одной глубины. В комбинированном магнитотеллурическом профилировании (КМТП) перечисленные параметры изучают синхронно и на полевом, и на базисном пунктах. Полевые работы при магнитотеллурическом профилировании выполняются по профилям и на площадях с расстояниями между точками около 1 км.

3.3.1.5. Зондирование методом становления поля

Зондирование методом становления поля (ЗС, или ЗСП) основано на изучении становления (установления) электрической (ЗСЕ) и магнитной (ЗСМ) составляющих электромагнитного поля в геологических толщах при подаче или выключении прямоугольных импульсов постоянного тока в заземленную линию ( АВ ) или незаземленную петлю (НП). Длительность и характер становления поля связаны с распределением удельного электрического сопротивления пород на разных глубинах. Изменение глубинности разведки в методе ЗС объясняют следующим образом (см. формулу (3.9)). При включении импульса тока в питающую линию или петлю электромагнитное поле распространяется сначала в приповерхностных частях разреза, а в дальнейшем проникает все глубже и глубже. При этом в среде происходят сложные переходные процессы. В результате форма регистрируемого импульса будет отличаться от формы импульса, поданного в питающую установку. Малым временам становления поля соответствует информация об электропроводности верхних геологических горизонтов, большим временам — нижних. Максимальная глубинность ЗС около 5 км. Зондирование становлением поля выполняют с помощью электроразведочных станций при неизменном расстоянии между питающим и измерительным диполями. Электрическую и магнитную составляющие записывают одновременно автоматически.

Различают два варианта зондирования становлением поля: зондирование в дальней от питающего диполя зоне (ЗСД) и зондирование в ближней зоне (ЗСБ), называемое точечным (ЗСТ). При выполнении ЗСД используют дипольные установки. Расстояние ( r ) между генераторной группой и полевой лабораторией выбирают постоянным, в 3–6 раз бОльшим предполагаемой глубины залегания изучаемого опорного горизонта (как правило, кристаллического фундамента). В результате обработки записей становления поля рассчитывают кажущиеся сопротивления по электрической ( ρτ E ) и магнитной ( ρτ H ) составляющим для разных времен становления поля ( t ), т. е. для разных времен после включения или выключения тока в линию АВ или петлю по следующей формуле:

где k E , k H — геометрические коэффициенты установок; Δ U E ( t ) или Δ U H ( t ) — напряжения, снимаемые с приемных линий ( MN ) или незаземленных петель (НП) площадью q для разных времен t ; I — ток в питающем диполе. Имея примерно 7–10 значений ρτ E , ρτ H для разных времен, можно построить кривые становления поля, т. е. графики зависимости ρτ от параметра , пропорционального глубинности разведки. Кривые ЗСД строят в логарифмическом масштабе по осям координат в бумажном варианте или на дисплее компьютера.

В методе ЗСБ разнос (r) постоянен и меньше проектируемых глубин разведки. В результате обработки записей ЗСБ получают значения разностей потенциалов в приемной петле Δ U Z . Зная ток в питающей линии ( I ) и коэффициент установки ( k ), рассчитывают кажущееся сопротивление :

Далее, как и при ЗСД, строят кривые ЗСБ.

Зондирования становлением поля выполняют по отдельным профилям или равномерно по площади. Расстояние между точками изменяют от 0,5 до 2 км. В результате интерпретации ЗС получают глубины залегания опорных (особенно с высоким сопротивлением) горизонтов. Из-за небольших размеров установок ЗСБ отличается от ЗСД большей детальностью и разрешающей способностью.

3.3.1.6. Частотные электромагнитные зондирования

Методы частотного электромагнитного зондирования (ЧЗ) основаны на изучении электрической или магнитной составляющих электромагнитного поля, созданного в земле в дальней зоне от питающего электрического диполя ( АВ ) или незаземленной петле (НП), которые питаются гармоническим переменным током с постепенно изменяющейся частотой. Метод ЧЗ напоминает, с одной стороны, метод ДЭЗ на постоянном токе, а с другой — МТЗ и предназначен для изучения горизонтально-слоистых сред с глубинностью до 5–7 км. Как и при выполнении ДЭЗ, в методе частотных зондирований используют дипольные установки (чаще всего экваториальные). Однако в методе ЧЗ расстояние ( r ) между питающим ( АВ ) и приемным ( MN ) диполями может оставаться постоянным. Метод частотных электромагнитных зондировании (как и МТЗ) основан на скин-эффекте, т. е. на увеличении глубины разведки с уменьшением частоты питающего тока.

Методика проведения ЧЗ сводится к измерению тока ( I ) в линии ( АВ ) и напряжения на приемном электрическом диполе ( Е х ) и магнитном диполе ( H z ). По этим параметрам рассчитывают кажущееся сопротивление на переменном токе :

где k E , k H — коэффициенты установок, зависящие от расстояния между диполями, размеров диполей, частоты поля и числа витков в генераторной и приемной петлях. Расстояние (r) должно быть в 5–10 раз больше намечаемых глубин исследования, т. е. приемные установки располагают в дальней от источников поля зоне.

В результате выполнения ЧЗ строят кривые ЧЗ для электрической и магнитной составляющих. По вертикали откладывают кажущиеся сопротивления, а по горизонтали — параметр, пропорциональный глубинности, — Т 1/2 . Кривые ЧЗ, хотя и похожи на рассмотренные выше кривые ВЭЗ, но содержат дополнительные экстремумы, обусловленные структурой поля, а не влиянием слоев. Кроме амплитудных значений напряженности можно изучать разности фаз между E X , Н Z и опорной фазой тока ( φ E и φ H ). Измерение двух компонент поля и двух сдвигов фаз делает интерпретацию кривых ЧЗ более точной, чем при ДЭЗ.

В результате интерпретации данных ЧЗ определяют сопротивления и мощности отдельных горизонтов в геоэлектрическом разрезе.

3.3.1.7. Высокочастотные зондирования

Особенностью высокочастотных методов зондирования является применение радиоволн частотой от 10 кГц до 500 МГц. На таких частотах наблюдается сильное затухание радиоволн и высокий скин-эффект. Поэтому эти методы можно применять лишь в условиях перекрывающих пород высокого сопротивления ( ρ > 1000 Ом ⋅ м), когда глубины разведки превышают несколько десятков метров и когда эти методы могут иметь практическое значение. Рассмотрим сущность основных высокочастотных методов зондирований.

Метод вертикального индукционного зондирования (ВИЗ) основан на дистанционном зондировании на одной из частот диапазона 10–100 кГц. Разнос между передатчиком и приемником, например, изменяется от единиц до нескольких десятков метров. Кривые ВИЗ, которые строят так же, как кривые ВЭЗ, позволяют изучать горизонтально-слоистые разрезы на глубинах до 20–50 м.

В методе радиоволнового зондирования (РВЗ) , относящемся к методу фазовой радиолокации, радиополе с гармонической частотой от 0,5 до 20 МГц создается передатчиком и линейной антенной, расположенной на поверхности Земли. С помощью приемника с рамочной антенной измеряют напряженность магнитного поля. Прямая волна, распространяясь в верхнем слое, доходит до кровли второго слоя, отличающегося по электромагнитным свойствам ( ε , ρ ), и отражается от него. В результате наблюдается интерференция (сложение) волн. Изменяя частоту поля, можно получать в приемнике минимумы сигнала, когда прямая и отраженная волны приходят в противофазе, и максимумы, когда волны приходят в фазе. Они наблюдаются на интерференционной кривой (графике зависимости напряженности поля от частоты). В ходе решения обратных задач РВЗ можно определить глубину залегания отражающего контакта и ε верхнего слоя. Метод РВЗ применяют в условиях перекрывающих пород с высоким сопротивлением (лед, мерзлые породы, сухие пески и т. п.).

Радиолокационный метод (РЛМ), радиолокационное зондирование (РЛЗ), импульсный метод радиолокации (ИМР), или георадар , основаны на принципе амплитудной радиолокации . Аппаратура для работ состоит из передатчика, приемника и приемно-передающих антенн. Передатчик излучает короткие (меньше 1 мкс) импульсы, которые проникают в Землю, отражаются от слоев с разными электромагнитными свойствами и улавливаются приемником. Измеряемым параметром метода является время ( t ) между зондирующим и отраженным сигналами, зная который можно определить ε верхнего слоя и его мощность. Работы ИМР можно проводить с помощью как неподвижных, так и движущихся (например, на машине или самолете) радиолокационных установок. Из-за сильного затухания высокочастотных радиоволн в перекрывающем слое ИМР можно применять в условиях очень высоких сопротивлений верхних слоев (тысячи Ом ⋅ м).

3.3.1.8. Ядерно-магнитное резонансное томографическое зондирование (ЯМР-ТЗ)

Метод ЯМР-ТЗ , или гидроскоп , основан на изучении сигналов ядерно-магнитной резонансной прецессии (ЯМРП) , измеряемых в незаземленной петле на частоте прецессии протонов (ядер водорода) (см. 3.1.2.8). С помощью этого метода по профилям и площадям наблюдений определяется изменение степени водонасыщенности горных пород по глубине. Метод реагирует в основном на свободные воды, поэтому с его помощью можно выявить зеркало подземных вод, мощности водоносных пород, глубины залегания водоупора. Небольшая глубинность разведки (десятки метров) и сложность техники измерений затрудняют широкое внедрение метода.

3.3.2. Сущность и методика электромагнитных профилирований

Электромагнитные профилирования (ЭМП) объединяют большую группу методов электроразведки, в которых методика и техника наблюдений направлены на то, чтобы в каждой точке профиля получить информацию об электромагнитных свойствах среды примерно одинаковой глубины. При профилировании в отличие от зондирования во всех точках наблюдения сохраняется постоянной глубинность разведки. Для этого выбирают постоянные или малоизменяющиеся разносы между питающими или приемными электродами или линиями (r), изучаемые частоты (f) или времена (t) переходного процесса. Выбор глубинности, точнее, интервала глубин изучения геологического разреза, а значит, r , f , t , зависит от решаемых задач и геоэлектрических условий. Глубину изучения обычно выбирают опытным путем, и она должна обеспечивать получение максимальных аномалий от разведываемых объектов наблюденных или расчетных (например, кажущихся сопротивлений). Таким образом, если зондирования предназначены для изучения по вертикали горизонтально или пологозалегающих слоев, то профилирования служат для исследования по горизонтали горизонтально-неоднородных геоэлектрических разрезов, представленных крутослоистыми средами или включениями объектов с разными электромагнитными свойствами.

Теория электромагнитных профилирований построена на математическом и физическом моделировании над двух- (2Д) и трехмерными (3Д) физико-геологическими моделями. ФГМ могут быть представлены одним или несколькими крутозалегающими пластами, включениями объектов правильной геометрической формы (шар, пласт, цилиндр, уступ, горст, грабен и т. д.). В результате ЭМП строятся графики, карты графиков (корреляционные планы) и карты наблюденных параметров или кажущихся сопротивлений.

Электромагнитные профилирования применяют для решения геологических задач, связанных с картированием крутозалегающих (углы падения больше 10–20°) осадочных, изверженных, метаморфических толщ, рудных и нерудных полезных ископаемых на глубинах до 500 м. Их используют при инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических и почвенно-мелиоративных исследованиях с целью выявления неоднородностей разреза по литологии и глинистости, увлажненности и обводненности, разрушенности и закарстованности, талому и мерзлотному состоянию, степени общей минерализации подземных вод и засоленности почв.

3.3.2.1. Метод естественного электрического поля

Метод естественного электрического поля (ЕП, МЕП), или метод самопроизвольных потенциалов (ПС), основан на изучении локальных электрических постоянных полей, возникающих в горных породах в силу окислительно-восстановительных, диффузионно-адсорбционных и фильтрационных явлений (см. 3.1.2.2). Небольшие самопроизвольные потенциалы существуют практически повсеместно. Интенсивные поля наблюдаются, как правило, только над сульфидными и графитовыми залежами. Естественные электрические поля могут возникать также при коррозии трубопроводов и других подземных металлических конструкций . Интенсивность этих полей растет с ухудшением гидроизоляции конструкций, уменьшением удельного электрического сопротивления окружающих пород и увеличением их влажности. Для измерения ЕП применяют милливольтметры постоянного тока и неполяризующиеся электроды (см. 3.2.1).

Съемку естественных электрических потенциалов выполняют либо по отдельным линиям (профильная съемка), либо по системам обычно параллельных профилей, равномерно покрывающих изучаемый участок (площадная съемка). Направления профилей выбирают вкрест предполагаемого простирания прослеживаемых объектов, а расстояния между ними могут изменяться от 10 до 100 м и должны быть в несколько раз меньше ожидаемой длины рудных тел или иных разведываемых геологических объектов. На каждом профиле равномерно размечают пункты измерения потенциалов. Расстояние между точками наблюдений (шаг съемки) изменяется от 5 до 50 м в зависимости от масштаба съемки, характера и интенсивности электрического поля. Оптимальным шагом можно считать шаг, несколько меньший предполагаемой глубины залегания верхней кромки разведываемых объектов и сравнимый с их поперечными размерами. Съемку естественных потенциалов можно выполнять двумя способами : а) потенциала , при котором измеряют разности потенциалов между одной неподвижной точкой и пунктами наблюдений изучаемого профиля или площади; б) градиента потенциала , при котором измеряют разность потенциалов между двумя электродами, расположенными на постоянном расстоянии друг от друга и перемещаемыми одновременно по профилям. В зависимости от масштаба съемки и категории местности отряд из двух-трех человек отрабатывает за смену от 50 до 300 точек наблюдений. Особенно высокую производительность получают при непрерывной съемке способом градиента потенциала с движущейся лодки или плота.

По результатам измерений естественных потенциалов строят графики потенциалов. При этом по горизонтальной оси откладывают точки наблюдения, по вертикальной — потенциалы самопроизвольной поляризации (вверх — положительные, вниз — отрицательные). По данным съемок строят также карты графиков и карты равных значений потенциалов. На них выделяют аномалии, соответствующие объектам с повышенной электрохимической активностью .

3.3.2.2. Электропрофилирование методом сопротивлений

Электрическое профилирование, или электропрофилирование (ЭП), — это модификация метода сопротивлений, при которой вдоль заданных направлений (профилей) измеряют кажущееся сопротивление с помощью установок постоянного размера, а значит, и примерно постоянной глубинности (см. 3.1.2.3). Под глубинностью метода сопротивлений понимают глубину, на которую проникает основная часть электрического тока. Эта глубина тем больше, чем больше выбранное расстояние между питающими электродами. В теории электроразведки доказано, что в однородной среде свыше 70 % всего тока, подводимого к двум электродам ( А и В ), проходит не глубже, чем расстояние между А и В (разнос питающих электродов). Глубина проникновения тока будет больше, если расположенные под верхним слоем породы лучше проводят электрический ток, и, наоборот, меньше, если подстилающие породы характеризуются высоким сопротивлением. В среднем глубинность электроразведки методом сопротивлений составляет от 1 / 3 до 1 / 10 разноса ( АВ ). Оптимальный (рабочий) разнос электропрофилирования зависит от решаемых задач и строения геоэлектрического разреза. Его выбирают по данным ВЭЗ и опытных работ ЭП с разными разносами.

При электропрофилировании используют переносную электроразведочную аппаратуру и различные установки (см. 3.1.2.3). Простейшей установкой для ЭП является симметричная AMNB, когда все электроды AMNB с соединяющими их проводами последовательно перемещают вдоль линии наблюдений и через постоянные расстояния измеряют кажущиеся сопротивления (взаимные расстояния между электродами во всех пунктах измерения остаются постоянными). Рассмотрим пример (рис. 3.12). В точке I неглубоко под наносами залегают непроводящие изверженные породы, которые отжимают ток к поверхности. Поэтому вблизи приемных электродов ( MN ) увеличивается плотность тока и ρ к будет больше сопротивления наносов (см. формулу (3.7)). В точке II , где глубина залегания изверженных пород больше, ρ к будет близко к сопротивлению наносов. В точке III под наносами залегают хорошо проводящие ток глинистые сланцы, которые втягивают токовые линии. Поэтому вблизи MN уменьшается плотность тока и ρ к становится значительно меньше, чем сопротивление верхнего слоя.

Рис. 3.12. График кажущегося сопротивления
по данным симметричного профилирования ( AMNB ):

а — график ρ к ; б — геологический разрез: 1 — изверженные породы; 2 — сланцы;
3 — известняки; 4 — наносы; 5 — удельное электрическое сопротивление, Ом ⋅ м;
6 — токовые линии

По графику ρ к (по горизонтали откладывают точки наблюдений, а по вертикали — полученные ρ к ) можно судить о геоэлектрическом разрезе, местоположении контактов пород с разными удельными сопротивлениями. Больше информации по сравнению с установкой AMNB дает электропрофилирование установкой с двумя питающими линиями: AA ′ MNB ′ B. Обычно АВ / А ′ В ′ = 2–4 MN ≤ A ′ B ′ /2. В результате строят два графика ρ к . В сложных геологических условиях выполняют электропрофилирование с несколькими питающими линиями. Для выявления пластовых рудных залежей используют комбинированные трехэлектродные ( АMN , B → ∞ и МNВ , А → ∞) и дипольные ( АВ , MN и MN , АВ ) установки. Применяют и другие установки электропрофилирования.

При электропрофилировании любой установкой профили прокладывают вкрест предполагаемого простирания структур или искомых объектов. Шаг установки, т. е. расстояние между соседними точками наблюдений, обычно берут равным MN и несколько меньшим ожидаемой ширины разведываемых геологических объектов. В зависимости от типа установки, глубинности разведки (размера АВ ), категории местности, масштаба съемки отряд из четырех-семи человек отрабатывает за смену от 20 до 200 точек электропрофилирования. В результате электропрофилирования кроме графиков ρ к строят карты графиков ρ к , а также карты сопротивлений для каждого разноса питающих электродов. Их интерпретация дает возможность выявить плановое и объемное положение объектов, различающихся по удельному электрическому сопротивлению.

3.3.2.3. Электропрофилирование методом вызванной поляризации

При электропрофилировании методом вызванной поляризации (ВП, или ЭП-ВП) работы вдоль профилей наблюдений выполняют установками с постоянными разносами. При этом наряду с ρ к рассчитывают η к = (∆ U ВП /∆ U )∙100 %, где ∆ U ВП , ∆ U — разности потенциалов на приемных электродах через 0,5 с и во время пропускания тока в питающую линию, а также скорость спада ∆ U ВП /∆ t за время ∆ t (рис. 3.13).

Рис. 3.13. График зависимости ∆ U MN от времени после выключения тока в АВ.
Ток в AB : I — включен; II — выключен

Как отмечалось в 3.1.2.2, причинами возникновения ВП являются сложные электрохимические процессы, проходящие на поверхности рудных и песчано-глинистых частиц в присутствии подземных вод при пропускании через породу тока. Вызванные потенциалы измеряют с помощью специальных электроразведочных станций или переносных одно- или многоканальных приборов. Работы проводят теми же установками, что и в методах сопротивлений (трех-, четырехэлектродные и др.).

При замерах над однородной средой получают истинную поляризуемость ( η ), а при измерениях над неоднородной — кажущуюся поляризуемость ( η к ). Величина η к является сложной функцией поляризуемостей, сопротивлений и геометрических параметров разведываемых объектов и вмещающей среды. В результате ВП строят графики, карты графиков и карты η к , на которых выявляют аномалии. К ним приурочены объекты с аномальной поляризуемостью.

3.3.2.4. Метод переменного естественного электромагнитного поля

К электропрофилированию, основанному на использовании естественных переменных электромагнитных полей атмосферного происхождения, относят методы переменного естественного электрического (ПЕЭП) и магнитного (ПЕМП) полей (см. 3.1.2.1). В методе ПЕЭП с помощью милливольтметров и двух заземленных на расстоянии 10–20 м друг от друга приемных электродов ( MN ) за период 20–30 с измеряют среднюю напряженность электрического поля ( Е ср = ∆ U MN / MN ). Она пропорциональна некоторому кажущемуся сопротивлению среды на глубине, соответствующей применяемой частоте. При наиболее часто используемой частоте 10–20 Гц глубинность подобного профилирования составляет в разных геоэлектрических условиях несколько сотен метров.

Если проводить съемки ПЕЭП по профилям с шагом 10–20 м или равномерно по площади (направления MN должны во всех точках быть одинаковыми), то по графикам и картам Е ср можно выявлять горизонтальные неоднородности по электропроводности. Сходным образом с помощью рамочных антенн можно измерять различные составляющие магнитного поля (ПЕМП), отличающиеся простотой наблюдений вследствие отсутствия заземлений. Интерпретируя аномалии ПЕЭП или ПЕМП на графиках и картах, можно получать информацию для средне- и крупномасштабного геологического картирования по изменению УЭС изучаемой среды.

3.3.2.5. Низкочастотное гармоническое профилирование

Низкочастотные гармонические методы (НЧМ) включают большую группу методов электромагнитного (индукционного) профилирования, в которых поле на одной из частот интервала 10 Гц — 10 кГц создают с помощью либо заземленного на концах длинного (до 30 км) кабеля (ДК), либо большой (диаметром до 3 км) незаземленной петли (НП), либо рамочной антенны (диаметром до 1 м), как, например, в дипольном индукционном (ДИП) или дипольном электромагнитном (ДЭМП) профилировании.

В геологической среде первичное поле, с одной стороны, искажается неоднородностями, а с другой — в проводящих ток породах и рудах создается вторичное индукционное вихревое поле. Суммарное электромагнитное поле, несущее в себе информацию о изменении геоэлектрического разреза по профилю, можно изучать различными приемами. Например, можно измерять амплитудные значения электрических и магнитных компонент с помощью разного рода микровольтметров (МКВЭ), изучать отношения амплитуд и разности фаз посредством так называемых афиметров (АФИ), определять элементы эллипса поляризации поля (ЭПП) и т. д.

Сокращенные названия методов индуктивного профилирования складываются из сокращенных названий способов возбуждения и измерения поля. Основные методы, используемые в индуктивной электроразведке: ДК-АФИ, ДК-ЭПП, НП-АФИ, ДИП-АФИ, ДИП-ЭПП и др. Глубинность НЧМ тем больше, чем ниже частота используемого поля, выше сопротивление вмещающих пород, больше размеры ДК или НП и расстояния между питающими и приемными рамками в ДИП. В зависимости от решаемых задач и геоэлектрических условий выбирают оптимальную частоту поля, метод, размеры установки, масштаб и систему наблюдений.

Съемку в НЧМ проводят по системам профилей, отстоящих друг от друга на расстояниях 50–500 м и направленных перпендикулярно к простиранию геологических структур и кабелю или стороне петли (внутри и вне петли). Точки наблюдения на профилях, длина которых обычно меньше длины кабеля и стороны петли, разбивают не ближе 50–100 м от токонесущих проводов и располагают через 20–200 м друг от друга. Если в методах ДК и НП по мере удаления от кабеля или стороны петли глубинность несколько увеличивается, то в методе ДИП при постоянном разносе (обычно он изменяется в пределах от 20 до 200 м) между генераторной и приемной рамкой, глубинность постоянна.

В результате НЧМ строят графики, карты графиков и карты наблюденных параметров поля, интерпретация которых позволяет выделить аномалии над неоднородными по удельному электрическому сопротивлению геологическими объектами.

3.3.2.6. Метод переходных процессов

Методы переходных процессов (МПП) по физической природе являются индуктивными, т. е. близки к НЧМ, но отличаются применением не гармонических, а импульсных полей. В качестве генераторных линий используют незаземленные петли (НП-МПП) или рамочные антенны (ДИП-МПП), через которые пропускают кратковременные (длительностью до 50 мс) импульсы постоянного тока. В той же или другой петле (или рамке) измеряют переходные процессы, т. е. величины электродвижущей силы ( U ( t )) на временах ( t ) в пределах от 10 до 50 мс после отключения питающего тока.

Методика НП-МПП и ДИП-МПП такая же, как в НП и ДИП в рассмотренных выше методах НЧМ. В результате работ МПП строят графики и карты U ( t )/ I, где I — амплитуда тока в петле при постоянном t , что и обеспечивает постоянство глубинности во всех точках. На них аномалиями выявляются объекты с разными УЭС.

Разновидностью низкочастотных индуктивных методов электроразведки является воздушная электроразведка. Существует несколько вариантов аэроэлектроразведки. Все они основаны на измерении магнитной компоненты поля.

Одним из распространенных методов аэроэлектроразведки является метод бесконечно длинного кабеля (БДК-А), в котором первичное поле от ЭРС на автомашине создают переменным током частотой до 1000 Гц, протекающим по заземленному на концах длинному кабелю (до 40 км). Кабель укладывают вдоль предполагаемого простирания пород. Измерительную станцию помещают на самолете или вертолете, который летает на небольшой высоте (50–500 м) по профилям длиной до 25 км, перпендикулярным к кабелю и расположенным на расстояниях 150–500 м друг от друга. Горизонтальные (перпендикулярные к кабелю) амплитудные и фазовые компоненты магнитного поля измеряют автоматически. Материалы обрабатывают с помощью ЭВМ. В результате строятся карты графиков наблюденных компонент или рассчитанных по ним кажущихся (эффективных) сопротивлений. На них выявляются зоны повышенных и пониженных удельных электрических сопротивлений.

В аэроварианте дипольного индукционного профилирования (ДИП-А) генераторную рамочную антенну располагают на самолете или вертолете, а измерительные рамки находятся либо на втором самолете или вертолете, летящем на расстоянии 100–500 м, либо в выносной гондоле на кабель-троссе длиной до 150 м. Высота полетов — 50–250 м, расстояния между профилями — 100–500 м, рабочие частоты выбирают в интервале от 0,2 до 3 кГц. В результате обработки получаемых при автоматической записи графиков и карт графиков наблюденных параметров ведут крупномасштабное геологическое картирование и поиск проводящих руд.

В аэроварианте метода переходных процессов (АМПП) генераторную рамку располагают на вертолете, а в выносной гондоле на кабель-троссе длиной до 50 м помещают приемную рамку для измерения Н ( t ). Высота полетов — 50–100 м, расстояния между профилями — около 100 м. По результатам обработки получаемых сигналов ведут поиск массивных проводящих руд.

3.3.2.8. Радиоволновое профилирование

К радиоволновому профилированию (РВП) относят радиокомпарационную съемку на сверхдлинных волнах (СДВР) или радиоэлектромагнитное профилирование (РЭМП). При радиокомпарационной съемке на каждой точке измеряют вертикальную ( H z ) и максимальную горизонтальную ( Н p ) составляющие поля путем сравнения сигнала радиостанции с эталонным сигналом радиоприемника-компаратора. Используются радиополя длинноволновых (ДВ) и сверхдлинноволновых (СДВ) радиовещательных и других станций. Профили разбивают вкрест предполагаемого простирания слоев. Расстояние между точками измерений составляет от 20 до 50 м, а при детализации может быть и меньшим. Замеры на каждой точке проводят быстро (около 1 мин), поэтому производительность радиокомпарационного метода велика (100–300 точек в смену). Съемку можно вести и с движущегося транспорта (машины, самолета). В результате строят графики H z , H p вдоль профилей наблюдений. Над однородной по электромагнитным свойствам ( ρ , ε , μ) средой Н р остается постоянной, a H z = 0. Наличие границ раздела слоев с разными электромагнитными свойствами или проводящих ток рудных жил приведет к искажению поля. Радиоэлектромагнитное профилирование (РЭМП) отличается от СДВР измерением и электрических, и магнитных составляющих радиополя.

3.3.2.9. Пьезоэлектрические методы

К пьезоэлектрическим относят геофизические методы, находящиеся на стыке между электроразведкой и сейсморазведкой (см. 3.1.2.8). Сущность этих методов сводится к возбуждению упругих волн с помощью взрывных или невзрывных источников и изучению упругих волн, как при сейсморазведке, и электромагнитных сигналов, как в методах индуктивной электроразведки. Пьезоэлектрические методы основаны на пьезо- и сейсмоэлектрических эффектах (ПЭЭФ и СЭЭФ), существующих в породах с повышенными пьезоэлектрическими модулями. На различии названных эффектов основаны два ведущих пьезоэлектрических метода: собственно пьезоэлектрический метод (ПЭМ), применя­ющийся при изучении кристаллических пород, и метод сей­смоэлектрических потенциалов (МСЭП), использующийся при изучении осадочных пород.

Методика и техника наземных работ в пьезоэлектрическом методе сходны с таковыми при наземной сейсморазведке (см. 4.4). Возбуждение упругих волн осуществляют с помощью небольших взрывов (подрыв электродетонаторов, детонирующего шнура и т. п.) или ударов. При прохождении упругих волн в породах с повышенным пьезоэлектрическим эффектом генерируются электромагнитные колебания звуковых частот. Наряду с упругими колебаниями, улавливаемыми сейсмоприемниками, в методе ПЭМ изучают электрические ( Е ) составляющие поля с помощью заземленных линий ( MN ), реже магнитные — посредством рамочных антенн. Для работ используют шести- и восьмиканальные станции, мало отличающиеся от обычных сейсмических станций. Сейсмоприемники и датчики ( Е ) или ( Н ) располагают рядом. Расстояния между соседними пунктами возбуждения и измерения изменяются от 2 до 20 м.

В наземном варианте ПЭМ используют продольное, непродольное и круговое профилирование. Для детализации аномалий наблюдения проводят по профилям, проходящим вкрест и вдоль аномалий. Расстояние между профилями должно быть в 2–4 раза меньше предполагаемой длины разведываемого объекта.

При обработке пьезоэлектросейсмограмм, т. е. записей упругих и электромагнитных волн в ПЭМ, определяют времена первых вступлений и максимальные амплитуды упругих и электромагнитных импульсов. Далее строят графики амплитуд и графики отношений амплитуд электромагнитной и упругой волн. Методика и техника работ при изучении сейсмоэлектрических потенциалов такая же, как и в пьезоэлектрическом методе. Различие лишь в природе возбуждаемых электромагнитных полей. Интерпретируя материалы ПЭМ и МСЭП, выявляют геологические объекты с повышенными пьезоэлектрическими модулями.

3.3.3. Подземные методы электроразведки

Общая характеристика подземных методов электроразведки. Эти методы предназначены для объемного изучения пространства между горными выработками, скважинами и земной поверхностью, т. е. для решения ряда геолого-разведочных задач в трехмерном пространстве. При подземных работах можно применять большинство методов полевых электромагнитных зондирований и профилирований. Однако особенности измерений в горных выработках и скважинах требуют применения специальной аппаратуры, методики, теории и приемов интерпретации. Кроме того, благодаря возбуждению поля вблизи уже обнаруженных полезных ископаемых, удается проводить объемное изучение и просвечивание массивов пород. Это повышает глубинность и эффективность электроразведки на этапах детализационных исследований и отработки месторождений полезных ископаемых. Наибольшее применение подземные методы электроразведки находят при разведке рудных месторождений как при подготовке, так и в ходе их промышленной эксплуатации. Кроме того, их можно использовать при строительстве и эксплуатации подземных сооружений городских агломераций, тоннелей и т. п. Основными группами подземных методов электроразведки являются следующие.

3.3.3.1. Геоэлектрохимические методы

Изучение пород и руд, расположенных в окрестностях скважин и горных выработок, можно проводить с помощью методов естественной и вызванной поляризации (см. 3.1.2). Например, на сульфидных, некоторых полиметаллических, железорудных, графитовых месторождениях, где существуют естественные поля окислительно-восстановительной природы, целесообразно использовать подземные (скважинный и рудничный) варианты метода естественного поля (МЕП) (см. п. 3.1.2.2). При этом один приемный электрод остается неподвижным, а с помощью второго изучают потенциалы естественного электрического поля как по равномерной сети на поверхности, так и во всех имеющихся скважинах и горных выработках. На рудных месторождениях весьма перспективны также подземные (скважинный и рудничный) варианты метода вызванной поляризации (ВП). Изучив объемное распределение ЕП или ВП и зная, что объем аномального поля в десятки раз больше объема создавших их рудных тел, можно получить качественную информацию о пространственном положении тел. Это важно для постановки дальнейшей разведки месторождения, например, бурением.

Кроме скважинных методов (ЕП и ВП) к геоэлектрическим методам относят контактный и бесконтактный способы поляризационных кривых (КСПК и БСПК) и частичного извлечения металлов (ЧИМ). Сущность КСПК сводится к пропусканию постоянного тока через вскрытую скважиной рудную залежь и регистрации контактной разности потенциалов между этой залежью и стандартным электродом сравнения, заземленным на земной поверхности, вдалеке от рудной залежи. При этом плавно увеличивается ток и вновь регистрируются разности потенциалов. Получаемые в результате работ КСПК поляризационные кривые (зависимости контактной разности потенциалов от силы пропускаемого тока) позволяют судить о количественном и качественном состоянии руд. В методе БСПК те же поляризационные кривые, что и в КСПК, получают при заряде вне рудного тела. Методы КСПК и БСПК служат для оценки по поляризационным кривым минерального состава и объемного содержания выявленных минералов в рудной залежи.

В методе ЧИМ постоянный ток пропускают через заземленный в залежь электрод А и перемещающийся по равномерной сети (с шагом до 20 × 20–50 × 50 м) на земной поверхности второй питающий электрод — В, называемый элементоприемником . Пропускание в течение нескольких часов ( t ) тока приводит к накоплению вблизи электрода В химических элементов вследствие их электролитического переноса из рудного тела , в которое заземлен электрод А. Измеряя с помощью методов химического анализа массу ( m i ) того или иного химического элемента ( i ), например, Fe, Pb, Zn и других, и зная t , можно построить геоэлектрохимический годограф (график зависимости m от t). Получив подобные годографы на всех точках наблюдений и построив карты т (для t = const) или ∆ m /∆ t , можно по аномалиям на них выявить эпицентры рудных залежей того или иного химического состава.

3.3.3.2. Метод заряженного тела (МЗТ) или заряда (МЗ)

Этот метод служит для оценки либо формы и положения рудных тел (рудный вариант МЗТ), либо направления и скорости движения подземных вод (гидрогеологический вариант МЗТ).

Рудный вариант МЗТ сводится к «заряду» с помощью электрода А рудной залежи через скважину или горную выработку постоянным или низкочастотным переменным током (второй электрод — В отнесен «бесконечно далеко», т. е. на расстояние в 5–10 раз больше, чем глубина заземления электрода А ). На земной поверхности с помощью приемной линии ( MN ) и переносных электроразведочных приборов (см. 3.2.2) изучают распределение потенциалов. В результате строят эквипотенциальные линии. Можно измерять также градиенты потенциала или напряженности переменного магнитного поля. Так как заряженная рудная залежь является эквипотенциальным проводником, с которого ток стекает равномерно, вокруг нее образуются поверхности равного потенциала, повторяющие форму залежи. Поэтому по форме эквипотенциальных линий можно судить о местоположении и контуре эпицентра рудной залежи, т. е. проекции его формы на земную поверхность. Детализационным вариантом МЗТ является метод электрической корреляции (МЭК), в котором потенциалы точечного заряда в рудной залежи изучают не только на земной поверхности, но и в соседних скважинах. В результате происходит «просвечивание» целиков пород между скважинами. По форме и аномалиям на кривых потенциала в скважинах можно качественно судить о наличии и местоположении в межскважинном пространстве рудных тел.

В гидрогеологическом варианте МЗТ направление и скорость подземного потока определяют по искажению во времени изолиний потенциала от точечного источника, заземленного в подземный поток через скважину (рис. 3.14). При этом водный поток периодически подсаливается поваренной солью и в нем образуется «проводящее» тело, которое движется вместе с потоком. Поэтому направление движения потока будет совпадать с направлением максимального искажения изолиний, а скорость движения — ∆ R /∆ t , где ∆ R — максимальное смещение изолиний за время ∆ t . Гидрогеологический вариант МЗТ интересен тем, что динамику подземных вод можно изучать по одной скважине, в то время как гидрогеологам для этих же целей нужны три-четыре скважины.

Рис. 3.14. Схема определения направления и скорости движения
подземного потока по одной скважине МЗТ:

АВ — питающая линия; MN — приемная линия; Б — батарея; ИП — измерительный прибор;
1 — направление потока; t 0 , t 1 , t 2 — эквипотенциальные линии,
полученные в разное время после засоления скважины

3.3.3.3. Индукционное просвечивание

Для обследования околоскважинных пространств в целях обнаружения проводящих рудных тел применяют различные скважинные электромагнитные (индукционные) методы, которые по физической сущности, применяемой аппаратуре и принципам интерпретации похожи на рассмотренные выше НЧМ и МПП (см. 3.3.2.6 и 3.3.2.7). Наиболее известными скважинными индуктивными методами, основанными на применении низкочастотных гармонических и неустановившихся полей, являются методы незаземленной петли с измерением параметров поля в скважинах (НПС-АФИ, НПС-МПП) и методы скважинного дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМПС-АФИ, ДЭМПС-МПП).

Для предварительных обследований во всех скважинах на оптимальной частоте или времени переходного процесса ведут измерения тех или иных параметров и строят графики их изменений вдоль скважин. На них аномалиями выделяются участки скважин, которые ближе всего располагаются от рудных тел. Для детализации аномалий работы проводят на разных частотах или временах переходного процесса. С помощью скважинных индукционных методов выявляют рудные тела на расстояниях до 40–100 м от скважины, оценивают их электропроводность, а также пространственное положение.

3.3.3.4. Метод радиоволнового просвечивания

Для изучения целиков пород между выработками и скважинами и выявления рудных залежей используют также метод радиоволнового просвечивания (РВП). В этом методе в одной выработке или скважине устанавливают радиопередатчик, излучающий электромагнитные волны частотой 0,1–10 МГц, а в соседних выработках или скважинах с помощью радиоприемника измеряют напряженность поля (см. 3.2). Напряженность поля может быть оценена выражением

где H — измеряемая амплитуда напряженности магнитного поля; Н 0 — начальная амплитуда, зависящая от излучаемой мощности; r — расстояние между передающей и приемной антеннами; b — коэффициент поглощения энергии вдоль радиуса ( r ); θ — угол между осью передающей антенны и направлением r .

Изменяя местоположение генератора и приемника, можно «просветить» разные участки между горными выработками, определить коэффициент поглощения пород, который связан с электромагнитными свойствами среды.

Наличие хорошо проводящих рудных тел приводит к увеличению затухания энергии и появлению радиотеней, по которым можно оконтурить рудные тела и правильно направить дальнейшие разведочные работы. Метод РВП применяют для поисков и разведки слепых рудных жил, изучения тектонических нарушений и обводненных зон. Дальность просвечивания не превышает десятка и первых сотен метров.

3.3.3.5. Подземный вариант ПЭМ

Пьезоэлектрический метод используют при профилировании вдоль горных выработок и просвечивании целиков пород между ними. В результате в стороне от выработок выявляют и оконтуривают слепые пьезоэлектрически активные объекты (кварцевые, пегматитовые и другие тела), что важно для доразведки месторождений. Дальность разведки составляет первые десятки метров.

Индексы

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОИЗВОДСТВУ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ.

Дата введения 1988-01-01

РАЗРАБОТАНЫ производственным объединением по инженерно-строительным изысканиям («Стройизыскания») Госстроя РСФСР (исполнитель — инж. В.В.Лисицын).

ВНЕСЕНЫ ПО «Стройизыскания» Госстроя РСФСР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением новой техники, технического нормирования и типового проектирования Госстроя РСФСР (исполнитель — инж. В.К.Смирнов).

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного комитета РСФСР по делам строительства от 15 апреля 1987 г. № 42.

ВЗАМЕН РСН 43-74.

Настоящие Нормы устанавливают требования к производству электроразведочных работ, выполняемых при инженерных изысканиях для жилищно-гражданского, промышленного, сельскохозяйственного и линейного строительства. Нормы являются обязательными для всех организаций, независимо от их ведомственной подчиненности, осуществляющих электроразведочные работы при проведении инженерных изысканий для указанных видов строительства на территории РСФСР.

Требования настоящих Норм не распространяются на производство электроразведочных работ при инженерных изысканиях для гидроэнергетического, транспортного, мелиоративного и других специальных видов строительства.

1.1. Электроразведка предназначена для решения большого круга инженерно-геологических, гидрогеологических и специальных задач и объединяет группу методов разведочной геофизики, основанных на наблюдении и изучении особенностей распределения характеристик электромагнитных полей естественного или искусственного происхождения.

Электроразведка является ведущим методом комплекса геофизических работ и в зависимости от решаемых задач и инженерно-геологических условий может применяться либо самостоятельно, либо в сочетании с другими геофизическими и инженерно-геологическими методами.

1.2. Нормами регламентируются следующие электроразведочные методы, имеющие наибольшее применение в инженерных изысканиях:

естественного электрического поля (ЕЭП);

электрического зондирования (ЭЗ);

вызванной поляризации (ВП);

При решении отдельных инженерно-геологических задач в опытном порядке применяются электромагнитные методы.

По характеру используемых полей выделяются следующие методы: индуктивные, магнитотеллурические, частотные, радиоволновые, радиолокационные и др. В случае их применения следует руководствоваться соответствующими инструкциями, рекомендациями и пособиями.

1.3. Электроразведку следует применять для решения следующих инженерно-геологических и гидрогеологических задач:

расчленение разреза на литологические слои;

определение глубины залегания кровли скальных грунтов;

картирование погребенных речных долин;

картирование вечномерзлых грунтов;

выявление и оконтуривание закарстованных зон;

установление и прослеживание тектонических нарушений и зон трещиноватости;

определение положения уровня грунтовых вод;

определение направления и скорости движения подземных вод;

определение коррозионной активности грунтов и наличия блуждающих токов.

Все вышеперечисленные задачи решаются, как правило, при использовании нескольких электроразведочных методов или комплекса геофизических методов, включающих электроразведку.

При проведении работ по определению коррозионной активности грунтов и наличия блуждающих токов необходимо руководствоваться также требованиями ГОСТ 9.015-74*.

1.4. При производстве работ масштабы и густота расположения сети наблюдений устанавливаются в зависимости от стадии изысканий, сложности геологического строения изучаемой территории, требуемой точности результатов и определяются целями и поставленными задачами.

При выборе рабочей сети съемки расстояние между точками наблюдений задаются такими, чтобы изучаемый объект (зона нарушения, карстовая зона и т.д.) четко выделялся не менее чем на двух профилях и 3-4 точками на профиле.

Работы по детализации выявленных аномалий проводятся в следующем по крупности масштабе.

1.5. Применение электроразведочных методов основано на различии грунтов по электрическим свойствам (удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость и др.)

Удельное электрическое сопротивление (УЭС) грунтов меняется в широких пределах — от долей до сотен тысяч Ом·м и зависит от состава, состояния, влажности (льдистости), засоленности, пористости, трещиноватости, размеров и формы поровых каналов.

1.6. Для уверенной интерпретации результатов полевых электроразведочных работ следует в обязательном порядке проводить параметрические измерения вблизи скважин (дудок, шурфов), на обнажениях, а в ряде случаев дополнять полевые исследования лабораторными измерениями электрических параметров на образцах и моделях грунтов.

1.7. При инженерно-геологических изысканиях в основном изучается верхняя 15 — 30-метровая толща; при решении отдельных задач глубинность увеличивается до 150-200 м.

Глубина эффективного проникновения электрического тока в землю (Нэф) зависит от структуры геоэлектрического разреза и может изменяться от 0,5 до 0,1 расстояния между токовыми электродами АВ.

При составлении программ работ следует принимать максимальную величину разносов токовых электродов (АВ), равную 4 — 6 Нэф.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

2.1. Электроразведочные работы должны вестись по программе, составленной, как правило, в виде отдельного раздела общей программы инженерно-геологических работ.

Программа должна содержать:

целевое назначение проектируемых работ, увязанное с решением инженерно-геологических и гидрогеологических задач;

методику работ, включая сведения о масштабе и густоте сети наблюдений, объемах параметрических и контрольных измерений, о необходимой точности полевых измерений, технике безопасности и охране окружающей среды;

ожидаемые объемы и результаты работ.

Для небольших по объему электроразведочных работ допускается составлять предписание.

2.2. Электроразведочные работы следует проводить полевыми отрядами (бригадами), являющимися первичными производственными подразделениями, организуемыми для выполнения работ одним из электроразведочных методов с помощью одного электроразведочного прибора, станции или комплекта аппаратуры.

2.3. Указанные отряды (бригады) входят в состав комплексной геофизической (инженерно-геологической) партии.

Укомплектование отряда (бригады) кадрами производится в соответствии с видами и объемами работ, предусмотренными программой и действующим ЕНВиР-И.

2.4. Инженерно-технический состав партии (отряда) комплектуется из следующих работников: начальник партии (отряда), старший геофизик, геофизик (инженер-интерпретатор), старший техник (оператор), техник (вычислитель).

2.5. Начальник партии (отряда) несет ответственность за работу партии (отряда), обеспечивает партию (отряд) необходимой аппаратурой и оборудованием, проводит контроль за производством и качеством работ, несет ответственность за правильное использование и сохранность аппаратуры и оборудования.

2.6. Старший геофизик следит за правильностью ведения работ, непосредственно обеспечивает контроль за качеством наблюдений, руководит обработкой, интерпретацией и оформлением материалов, непосредственно участвует в составлении отчета, обеспечивает партию (отряд) необходимыми нормативно-методическими документами и организует техучебу.

2.7. Инженер-интерпретатор (геофизик) непосредственно руководит камеральной обработкой полевых материалов. Совместно с начальником и старшим геофизиком партии (отряда) или по их поручению производит приемку полевой документации от полевых отрядов, руководит обработкой и осуществляет интерпретацию материалов, принимает участие в составлении отчета.

2.8. Старший техник (техник-оператор) организует работу на участке, производит наблюдения и ведет документацию полевых наблюдений, руководит первичной обработкой материалов, несет ответственность за рабочее состояние аппаратуры и правильность производства наблюдений с ней; в отдельных случаях принимает участие в камеральной обработке материалов, составлении отчетов, а также в ремонте и наладке аппаратуры.

2.9. Техник (вычислитель) ведет полевую документацию, производит контрольные вычисления, построение кривых ВЭЗ и графиков ЭП, выполняет другие вспомогательные работы под руководством старшего техника.

2.10. Персонал электроразведочных отрядов (бригад) организует и выполняет работы в соответствии с действующими «Правилами безопасности при геологоразведочных работах» (М., Недра, 1976 г.).

2.11. После оформления сметно-договорной документации на место работ должен выехать представитель партии (либо нач. партии) для получения разрешения на производство работ, проведения рекогносцировки, организации базы партии (отряда) и найма временных рабочих.

2.12. Основными техническими средствами для производства электроразведочных работ являются переносные измерительные и генераторные устройства (АНЧ-3, АНЧ-5, АЭ-72 и др.) и самоходные электроразведочные станции («Енисей», СГЭ-72, ВП-62 и др.), а также вспомогательное оборудование — электроды (токовые и измерительные), катушки (лебедки), комплекты проводов, батареи питания, контрольно-измерительная аппаратура и др.

2.13. Все виды работ с электроразведочной аппаратурой (эксплуатация, ремонт, наладка, транспортировка и т.д.) должны выполняться в соответствии с требованиями эксплуатационной и ремонтной документации (ГОСТ 2.601-68).

2.14. При получении со склада аппаратуры, оборудования и материалов их техническое состояние должно быть проверено начальником партии или его доверенным лицом.

Аппаратура, полученная со склада, должна быть отрегулирована, испытана и иметь паспорт установленной формы.

2.15. При использовании в качестве источников питания сухих батарей необходимо проверить их внешнее состояние, напряжение под нагрузкой и внутреннее сопротивление. Проверку и приемку генераторных установок (АНЧ, СГЭ-72, ВПО-62 и др.) следует производить в соответствии с требованиями соответствующих инструкций по эксплуатации, прилагаемых к этим установкам.

2.16. Полевой электроразведочный отряд (бригада) должен быть обеспечен специальными проводами марок ГПСМПО, ГПСМП, ПСРП и др., соединительными проводами в гибком шланге, железными или стальными электродами для заземления токовых линий и медными (латунными) электродами для измерительных линий, кувалдами и молотками для забивки электродов, а также резиновыми ковриками, изоляционными материалами (изоляционной лентой, лентой «пара», резиновым клеем).

При работе по методам естественного поля и вызванной поляризации необходимо иметь неполяризующиеся электроды с набором химреактивов для их зарядки (медный купорос, азотную и серную кислоту).

2.17. Перед началом полевых работ начальник отряда совместно с ответственными за выпуск отчета (ст. геофизиком партии), а также топографом должны осмотреть участок работ и составить задание и график работы со схемой расположения магистралей и профилей.

2.18. Разбивка и привязка сети наблюдений должны производиться до начала проведения электроразведочных работ в соответствии с действующими нормативно-методическими документами по топографо-геодезическим работам (СН 212-73 и др.).

2.19. При проведении работ в городских условиях, а также в населенных пунктах со значительной плотностью населения следует иметь соответствующие предупредительные сигналы и простейшие устройства для перехода дорог питающими линиями.

2.20. При производстве работ необходимо выполнение требований «Правил безопасности при геологоразведочных работах», «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», инструкций по технике безопасности для рабочих применительно к их профессии.

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

3.1. Метод естественного электрического поля (ЕЭП)

3.1.1. Метод естественного электрического поля (ЕЭП) следует применять для поисков источников водоснабжения, выявления мест фильтрации вод из водохранилища и каналов, изучения динамики влагопереноса в зоне аэрации, изучения оползней, выявления зон тектонических нарушений, определения коррозионной активности грунтов и наличия блуждающих токов.

3.1.2. Необходимым условием для проведения работ методом ЕЭП является наличие благоприятной гидрогеологической, гидрохимической и геологической обстановки, способствующей созданию достаточно интенсивных естественных электрических полей. Препятствием для применения метода являются блуждающие токи.

3.1.3. Наблюдения в методе ЕЭП проводятся двумя способами — потенциала и градиента потенциала.

В способе потенциала измеряют потенциал точки М по отношению к какой-либо опорной точке профиля (точке N); в способе градиента потенциала — разность потенциалов между соседними точками.

Наблюдения в основном следует производить по способу потенциала. Способ градиента применяется в условиях наличия электрических помех (блуждающих токов).

3.1.4. Для работы по методу ЕЭП применяется аппаратура типа АЭ-72. При стационарных наблюдениях в случае непрерывной регистрации сигналов следует использовать записывающие приборы типа ПАСК-9, ФР-5, Н-361 и др.

3.1.5. В качестве измерительных электродов используются неполяризующиеся электроды, для соединения — легкие провода типа ГПСМПО, ПСРП. Измерения следует проводить с использованием тщательно выбранных неполяризующихся электродов, имеющих малую разность собственных потенциалов (не более 1-2 мВ) и устойчивых во времени.

В процессе работы электроды необходимо устанавливать в разрыхленную почву в лунки; во время перерывов в наблюдениях электроды содержатся в идентичных условиях; после работы электроды устанавливают во влажной почве, политой медным купоросом, и соединяют друг с другом медным проводом.

3.1.6. При разбивке системы профилей, особенно для способа градиента, следует избегать крутых склонов, мест скопления производственных отходов, мест интенсивных утечек электрического тока. Расстояние между профилями в зависимости от ожидаемых аномалий принимается от 5 до 50-100 м, шаг наблюдений по профилю от 2 до 20 м.

3.1.7. Наблюдения потенциала, как правило, ведут с магистральной точки профиля, вблизи которой располагается неподвижный электрод (N). Подвижный электрод (М) перемещается по профилю. По окончании измерений на последней точке профиля производится смотка провода с остановками для повторных (контрольных) наблюдений в точках сомнительной (неуверенной) первичной записи.

При переходе с одного профиля на следующий производится увязка значений поля между профилями по магистральным точкам (точкам стояния неподвижного электрода N на профилях) и крайними пикетами. По окончании измерений на всех профилях планшета производится повторная увязка значений поля всех профилей по магистрали.

3.1.8. Наблюдения по способу градиента ведутся по замкнутым полигонам, каждый из которых представляет собой два профиля, увязанных по магистрали и крайним точкам.

Наблюдения производятся с перестановкой электродов через один пикет (при переходе передний электрод остается на месте, задний переносится через два интервала вперед). При переходе с точки на точку подключение проводов к прибору не меняется. Провод, подключенный к клемме М прибора, всегда направлен вперед по ходу профиля.

3.1.9. Оценка точности наблюдений по способу потенциала производится по средней величине расхождения значений между основными и повторными наблюдениями. В нормальных условиях средняя величина расхождения по планшету не должна превышать 5 мВ; на отдельных точках эти расхождения не должны превышать 15 мВ; в аномальных точках ±15% от измеряемой величины. Оценка точности при наблюдениях по способу градиента потенциала производится по величине невязки, которая не должна превышать 5% суммы абсолютных значений измеренных градиентов по планшету.

Расхождение наблюдений на отдельных точках в спокойном поле не должно превышать 5 мВ, в аномальных полях — 15 мВ.

3.1.10. При детализации аномалий основные наблюдения повторяются полностью как на аномальном, так и соседних профилях.

Повторные наблюдения необходимо проводить на каждой 5-й или 10-й точке. Помимо последних необходимо проводить контрольные наблюдения, объем которых может составлять от 10 до 30% общего объема работ.

3.1.11. Запись результатов наблюдений по методу ЕЭП следует проводить в полевом журнале, форма которого приведена в приложении 1, ф.4 и ф.5.

3.2. Метод электрического зондирования (ЭЗ)

3.2.1. Метод электрического зондирования (ЭЗ) следует применять для расчленения литологического разреза и определения глубины залегания коренных пород, выявления зон трещиноватости при поисках и прослеживании крупных карстовых нарушений, подземных горных выработок, выявления линз соленых и пресных вод, локальных переуглублений, изучения мерзлых пород (выявление таликов, жильных льдов и высокольдистых пород и т.д.).

3.2.2. Наиболее благоприятными для эффективного применения вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) являются следующие условия:

углы наклона геоэлектрических границ не превышает 20°;

наличие небольшого количества геоэлектрических слоев в разрезе при их значительной дифференциации по удельному электрическому сопротивлению;

отсутствие экранирующих (высокого и низкого сопротивления) горизонтов в разрезе;

наличие опорного электрического горизонта.

3.2.3. Для выявления структур с углами падения до 40° следует использовать установку по способу «двух составляющих», в которых измерения осуществляются двумя взаимно перпендикулярными приемными (измерительными) линиями с общим центром.

3.2.4. Сеть наблюдений выбирается в зависимости от поставленных задач, размеров и глубины залегания изучаемых объектов.

Критерием выбора оптимального расстояния между точками ВЭЗ является требование прослеживаемости выделяемых геоэлектрических границ не менее чем на двух-трех соседних ВЭЗ.

При рекогносцировочных работах расстояние между точками ВЭЗ принимается равным 100-200 м, а расстояние между профилями — 200-500 м.

При детальных исследованиях расстояния между точками ВЭЗ и разведочными профилями уменьшается до 25-50 м.

3.2.5. Для изучения возможных искажений, связанных с горизонтальной неоднородностью разреза, должны быть выполнены «крестовые» зондирования. «Крестовые» зондирования производятся также в тех точках, когда по характеру полученной кривой зондирования (кривой ВЭЗ) предполагается резкое проявление горизонтальной неоднородности.

Объем «крестовых» зондирований должен быть не менее 5% общего объема зондирований.

Для установления преимущественного направления зон трещиноватости (установления анизотропии разреза) выполняются круговые зондирования по четырем азимутам через 45°.

3.2.6. ВЭЗ выполняется симметричной установкой АМNВ. Рекомендуемые разносы линий АВ и МN приведены в приложении 2.

Максимальная длина разносов АВ определяется необходимостью четкого выделения на кривой ВЭЗ опорного горизонта не менее чем тремя точками.

При переходе от одной измерительной линии к другой обязательно перекрытие кривой ВЭЗ в двух точках.

3.2.7. При выполнении ВЭЗ необходимо соблюдать следующие требования:

центр ВЭЗ следует располагать на ровном месте, поблизости от которого в радиусе 20-30 м нет ям, канав или естественных неровностей рельефа;

легкость подъезда (или подхода) к центру ВЭЗ;

при ориентировке разносов следует избегать пересечений линий с подземными коммуникациями, ЛЭП, железнодорожными путями, резко неоднородными толщами, залегающими вблизи поверхности, резкими формами рельефа, речками, застроенными территориями;

направление разносов токовых электродов (АВ) выбирается с учетом тектонических и геоморфологических особенностей района работ, условий проходимости и удобства работ вдоль профиля.

3.2.8. При устройстве заземлений должны быть приняты меры для уменьшения сопротивления заземления путем увеличения количества электродов в токовых линиях или подлива воды.

В случае неблагоприятных условий заземления положение электродов может быть смещено относительно заданной точки в место, наиболее благоприятное для устройства заземления, при этом смещение заземлений до 0,1 практически не влияет на результаты измерений.

3.2.9. Для уменьшения возможного влияния утечек измерительную линию следует располагать в 1-5 м от токовой (при разносах АВ до 100 м); в сырую погоду — до 10 м.

Все возможные источники утечек (прибор, батареи, катушки токовых линий) следует располагать по возможности дальше от измерительных электродов.

При измерении утечки следует выполнять требование техники безопасности. При хорошей изоляции проводов и сухой почве контроль утечки в методе ВЭЗ следует производить на максимальных разносах АВ.

В сырую погоду, при влажной почве и плохом состоянии проводов контроль утечки производится на каждой измерительной линии при максимальных разносах АВ для данной линии MN.

Величина утечки считается допустимой, если разность потенциалов, обусловленная наличием утечки, не превышает 5% измеряемой разности потенциалов.

3.2.10. Работы по методу ВЭЗ проводятся с помощью переносной аппаратуры типа АЭ-72, или электроразведочными станциями типа «Енисей»; в случае наличия сильных электрических помех — на переменном токе низкой частоты типа АНЧ. В качестве источников питания используются батареи типа 29ГРМЦ-13 и 69ГРМЦ-6, а в благоприятных случаях (в случаях высокоомного разреза) — батареи серии ПМЦГ или АМЦГ. При применении разносов более 1 км следует использовать электроразведочные станции.

3.2.11. Запись результатов зондирования следует заносить в полевой журнал, форма которого приведена в приложении 1, ф.6. Параллельно с записью результатов вычерчивается кривая зондирования (кривая ВЭЗ) на логарифмическом бланке с модулем 6,25.

До нанесения на бланк результата измерений на данном разносе переход на следующий разнос не разрешается.

Во всех точках, где нарушается закономерный ход кривых, следует проверять правильность размеров линий АВ, брать повторные замеры, проводить контроль утечки в линиях. Измерение расстояний между заземлениями должно проводиться с погрешностью не более 1%, при малых разносах АВ (менее 5 м) допускается погрешность измерения до 3%.

3.2.12. Отклонение значений от их среднего арифметического при повторных измерениях не должно превышать ±5%. Абсолютная разность средних арифметических значений контрольного и основного зондирования для каждого разноса не должна превышать ±5%; на больших разносах при трудных условиях измерений — до ±7%.

3.3. Метод электропрофилирования (ЭП)

3.3.1. Метод электропрофилирования на постоянном токе следует использовать для выявления и оконтуривания положения неоднородностей геологического разреза в горизонтальном направлении с приближенной оценкой интервала глубин, на которых эта локальная неоднородность наблюдается.

Метод ЭП применяется в качестве основного метода при решении следующих задач:

оконтуривание и оценка элементов залегания границ локальных неоднородностей (зон трещиноватости, тектонических нарушений, карстовых зон и т.д.);

изучение распространения в плане вечномерзлых пород и выявление в пределах мерзлых массивов льда и сильнольдистых пород, оконтуривание зон таликов, жильных льдов, изучение динамики слоя протаивания и промерзания;

картирование кровли скальных и мерзлых пород;

определение коррозионной активности грунтов.

3.3.2. Благоприятными условиями для применения метода ЭП являются:

крутое падение контактов пород и зон нарушений;

резкое различие в удельном сопротивлении слагающих толщ и выдержанность удельного сопротивления в каждой из толщ;

относительная простота геоэлектрического разреза.

3.3.3. При электропрофилировании применяются как симметричные (одно- двух- и многоразносное СЭП), так и несимметричные схемы (дипольное электропрофилирование — ДЭП, комбинированное электропрофилирование — КЭП с установкой АМNВ и электропрофилирование в модификации срединного градиента — СГ).

Симметричные схемы позволяют более четко определить положение и глубину залегания неоднородностей, особенно в случае применения многоразносных схем.

Несимметричные схемы (с одним электродом, удаленным в «бесконечность», находящимся на расстоянии, в 10 раз превышающем эффективную глубину разведки в пункте измерения) обладают значительно большей чувствительностью к вертикальным неоднородностям разреза, но не позволяют точно определять положение этой неоднородности.

3.3.4. В местностях с плотной застройкой рекомендуется использовать ЭП в модификации срединного градиента, при этом токовые электроды схемы СГ могут устанавливаться несимметрично относительно профилей измерительных электродов, что позволяет оптимально использовать незастроенные участки территории. Коэффициенты установки в этом случае рассчитываются для каждого расположения электродов.

3.3.5. При изучении территорий, характеризующихся значительной изменчивостью УЭС в плане, особенно в случаях необходимости выделения локальных неоднородностей разреза, рекомендуется использовать схему «вычитания полей».

Сущность ее заключается в установке вместо одной питающей линии двух параллельных питающих линий с раздельными источниками питания и противоположно направленными в них токами.

Длина линий должна отличаться друг от друга не более чем в 1,5 раза.

Сила тока в токовых линиях рассчитывается по специальным формулам таким образом, чтобы плотность тока в верхней части толщи разреза, соответствующей более короткой линии, полностью компенсировалась плотностью тока, создаваемой более длинной линией. Эффективная глубина разведки при использовании схемы «вычитания полей» принимается равной 0,9 АВ.

3.3.6. Измерения в методе ЭП выполняются с помощью переносных приборов на постоянном (АЭ-72) и переменном (АНЧ-3) токе.

КЭП и СЭП выполняются с аппаратурой постоянного тока.

ЭП в модификации СГ и ДЭП целесообразно выполнять с низкочастотной аппаратурой.

3.3.7. Работы методом ЭП следует вести по предварительно разбитой сети.

Разведочные профили следует ориентировать по возможности вкрест простирания изучаемых объектов с учетом рельефа местности.

3.3.8. При проведении работ методом ЭП в случаях обнаружения аномалий на концах профилей измерения должны быть продолжены до выхода в нормальное поле.

3.3.9. Размеры токовых и измерительных линий, а также разносы установок в методе ЭП выбираются такими, чтобы изучаемый объект фиксировался достаточно четко. При выборе разносов следует пользоваться данными рекогносцировочных ВЭЗ и результатами параметрических работ, выполненными над известными объектами.

3.3.10. При выборе разносов в схеме СЭП (установка АА’MNB’B) следует руководствоваться следующими методическими рекомендациями:

длина питающих линий должна быть кратной длине измерительной линии ( ) и шагу измерений;

разница между разносами должна быть более 2 ;

отношение питающих линий друг к другу выбирается таким, чтобы наиболее полно характеризовать геоэлектрический разрез.

Работы с установкой АА’MNB’B могут вестись с одной питающей линией, имеющей разрыв у заземлений А’ и B’, или с двумя независимыми линиями.

3.3.11. Оптимальная длина разносов в схеме КЭП ( и ) зависит от глубины расположения и размеров изучаемых объектов.

Для исключения влияния удаленного электрода на результаты измерений его следует относить на расстояние не менее 10 от планшета работ.

3.3.12. При проведении работ методом ЭП в модификации срединного градиента (СГ) при одном положении питающих электродов АВ отрабатывается участок, включающий от 3 до 7 и более соседних профилей.

Измерения ведутся в средней части АВ на профилях длиной до 0,8 в обе стороны от магистральной (осевой) линии, не доходя до питающих электродов на расстояние, обеспечивающее необходимую глубинность исследования.

3.3.13. Погрешность измерений в методе ЭП определяется по относительной разности значений основных и повторных наблюдений.

Средняя относительная разность значений по участку работ не должна превышать 10% (в условиях помех).

3.3.14. Результаты измерений при ЭП записываются в журнал (приложение 1, ф.7) и оформляются обычным порядком. В графе «Примечание» указывается привязка наблюдений к скважинам и горным выработкам. При необходимости вычерчивается абрис местности, записываются сведения о погодных условиях и других факторах, влияющих на результаты наблюдений. Одновременно строятся графики (или ). Точки графиков соответствуют центрам измерительных линий.

Рабочие графики ЭП должны быть оформлены в день выполнения наблюдений.

3.4. Метод вызванной поляризации (ВП)

3.4.1. Метод вызванной поляризации (ВП) рекомендуется применять для исследования строения разреза в вертикальном и горизонтальном направлениях. Метод основан на изучении вторичных электрических полей, возникающих в результате физико-химических процессов, протекающих в породах при наложении первичного электрического поля.

3.4.2. Методом ВП решаются задачи расчленения разреза по литологическому составу, влажности, льдистости, выделения водоносных пород, определения уровня грунтовых вод, количественной оценки засоленности пород зоны аэрации, изучения оползневых массивов, картирования сильнольдистых мерзлых грунтов.

Метод в основном применяется для уточнения и более надежной и достоверной интерпретации результатов зондирования и профилирования.

3.4.3. В инженерных изысканиях метод ВП преимущественно применяется с использованием импульсов постоянного тока. Основные измеряемые величины — это кажущаяся поляризуемость и кажущееся удельное электрическое сопротивление .

Кажущаяся поляризуемость характеризует отношение величины, измеренной через определенное время после выключения тока разности потенциалов, , к величине разности потенциалов, измеренной во время пропускания тока, , выраженное в процентах:

3.4.4. Работы методом ВП проводятся в двух модификациях — зондирования (ВЭЗ ВП) и профилирования (ЭП ВП).

Применение зондирования ВЭЗ ВП наиболее эффективно для изучения массивов с горизонтальными или близко к горизонтальным (не более 20) границами раздела отложений с различными УЭС и поляризационными свойствами.

Профилирование ЭП ВП целесообразно применять для выявления крутопадающих границ в массиве, разделяющих отложения с различными электрическими свойствами.

3.4.5. Измерения в методе ВЭЗ ВП рекомендуется выполнять симметричной установкой Веннера (АМ=MN=АВ); критерии выбора разносов установки те же, что и при обычном ВЭЗ, при этом разносы токовой и измерительной линий увеличиваются одновременно. Измерения в методе ЭП ВП выполняются также с помощью симметричных установок.

3.4.6. При проведении работ методом ВП используется аппаратура типа ВП-62, СВП-74, ИНФАЗ-ВП и др. Допускается применение самодельных установок к приборам АЭ-72 при условии соответствия их техническим параметрам измерений.

В качестве измерительных электродов следует использовать неполяризующиеся электроды с собственной поляризацией не более 2 мВ, в качестве токовых — металлические штыри.

3.4.7. Система наблюдений методом ЭП ВП устанавливается исходя из задач, решаемых этим методом.

В случае использования его в качестве основного наблюдения выполняются по системе профилей, при этом критерии выбора расстояния между профилями и шага наблюдений остаются аналогичными обычному ЭП.

При использовании метода в качестве вспомогательного измерения производятся только на аномальных участках профилей.

3.4.8. Результаты измерений на точке фиксируются в журнале установленной формы (приложение 1, ф.8). По данным измерений вычерчиваются графики значений и .

3.4.9. Точность измерений устанавливается путем повторных (через 10 точек) и контрольных наблюдений; общий объем последних должен составлять не менее 5%, в условиях сильных помех — 10-20%.

Точность измерений на отдельной точке оценивается по средней относительной погрешности, которая не должна превышать 5% для измерений , 2,5% — для. В условиях насыщенных помех допускается проведение работ с удвоенной погрешностью измерений.

3.5. Метод заряда (МЗ)

3.5.1. Метод заряда (МЗ) применяется для выявления и оконтуривания заполненных карстовых полостей в околоскважинном пространстве, выделения разрывных нарушений, а также для определения направления и скорости движения подземного потока (гидрогеологический вариант МЗ).

3.5.2. Для решения инженерно-геологических и гидрогеологических задач в настоящее время используется метод заряда с измерением характеристик электрического поля (МЗЭП).

Эффективность метода заряда зависит от соотношения электрических параметров, проводящей среды и вмещающих пород, условий залегания проводящей среды и т.д.

Наиболее благоприятными условиями для работы МЗ являются участки с резкой контрастностью УЭС изучаемого объекта и вмещающих пород.

3.5.3. Работы по МЗ проводятся путем измерения градиента потенциала (основной способ регистрации). В отдельных случаях эти измерения дополняются измерением потенциала в каждой 5-10 точках для расчета поля потенциала по всему участку.

В условиях отсутствия помех измерения проводятся прибором АЭ-72, станцией типа «Енисей», при наличии помех — помехозащищенной аппаратурой типа АНЧ-3.

3.5.4. Измерение градиента потенциала осуществляется по профилям, ориентированным вкрест преобладающего простирания объектов — длину измерительной линии MN и шаг наблюдений обычно берут равными 5 м.

3.5.5. Измерение потенциала следует проводить по системе параллельных или радиальных профилей в зависимости от имеющейся ситуации. Наиболее удобной является радиальная схема наблюдений по восьми профилям (16 лучей), отходящим от устья скважины через 45°. При параллельной сетке наблюдений расстояние между профилями принимают равным 20-25 м с ориентировкой профилей вкрест предполагаемого простирания изучаемого объекта. Расстояние между точками наблюдений рекомендуется не более 10 м. При изучении тел небольших размеров сетку профилей и шаг наблюдений выбирают исходя из расчета фиксаций аномалии не менее чем по двум профилям и трем точкам на профиле.

3.5.6. Зарядный электрод А устанавливается в проводящей зоне изучаемого объекта (например, в карстовой полости) в скважине при помощи щеточного зонда; второй токовый электрод В («бесконечность») заземляется на поверхности земли на расстоянии, превышающем в 10 раз глубину заземления электрода А с тем, чтобы его полем можно было пренебречь в пределах исследуемой площади.

3.5.7. Для учета влияния локальных поверхностных неоднородностей (техногенных образований) следует проводить измерения потенциала (градиента потенциала) при расположении зарядного электрода А на устье скважины.

3.5.8. Оценка точности наблюдений проводится по средней относительной разности значений рабочего (первичного) и контрольного измерений (с новой установкой электродов); при этом допустимая величина расхождения не должна превышать 10%, в условиях помех — 15%. Объем контрольных наблюдений составляет не менее 10% объема всех рабочих наблюдений.

3.5.9. Гидрогеологический вариант МЗ применяется в модификации изолиний потенциала.

Съемку изолиний потенциала производят по системе радиальных профилей. Зарядный электрод погружают в скважину до середины водоносного горизонта, второе заземление относят на расстояние, в 10 раз превышающее глубину погружения зарядного электрода; в скважину до уровня водоносного горизонта вводится электролит, обычно концентрированный раствор поваренной соли.

3.5.10. После погружения электролита снимается первая серия изолиний потенциала, называемая базисными изолиниями. Расстояние между устьем скважины и базисными изолиниями должно в 1,5-2,5 раза превышать глубину погружения зарядного электрода.

3.5.11. Последующая съемка изолиний производится через определенные интервалы времени, величина которых устанавливается эмпирически в соответствии со скоростью движения подземных вод в конкретном пункте наблюдений. По направлению и величинам смещения изолиний относительно базисных судят о направлении и величине действительной скорости движения подземных вод. МЗ применяется для изучения движения относительно пресных вод с общей минерализацией до 1 г/л.

3.5.12. Для корреляции и определения размеров объекта, вскрытых двумя (и более) скважинами, применяют МЗ в варианте электрической корреляции (МЭК).

При проведении работ МЭК в скважине, называемой зарядной, помещают токовый электрод А, а по соседней, измерительной скважине снимают кривые потенциала или градиента потенциала (корреляционные кривые). Кривые градиента потенциала регистрируются в тех случаях, когда запись кривых потенциала затруднена из-за помех. Второй токовый электрод В относят от измерительной скважины на расстояние, в 10 раз превышающее расстояние между изучаемыми скважинами.

Измерения производятся при подъеме электрода М от забоя скважины, либо непрерывно с помощью каротажных станций, либо поточечно через 0,5-1 м с аппаратурой типа АЭ-72, АНЧ-3 или аналогичной.

3.5.13. При проведении работ МЭК следует особо обращать внимание на утечки в токовой линии, особенно на утечки из токовой в измерительную линию. Оценка точности проводится по обычной схеме сопоставления рабочих и контрольных измерений; эти расхождения не должны превышать 5%.

3.6. Электроразведка на акваториях

3.6.1. При проведении электроразведки на акваториях рекомендуется применять методы ВЭЗ и ЭП. Работы могут проводится как с поверхности воды (на речных водоемах), так и по дну водоема (озера, морской шельф и т.д.).

3.6.2. При проведении работ с поверхности воды необходимо иметь плавсредства (лодки, плоты), на которых устанавливаются токовая линия (две концевые лодки) и измерительная линия (центральная лодка, заякоренная).

К линиям на расстоянии 1-2 м друг от друга прикрепляются деревянные или пенопластовые боны размерами 3-5 см для поддержания линий на плаву. Особое внимание следует уделять предотвращению сноса линий течением. Измерения проводятся по обычной схеме, только не при размотке, а при смотке токовой линии. В качестве электродов используются медные или угольные пластины размером около 10 см.

3.6.3. Донные зондирования рекомендуется выполнять двусторонними трехэлектродными или дипольными осевыми установками. Измерительная установка (по А.Н.Боголюбову) монтируется в виде косы с выводом концов от токовых и измерительных электродов в центре. Коса изготавливается из серийного геофизического провода (ГПСМО или ПСМО) и прикрепляется к буксирному тросу, предварительно размеченному.

3.6.4. При проведении донных зондирований в центре каждого ВЭЗ рекомендуется измерять глубину водоема и определять с помощью резистивиметра УЭС воды на разных уровнях.

3.6.5. Привязка пунктов наблюдений осуществляется с помощью двух теодолитов, устанавливаемых на берегу методом прямых засечек на пункты наблюдений. Точность привязки — не менее 5 м.

3.6.6. Детальность и точность расчленения разреза по данным донных ВЭЗ определяется теми же параметрами, что и в случае обычных ВЭЗ. Регистрация наблюдений проводится в журналах обычной формы (приложение 1, ф.6).

3.6.7. Электроразведочные работы на акваториях целесообразно проводить зимой со льда. Для устройства заземлений ручным ледобуром или механической установкой бурят лунки. Применяется обычная донная установка. Токовые и измерительные электроды конусообразной формы изготавливают из свинца. Масса электродов подбирается в зависимости от скорости течения.

3.7. Документация полевых наблюдений

3.7.1. Документация результатов полевых наблюдений должна вестись по установленной форме для каждого электроразведочного метода с выполнением соответствующих требований.

Основными первичными документами работы партии (отряда, бригады) являются полевые журналы, осциллограммы, диаграммные ленты наряду с журналами регистрации и обработки первичных материалов.

3.7.2. Полевые журналы должны быть пронумерованы до заполнения журнала. На обложке и титульном листе должны быть указаны все необходимые данные: организация, район работ, метод наблюдений, номер журнала, фамилия начальника партии (отряда), оператора, вычислителя, тип и номер прибора (станции), дата начала и окончания записей в журнале. Кроме того, необходимо написать обращение к нашедшему журнал (в случае его потери) с просьбой возвратить его по соответствующему адресу. Форма записи на титульном листе приведена в приложении 1, ф.2.

3.7.3. На каждом листе должен быть заголовок (не более 4-6 см) с записью необходимых сведений об участке работ, номере профиля (точки наблюдения), схеме установки, типе прибора, дате производства работ, погодных условиях.

В полевом журнале при необходимости следует сделать абрис (зарисовку) участка работ, точки зондирования или профиля наблюдения.

3.7.4. Записи в журнале ежедневно подписывают оператор и вычислитель. Проверка вычислений удостоверяется подписью проверявшего журнал должностного лица (начальника партии, старшего геофизика).

Приемка журнала начальником партии скрепляется его подписью в конце журнала с указанием числа страниц и выполненных точек наблюдений, а также принятых объемов работ.

3.7.5. Записи в журнале ведут простым карандашом средней твердости. Не допускается запись химическим карандашом и чернилами. Категорически запрещается стирание и подчистка записей.

Ошибочно записанные данные вычеркиваются тонкой линией. Не допускается ведение записей на отдельных листах с последующим переписыванием их в полевой журнал.

3.7.6. Параллельно с рабочими записями в журнале для всех видов ЭП, методов ВЭП, ВП и заряда вычерчивают полевые графики в определенном масштабе. Кривые зондирования (ВЭЗ) вычерчивают в поле на стандартном логарифмическом бланке модуля 6,25 см.

На графиках и бланках зондирования указываются участок работ, местоположение профиля (точки), горизонтальный и вертикальный масштабы, дата работ (на бланках ВЭЗ значение в начале и конце кривой). Крестовые и повторные кривые зондирования вычерчиваются рядом с основной кривой штриховой линией. Полевые графики являются элементом полевой документации.

3.7.7. На всех осциллограммах и диаграммных лентах должен быть заполнен паспорт, в котором указываются схема установки, номер осциллограммы и точки наблюдения, условия измерений, дата измерения и последней эталонировки (градуировки) и подпись оператора.

3.7.8. Учет работы партии (отряда) следует вести в дневнике по форме приложения 1, ф.1. В дневнике дополнительно записывают изменения в составе партии (отряда), даты начала и окончания работ на участках, даты сдачи полевых материалов начальнику партии (отряда) и т.д.

3.7.9. Первичную полевую обработку материалов следует производить ежедневно по мере выполнения работ с достаточной полнотой и тщательностью, чтобы обеспечить правильную ориентировку работ в процессе их выполнения и полноту решения поставленных задач.

3.8. Контроль, оценка качества и приемка полевых работ

3.8.1. Контроль и оценка качества работ должны производиться на всех этапах их выполнения в соответствии с СТП 00-3.4.7.

Первичный (внутренний) контроль за качеством полевых работ должен осуществлять начальник партии (отряда) в процессе работ.

Начальник отряда, если он не является оператором, должен контролировать работу операторов не реже двух раз в неделю.

В ходе контроля проверяются:

состояние аппаратуры и оборудования;

правильность выполнения полевых наблюдений;

правильность ведения полевой документации;

повторные и контрольные наблюдения;

состояние техники безопасности.

3.8.2. Приемка материалов должна осуществляться сразу же после окончания полевых работ комиссией в составе главного (старшего) геофизика отдела, начальника партии (старшего геофизика партии) и оператора-производителя работ, которые оценивают качество работ по следующим показателям:

объем выполненных работ и их соответствие программе и заактированному объему;

правильность ведения работ в методическом и техническом отношениях;

наличие и достаточность повторных и контрольных наблюдений;

правильность оценки точности наблюдений;

объем выявленного брака и его причина;

полнота используемых геологических и геофизических данных, включая опорное и контрольное бурение;

достаточность материала, пригодного для дальнейшей обработки и интерпретации.

3.8.3. При приемке материалов следует браковать наблюдения, которые являются заведомо неверными или ненадежными и не могут быть использованы для решения поставленной задачи вследствие нарушений требований нормативно-методических документов. Объем забракованного материала должен указываться в акте комиссии. В случае, если объем забракованного материала превышает 30% всего объема материала, работы бракуются полностью.

3.8.4. Акт комиссии по приемке материалов полевых работ утверждается руководством отдела и прилагается к отчету.

4. КАМЕРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА И ОТЧЕТНОСТЬ

4.1. Камеральная обработка материалов

4.1.1. Задачей камеральных работ является полная обработка и интерпретация материалов и составление отчета по работам партии (отряда).

Камеральная обработка должна производиться камеральной группой, выделяемой из работников партии (отряда).

Камеральной группе сдаются полевые журналы, осциллограммы, диаграммы, полевые графические материалы, топографо-геодезические и другие материалы.

4.1.2. В камеральной группе проверяют на выборку вычисления (5-10%), уточняют или вычерчивают заново карты графиков ЭП, кривые зондирования и составляют сводные карты графиков, изолиний и т.д., осуществляют их анализ, качественную и количественную интерпретацию.

4.1.3. Качественная интерпретация должна предшествовать количественной.

На этапе качественной обработки материалов необходимо по возможности составить:

карту типов кривых ВЭЗ (кривых ВЭЗ ВП);

сводную карту графиков ЭП для различных разносов линий АВ;

разрезы по профилям ВЭЗ;

карты и графики потенциалов ЕЭП;

полярные диаграммы круговых вертикальных зондирований (КВЗ);

диаграммы изолиний МЗ.

Методика построения указанных качественных материалов изложена в соответствующих документах.

4.1.4. Количественная интерпретация проводится с помощью теоретических и экспериментальных палеток с использованием данных электрокаротажа, лабораторных определений электрических свойств грунтов и геологических данных.

Наиболее распространенными являются альбомы палеток К. Шлюмберже, А.М. Пылаева, В.Н. Дахнова, Б.К. Матвеева, А.А. Огильви и В.К. Хмелевского.

Кривые ВЭЗ ВП интерпретируются с помощью палеток В.А. Комарова.

4.1.5. Карты графиков ЭП и ЕЭП сопоставляют с геологическими картами и разрезами и данными других геофизических методов (параметрическими наблюдениями, каротажем, материалами изучения физических свойств грунтов и т.д.).

4.1.6. Для обработки и интерпретации электроразведки следует использовать разработанные программы автоматизированной обработки данных на ЭВМ, на основе алгоритмов способа подбора или прямого численного анализа (приложение 3).

4.1.7. Результаты камеральной обработки представляются в виде соответствующих карт, геоэлектрических разрезов, карт фактических результатов работ и т.д. На основе камеральной обработки выделяются участки для детализации работ и проверки их другими геофизическими методами, а также намечаются места заложения скважин.

4.1.8. По каждому объекту в результате камеральной обработки представляются следующие материалы:

план (карта) фактического материала с нанесением всех профилей и точек электроразведочных наблюдений и горных выработок (скважин, дудок, шурфов и т.д.);

карты графиков ЭП по всему участку с картами графиков детализационных работ в более крупном масштабе;

карты изолиний МЗ;

при работе по методу зондирования альбом кривых ВЭЗ (ВЭЗ ВП), карты типов кривых ВЭЗ, карты УЭС по различным срезам, характеризующие рыхлую толщу пород и скальное основание;

карта результатов работ с нанесенными аномальными зонами, структурными линиями и осями, выделенными по геофизическим данным, с указанием местоположения точек для проведения проверочных скважин.

4.2.1. Отчет должен содержать исчерпывающие сведения о выполненных электроразведочных работах на объекте.

Формулировки в тексте отчета должны быть краткими и точными, а выводы — обоснованными.

4.2.2. При выполнении электроразведочных работ в комплексе инженерно-геологических изысканий составляется отдельная глава в комплексном отчете по изысканиям на объекте.

При выполнении самостоятельных электроразведочных работ составляется отчет по проведенным работам, состоящий из разделов, определяемых требованиями СТП 00-3.3.6-79.

4.2.3. Отчет должен включать следующие разделы:

введение, в котором кратко описывается цель и задачи работы, условия их проведения, сроки, объемы и перечисляется состав исполнителей;

общие сведения о районе работ, в котором приводятся краткие сведения о географическом положении района работ, дается краткий геологический очерк района с необходимыми сведениями о стратиграфии, тектонике, гидрогеологии;

методика и техника полевых работ, в котором содержатся сведения о применявшихся методах и схемах измерения, освещаются условия производства работ и принятые, при необходимости, меры для исключения влияния помех на результаты измерений; дается описание расположения профилей, точек наблюдений; кратко излагаются способы разбивки, привязки и закрепления геодефических профилей и точек наблюдения; оценивается точность наблюдений; дается характеристика качества полевых материалов на основе акта технической приемки;

методика обработки и интерпретации результатов, в котором дается описание принятой методики интерпретации с описанием приемов и способов исключения или учета погрешностей, вносимых местными условиями;

результаты работ, в котором дается анализ и геологическая трактовка полученных результатов, сравнение и увязка полученных результатов с результатами буровых, опытных, лабораторных работ;

выводы и заключение, в котором в краткой форме изложены результаты работы и даны необходимые рекомендации.

При представлении результатов электроразведочных работ в составе отчета об инженерно-геологических изысканиях исключаются сведения об условиях работ и о геологии участка, а также выводы и заключения, а основные сведения разделов методика и техника полевых работ, методика обработки и интерпретации и результаты работ приводятся в подразделе «Геофизические работы» общего отчета.

4.2.4. К отчету должны быть приложены следующие материалы:

обзорная карта (план), в которой указывается положение исследуемого участка;

карта фактического материала с нанесением всех профилей, точек наблюдений;

линии геоэлектрических разрезов и т.д.;

карты значений в изолиниях для выбранных глубин среза;

карта графиков ЭП;

альбом кривых ВЭЗ (прилагается только к архивному экземпляру отчета);

геолого-геофизические и геоэлектрические разрезы;

карты результатов работ.

4.2.5. Графические материалы электроразведочных работ должны представляться в том же масштабе, что и инженерно-геологические.

Вертикальный масштаб графиков , , ЕЭП и т.п. определяется требованием, чтобы максимальная ожидаемая погрешность не превышала 2 мм на графике.

ФОРМЫ ПОЛЕВЫХ ЖУРНАЛОВ

ДНЕВНИК ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОЙ ПАРТИИ (ОТРЯДА)

________________________ отряд ______________________ партии

________________________ 19 __ г.
(месяц)
Нач. отряда _______________

Категория местности, условия пере-

Сеть наблю- дений

Дневная норма в физи- ческих

Выполнение физических точек

Выпол- нение дневно- го зада-

предисловие

Опыт электроразведочных работ в системе государственного проектного института «Союздорпроект» с 1955 г. показал, что применение электроразведки при решении инженерно-геологических задач на трассах проектируемых автомобильных дорог значительно сокращает стоимость изысканий и повышает, качество выпускаемого проекта.

На основе обобщения накопленного опыта составлена настоящая инструкция, которая содержит требования, предъявляемые к электроразведочным работам при изысканиях трасс автомобильных дорог и является руководящим документом для электроразведочных отрядов Союздорпроекта Главдорстроя Министерства транспортного строительства СССР.

«Инструкция по производству электроразведочных работ при изысканиях автомобильных дорог» составлена Тбилисским филиалом ГПИ «Союздорпроект» (автор инструкции — Л.С. Чантуришвили) и рекомендована Главтранспроектом Минтрансстроя СССР в качестве пособия для изыскателей и проектировщиков автомобильных дорог.

Инструкция введена в действие Союздорпроектом с 1 мая 1961 года.

ВВЕДЕНИЕ

В решении задач инженерной геологии, в частности, при изысканиях трасс проектируемых автомобильных дорог, находит широкое применение ; электроразведка. С ее помощью и контрольных геолого-разведочных выработок могут определяться геологические разрезы для отдельных сооружений, устанавливаться мощность и границы оползней и карстовых зон. Электроразведка может применяться с целью поисков и разведки месторождений строительных материалов и т.д.

Надо полагать, что в дальнейшем при изысканиях трасс автомобильных дорог в отдельных случаях будут использованы также сейсмические, магнитные, радиометрические и другие геофизические методы разведки.

На данном же этапе, исходя из опыта работ по изысканиям и проектированию трасс автомобильных дорог, электроразведку следует рассматривать как неотъемлемую часть инженерно-геологических работ, т. к. электроразведка позволяет ускорить и улучшить исследования трасс автомобильных дорог. Электроразведка позволяет более правильно ориентировать бурение, сокращать число буровых скважин и шурфов, чем достигается сокращение сроков работ и уменьшается их стоимость.

Обязательным условием успешного применения электроразведки при изысканиях трасс автомобильных дорог является различие в удельных сопротивлениях горных пород, слагающих район работ.

Электроразведка может быть применена на всех стадиях дорожных изысканий и, особенно, на стадии рекогнос цировочных работ. Она применяется также на стадии составления технико-экономического доклада, когда возникает надобность уточнения инженерно-геологических условий отдельных районов прокладки трассы дороги.

Настоящая инструкция построена по схеме, принятой в общесоюзной инструкции по электроразведке, изданной Министерством геологии и охраны недр СССР к 1952 г. (повторное издание инструкции находится в печати).

Инструкция представлена тремя главами:

В главе I «Организация работ» — дана структура геофизической службы и проектных организациях Союздорпроекта и указываются обязанности руководителя группы, начальника отряда, техника-вычислителя и топографа. В этой же главе указано необходимое оборудование для электроразведочного отряда, а также разъясняются некоторые организационные вопросы общего характера.

В главе II «Полевые работы» — излагаются требования по подготовке участка электроразведочных работ; приводятся сведения о методах электроразведки, применяемых при изысканиях трасс автомобильных дорог и, наконец, описываются требования и рекомендации по применению электроразведки при исследовании мостовых переходов, тоннельных ходов, оползней и обвалов, карстовых зон, при поисках и разведке подземных вод и месторождений строительных материалов.

В главе III «Камеральные работы» даются краткие рекомендации по интерпретации результатов полевых исследований и оформлению полевых материалов. В тех разделах инструкции, в которых излагаются вопросы, касающиеся укомплектования электроразведочных отрядов приборами, организации работ, точности замеров и т.д., приведены лишь основные сведения практического характера.

Для получения более подробных сведений служит инструкция Министерства геологии.

ГЛАВА I .

Организация работ

§ 1. Для выполнения электроразведочных работ в проектных институтах Союздорпроекта организуются электроразведочные отряды, объединяемые в отдельную электроразведочную группу.

§ 2. Число отрядов в группе определяется объемом проектно-изыскательских работ.

§ 3. Отряд состоит из начальника отряда и техника-вычислителя.

§ 4. Число рабочих в отряде определяется выбранной методикой и масштабом электроразведочных работ, согласно СУПСу и «Единым нормам выработки на геофизические работы».

§ 5. Топографические работы для электроразведочного отряда выполняются топографами, входящими в состав экспедиции по заявке начальника отряда.

Если же электроразведочные работы проводятся самостоятельно, то в состав отряда включается топограф, срок пребывания которого в отряде определяется объемом топографических работ.

Обязанности руководителя группы, начальника отряда, техника-вычислителя и топографа

§ 6. Руководитель электроразведочной группы является ответственным за работу отрядов. Он принимает участие в составлении производственного плана по электроразведочным работам и следит за графиком выполнения этого плана, принимает заявки на оборудование и приборы от начальников отрядов и следит за своевременным оснащением отрядов необходимым оборудованием, снаряжением и материалами, проверяет готовность отряда к полевым работам, представляет к списанию израсходованный материал или изношенное оборудование, в ходе полевых работ проверяет материал полевых наблюдений и принимает от начальников отрядов полевые книжки и прочий полевой материал, консультирует, по мере необходимости, начальников отрядов в период камеральных работ, следит за новейшей литературой по специальности и помогает членам группы в повышении квалификации.

§ 7. Начальник отряда отвечает за результаты выполняемых отрядом электроразведочных работ. Перед выездом он знакомится с необходимыми геологическими и геофизическими материалами по проектируемой трассе, составляет план работ, намечает методику исследования, укомплектовывает отряд необходимым оборудованием и снаряжением. Начальник отряда выбирает в поле участки для параметрических замеров удельных электрических сопротивлений горных пород, выбирает направления электрических профилей и местоположения точек вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), выполняет полевые работы в соответствии с графиком выполнения производственного плана на объекте работ, следит за соблюдением правил техники безопасности*), обрабатывает полевой материал и составляет совместно с геологом отчет о проведенных работах. Отчет по инженерно-геологическим и электроразведочным работам составляет единое целое.

*) По «Памятке по технике безопасности для рабочих электроразведки», Госгеолиздат, 1957 г.

§ 8. Техник-вычислитель отвечает за правильность записей в полевом журнале, за правильность вычислений и за правильность составления графического материала, размечает провода в последовательности, указанной начальником отряда, руководит заготовкой колышков для закрепления точек наблюдения, заносит в книжку наблюдений значения измеряемых величин, вычисляет ρ_к — кажущееся удельное электрическое сопротивление и записывает замечания оператора, наносит абрис участка работ и записывает особенности условий заземления приемных электродов, следит за очередностью прохождения меток на проводах, отмечает сомнительные значения ρ_к для повторных замеров разности потенциалов и силы тока, подсчитывает погрешность замеров, строит графики кривых ρ_к , выполняет все указания начальника отряда по технике безопасности, принимает участие в камеральной обработке полевого материала.

§ 9. Топограф является ответственным за планово-высотную привязку электроразведочных точек и за разбивку сетки. Он обязан сдать начальнику отряда все необходимые топографические материалы до окончания полевого периода.

Оснащение отряда

§ 10. Электроразведочный отряд оснащается: двумя потенциометрами ЭП-1 или двумя приборами ЭСК-1, проводами, пригодными для полевых работ (ПСМ, ПСМО, ПТГ-19 и пр.), полевыми катушками, батареями Б-72 или аналогичными других марок, элементами *) , соединительно-медными проводами, заземлениями стальными или железными и медными или латунными, зонтами топографическими, кувалдами и набором необходимых инструментов, изоляционной лентой (резиновой и хлопчатобумажной), полевыми журналами, бланками для построения кривых ВЭЗ, миллиметровкой и канцпринадлежностями, а также необходимым для полевой работы хозинвентарем (походные кровати, спальные мешки, кухонные принадлежности и пр.).

*) Количество проводов, батарей, полевых катушек, пикетов и т.д. определяются объемом работ.

§ 11. За сохранность оборудования, материалов и снаряжения полную ответственность несет начальник отряда.

§ 12. Электроразведочной группе как по месту нахождения проектной организации, так и в полевых условиях должно быть выделено помещение для работы, а также помещение для хранения снаряжения, оборудования и материалов.

§ 13. В случае отсутствия помещения на участках работ следует использовать палатки. По окончании работ пал атки сдаются в общий склад, уложенные аккуратно, в чистом и сухом виде.

Транспортирование грузов и организационные вопросы общего характера

§ 14. Снаряжение электроразведочного отряда отсылается багажом на участок работ. Измерительный прибор — потенциометр — перевозит в вагоне начальник отряда. В багаж прибор сдавать нельзя во избежание порчи.

§ 15. Электроразведочный отряд обслуживается автомашиной на период полевых работ, если участок удален от базы более, чем на один километр. В особо трудных горных условиях предоставляется вьючный транспорт.

§ 10. Отряд базируется в ближайшем от участка работ населенном пункте.

§ 17. При комплексных изысканиях наем рабочих для электроразведочного отряда и для топографа, работающего при отряде, производится начальником экспедиции. Если же отряд выезжает в поле самостоятельно, рабочих нанимает начальник отряда.

В этом случае он обязан явиться в местные органы власти, информировать их о задачах, стоящих перед отрядом, а также установить связь с проектной организацией.

ГЛАВА II .

Полевые работы

§ 18. Электроразведка проводится после рекогносцировочного инженерно-геологического обследования района прокладки трассы проектируемой дороги, в процессе осуществления которого намечаются в общих чертах: трасса проектируемой дороги, мостовые переходы, тоннельные, ходы, глубокие выемки и пр. После предварительного осмотра в составе работ по инженерно-геологическому обследованию района определяется объем и характер электроразведочных работ.

Электроразведочный отряд выезжает на полевые работы в срок, установленный календарным графиком работ экспедиции.

§ 10. Полевые работы должны осуществляться по плану и программе, составленным руководителем группы совместно с начальником отряда.

Подготовка участка электроразведочных работ

§ 20. Начальник отряда совместно с топографом намечает направление профилей, их густоту и расстояние между точками наблюдения, после чего топограф приступает к работе по разбивке разведочной сетки.

§ 21. Точки наблюдения закрепляются на местности деревянными колышками. На колышках надписываются номер электропрофиля и порядковый номер колышка или номер ВЭЗ. Надписи обязательно делаются простым карандашом.

§ 22. Номер профиля обозначается римскими, а номер точки наблюдения — арабскими цифрами. Так, например, вторая точка второго профиля обозначается: II /2. Каждый добавочный профиль обозначается номером предшествующего, со штрихом. Так, например, между профилями I и II будет профиль с индексом I ’.

Перед номером пишутся начальные буквы применяемого метода работ: ВЭЗ № ____ ЭП*) №_________, ППЗ**) №_________ и т.д.

**) ППЗ — пункт параметрического замера

§ 23. Колышки с обозначением номера ставятся на каждой точке вертикального электрического зондирования. При электропрофилировании и работах по методу естественного электрического поля колышки устанавливаются через десять точек замера при хорошей и через пять-при плохой видимости, а чаще — в зависимости от шага установки.

§ 24. В руслах рек участок электроразведочных работ подготавливается с помощью провешенных линий, на которых закреплены поплавки с флажками, отмечающие местоположение точки наблюдения. Каждому профилю соответствует определенный цвет флажка.

§ 25. Топографическая привязка точек ВЭЗ в руслах рек ведется одновременно с производством электроразведочных работ.

Общие сведения о методах электроразведки, применяемых при изысканиях трасс автомобильных дорог

§ 26. При исследовании геологического строения участка работ по глубине, применяется метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).

При помощи этого метода определяется:

1. Мощность наносов по трассе;

2. Мощность отдельных литологически различных слоев;

3. Строение перевального участки для проектирования тоннельного хода дороги;

4. Глубина залегания под вскрышей и мощность стройматериалов;

5. Глубина залегания водоносных пород;

6. Мощность оползневого тела;

7. Мощность аллювия в руслах рек;

8. Угол погружения кровли коренных пород, слагающих склон под аллювиальными образованиями долины.

§ 27. Применяются разные виды ВЭЗ:

Питающие (А, В) и приемные. (М, N ) электроды располагаются по одной прямой линии симметрично относительно центра установки АМ N В.

Значение кажущегося удельного электрического сопротивления ρ_к рассчитывается по формуле:

D n — разность потенциалов между приемными электродами М и N — отсчитываемая в мв;

I — сила тока в цепи (батарея-прибор-земля-батарея), выраженная в ма.

При выполнении ВЭЗ рекомендуется в виде примера следующая последовательность разносов электродов A В и М N (таблица 1 ).

Какой основной закон применяется в электропрофилировании

Методы наземной электроразведки служат для изучения геологического разреза по изменению электрических свойств горных пород и руд по горизонтали (методы профилирования) и на глубину (методы зондирования).

В них используются электромагнитные поля, существующие на Земле, и их вариации (методы естественного электрического поля, переменного электрического и магнитного поля, магнитотеллурические методы), а также поля, искусственно создаваемые различными источниками постоянного тока (метод заряда, электропрофилирования, зондирования и др.) и переменного тока (электромагнитного зондирования, электромагнитного профилирования, радиоэлектромагнитного профилирования др.). Часть используемых полей имеет физико-химическую природу (метод естественного электрического поля, метод вызванной поляризации, контактный способ поляризационных кривых, метод частичного извлечения металлов).

Методы наземной электроразведки применяются для решения задач рудных в районах – детальное и крупномасштабное геологическое картирование и поиски месторождений металлических и неметаллических полезных ископаемых; структурных задач – региональное мелкомасштабное геологическое картирование, поиски и разведка месторождений угля, нефти и газа, а также инженерно – гидрогеологических задач.

3.3.1. МЕТОД ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (прил. 6-7)

3.3.1.1. Метод естественного постоянного электрического поля (ЕЭП) применяется для поисков и разведки сульфидных месторождений, графитовых залежей и пластов антрацита и при геологическом картировании (по графитизированным и пиритизированным толщам пород), а также при решении некоторых гидрогеологических задач (определение направления подземных потоков, выявление мест фильтрации воды из водохранилищ и др.). Необходимым условием для постановки работ методом ЕЭП является наличие геологической, гидрогеологической гидрохимической обстановки, благоприятствующей созданию достаточно интенсивных естественных электрических полей. Препятствием для применения метода являются блуждающие токи.

3.3.1.2. Работы по методу ЕЭП проводятся наиболее часто в масштабах 1: 50000 – 1: 25000 – 1: 10000. В отдельных случаях, например при маршрутных съемках, они могут выполняться в более мелких масштабах.

Профили разбиваются вкрест известного или ожидаемого простирания изучаемых объектов.

3.3.1.3. Наблюдения, как правило, производятся по способу потенциала. Способ градиента применяется лишь в условиях, когда вследствие влияния помех (блуждающие и меняющиеся во времени поля и теллурические токи) измерение потенциала невозможно, и в отдельных случаях при маршрутных работах (например, при изучении коррозии трубопроводов) и. т. д.

3.3.1.4. Наблюдения ведутся с относительно простой аппаратурой (электронные компенсаторы типа ЭСК-1, АЭ-72 и.т.п.). В качестве заземлений используются неполяризующиеся электроды, для соединения установки – легкие провода типа ГПСМПО, ПСРП и др. При этом клеммой (-) прибора следует считать ту, которая при проверке прибора батарейкой при переключателе полярности в положении (+) и отклонении стрелки измерителя вправо была соединена с отрицательным полюсом батареи. Работа с приборами осуществляется в соответствии с требованиями заводских инструкций (см. 3.1.3.).

3.3.1.5 . При работе методом ЕЭП особое внимание обращается на состояние неполяризующихся электродов. Разность потенциалов между парой работающих электродов (собственная поляризация электродов) не должна превышать первых единиц милливольт (1 – 2 мВ) и должна быть устойчивой во времени (см. 3.3.1.6., 3.3.1.7). Для выполнения этого требования медные неполяризующиеся электроды должны заливаться химически чистым раствором медного купороса. Для изготовления раствора применяется дистиллированная (или чистая дождевая) вода. Все работающие на профиле электроды должны заливаться из одной порции раствора медного купороса. Необходимо следить, чтобы при залитых электродах медные стержни были всегда целиком погружены в раствор медного купороса. Пробка электрода при завинчивании должна иметь резиновое уплотнительное кольцо. Для уменьшения фильтрации раствора медного купороса из пористого сосуда рекомендуется приготовлять его с агар-агаром.

Верхняя часть корпуса электрода, пробка и соединительные вилки должны быть сухими и чистыми.

Необходимо следить, чтобы на профиле работающие в паре электроды имели по возможности близкие температуры; в жаркую погоду электроды следует предохранять от прямых солнечных лучей.

Во время перерывов в наблюдениях электроды содержаться в идентичных условиях (устанавливаются рядом в одной лунке).

3.3.1.6. Подготовка электродов к работе проводится на базе партии. Керамическую часть электрода погружают на 1 – 1,5 сут в воду для пропитывания. Медные стержни зачищаются мелкой шлифовальной шкуркой, протираются ваткой и свинчиваются с керамической частью, предварительно заполненной раствором медного купороса (см. 3.3.1.4, 3.3.1.5).

Собственная поляризация электродов изменяется путем наблюдения разности потенциалов между электродами, попарно поставленными на расстоянии 10 – 15 см друг от друга во влажную землю. Если увлажнение делается путем полива , то его производят за 1,5 – 2 ч до эксперимента.

Устойчивость поляризации проверяется путем многократных (по 5 – 10 раз) наблюдений с перестановкой и встряхиванием электродов. Изменение поляризации между измерениями не должно превышать 1 – 2 мВ.

Если электроды не удовлетворяют этим требованиям, применяют меры по приведению их в рабочее состояние. Прополаскивают медные стержни в 15 %-ном растворе азотной кислоты, проверяют герметичность изоляции медных стержней, герметичность закрытия электрода пробкой с медным стержнем. В случае необходимости стержни электрода покрывают электролитическим слоем меди.

3.3.1.7. Отряд (бригада), работающий на профиле, должен иметь комплект неполяризующихся электродов (три-четыре штуки) и раствор медного купороса (0,5 – 0,7 л ). Для работы на профиле из комплекта электродов выбирают такую пару, которая дает минимальную и наиболее устойчивую поляризацию. Изменение поляризации электродов должно быть малым и не влиять на характер наблюдаемого поля.

3.3.1.8. Для измерения разности потенциалов между двумя точками профиля неполяризующиеся электроды устанавливают в лунки с разрыхленной почвой и плотно обжимают (вся пористая часть электрода должна находиться в контакте с почвой). При сухой почве лунки за 0,5 1 ч до наблюдения поливают водой (независимо от входного сопротивления измерителя). При работе на скальном грунте заземления делают в рыхлой (переносной) почве, которая за 0,5 – 1 ч до измерений поливается водой до полного увлажнения. Если вблизи точки заземления имеются участки с растительным слоем, заземления устраивают на них.

3.3.1.9. Измерения в модификации потенциала, как правило, ведут с магистральной точки профиля, на которой устанавливаются измерительный прибор и катушка с проводом.

Неподвижный электрод (всегда N ) располагается вблизи магистральной точки профиля. Измерения начинаются с магистральной точки, на которой устанавливается подвижный электрод (всегда M ), перемещаемый по профилю.

Наблюдения ведутся поочередно или одновременно на обеих сторонах профиля (в последнем случае используются две прямые линии). По окончании наблюдений на последней точке каждой их сторон профиля производится намотка проводов на катушку с остановками для повторных наблюдений. Последнее повторное измерение производится при установке подвижного электрода M на магистральной точке.

При работе с проводами малой прочности (тонкий хлорвиниловый провод с медными жилами), а также в сильно пересеченной или заселенной местности, когда управление с магистральной точки профиля затрудняется, катушки с проводом и измерительный прибор находятся около подвижного электрода М и перемещаются вместе с ним. Свободный конец провода при этом закрепляется у нулевой точки и присоединяется к неподвижному электроду N. По окончании наблюдений на профиле бригада возвращается к начальной точке, производя смотку провода и повторные наблюдения. Повторные измерения проводятся через 10 точек в спокойном поле и через 5 – в аномальном.

3.3.1.10. На больших планшетах, в условиях интенсивных и промышленных помех, а также при маршрутных съемках, когда длина провода на катушке мала по сравнению с длиной профиля, наблюдения проводятся поинтервально.

В каждом интервале измерение поля ведется при одном положении неподвижного электрода N , допускаются работы с двумя линиями в ту и другую стороны от электрода N . Точка состояния неподвижного электрода выбирается так, чтобы последующий интервал перекрывался с предыдущими тремя – пятью точками (перекрытие).

При смотке провода производятся повторные наблюдения (см. 3.3.1.19).

3.3.1.11. Собственная поляризация электродов измеряется до, и после работы на каждом профиле или на каждой стороне профиля в соответствии СС схемой наблюдений.

3.3.1.12 . При переходе с профиля, на котором закончены наблюдения, на следующий производится увязка значений поля между профилями по магистральным точкам (точкам стояния неподвижного электрода N на профилях).

По окончании наблюдений на всех профилях планшета производится повторная увязка значений поля всех профилей по магистрали. Электрод N при этом по возможности остается в одной точке. Если длина провода мала, то увязка продолжается относительно вновь выбранной магистральной точки с таким расчетом, чтобы с этой точки была повторена увязка трех – пяти профилей. Повторная увязка по магистрали производится дважды – при прямом и обратном ходах.

При длинных профилях ( 2 км и более) необходимо производить увязку и по крайним точкам профилей. Если на одном участке расположено несколько планшетов, то измеряемые на них естественные поля приводятся к одному уровню (производится увязка поля планшета) по аналогии с увязкой поля по профилям. При наличии на участке съемки электрических помех для получения надежного результата увязка производится многократно.

На планшете работ методом ЕЭП необходимо иметь одну – две точки, выбранные в спокойном поле и долговременно закрепленные на местности, значения поля в которых увязаны со значениями поля на участке.

3.3.1.13 . Перед построением графиков естественного поля по планшету все наблюденные его значения на профилях должны быть пересчитаны к значению поля в одной точке планшета (обычно к магистральной точке одного из профилей). Увязка значений поля планшетов между собой производится путем поднятия или опускания графиков поля одного планшета относительно графиков поля другого планшета на значение среднего смещения в точках перекрытия (обычно три – пять точек).

3.3.1.14 . Детализационные работы на выявленных аномалиях должны производиться сразу после съемки планшета или той его части, в пределах которой оконтуривается аномалия. При детализационных работах в пределах небольших планшетов наблюдения проводятся с одной точки стояния электродаN . В этом случае результаты наблюдений получаются увязанными.

3.3.1.15 . Наблюдения в модификации градиента ведутся по замкнутым полигонам, каждый из которых представляет собой два профиля, увязанных по магистрали и крайним точкам. Наблюдения производятся с перестановкой электродов через один пикет (при переходе передний электрод остается на месте, задний переносится через два интервала вперед). При переходе с точки на точку подключение проводов к прибору не меняется. Провод, подключенный к клемме M прибора, всегда направлен вперед по ходу профиля. Возможен и другой способ измерений – с одновременным перемещением обоих электродов, что особенно существенно для горно-таежной местности. Повторные наблюдения выполняются через 10 точек в спокойном поле, через 5 – в аномальном. Собственная поляризация электродов измеряется через 1 км профиля.

3.3.1.16. По наблюденным градиентам вычисляется значение потенциала по профилям. При наличии невязок более допустимых (см. 3.3.1.19) наблюдения на соответствующих полигонах повторяются.

3.3.1.17 . Результаты наблюдений записываются в полевой журнал по формам прил. 6, 7.

По форме прил. 6 в графе 2 записывается положение электрода M , в графе U – потенциал точки M относительно неподвижного электрода (наблюдаемая разность потенциалов); в графе DU – собственная эдс (поляризация электродов); в графе U 0 – разность потенциалов, приведенная к нулевой точке планшета.

По форме прил. 7 в графе 2 записывается положение электродов N, M ; в графе DU – измеренная разность потенциалов; в графе DU – поляризация электродов; в графе DU 1 – разность потенциалов, исправленная с учетом поляризации электродов; в графе DU 11 – то же, что и в предыдущей, но исправленное с учетом невязки; в графе U – значение потенциала.

Параллельно с записью вычерчиваются графики наблюденных величин. Результаты измерений везде даются в милливольтах с указанием знака (+) или (-).

3.3.1.18 . Оценка точности наблюдений при работах в модификации потенциала производится по средней разности между основными и повторными наблюдениями. Средняя разность по планшету не должна превышать 5 мВ. Расхождение наблюдений на отдельных точках при этом не должно превышать 15 мВ, в аномальных точках ±15% от измеряемого значения.

При наличии на участке работ резко меняющихся во времени аномалий (до 20 – 30 мВ/сут и более) область распространения последних при расчете средней погрешности во внимание на принимается (наличие таких аномалий должно быть документально установлено в результате неоднократных наблюдений).

3.3.1.19 . При работах в модификации градиента потенциала оценки точности наблюдений производится по величине невязки, которая не должна превышать 5% суммы абсолютных значений измеренных градиентов (разностей потенциалов) по полигону. Расхождение наблюдений на отдельных точках в спокойном поле не должно превышать 5 мВ, в аномальных полях – 15 мВ.

3.3.1.20 . Помимо повторных наблюдений, проводимых на каждой 5-й или 10-й точке, необходимо вести специальные контрольные наблюдения: на профилях, когда по характеру кривые существенно отличаются от соседних, на участке профилей с незакономерным поведением кривых или с большими расхождениями основных и повторных наблюдений, а также в аномальных зонах.

При детализации аномалий основные наблюдения повторяются полностью как на основном, так и на смежном профилях.

Общий объем контрольных наблюдений (не считая повторных) при работах по методу ЕЭП может составлять от5 до 30% общего объема работ в зависимости от устойчивости воспроизводимости результатов наблюдений.

3.3.2. МЕТОД ЗАРЯДА (прил. 8 -17)

3.3.2.1. Метод заряда (МЗ) применяется на этапе поисково-разведочных работ, если искомый или разведуемый объект обладает повышенной удельной электропроводностью по сравнению с вмещающей средой. Метод позволяет оценивать размеры объекта исследований, элементы залегания, определить наличие связи между отдельными рудопроявлениями, вскрытыми разными выработками, а также проводить поиски новых рудных тел в соседстве со вскрытыми, определять скорость и направление течения подземных вод и. т. п.

3.3.2.2. работы по МЗ проводятся как в крупных (обычно 1:10000 и крупнее), так и в мелких масштабах. Метод заряда различается по типу источника поля (переменный и постоянный ток) и по способу измерения параметров поля (градиента, потенциала, измерение различных характеристик электромагнитного поля и.т.д.).

Наземный и скважинный варианты МЗ используются как самостоятельно, так и комплексно при благоприятных условиях их применения (см. 3.4.1).

3.3.2.3. В зависимости от характера решаемых задач и геолого-геофизических условий в МЗ производятся измерения электрического или магнитного поля тока заряда. Измерение характеристик электрического поля проводится на участках резкой контрастности удельной электропроводности исследуемых объектов и вмещающих пород, если объекты имеют формы вытянутые или близкие к изометрическим (жилы или линзы) и при любом их залегании вплоть до горизонтального. Для успешного проведения работ необходимы хорошие условия заземлений приемной линии. Измерения характеристик магнитного поля заряда проводятся в тех случаях, когда объекты исследования имеют вытянутую (близкую к линейной) форму крутопадающих жил и линз. Измерение характеристик магнитного поля имеет преимущество перед измерением характеристик поля в следующих случаях: если объекты имеют сравнительно низкую удельную электропроводность (неэквипотенциальныепроводники), поверхностные образования неоднородны по удельному сопротивлению и мощности; при работах в районах развития разного рода осыпей, курумов (т. е. с плохими условиями заземлений); на участках высокого стояния уровня грунтовых вод, а также в зимнее время.

В нормальном поле точечного источника тока отсутствует вертикальная компонента магнитного поля, что позволяет проводить наблюдения чисто аномальных эффектов и повышает эффективность работ методом заряда с измерением магнитного поля при появлении объектов слабой контрастности по удельному сопротивлению.

3.3.2.4. При измерениях напряженности магнитного поля cН u может быть использована аппаратура типа ИМА-1, ИКС с входным преобразователем (магнитным индукционным датчиком типа МИД-1) и.т.п. Для измерений напряженности как электрического, так и магнитного поля в наземной и скважинном вариантах МЗ применяется аппаратура «Лазурит» или аналогичная ей. С помощью этой аппаратуры возможно изучение вещественных компонент трех составляющих магнитного поля Re H x , Re H y , Re H z , синфазных с током в питающей линии. При этом обеспечиваются помехозащищенность и учет знака. Для электрического поля применяют аппаратуру и станции типа АЭ-72, СВП-74 и др.

А. Метод заряда с измерением характеристик электрического поля

3.3.2.5. В случае применения метода заряда с измерением характеристик электрического поля (МЗЭП) для определения элементов залегания заряженных тел и поисков новых объектов, на всей исследуемой площади измеряется градиент потенциала. Эти наблюдения являются основными. В отдельных случаях они дополняются измерением потенциала в каждой 5 – 10-й точках (в качестве опорных), с тем, чтобы с учетом значений градиентов потенциала имелась возможность вычислить поле потенциала для всего планшета. Для решения частных вопросов, например выяснения связи между двумя или большим количеством вскрытых рудных проявлений, работы могут проводиться по отдельным (одному или нескольким) профилям или скважинам. Простирание вскрытого рудопроявления можно определить путем прослеживания двух-трех изолиний потенциала.

3.3.2.6. Работы по измерению характеристик электрического поля заряда при отсутствии или слабом уровне помех выполняются на постоянном токе, при помехах (особенно на частоте 50 Гц) применяется переменный ток низкой частоты с использованием избирательной помехозащищенной измерительной аппаратуры.

3.3.2.7. Подготовительные работы: устройство удаленного электрода, точек заряда, установку источников питания схемы, подготовку и раскладку проводов – рекомендуется проводить одновременно с разбивкой сети наблюдений. Допускается увеличивать площадь планшета параллельно с проведением измерений на готовых профилях.

3.3.2.8. Магистраль сети наблюдений задается в направлении предполагаемого простирания исследуемого объекта. Профили задаются перпендикулярно магистрали. Расстояние между профилями берется в зависимости от поставленной задачи. Если ширина участка более 3 км , задаются две-три параллельные магистрали. Для определения элементов залегания исследуемого объекта длина профиля l в каждую сторону от магистрали, заданной по ожидаемому простиранию объекта, определяется выражением l=5h+d , где h – глубина до верхней кромки объекта, d – протяженность оруденения на глубину.

При малой глубине залегания объектов (до 50 м ) расстояние между точками уменьшается до 10 м . Влияние удаленного питающего электрода не должно заметно сказываться на результатах наблюдений или может учитываться при обработке материалов.

3.3.2.9. Для планшетов площадью в один или несколько квадратных километров удаленный питающий электрод относится от планшета работ на расстояние, в два раза больше, чем диагональ планшета (но не менее 2 км ), в направлении, примерно перпендикулярном преобладающему простиранию горных пород, В случае отнесения удаленного электрода по простиранию пород расстояние до удаленного электрода необходимо брать в 1,5 раза больше, чем при сделанных выше рекомендациях.

3.3.2.10 . В качестве источников питания, обеспечивающих необходимую силу тока, применяются стабилизированные генераторные установки, батареи 29 ГРМЦ-13 или аккумуляторы. Источник питания включается в любой точке цепи между изучаемым планшетом и удаленным электродом. Обычно его устанавливают в месте, наиболее удобном в отношении обслуживания транспортом.

Отрицательный полюс батареи (источника питания) всегда подключается к погруженному электроду, что обеспечивает единообразие материала.

3.3.2.11. Точка заряда устраивается с помощью заземления в 1 – 5 рудных подсечениях, относящихся к одному исследуемому объекту, так, чтобы добиться минимального сопротивления заземления. Если рудопроявление вскрыто горной выработкой, то точка заряда устраивается с помощью стальных шпилек, вбиваемых в места трещин или в специальные шпуры. В некоторых случаях контакт с объектом исследований целесообразно осуществлять с помощью глинистого соленого пластыря. В скважинах контакт исследуемого объекта с токонесущим проводом осуществляется с помощью щеточных (вертикальные скважины) или специальных свинцовых электродов (наклонные скважины). Применять штанги в качестве электродов (заземлений) можно только в наклонных скважинах и при большой видимой мощности объекта. Электроды опускают в скважину на каротажном кабеле или проводе типа ГПСМП. Оптимальное место точки заряда при этом уточняется измерением силы тока в цепи питания при перемещении электрода в пределах намеченного интервала заземления. Электрод закрепляется в точке, в которой сила тока в цепи питания будет наибольшей.

Особое внимание должно быть уделено устройству точки заряда в скважинах, когда в районе работ наблюдается высокое стояние грунтовых вод. В этих условиях при плохом контакте токонесущего провода с объектом часть тока будет распространятся к дневной поверхности непосредственно по раствору, обсадной трубе и растекаться от устья скважины. Контроль качества контакта (отсутствие выноса тока) в скважинах производится путем прослеживания изолинии потенциала. Исходная точка для прослеживания изолинии потенциала берется на расстоянии 3 – 5 м от устья скважины. В случке выноса тока к дневной поверхности (плохой контакт токовой линии объектом) изолиния потенциала в форме окружности оконтурит устье скважины. При отсутствии выноса тока изолиния потенциала у устья скважины не замыкается, идет параллельно простиранию объекта. Допускается также наблюдение потенциала по профилю, проходящему через зарядную скважину, и по форме кривой делают вывод о наличии выноса тока к дневной поверхности по стволу скважины. Необходимо или ликвидировать причину выноса, или остановить работы.

3.3.2.12. Перед началом полевых работ производится подготовка и проверка всего оборудования (см. 3.3.9).

В качестве приемных электродов в случае постоянного тока применяются латунные или медные шпильки. Каждый электрод желательно сделать из одной шпильки. Для уменьшения переходного сопротивления рекомендуется глубже забивать шпильки или увеличивать их число (сопротивление цепи MN должно быть не больше 5 – 10 кОм).

Измерение потенциала производится относительно удаленного измерительного электрода N ? , который обычно выносится за планшет в сторону, противоположную удаленному токовому электроду. Заземление этого электрода может быть групповым (сделано из многих шпилек) при условии, что отдельные шпильки располагаются по одной изолинии потенциала или по кругу с диаметром не более 1 м . Электрод N ? соединяется с измерительным прибором при помощи провода типа легкого хлорвинилового.

Если электрод N не выносится за пределы планшета или располагается у точки заряда, то измерения потенциала на постоянном токе выполняются с учетом знака, а при обработке производится пересчет результатов наблюдений относительно удаленного электрода N ? .

3.3.2.13. В полевом журнале дается схема расположения сети наблюдений, на которой указываются местоположения точек заряда, удаленных электродов (питающего и измерительного), а также местоположение и полярность источника питания.

В этом случае работы на планшете начинаются с измерения потенциала поля по точкам на магистрали для всех профилей относительно электрода N . Эти измерения выполняются со 100%-ным контролем. На основании этих измерений вычисляется относительный потенциал всех точек на магистрали, строятся графики потенциала по магистрали для каждой точки заряда.

3.3.2.14. При одном положении приемных электродов производится поочередное наблюдение градиента потенциала или потенциала, или той и другой величины. Сочетание наблюдений градиента потенциала и потенциала особенно важно при детализационных работах.

Сила тока в питающей цепи измеряется и фиксируется в журнале через 10 – 20 точек наблюдений. В случаях изменения силы тока измерение производится чаще (в 3-й и 4-й точках), при необходимости постоянство силы тока контролируется на каждой точке.

3.3.2.15. Значение измеряемого потенциала всегда относится к точке М (потенциал в точке N ? принимается равным нулю). При измерениях градиента потенциала (разности потенциалов) необходимо строго следить за знаком измеряемых значений. Необходимо, чтобы в процессе наблюдений не менялось относительное положение приемных электродов. Электрод, расположенный в сторону большего номера пикета, всегда должен быть подключен к клемме М прибора. Для градиента точка записи относится к середине приемной линии.

3.3.2.16. При наблюдениях в модификации градиента потенциала длина приемной линии и шаг в зависимости от глубины залегания объекта обычно берутся равными 10 – 20 или 50 м . Наблюдения ведутся поочередно в каждую сторону профиля от магистрали или одновременно в обе стороны.

Для построения отчетных графиков вычисляют градиент потенциала на постоянном токе DU/I , где DU – измеренная разность потенциалов, мВ; I – сила тока, А; в случае потенциала вычисляется U/I .

При построении графиков для количественной интерпретации, а также при использовании измерительной линии различной длины допускается построение модуля напряженности электрического поля

где l MN – разнос электродов М и N .

3.3.2.17. Аномальные участки детализируются путем сгущения точек наблюдения по профилям и сгущения сети профилей. Размеры приемной линии сокращаются в два – четыре раза при определении точек перехода через нуль.

Детализация, как правило, должна проводиться после завершения основной съемки.

3.3.2.18 . При трудных измерениях должны браться повторные отсчеты, общее число которых должно быть не менее 30% общего числа наблюдений.

При рядовой съемке делается контроль путем повторных измерений (без изменения положения электродов) в объеме 10%. Оценка точности наблюдений производится по средней относительной разности наблюденных значений на контрольных профилях путем контрольных измерений (с новой установкой электродов), которая по планшету не должна превышать 15%.

В сырую погоду при каждой перестановке измерительной аппаратуры и перекладке проводов измеряются разности потенциалов утечки. Измерения производятся при отключении рабочих заземлениях, при двух – трех положениях приемной линии на участках профилей, наиболее близко расположенных к токовым проводам. Разность потенциалов утечки при этом не должна превышать 5% от измеряемой разности потенциалов (при подключении точки заряда).

3.3.2.19 . Вспомогательные работы проводятся методом профилирования на профилях, по которым ведется количественная интерпретация или на которых выявлена аномалия. При большой мощности поверхностных образований разносы АВ симметрического профилирования увеличиваются до двух – трех глубин до точки заряда (см. 3.3.2.31).

3.3.2.20 . В каждом районе работ по методу заряда необходимо провести определение характеристик анизотропии осадочных пород (коэффициента анизотропии L, азимута простирания угла падения анизотропных пород). Коэффициент анизотропии простирание пород определяются на основании прослеживания двух – трех изолиний потенциала от точечного заземления на дневной поверхности безрудного участка по соотношению большой и малой осей эллипса изолинии. Угол падения анизотропных пород определяется по кривой градиента потенциала поля погруженного электрода, полученной на профиле, который проходит над эпицентром точки заряда (см. также 5.4).

3.3.2.21. Запись наблюдений при работе в модификации градиента ведется по форме, приведенной в прил. 8, в модификации потенциала – в прил. 9.

3.3.2.22. Изучение характеристик электрического поля заряда на переменном токе низкой частоты производится в модификации градиента потенциала и изолиний потенциала. При этом работы ведутся на каждой точке заряда раздельно.

3.3.2.23. Подготовка планшета при выполнении вспомогательных работ по прослеживанию изолиний потенциала, например при необходимости, оценить простирание рудного тела, включает подготовку магистрали (как для работ на постоянном токе) и трех – пяти профилей. Центральный профиль, проходящий в 20 — 30 м от проекции точки заряда на дневную поверхность, называется базисным. Обычно профили задаются на расстоянии 150 – 200 м друг от друга, а пикеты на магистрали и профилях устанавливаются через 10 м .

3.3.2.24. На базисном профиле, в качестве которого используется один из профилей, проложенных перпендикулярно магистрали вблизи проекции точки заряда на дневную поверхность, измеряется значение градиентов и определяется особая точка, от которой ток течет в разные стороны (точка, соответствующая изменению знака градиента при работах на постоянном токе). Особая точка определяется в районе резко выраженного минимума градиента на базисной линии. Для установления точного местоположения особой точки один из электродов приемной цепи располагают в 10 – 15 м от точки, где наблюдаются резкие изменения градиента, а второй перемещают по профилю с шагом 2 — 3 м в направлении особой точки. При каждом положении подвижного электрода измеряется разность потенциалов. До подхода к особой точке измеряемые значения будут расти, а дальше уменьшаться. Максимальное значение соответствует искомой точке. Местоположение ее уточняется с шагом 0,5 м . После определения местоположения особой точки измеряется разность потенциалов между ней и ближайшими пикетами.

На основании измеренных значений градиента потенциала DU/I строится кривая потенциалов, а по ней определяется местоположение исходных точек для прослеживания изолиний потенциалов. Исходные точки выбираются так, чтобы разность потенциалов между ними была одинаковой; обычно среднее расстояние между изолиниями составляет около 20 – 30 м , минимальное – не менее 10 м , а максимальное – не более 50 м .

Для нахождения местоположения исходных точек на местности один из электродов измерительной цепи устанавливают в особой точке базисного профиля, а второй перемещают в одну из сторон профиля до тех пор, пока на приборе не будет наблюдаться заданное значение разности потенциалов. Эта точка стояния подвижного электрода принимается за исходную точку первой линии. Затем неподвижный электрод устанавливают в исходной точке первой изолинии и аналогично находят местоположение исходной точки второй изолинии и. т. д. Все исходные точки для прослеживания изолиний должны находиться по одну сторону профиля от особой точки. Для контроля точности прослеживания изолиний на другой стороне профиля от особой точки располагают контрольные точки.

3.3.2.25 . Цепь для прослеживания изолиний потенциала состоит из двух щупов, один из которых соединен с измерительным прибором гибким изолированным проводом длиной 25 – 30 м , а второй – с прибором отрезком провода 1 – 1,5 м . Прослеживание изолиний выполняется оператором и рабочим. В начале работ рабочий устанавливает удаленный от прибора щуп в исходной точке, а оператор другим щупом и прибором отходит на 20 – 25 м в направлении предполагаемого простирания изолинии и заземляет щуп последовательно в нескольких точках, расположенных по линии, перпендикулярной предполагаемому простиранию изолинии. В точке, где показания прибора равно нулю или минимально, устанавливается веха с надписью римскими цифрами номера изолинии и арабскими – номера точки. Аналогично находятся вторая и последующая точки изолиний потенциала. Разрыв в работе по прослеживанию изолинии и ее привязки не допускается.

При пересечении изолинией профилей или магистрали ее положение определяется по отношению к пикетам на этих профилях. Запись наблюдений производится в журнале (прил. 10).

После прослеживания изолиний потенциала измеряется градиент по всем вспомогательным профилям магистрали и по двум взаимно перпендикулярным профилям, один из которых проходит по особым точкам.

3.3.2.26. Оценка точности прослеживания изолиний потенциала производится по отклонению конечных точек изолиний от исходной. Расхождение конечной и начальной точек изолинии должно быть не более 10 м на 1 км изолинии. Контрольными следует также считать соответствующие вспомогательные точки, расположенные на базисной линии ( по другую сторону от особой точки). Оценка точности измерений градиентов производится так же, как и при работах на постоянном токе.

3.3.2.27. Полевая документация при работе на переменном токе включает журнал градиентов и план изолиний.

3.3.2.28. При окончании работ по МЗ с измерением электрического поля демонтаж установки разрешается только после предварительной интерпретации материалов съемки и выполнение детализационных работ на аномальных участках.

3.3.2.29. Комиссии по приемке полевых материалов предъявляют: журналы полевых и контрольных наблюдений; планы графиков градиента потенциала (или потенциала) на топооснове; планы изолиний потенциала (если они строились); местоположение точки заряда и удаленного электрода, нанесенное на топооснову для расчета нормального поля (см. также 3.9.20).

3.3.2.30. Неровности, углы наклона скатов которых меньше 10 0 , как правило, не вносят в результаты измерений визуально заметных искажений, при больших углах следует выделить аномалию от неоднородностей рельефа. Неровности рельефа выявляются по топографической карте или по плану местности, масштаб которых позволяет снимать отметки высот с погрешностью, меньшей 10% от ширины основания неровности. Отдельные неоднородности, на которые падает менее трех точек наблюдения, можно исключить из рассмотрения.

3.3.2.31 .При наличии поверхностных неоднородностей по удельному сопротивлению (наносов) следует особенно тщательно закартировать границу их выклинивания (например, по данным электропрофилирования), так как наибольшее искажение поля заряда наблюдается именно у кромки наносов.

Учет влияния наносов в методе заряда необходим во всех тех случаях, когда наличие отмечается по данным методов, изучающих удельное сопротивление. Допускается погрешность определения мощности наносов 25%.

3.3.2.32 . Для количественного определения влияния неоднородностей рельефа и наносов, отбраковки ложных аномалий и подбора рудного объекта в методе заряда проводятся расчеты на ЭВМ по программе «Ландшафт» или аналогично ей.

3.3.2.33. Метод заряда применяется в гидрогеологии для определения направления и действительной скорости движения подземных вод с целью исследования подземных потоков до глубины 100 м в модификации изолиний потенциала.

3.3.2.34. Съемку изолиний потенциала производят по системе радиальных лучей, расходящихся от устья скважины под углом 45 0 друг к другу. В соответствии с методическими рекомендациями питающий электрод погружают в скважину до середины водоносного пласта; второе заземление относят на расстояние, примерно в 10 – 15 раз превышающее глубину погружения первого заземления; в качестве электролита применяется поваренная соль, которая погружается в скважину до уровня водоносного пласта (см. также 3.3.23 и.т.д.).

3.3.2.35 . После погружения электролита снимается первая серия эквипотенциальных линий. Расстояние от изолиний до устья скважин выбирается в пределах от 1 до 2,5 глубин погружения питающего электрода в скважину.

3.3.2.36. Необходимо снять две – три замкнутые изолинии. Эквипотенциальные линии, снятые до введения соли или сразу же после засоления скважины, называются базисными изолиниями. Результаты наблюдений записываются в журнал (прил. 12).

3.3.2.37. Съемка производится непрерывно или периодически при неизменном положении неподвижного электрода и непрерывном добавлении соли в скважину. Периодическую съемку производят в условиях малых скоростей движения подземных вод (до 1 2 м/сут).

3.3.2.38. Обработка материала включает в себя построение изолиний потенциала, определение максимальных смещений изолиний, направления смещений, а также построение графиков для определения скорости потока в соответствии с методическими рекомендациями.

3.3.2.39. Применение метода заряда с целью изучения морфологии рудного поля как единого целого получило название мелкомасштабной модификации, которая используется для выделения и оконтуривания участка земной коры, внутри которого заключены геологически взаимосвязанные рудные тела, входящие в данное рудное поле, а также для обнаружения и прослеживания основных частей (ветвей) внутри данного рудного поля.

Результаты работы методом заряда при изучении рудных полей заключается: а) в построении объемной системы изоповерхностей измеренного потенциала электрического поля от заряженного рудного поля; б) в создании модели рудного поля, построенной в виде карты, планов и разрезов рудного поля, на основе геологического истолкования указанной объемной системы изоповерхностей потенциала.

3.3.2.40. Для проведения работ необходимо выбрать оптимальную точку заряда в рудном поле, которая должна быть связана электрически по возможности с большим числом рудных залежей в рудном поле, обладающих наибольшей площадью поверхности; оптимальную точку заряда следует выбирать из числа тех, которые по данным токового каротажа обладают наименьшим переходным сопротивлением заземления. Зарядное подсечение должно размещаться по возможности ближе к прикорневым частям рудного поля (исходя из известной морфологии его составных частей) с целью уменьшения сопротивления току при его растекании в соседние ветви, быть как можно глубже, чтобы проводящие ветви рудного поля оказались между точкой заряда и поверхностью, на которой производятся измерения.

Для построения системы изоповерхностей потенциала поля на участке все скважинные и наземные наблюдения необходимо выполнять с одними и теми же долговременными заземлениями. Площадь съемки должна быть в своем максимальном размере не менее чем в три раза больше ожидаемого максимального размера рудного поля, установленного по другим данным, например по размеру наземной аномалии ВП, и примерно такой же в ширину, с тем, чтобы форма внешних изолиний потенциала от заряженного рудного поля приближалась к окружности.

3.3.2.41. Для технического выполнения мелкомасштабной модификации заряда, учитывая, что работы проводятся на большой площади и обычно в условиях промышленных электрических помех, следует использовать низкочастотный переменный ток (1 – 4 Гц) и мощные генераторные группы, например от электроразведочных станций ВПС-63, ЭРС-67, СВП-74 и др. Необходимо также удалять второй питающий электрод на несколько километров (до 7 – 10 км ) от участка работ, используя для этой цели провода с низким сопротивлением. Прокладка таких питающих линий в обжитых районах в целях обеспечения безопасности должна выполнятся по столбам.

3.3.2.42. Наблюдения по мелкомасштабной модификации заряда, как на поверхности земли, так и в скважинах и горных выработках следует вести с установкой потенциала, приводя все наблюдения к единому уровню, близкому к истинному нулевому потенциалу, т. е. к потенциалу «бесконечно» удаленной точки. Проведение работ установкой градиента потенциала здесь допустимо, но менее целесообразно, так как в поле градиента потенциала существенно проявляются все мелкие неоднородности среды различного удельного сопротивления в районе измерительных электродов.

3.3.2.43. Одновременно с площадью съемки выбирается сеть наземных и скважинных измерений. По – видимому, для рудных полей, имеющих размеры в длину не менее 1 км , оптимальной можно считать наземную сеть (200 ?250) ?(50 ?100) м, а для рудных полей с меньшими размерами ветвей – сеть 100 ? 20 м .

Наблюденные значения потенциала электрического поля заряда на рудном поле представляются в виде планов изолиний или графиков потенциалов на геологической основе: на карте участка, погоризонтных планах и разрезах.

Рекомендуется два способа получения более или менее приближенных представлений о строении рудного поля. Первый способ имеет качественный характер. На изученной бурением части рудного поля рекомендуется выбрать изоповерхности, внутри которых находятся рудные скопления, и на основе приближенного представления о форме этих изоповерхностей во всем объеме участка выделить на планах и разрезах участка рудного поля объемы под дальнейшую буровую разведку. Второй способ основан на выполнении расчета электрического поля от сложных заряженных проводников с помощью программ для ЭВМ. Подбор морфологии заряженных проводников в этом случае выполняется согласно требованиям соответствующих методических пособий.

Б. Метод заряда с измерением характеристик магнитного поля

3.3.2.44. Работы по методу заряда на переменном токе низкой частоты с измерением магнитного поля (МЗМП) проводятся по профилям, идущим перпендикулярно предполагаемому простиранию изучаемого объекта или по лучам, расходящимся от точки заряда.

3.3.2.45 . Для выделения аномалии, обусловленной рудным телом, нормальное поле питающей цепи и заземлений должно быть исключено из результатов наблюдений или уточнено при интерпретации. Знание основных закономерностей распределения нормального поля питающей цепи является обязательным условием успешного применения метода. Представление о степени искажения результатов наблюдений полем токонесущего кабеля необходимо на самом начальном этапе работ при выборе направления выноса удаленного электрода по отношению к предполагаемому простиранию рудного тела.

1. Не следует выносить второй электрод питающей цепи в направлении ожидаемого простирания вскрытого рудного тела и выполнять наземные наблюдения на продолжении кабеля по профилям, перпендикулярным ему. Пространственное совпадение аномалии от рудного тела с такими особенностями нормального поля, как максимум горизонтальной (направленной вдоль профиля) и смена знака (минимум) вертикальной составляющих, усложняет истолкование результатов наблюдений.

2. Нецелесообразно раскладывать наземную часть цепи перпендикулярно простиранию заряженного проводника и располагать профили параллельно проводу (вкрест простирания рудного тела). При такой схеме наблюдений вертикальная составляющая нормального поля имеет крайне неоднородный характер и непосредственно над проводником наблюдается резкий спад, на фоне которого не проявляется четко аномальный эффект.

3. Предпочтительнее раскладывать токонесущий кабель под углом 30 – 50 0 к простиранию рудного тела и располагать профили вкрест последнего. При такой схеме аномальный эффект, обусловленный подземным проводником, наблюдается на спокойном фоне нормального поля и положение зоны повышенной плотности тока может быть достоверно установлено по результатам наблюдений суммарного поля.

3.3.2.46 . Известны различные способы расположения пунктов наблюдений по отношению к питающей цепи, при которых отдельные составляющие нормального магнитного поля на дневной поверхности равны нулю, что позволяет измерять непосредственно аномальное поле. К ним относятся следующие способы.

1. Наблюдения на продолжении прямолинейной наземной части цепи, когда профили разбиваются радиально от зарядной скважины и провод раскладывается на продолжении каждого профиля. Этот способ связан с большой трудоемкостью подготовительных работ.

2. Наблюдения аномального поля по радиальным лучам, которые можно выполнять и при неизменном положении питающей цепи, компенсируя нормальное поле особым расположением наземной части провода. Для этого используются два удаленных заземления, расположенных на одной прямой симметрично зарядной скважины. Компенсация нормального поля на любом профиле-луче достигается соответствующим подбором силы токов, текущих в противоположных направлениях по кабелю.

3. Наблюдения при расположении верхнего заземления питающей цепи у устья горной выработки (шурфа, скважины), через которую осуществляется ввод тока в рудное тело. В этом случае нормальное поле питающей цепи устраняется полностью (в случае однородных или горизонтально-слоистых сред) и объектом наземных наблюдений является аномальное поле. Достоинством питающих установок, заземленных в вертикальных скважинах, является возможность прослеживания рудных тел в противоположных направлениях при неизменном положении генератора в питающей цепи. Целесообразно использование питающих установок, заземленных в наклонных скважинах. При этом нормальное поле на поверхности земли полностью не скомпенсировано, но ослаблено в значительной степени, и эффект от заряженных проводников наблюдается без существенных искажений, Способы расположения питающей цепи обеспечивают прослеживание вскрытых и выявление незаряженных проводников непосредственно по результатам полевых наблюдений без трудоемких расчетов нормального поля токонесущего кабеля. В ряде случаев целесообразны повторные измерения поля с различным расположением питающей цепи. Они значительно повышают достоверность сведений о положении рудных тел и тем самым исключают их пропуск при бурении.

3.3.2.47. Для работ МЗМП по профилям подготавливается сеть наблюдений. Профили задаются на расстоянии 50 – 100 м друг от друга. Точки на профилях наиболее часто устанавливаются через 20 м . Длина профилей и их количество определяются перспективной площадью, подлежащей изучению. При этом учитывается мощность генератора тока и чувствительность измерительной аппаратуры к полезному сигналу.

При работах по лучевой схеме наблюдения проводятся последовательно по 6 – 12 лучам. Длина каждого луча берется в 1,5 раза больше предполагаемого простирания исследуемого объекта от точки заряда. Удаленный электрод и кабель с током относятся от точки заряда в сторону, противоположную лучу. При этом луч, по которому проводятся наблюдения, и прямая линия, на которой расположен кабель, должны составлять угол 180 0 . Общие требования к расстоянию до положения удаленного электрода такие же, как в разд. А.

Удаление одного из заземлений с целью уменьшения влияния его на поля приводит к увеличению длины подводящих ток проводов. Допустимая длина провода, при которой сохраняется распределение поля, как в случае постоянного тока, в зависимости от рабочей частоты и удельного сопротивления пород может быть определена с помощью палетки (прил. 13).

3.3.2.48 . На каждой точке стояния прибора измеряются амплитуда и углы трех ортогональных составляющих вектора напряженности магнитного поля: Н х – горизонтальная составляющая, направленная вдоль профиля или луча; Н у – горизонтальная составляющая, перпендикулярная профилю или лучу; Н z – вертикальная составляющая; j — азимут направления полного вектора напряженности магнитного поля относительно положительного направления линии профиля; a — угол наклона полного вектора напряженности магнитного поля к горизонтальной плоскости.

Документация полевых работ ведется по форм, приведенной в прил. 11.

3.3.2.49. При высоком уровне промышленных помех, а также в случае вредного характера магнитного поля, обусловленного наличием апофиз или смежных рудных тел, целесообразно измерять синфазную с током в питающей линии вещественную компоненту пространственных составляющих поля ReН х , Re Н у , Re Н z .

При этом опорное напряжение может подаваться на измерительный прибор либо непосредственно с питающей линии, либо с заземленных на безрудном участке электродов.

3.3.2.50. Для контроля за работой аппаратуры на планшете вне рудного тела выбирается контрольный пункт, на котором жестко закрепляется источник поля в виде квадратной либо круглой незаземленной петли или заземленного на концах прямолинейного отрезка провода длиной 20 – 50 м . Колышками фиксируются точки стояния приборов в центре петли или напротив середины заземленного провода на расстоянии, не превышающем его длину.

На контрольном пункте производится определение коэффициента преобразования (чувствительности к полю) магнитного индукционного преобразователя (датчика) С , необходимого для пересчета эдс выходного сигнала измерителя в вольтах в единицы напряженности магнитного поля – А /м (Э). Здесь же производится маркировка магнитного индукционного преобразователя, выходных клемм генератора и цепи опорного напряжения, обеспечивающая однозначность определения направления поля ReН х , Re Н у , Re Н z , т. е. знака пространственных компонент.

Коэффициент преобразования магнитного индукционного преобразователя вычисляется по формуле, В/ (А /м) или В/Э ,

где U – значение эффективного напряжения на выходе измерителя, В ; cH u — модуль напряженности магнитного поля (или его вещественная компонента Re Н ) данного источника, А /м (Э) ( при единичном значении силы тока на рабочей частоте). Перед определением коэффициента преобразования (чувствительности к полю) магнитного индукционного преобразователя измеритель сигналов должен быть прокалиброван.

Определение коэффициентов С выполняется ежедневно перед началом и в конце рабочего дня, а также после устранения возникших неисправностей или регулировок измерителей. Одновременно в процессе измерений следят за тем, чтобы сила тока поддерживалась по возможности постоянной.

3.3.2.51. Маркировка выходных клемм генератора, цепи опорного напряжения и магнитного индукционного преобразователя из условного предположения, что источник поля питается постоянным током. ?Положительное направление поля ReН х , Re Н у , Re Н z определяется правовинтовой системой связи силовых линий поля с направлением тока в источнике.

3.3.2.52. Оценка погрешности полевых измерений магнитного поля производится на основании контрольных и повторных наблюдений, которые составляют до 10% от общего объема работ.

Количественная оценка погрешности измерений составляющих Н х , Н у , Н z пространственных компонент модуля cH uили вещественных составляющих ReН х , Re Н у , Re Н z поля производится на основе расчета средней относительной погрешности, исходя из формулы, %

где DН j – разность основных и повторных измерений составляющих поля Н х , или Н у , или Н z ; cH u — модуль полного вектора напряженности магнитного поля, измеренный непосредственно или вычисленный на основании наблюдений пространственных компонент поля; п – число повторных наблюдений.

Выражение (3) применяется также, для оценки погрешности при измерении ReН . Средняя относительная погрешность не должна превышать 5 – 7%. Средняя абсолютная погрешность в определении азимутального jи зенитного aуглов должна быть не более 1 — 2 0 .

3.3.2.53. Результаты наблюдений по профилям поля Н х , Н у , Н z или ReН х , Re Н у , Re Н z , выраженные в вольтах, приводятся к единичному значению силы тока в питающей линии и переводятся в единицы напряженности магнитного поля посредством умножения на коэффициент, 1/ (В ?м),

К п =1/ (СI ), (4)

где С определяется формулой (2). Форма журнала градуировки приведена в прил. 15.

Вычисление напряженности поля Н производится с учетом коэффициента перевода К п по формуле

Н = К п U. (5)

Полученные данные изображаются в виде графиков составляющих поля и углов с указанием исходных сведений, необходимых для расчета нормального поля питающей линии. При вычислении нормального поля необходимо знать координаты питающих электродов и расположение токоподводящего кабеля.

Составляющие аномального поля вычисляются по формуле

cH ai u= cH ci u- cH ni u, (6)

где cH ai u- модуль напряженности аномального поля, А /м (Э); i – x, y, z ; cH ci u- модуль напряженности суммарного поля; cH ni u- модуль напряженности нормального поля (если H ni ?0 за счет выбора установки). Аномальное поле с учетом выражения (6) вычисляется по формуле

При изучении вещественной компоненты вместо H a аномальное поле вычисляется по формуле

Re Н а i = Re Н ci — Re Н ni , (7)

где Re Н а i — напряженность аномального поля вещественной компоненты; Re Н ci – напряженность суммарного поля, А /м (Э); Re Н ni — напряженность нормального поля, А /м (Э); i – x, y, z .

Форма журнала для обработки приведена в прил. 14.

В процессе интерпретации аномального поля на основании графиков напряженности составляющих определяют местоположение рудного тела, уточняют угол его падения, размеры по простиранию, выявляют невскрытые рудные тела. При интерпретации графиков аномальных полей используют имеющиеся в литературе методические рекомендации.

3.3.2.54 . Комиссии по приемке полевых материалов предъявляют журналы полевых и контрольных наблюдений, журналы эталонировки аппаратуры, графики характеристик магнитного поля, исходные данные для расчета нормального поля питающей цепи: местоположение заземлений и конфигурации кабеля, данные инклинометрии по зарядной и измерительной скважинам (см. также 3.9.20).

3.3.3 МЕТОД ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАНИЯ (прил. 18 – 21)

3.3.3.1. Метод электропрофилирования (ЭП) на постоянном токе с наблюдением напряженности постоянно или низкочастотного электрического разреза в горизонтальном направлении. При этом низкочастотное электрическое поле интерпретируется как постоянное.

Методом ЭП решаются задачи на стадиях, связанных с геологическим картированием, поисками месторождений твердых полезных ископаемых, подземных вод, и при инженерно – геологических работах. Различные модификации ЭП позволяют более эффективно подчеркивать те или иные особенности геоэлектрического разреза, более экономично решать конкретные геологические задачи; модификации различаются большей или меньшей сложностью при производстве работ.

Условия, необходимые для применения метода ЭП, следующие: крутое падение крыльев складок, зон нарушений, контактов; резкое различие в удельном сопротивлении слагающих толщ; относительная простота геоэлектрического разреза; выдержанность удельного сопротивления в каждой из толщ; при поисках залежей полезных ископаемых — значительная разница в удельной электропроводности залежи и вмещающей породы, относительная выдержанность значений удельного сопротивления залежи и вмещающих пород, большая протяженность залежи по сравнению с глубиной залегания.

Модификация ЭП, разносы питающих и приемных линий, положение электродов, сеть наблюдений, тип аппаратуры выбираются в зависимости от решаемых геологических задач, характера и глубины залегания изучаемых объектов и условий работы. Вид установок – заземление или незаземленные – зависит от условий заземления.

А. Электропрофилирование с заземленными установками

3.3.3.2. Для решения задач геологического картирования применяется симметрическое электропрофилирование (СЭП) с установками AMNB AA ? MN ? B ? B и дипольное электропрофилирование (ДЭП) с установкой ABMN. Работы ведутся в различных масштабах – от маршрутных исследований до съемок масштаба 1: 10000 и крупнее. Разносы AB установки AA ? MN ? B ? B в зависимости от требуемой глубины исследования могут изменяться от первых километров до первых сотен метров. Установки AMNB и ABMN с разносами l AB и l OO ? порядка 200м и менее применяются в относительно простых геоэлектрических условиях для исследований на небольших глубинах. Установка AA ? MN ? B ? B применяется в относительно сложных геоэлектрических условиях.

Комбинирование (КЭП) и дипольное электропрофилирование, а также ЭП в модификации градиента применяются для поисково-разведочных целей (поисков и разведки сульфидных рудных тел, пегматитовых и кварцевых жил, угольных пластов и др.) и детального геологического картирования.

Другие модификации ЭП (дифференциальные установки, модификации вращающегося поля и двух составляющих, установка потенциала и др.) применяются в тех случаях, когда их преимущества подтверждены результатами опытно – методических работ на известных геоэлектрических разрезах изучаемого района. Дифференциальное электропрофилирование с многоэлектродными и дивергентными установками применяется для решения инженерно-геологических задач. Работы ведутся, как правило, в крупных масштабах (1:10000 и крупнее).

3.3.3.3. КЭП и СЭП выполняются, как правило, на постоянном токе с помощью аппаратуры типа ФЭ-72 или аналогичной. При работе на переменном токе следует применять меры для учета (исключения) влияния токового провода. ДЭП и ЭП в модификации градиента выполняются обычно с использованием низкочастотной аппаратуры типа ИКС-1, ИКС-50, АНЧ-3 или аналогичной (см.3.1.).

3.3.3.4. Работы методом ЭП в большинстве случаев ведутся по заранее разбитой сети. Профили ориентируются по возможности вкрест простирания изучаемых объектов с учетом рельефа местности (см. 3.2).

3.3.3.5 . При ЭП в модификации градиента при одном положении питающих электродов AB отрабатывается участок, включающий от 3 до 15 и более соседних профилей. Измерения ведутся в средней части AB (модификация срединного градиента – СГ) на профилях длиной до 0,8 l AB /2 в обе стороны от осевой линии планшета, не доходя до питающих электродов на расстояние, обеспечивающее необходимую глубинность исследований. Иногда проводятся наблюдения за пределами питающих электродов (модификация внешнего градиента – ВГ) на расстояниях (3 ?5) l AB /2 от середины линии AB . Провод питающей линии раскладывается по прямой между заземлениями A и В. Для рабочих частот 5 – 29 Гц и при разносах l AB порядка первых километров расстояние между проводом и ближайшим к нему профилем наблюдений должно быть не менее 10 – 20 м . При больших разносах и частотах это расстояние определяется необходимой глубинностью исследований. Удаленность крайних профилей зависит от возможности проведения достоверных измерений и обычно не превышает (1 ?2) l AB /2 .

Генератор тока с рабочей частотой 5 – 20 Гц может быть включен в любом месте питающей цепи. В случаях рабочих частот звукового диапазона генератор следует располагать у одного из заземлений установки.

Детализация (сгущение сети профилей и уменьшение шага наблюдений), как правило, должна проводиться после завершения основной съемки планшета на участках с неуверенной корреляцией особенностей графиков наблюдений, представляющих интерес в геологическом отношении. При перестановке линии AB смежные или соприкасающиеся профили соседних планшетов должны перекрываться.

3.3.3.6. При использовании любой модификации ЭП в случаях обнаружения аномалий на окончаниях профилей измерения должны быть продолжены до уверенного выхода в нормальное поле.

3.3.3.7. Разносы установок и размеры приемных и питающих линий при ЭП выбираются такими, чтобы изучаемый объект фиксировался наиболее четко. При выборе разносов пользуются данными рекогносцировочных ВЭЗ и результатами опытно-методических работ, выполненных на нескольких профилях через известные объекты, аналогичные искомым.

3.3.3.8 . Разносы установки AA ? MN ? B ? B должны быть кратны длине l MN и шагу наблюдений. Разница между разносами должна быть, по крайней мере более 2 l MN , а их отношение друг к другу выбирается таким, чтобы наиболее полно изучить существенные характеристики геоэлектрического разреза. Работы с установкой AA ? MN ? B ? B могут вестись с одной питающей линией, имеющей разрывы у заземлений A ? и B ? , или двумя независимыми линиями. В первом случае наблюдение вначале производится с короткой линией, после чего провод у заземлений A ? и B ? переключается на длинную линию.

3.3.3.9. При КЭП оптимальная длина разносов l АО и l ОВ зависит от глубины расположения и размеров объектов поисков и может быть ориентировочно определена по формуле

где d 1 – мощность поверхностных образований; h 2 – предполагаемая длина до верхней кромки искомого объекта; r 1 и r 2 — удельные электрические сопротивления поверхностных образований и вмещающих пород соответственно.

Шаг наблюдений и длина разносов MN установки берутся в интервале 20 – 80 м . Для устранения влияния удаленного электрода на результаты измерений он относится на расстояние не менее (5 ?10) l A О от планшета работ, предпочтительнее за зону пород высокого удельного сопротивления с малой мощностью поверхностных образований.

3.3.3.10. При ДЭП размеры питающей и приемной линии, как правило, берутся одинаковыми. Различные размеры линий (малые размеры приемной при относительно больших размерах питающей линии) применяются лишь при детализационных работах с двухсторонней дипольной установкой.

3.3.3.11. При работе с различными модификациями ЭП выполняются общие требования по борьбе с помехами.

Контроль влияния утечки при СЭП производится систематически: в сухую погоду контролируется не менее 5%, а в сырую или при влажной почве – не менее 10% от всего числа наблюдений. Влияние утечки в линиях проверяется путем попеременного отключения питающих заземлений, если источник питания находится в центре. При расположении источника питания у одного из заземлений проверка утечки производится только при подключении удаленного от источника питания заземления. При КЭП влияние утечки проверяется при отключении только заземлений, расположенных на профиле измерений. Во избежание влияния утечек при работе в сырую погоду или при влажной траве питающие провода не должны располагаться ближе, чем на 4 – 5 м от профиля. Разность потенциалов утечки не должна превышать 5% от измеряемой разности потенциалов. В случае обнаружения утечки ее надо локализовать и устранить. При работе на переменном токе с установками градиента и ДЭП вместо проверки утечки осуществляется визуальный контроль за качеством изоляции проводов питающих и приемных линий при их раскладке.

Для заземлений приемной линии на постоянном токе следует применять латунные штыревые электроды. В случае плохих условий для заземлений нужно контролировать значения переходных сопротивлений приемной линии и при необходимости принимать меры для улучшения заземлений.

Влияние электрических помех линий электропередачи и связи, а также сверхдлинноволновых радиостанций устанавливается по отношению уровней наблюдаемых разностей потенциалов при включении и выключении тока установки. Допустимое значение отношения должно быть не менее 2 – 3.

В трудных условиях для измерений необходимо выполнять повторные наблюдения в объеме, достаточном для достижения заданной точности наблюдений.

3.3.3.12. Погрешность наблюдений при ЭП определяется по относительной разности значений r к (или DU/I) основных и контрольных (на тех же точках) измерений. Средняя относительная разность по участку съемки не должна превышать 5 – 10 %: быть минимальной (до 5%) при последующем использовании результатов полевых измерений для количественной интерпритациии и не более 10 % в условиях помех.

3.3.3.13 . По результатам измерений на постоянном токе DU/I вычисляют кажущееся удельное сопротивление r к по формуле, Ом ?м,

r к = К DU/I , (9)

где К – коэффициент установки, м.

3.3.3.14 . Коэффициенты установок для рассматриваемых модификаций ЭП вычисляются по формулам:

для СЭП с установками AMNB

для КЭП с установками AMN, B ?

для ДЭП с установками ABMN

для модификации СГ с установками AMNB

где l AB /2 – полудлина АВ ; l MN /2 – полудлина MN ; y – расстояние от питающей линии АВ до профиля наблюдений; х – расстояние от середины профиля наблюдений до середины приемной линии MN . При этом сила тока измеряется в миллиамперах, разность потенциалов – в милливольтах, длина линии и координаты х, у точки наблюдения – в метрах.

Коэффициенты установок могут быть определены с помощью таблиц.

3.3.3.15 . При интерпретации наблюдений необходимо учитывать, что значения r к , рассчитанные с помощью формул (9) –(13) при измерениях на переменном токе, практически совпадают со значениями r к при измерениях на постоянном токе лишь при значениях параметра r ЭП , больших 25 – 50 мкГн/м. При меньших значениях r ЭП , в особенности на профилях, расположенных вблизи питающей линии (для установки градиента), значения r к на переменном токе могут быть существенно завышены по сравнению с соответствующими значениями для постоянного тока. Однако в большинстве случаев завышение значения не оказывает заметного влияния на относительный характер кривых и, следовательно, на разрешающую способность ЭП. Параметр r ЭП , мкГн/ц, определяется по формуле r ЭП = r/ (l 2 f) , где r измеряется в ом-метрах, f – в герцах, разнос установки l – в километрах. Для оценки r ЭП вместо r используется среднее значение r к ; l = l AB /2 или l = l OO ? соответственно для установок градиента и дипольного профилирования. При малых значениях r ЭП расчет кажущегося удельного сопротивления на переменном токе r к выполняется в соответствии с методическими рекомендациями.

3.3.3.16. Основным способом графического изображения результатов наблюдений является построение карты (планов) графиков r к (DU/I). Точки графиков должны соответствовать центрам приемных линий. На карте графиков указывают район и участок работ, вид установки, горизонтальный и вертикальный масштабы, дату работ, название партии и отряда, условные обозначения к графикам, а также вычерчивают схему установки с указанием ориентировки относительно стран света. Схема установки градиента должна быть совмещена со схемой профилей с указанием местонахождения генератора. Схемы установок КЭП ДЭП следует оформлять в виде «ключей» установок (прил. 22), показывающих ориентировку питающих электродов по странам света и условное обозначение соответствующих им графиков.

3.3.3.17. По окончании работ на участке съемки производится предварительная интерпретация полученного материала. На выявленных аномалиях проводится детализационные исследования, а при необходимости выполняются электрозондирования и другие электроразведочные работы.

3.3.3.18. Учет влияния рельефа местности и перекрывающих рыхлых отложений производится в соответствии с методическими рекомендациями. Оценка влияния рельефа местности обычно выполняется по топографической карте с сечением изогипс 2 -5 м .

3.3.3.19. результаты наблюдений модификациями профилирования записываются в журнал соответствующей формы (прил. 18). В графе «Примечание» указывается привязка наблюдений к горным выработкам и скважинам, при необходимости вычерчивается абрис местности, записываются сведения о погоде и других факторах, влияющих на результаты наблюдений.

3.3.3.20. Полевые материалы (журналы записей результатов измерений в поле, графики наблюдений по профилям, карты, разрезы и. т. д.) сдаются комиссии по приемке полевых материалов в соответствии с требованиями 3.8, 3.9.

Б. Электропрофилирование с незаземленными установками

3.3.3.21 . При поверхностном покрове, неблагоприятном для устройства заземлений (каменные россыпи, сухие пески, мерзлый грунт, лед, снежный покров и т. п.), электропрофилирование выполняется с незаземленными приемными и питающими линиями по методике бесконтактного измерения электрического поля (БИЭП).

3.3.3.22. Методика БИЭП основана на измерении в воздухе составляющих электрического поля с помощью незаземленной приемной линии, расположенной вблизи земной поверхности. Низкочастотное электрическое поле (100 – 5000 ГЦ) возбуждается с помощью заземленной, незаземленной и частично заземленной питающих линий.

Методика БИЭП применяется при электропрофилировании в модификациях СГ, ДЭП и КЭП, а также при изучении электрического поля заряженного рудного тела. При этом основные требования к производству полевых и камеральных работ указанными видами ЭП сохраняются (см. 3.3.3, А).

3.3.3.23. Для работ с незаземленными рабочими линиями используется аппаратура типа БИЭП. Запись результатов наблюдений производится в журналы соответствующих модификаций ЭП (прил. 18).

3.3.3.24. При наблюдениях с незаземленной приемной линией электрическое поле, так же и в случае заземленной линии, определяется по результатам измерения разности потенциалов DU приемных электродов. В качестве электродов в незаземленной линии используются достаточно протяженные проводники: отрезки проводов, металлические штыри. Незаземленный приемный электрод принимает в электрическом поле потенциал, по назначению равный среднему значению потенциала первичного поля в объеме, занятом проводником (под первичным здесь понимается поле, существующее до внесения в него проводника – электрода).

Разнос (действующая длина) незаземленной приемной линии определяется длиной отрезка, соединяющего геометрические центры приемных электродов. Середина этого отрезка является электрическим центром приемной линии, к которому относятся результаты наблюдений при их графическом изображении.

3.3.3.25. При ЭП в модификации градиента в зависимости от требуемой детальности работ применяется один из трех вариантов конструкции незаземленных приемных линий (прил. 19): подвесная, стелющаяся или штыревая. При ДЭП и КЭП используется стелющаяся линия.

3.3.3.26. Штыревая и подвесная линии имеют симметричную конструкцию и рассчитаны на подключение к симметричному входу индикатора напряжения. Стелющаяся линия подключается к несимметричному входу пробора, причем с «нулевой» входной клеммой N индикатора должен соединяться металлический браслет, закрепленный на руке оператора. Электрический центр приемной линии совпадает для штыревой и подвесной линий с их геометрическим центром, а для стелющейся линии он смещен от геометрического центра в сторону оператора на расстояние, равное ? длины провода линии.

3.3.3.27 . Подвесная линия при наблюдениях поддерживается оператором и двумя рабочими на высоте 1 -1,5 м над землей параллельно земной поверхности.

Штыревая линия ориентируется оператором по направлению определяемой составляющей электрического поля с помощью уровней и компаса. При измерениях горизонтальной составляющей поля она удерживается рукой за центр на высоте 0,8 – 1 м над землей на расстоянии не менее 0,2 – 0,3 м от оператора. При определении вертикальной составляющей поля центр линии поддерживается над землей на постоянной высоте в интервале 1 – 1,5 м . В момент измерения электроды линии не должны касаться травы, кустов и веток деревьев.

3.3.3.28. При сильном ветре измерение малых уровней разностей потенциалов DU (50 – 100 мкВ) с помощью стелющейся линии осложнено интенсивными электрическими помехами, обусловленными электризацией изоляции провода. В этом случае необходимо повысить уровень измеряемых значений DU , увеличив выходной ток генератора или уменьшив разнос установки. Если эти меры окажутся недостаточными, необходимо перейти к наблюдениям с подвесной линией, следя за тем, чтобы при взятии отсчета DU провода линии не соприкасались с травой кустами и деревьями.

3.3.3.29. Действующие и отключенные линии электропередачи, а также прочие свободно лежащие на земле длинные провода (например, провода взрывной магистрали) могут вызывать появление ложных аномалий DU . В связи с этим наличие таких проводов вблизи незаземленной приемной линии следует отмечать в полевом журнале с целью последующей отбраковки наблюдений при их камеральной обработке.

3.3.3.30 . Незаземленная емкостная питающая линия состоит из двух отрезков изолированных проводов, стелющихся по земле. Внешние концы проводов изолируются, внутренние подключаются в центре линии к генератору тока. Эти провода служат незаземленными питающими электродами. У частично заземленной питающей линии лишь один из питающих электродов является незаземленным. Стекание тока с незаземленного электрода происходит благодаря «емкостной утечке», равномерно распределенной по его длине. При прокладке провода по траве и кустам высота его над землей не должна превышать 0,5 – 1 м . Активное сопротивление изоляции незаземленного питающего электрода не должно быть не более 10 МОм.

3.3.3.31 .При электропрофилировании в модификации СГ наряду с заземленной питающей линией АВ используются емкостная и индуктивная незаземленная питающие линии, выполненные проводом ГСП-0,35, -0,50.

Емкостная линия раскладывается в форме прямоугольной полупетли с основанием, параллельным профилям наблюдений. Планшет съемки располагается во внутренней области полупетли. Профиль, ближайший к основанию, должен быть удален от него на расстоянии 150 — 200 м . Расстояние от провода полупетли до ближайшей к нему точки наблюдения определяется необходимой глубинностью исследований. Полуразнос l AB /2 питающей линии равен полудлине основания – обычно 300 – 600 м . Схема установки СГ с емкостной питающей линией показана в прил. 20, а-I. Для параметров r ЭП ? 10 мкГн/м коэффициенты К установки вычисляются по формуле, м ,

где К Т. Е – безразмерные коэффициенты таблицы прил. 20, в ; l AB /2 , l MN /2 – полуразносы питающей и приемной линий, м.

Индуктивная линия укладывается в форме прямоугольной петли, замкнутой на генератор тока. Отношение длин боковой стороны к основанию петли, 1:2. Основание ориентируется параллельно профилям наблюдений, расположенным во внешней области петли. Расстояние от основания петли до ближайшего профиля определяется необходимой глубинностью исследований. Полуразнос l AB /2 индуктивной линии равен полудлине основания петли – обычно 250 -500 м . Схема установки СГ с индуктивной питающей линией показана в прил. 20, а — II . Для параметров r ЭП ? 10 мкГн/м электрическое поле петли практически не зависит от удельного сопротивления однородной среды. Расчет r к для указанных значений r ЭП возможен лишь при известном значении среднего удельного сопротивления пород r ср участка съемки. В этом случае коэффициент К рассчитывается по формуле, м,

где К Т.И – коэффициент из таблицы прил. 20, в, м/Гн; r ср – в омметрах; l MN /2 – полуразнос приемной линии, м; f – частота, Гц.

3.3.3.32 . Незаземленная емкостная питающая линия установки ДЭП собирается из двух отрезков гибкого кабеля в резиновой оболочке – типа РПШ-2?0,35, ШБРЛ-2?0,5 или аналогичного. Разнос (действующая длина) питающей линии равен длине отрезка, соединяющего геометрические центры электродов. Середина этого отрезка служит электрическим центром питающей линии. Разнос всей установки l ОО ? определяется расстоянием между электрическими центрами питающей и приемной линий.

Частично заземленная питающая линия КЭП образована удаленным заземлением и одним незаземленным электродом, выполненным из гибкого кабеля. Разнос установки равен расстоянию между электрическим центром незаземленного питающего электрода.

Схемы и рекомендуемые размеры рассмотренных установок профилирования приведены в прил. 21. Там же изображены схемы заземленных установок, эквивалентных незаземленным по длине разносов.

Для стабилизации разносов установки внутренние концы незаземленных электродов питающей и приемной линий рекомендуется соединять пеньковым шпагатом или капроновым шнуром.

Приемка полевых материалов ведется в соответствии с требованиями 3.3.3.20.

3.3.4. МЕТОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (прил. 22-37)

3.3.4.1. Электрическое зондирование (ЭЗ) – метод изучения геоэлектрического разреза по кривым зависимости кажущегося удельного сопротивления от расстояния между питающими и приемными электродами установки. Зондирование используется для изучения геоэлектрического разреза на глубину (см. 3.3.7). Метод основан на наблюдении напряженности постоянного тока электрического поля или низкочастотного, по своим характеристикам не отличающегося от постоянного. Работы по методу зондирования проводятся в различных масштабах.

Условия, благоприятные для применения метода электрического зондирования, следующие: пологие формы складчатости или подземного рельефа (углы наклона геоэлектрических границ до 20 0 ), наличие опорного геоэлектрического горизонта, отсутствие экранирующих (высокого и низкого удельного сопротивления) горизонтов в надпорной толще. Метод вертикального электрического зондирования может применяться также для выявления структур с углами падения до 40 — 50 0 . В этом случае используется специальная методика с применением асимметричных установок.

Работы по методу ЭЗ проводятся на стадиях, связанных с геологическим картированием, с поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых, при разведке структур, перспективных на нефть и газ, при съемках специального назначения: гидрогеологических и инженерно – геологических, а также при режимных наблюдениях за водными токами. Результаты зондирования используются для изучения электрических, водно-физических и теплофизических свойств горных пород, а также для введения поправок в гравитационные наблюдения, оценки перспективности литогеохимических аномалий и т. д.

В зависимости от задач, размеров и глубин залегания объектов, наличия топографических карт наблюдения могут производиться по предварительно разбитой сети или с привязкой точек зондирования по карте. Крупномасштабные работы (масштаб 1: 25000 и крупнее), как правило, ведутся по заранее разбитой сети.

Наблюдения по методу ЭЗ выполняются с различными установками (прил. 22). Модификации зондирования и разносы выбираются в зависимости геологических задач и геоэлектрических условий работ. Работы, связанные с исследованиями на относительно небольших глубинах, ведутся преимущественно по схеме AMNB и реже AMN,B ? . Длина разноса l AB редко превышает 20 км (прил. 26). При глубинных исследованиях применяются дипольные установки.

Максимальная длина разносов определяется необходимостью отчетливой фиксации на кривой зондирования исследуемого опорного горизонта. Соответствующий этому горизонту прямолинейный участок кривой ВЭЗ, параллельный оси разносов или составляющий с ней угол, близкий к 45 0 , должен быть охарактеризован не менее чем тремя точками, расположенными не более чем через 2 см на стандартном логарифмическом бланке.

Рекогносцировочные зондирования выполняются с максимально большими разносами, предусмотренными проектом работ.

3.3.4.2. Направление разносов АВ выбирается с учетом тектонических и геоморфологических особенностей района работ, условий проходимости местности и удобства производства работ.

Следует по возможности избегать пересечения проводами резко неоднородных толщ, залегающих вблизи дневной поверхности, железнодорожных рельсов, резких форм рельефа, речек, застроенных участков, трасс высоковольтных линий и т. д.

3.3.4.3 . Положение точек заземлений при работе по схемам AMNB и AMN,B ? определяется по длине проводов, которые предварительно размечаются в соответствии с принятыми интервалами разносов. При работе с дипольными схемами длина разносов определяется по разбитому пикетажу. Направление линий задается с помощью угломерных инструментов, а положение заземлений – по размеченному проводу.

3.3.4.4 . При устройстве заземлений, особенно при работе с большими разносами, должны быть приняты все необходимые меры для уменьшения сопротивления заземлений.

В случае неблагоприятных условий заземления в данном пункте наблюдений положение электродов может быть смещено относительно заданной точки в место, более благоприятное для устройства заземления (например, с увлажненной почвой). Когда такие смещения вызывают изменении разносов и значений r к не более чем на 1 -2%, они не учитываются. При больших смещениях вносятся соответствующие поправки в значения разносов и коэффициента К .

При работах с установками AMNB и AMN,B ? смещение заземлений предпочтительно делать перпендикулярно линии разносов. При этом смещение заземлений до значения 0,1l A О может не учитываться. При дипольных зондированиях смещение точек питающих и приемных заземлений от заданного направления не должно превышать 0,02l AB и 0,02 l MN . .

Заземления питающих линий устраиваются с помощью стальных или железных, а приемных при работе на постоянном токе – с помощью медных или латунных электродов. При работе со станциями приемные заземления устраиваются с помощью неполяризующихся электродов не должно превышать 10 мкВ/мин.

В районах, где поверхностные рыхлые отложения имеют высокое удельное сопротивление, при больших разносах рекомендуется устраивать заземления на достаточно большой глубине, где действие пород высокого удельного сопротивления (например, мерзлых пород) ослаблено.

3.3.4.5 . При работах на малых разносах каждое заземление производится с помощью одного электрода. При увеличении размеров установок число электродов увеличивается. Расстояние между двумя соседними электродами должно быть более удвоенной длины заземленной части электродов. Заземление, состоящее из большого числа электродов, выполняется в виде круга, квадрата или прямой линии; в последнем случае электроды следует располагать примерно перпендикулярно направлению разносов. Длина всего заземления (расстояние между крайними электродами) или диаметр круга должны быть не более 0,1 расстояния до ближайшего измерительного или питающего заземления. При малых разносах необходимо следить, чтобы глубина погружения электрода в землю не превышала 0,1 расстояния до ближайших заземлений. Изложенные требования связаны с необходимостью соблюдения точечности заземлений, следующей из теории.

3.3.4.6 . Работы по методу ЭЗ ведутся с помощью приборов типа АЭ-72, ИКС-50, ЭКС-1, АНЧ-1, АНЧ-3 или электроразведочных станций типа ЭРС, а также другой аналогичной аппаратуры. Результаты измерений записываются в полевые журналы по формам прил. 23 -25.

Зондирование с разносами 1 – 2 км производится на постоянном токе с помощью электронных компенсаторов типа АЭ-72, ЭСК-1, а в случае благоприятных условий (малое влияние индукции и емкостной утечки питающего провода) – на переменном токе с помощью аппаратуры типа АНЧ-3, АНЧ-1, ИКС-50. Электронные компенсаторы могут применяться до разносов 6 км , если отсутствуют заметный процесс становления поля, а также интенсивные блуждающие и теллурические токи. В неблагоприятных условиях зондирования с разносами более 2 км следует производить с электроразведочной станцией.

В отдельных случаях, когда использование электроразведочных станций затруднено (труднопроходимая местность) или нерационально по экономическим соображениям (при малом числе зондирований), а также в условиях геологического разреза с большим удельным сопротивлением пород (r > 10 3 Ом ?м) допускается выполнение зондирований с электронными компенсаторами с разносами до 10 км . При этом должны быть приняты меры, обеспечивающие получение необходимой точности наблюдений (см. 3.3.4.20).

При выполнении зондирований с помощью электроразведочной станции измерения на малых разносах выполняются электронными компенсаторами, а также приборами ИКС, АНЧ. При переходе от измерений с приборами к измерениям с осциллографической записью необходимо иметь как минимум одну-две общие точки измерений. Использование аппаратуры типа АНЧ целесообразно в условиях промышленных помех.

3.3.4.7. При выполнении зондирования с небольшими разносами в качестве источников питания используются батареи типа 29-ГРМЦ-13, 69-ГРМЦ-6 и в отдельных случаях (в условиях геоэлектрического разреза с высоким удельным сопротивлением) – батареи серии ПМЦГ, АМЦГ и другие с напряжением 100 – 400 В.

3.3.4.8 . При производстве полевых работ с электроразведочной станцией необходимо строго соблюдать правила техники безопасности (см. 3.1.3).

3.3.4.9. Перед началом работы электроразведочная станция должна быть проверена на утечку с помощью мегомметра. Сопротивление изоляции регистрирующих каналов DU относительно корпуса осциллографа должно быть не менее 5 МОм.

При хорошей изоляции проводов и сухой почве контроль утечки в методе ЭЗ по схеме AMNB производится при переходе с минимальной приемной линии на следующую и при максимальных разносах AB . При сырой погоде, влажной почве, низком качестве проводов и в других случаях, когда контрольные измерения показывают заметное влияние утечек, контроль на утечку производится на каждой приемной линии при максимальных разносах AB для данной линии MN . При работе с дипольными установками контроль утечки в линиях производится при максимальном значении разноса DU Влияние утечки считается допустимым, если сумма разностей потенциалов, измеренных при попеременном отключении электродов A и В , не превышает 5% измеряемой разности потенциалов (наблюденной с обоими включенными заземлениями). В схема, при которых влияние утечки проверяется при отключении только одного электрода, вместо суммы берется только одна измеренная разность потенциалов. При измерении утечки выполняются требования техники безопасности. Данные при проверке на утечку фиксируются в полевом журнале, а при работе с электроразведочной станцией, кроме того, на осциллограмме. С АНЧ емкостные и индуктивные влияния питающей линии на приемную учитываются по методическим рекомендациям.

3.3.4.10 . Сопротивление измерительной цепи при осциллографировании без предварительного усилителя должно обеспечивать условия работы гальванометра, близкие к критическому режиму. Режим работы гальванометра определяется по виду градуировочных импульсов.

Для улучшения отношения измеряемый сигнал/помеха в случае необходимости допускается демпфирование гальванометра.

3.3.4.11 . При сильных вариациях поля теллурических токов перед началом измерений и после окончания рабочего цикла (импульсы DU и градуировочные импульсы) рекомендуется в течение 1 — 2 мин регистрировать нулевую линию, характеризующую вариации поля теллурических токов.

3.3.4.12 . При работе с осциллографом фильтр RC канала DU применяется в случае высокочастотных помех, которых не удается избежать путем изменения расположения измерительной линии.

3.3.4.13 . Число импульсов тока на одном разносе зависит от значения DU и сложности его измерения, а также от характера и интенсивности помех. В благоприятных условиях на малых разносах запись делают с двумя-тремя импульсами тока, а при разносах AB ?1000 м число импульсов должно быть не менее пяти. При наличии помех число импульсов увеличивают; причем моменты записи DU должны быть приурочены ко времени относительного спокойствия поля теллурических токов.

При выполнении измерений на последних разносах зондирования для получения надежных результатов целесообразно иметь несколько записей, произведенных в различные интервалы времени.

3.3.4.14. Длительность импульсов тока должна быть не менее 5с и, по крайней мере, в два-три раза больше длительности переходного процесса. Скорость лентопротяжного механизма следует подобрать таким образом, чтобы импульсы DU занимали на осциллограмме участки длиной от 2 до 6 см . Продолжительность становления поля и связь его с размерами установки определяются на основании выполненных наблюдений в данном районе (или по данному профилю зондирования).

На поверхности проводящего слоя с суммарной проводимостью S , подстилаемого породами высокого удельного сопротивления, для достаточно больших размеров установок зондирования время становления поля t C в секундах ориентировочно может быть определено по формулам:

а) для установки AMNB t C = 2,0S l AB ;

б) для экваториальной дипольной установки t C = 1,5SL;

в) для осевой дипольной установки t C = 1,9SL ;

Здесь величина S выражается в сименс, а L (расстояние между центрами линий AB и MN ) – в метрах.

3.3.4.15 . Минимально допустимое отклонение пишущего блика гальванометра устанавливается в зависимости от измеряемого значения DU , уровня и характера помех. При низком уровне помех минимально допустимое отклонение составляет 10 мм , при этом число импульсов п должно удовлетворять неравенству ), где А 0 – отклонение блика гальванометра, мм.

Во всех случаях минимально допустимое отклонение блика гальванометра должно быть обусловлено необходимостью определения DU по осциллограмме с погрешностью не более 3%.

3.3.4.16 . Градуировку каналов DU 1 , DU 2 и тока I производят на всех чувствительных, на которых проводилась запись. Градуировочные импульсы должны быть различной полярности. Расхождение в разнополярных градуировочных импульсах не должно превышать 2%. Значения градуировочных импульсов должны быть близки к значениям записанных разностей потенциалов DU, но не менее 25 мм . При высоком уровне помех число градуировочных импульсов должно быть доведено до 8 – 10 и более.

3.3.4.17 . Перед началом работ в том или ином районе с использованием приемных линий длиной 1,5 – 2,0 км необходимо надежно определить время максимальной интенсивности поля теллурических токов на основе круглосуточных наблюдений вариаций теллурических токов и составить распорядок рабочего дня партии таким образом, чтобы измерения на больших разносах выполнялись при минимальной интенсивности вариаций поля теллурических токов (см. 3.3.6).

3.3.4.18 . Измерительная аппаратура электроразведочных станций должна проверяться и эталонироваться в соответствии с требованиями заводских технических инструкций по эксплуатации. До и после ремонта, затрагивающего узлы градуировочного устройства и токовые шунты, производится внеочередная эталонировка. Относительное расхождение результатов двух смежных эталонировок является допустимым, если оно не превышает 2%.

3.3.4.19 .При работах по методу ЭЗ должны выполняться требования, изложенные в 3.8.

Во всех точках, где нарушается закономерный ход кривых, должны проверяться правильность размеров и ориентировки (при дипольных схемах) линий, браться повторные отсчеты, производиться проверки на утечку в линиях (при работе с установками AМNB и AMN, В ? ), особенно при резком изменении сопротивлений заземлений.

3.3.4.20. При повторных измерениях отклонение значений r к от их среднего арифметического не должна превышать ±5%. Абсолютная разность средних арифметических значений r к контрольного и основного зондирования для каждого разноса не должна превышать 5%. На больших разносах при трудных условиях измерений допускается абсолютное значение относительной разности ±7%.

В случае исследования слабоконтрастных разрезов и при необходимости получить долее точно кривую r к проводят съемку повышенной точности с абсолютным значением относительной разности наблюдений до 3%. Это достигается сгущением интервалов разносов, увеличением числа повторных измерений на одних и тех же разносах и обеспечением соответствующей силы тока.

При зондированиях, выполняемых при решении задач инженерной геологии и гидрогеологии в условиях меняющегося во времени геоэлектрического разреза, для обеспечения абсолютного значения относительной разности наблюдений до 5% контрольные измерения должны проводиться в максимально сжатые сроки. С этой целью при режимных наблюдениях гидрогеологического характера допускается проведение контрольных измерений одновременно с основными по другим приборам. Отклонение от требуемых ±5% могут составлять закономерные смещения начальных кривых, вызванные промерзанием (оттаиванием) или высыханием (увлажнением) поверстного слоя пород. Такие участки кривых, если установлены причины смещения, при оценке общей точности наблюдений могут в расчет не приниматься. См. также 3.9.

3.3.4.21 . Для выяснения возможных искажений, связанных с горизонтальной неоднородностью разреза, должны быть выполнены «крестовые» зондирования в точках, равномерно расположенных по всей площади исследования, а по профилям проведено электропрофилирование. Крестовые зондирования производятся также в тех случаях, когда по характеру полученной кривой можно предполагать резкое проявление горизонтальной неоднородности. В тех точках, где получены резко различные кривые зондирования, должны быть выполнены вспомогательные наблюдения еще в одном азимуте. Зондирования у скважин, зондирования в процессе рекогносцировочных работ и в других особых случаях должны выполняться при двух взаимно перпендикулярных разносах.

Число крестовых зондирований определяется из условий не менее 3% к общему числу зондирований, включая обязательные зондирования у всех (или большинства) скважин, находящихся на исследуемой площади. Если таких скважин нет, то необходимо выполнить зондирование у скважин, расположенных поблизости от района работ в исходных геоэлектрических условиях.

В специальных случаях для установления степени и преимущественного направления горизонтальной неоднородности (например, при поисках и разведке трещинно-карстовых вод) выполняются круговые зондирования по четырем азимутам через 45 0 .

3.3.4.22 . При работе с аппаратурой типа ЭСК, АЭ-72 и др. результаты наблюдений записываются в полевой журнал (прил. 23). Параллельно вычерчивается кривая зондирования на логарифмическом бланке с модулем 6,25 см (рекомендуется вниз откладывать характеристики разноса: l AB /2 или действующие расстояния , см. 3.3.4.45, вправо — r к ). До нанесения на бланк результаты измерений при данном разносе переход на следующие разносы не разрешается.

3.3.4.23 . Основным первичным документом регистрации измерений при работе с электроразведочными станциями является осциллограмма, которая оформляется оператором по соответствующим формам (прил. 29).

3.3.4.24 . Сотрудник партии (отряда), принимающий от операторов электроразведочных станций полевые материалы, заносит в журнал регистрации осциллограмм (прил. 30) дату выполнения измерений, номер зондирования, номера полевых журналов и номера осциллограмм. Она должна содержать сведения о качестве полевых наблюдений и пригодности осциллограмм для дальнейшей обработки.

3.3.4.25. На осциллограммах эталонировки должны быть проставлены: дата эталонировки, номер осциллографа, номер электроразведочной станции, номера и номиналы эталонировочных сопротивлений и прибора, наименование положений переключателя отводов токового шунта и положений переключателей градуировочного устройства. Эталонировочные осциллограммы должны быть подписаны оператором, проводившим эталонировку.

Промежуточные вычисления, связанные с обработкой эталлонировочных осциллограмм, выполняются непосредственно на осциллограммах. Окончательные результаты записываются в журнал эталонировки (прил. 31).

При обработке записей DU и I используются данные последней эталонировки.

3.3.4.26 . При больших разносах регистрация силы тока на осциллографе. Установившееся отклонение пишущегося блика на записях I должно быть не менее 25 мм . Результаты измерений и промежуточных вычислений записываются на осциллограмме. Значение силы тока для каждого импульса заносятся журнал обработки осциллограмм (прил. 32). Для контроля за силой тока I необходимо выполнять отдельные визуальные наблюдения по амперметру класса 1,0, установленному в станции в соответствии с требованиями заводской инструкции по эксплуатации.

Допустимое отклонение пишущего блика устанавливается в соответствии с требованиями, изложенными в 3.3.4.15, 3.3.4.29.

Градуировочные отклонения должны быть соизмеримы с рабочими импульсами DU , например, составлять 1/3 ширины осциллографической бумаги.

3.3.4.27 . Записи DU обрабатываются в две руки различными работниками партии в полевой период. Обработка во вторую руку записей DU производится в основном только для разноса l AB , L ? 3 км после составления опорных графиков t C – времени становления поля (по законченным профилям).

3.3.4.28 . Записи DU с высокочастотным и неравномерным размывом, среднее значение которого превышает 10 % установившегося отклонения пишущего блика, считается непригодным для обработки.

3.3.4.29 . Осциллограммы считаются браком:

1) при полном или частичном отсутствии данных в паспорте осциллограммы или при плохой фотообработке ее;

2) при отсутствии проверки на утечку (см. 3.3.4.9) (при зондировании с установками AМNB и AMN, В ? );

3) при колебаниях силы тока питающей цепи за время одного импульса, превышающих 2%;

4) вследствие нарушения требований, изложенных в 3.3.4.10, 3.3.4.13, 3.3.4.14, 3.3.4.16;

5)при наличии непроверенных незакономерных результатов измерений («выскоков»).

3.3.4.30 . Все этапы вычислений, связанные с обработкой осциллограмм, отражаются в журналах обработки осциллограмм DU (прил. 32).

3.3.4.31. Интерпретатор партии ведет журнал r к (прил. 33). Окончательное значение r к , наносимое на бланк, определяется как средне арифметическое результатов обработки в первую и вторую руки.

3.3.4.32 . Контроль за правильностью обработки осциллограмм осуществляется начальником (главным, старшим геофизиком) партии. Начальник (главный, старший геофизик) партии (отряда) регулярно выполняет контрольную обработку наиболее сложных записей DU.

3.3.4.33 . Комиссия, принимающая полевые материалы от партии (отряд), проверяют соблюдение требований и правил настоящей инструкции, других действующих директивных документов и производит оценку качества работ.

Электроразведочные партии (отряды), выполняющие зондирования с электроразведочными станциями, наряду с другими материалами предъявляют комиссии:

1) полевые журналы операторов (журналы генераторной группы и полевых лабораторий);

2) все осциллограммы, полученные партией (отрядом);

3) журнал эталонировки;

4) журнал регистрации осциллограмм;

5) журнал обработки осциллограмм (первая и вторая рука);

6) журнал r к ;

7) журнал контрольной обработки осциллограмм;

8) профили и карты r к (допускается представление предварительных вариантов).

Интерпретация зондирований может производиться с помощью палеток или с использованием ЭВМ.

3.3.4.34 . При оценке качества работ, выполненных с электроразведочными станциями, помимо общих требований к качеству работ учитываются также: качество осциллограмм, правильность их обработки и полнота записи результатов обработки осциллограмм в журнал.

А. Вертикальное электрическое зондирование

3.3.4.35. Центры вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) рекомендуется располагать на прямолинейных профилях, направление которых совпадает с направлением разносов питающей и приемной линии (за исключением маршрутных съемок).

3.3.4.36 . ВЭЗ выполняется с установкой AMNB . Для выбора длины разносов АВ и МN следует руководствоваться указаниями, содержащимися в 3.3.4.1 (прил. 26 — 27).

Коэффициент К ВЭЗ и кажущееся удельное сопротивление r к рассчитываются по формулам:

К ВЭЗ = pl AN l MN /l MN ; (15)

r к = К ВЭЗ DU/I , (16)

где l AN l AN ,l MN – соответствующие расстояния между электродами; I — сила тока, мА; DU – разность потенциалов, мВ. Если сила тока дается в сантиамперах, коэффициент К ВЭЗ уменьшается в 10 раз, в амперах – в 1000 раз. Необходимо учитывать, что значение r к , рассчитанные по формуле (16), при измерении на переменном токе практически совпадают со значениями r к , измеренными на постоянном токе, лишь при значениях параметра r / (l 2 AB /2 f) больше 25 – 50 мкГн/м (см. 3.3.3.15).

Наблюдения на первых двух разносах с линией l MN /2 =0125 м указанные в прил. 26 могут быть опущены, если нет необходимости изучения удельного сопротивления или расчленения приповерхстного слоя геоэлектрического разреза.

Таблицы прил. 26 – 27 могут использоваться и при работе с установкой AMN, В ? .. В этом случае коэффициент К ВЭЗ должен быть удвоен.

При применении других разносов AВ и МN , не указанных в упомянутых таблицах, следует придерживаться следующих правил. Точки на кривой ВЭЗ, изображенной в логарифмическом масштабе, по линии разносов должны располагаться более или менее равномерно; начальная длина разноса AВ должна быть выбрана такой, чтобы на кривой зондирования выделялся слой с удельным сопротивлением r 1 ; отношение длины последующего разноса AВ к длине предыдущего не должно превышать 15 – 17; отношение длины разноса l A В к длине l MN должно быть не менее 3,0; максимальное отношение l A В к l MN определяется наименьшим значением разности потенциалов, допустимым для измерения в каждом конкретном случае.

3.3.4.37. При переходе от одних разносов МN к другим обязательно перекрытие кривой ВЭЗ минимум в двух точках. При глубинных зондированиях, начиная с разносов AВ = 4 км , а также в случае больших расхождений в перекрытиях на меньших разносах число перекрытий следует увеличить до трех-четырех, если наблюдения с самой короткой приемной линией могут быть выполнены с достаточной точностью (см. 3.3.4.20).

3.3.4.38. Размотку проводов при выполнении ВЭЗ следует вести по предварительно провешенному профилю или направлять по прямой с помощью естественных визиров или компаса. Следует избегать отклонения от прямолинейной прокладки проводов на угол, больший 10 0 .

Измерение расстояний между заземлениями должно проводиться с погрешностью не более 1%. В тех случаях, когда расстояние между ближайшими заземлениями не превышают 3 м , погрешность измерения расстояний допускается до 3%.

При работе с большими разносами AВ для уменьшения влияния индукции приемную линию МN следует относить в сторону по перпендикуляру к направлению разносов питающей линии на расстояние, не превышающее 0,1 длины разносов питающих электродов.

3.3.4.39. Выбор аппаратуры для проведения ВЭЗ в зависимости от разносов производится в соответствии с требованиями.

3.3.4.40. Зондирования с разносами более 2 км рекомендуется производить с двумя питающими линиями AВ : малой – до 1000 м и большой – свыше 1000 м . При выполнении ВЭЗ по профилям с расстоянием между центрами зондирований, равным или меньшим половины наибольшего разноса l A В , рекомендуется применять конвейерный способ размотки проводов.

При использовании низкочастотной аппаратуры ИКС, АНЧ генератор рекомендуется располагать у одного из питающих заземлений или на достаточном удалении от приемной линии.

Б. Дипольные электрические зондирования: экваториальные, азимутальные и осевые

3.3.4.42 . Дипольные электрические зондирования (ДЭЗ) выполняются обычно по двухсторонней схеме наблюдений, использование которой в отдельных случаях осложняется из-за условий местности.

3.3.4.43 . Оси ДЭЗ (линии центров приемного и питающего диполей) рекомендуется располагать вкрест простирания опорного электрического горизонта, чтобы получить максимальные расхождения в ветвях кривых двухстороннего зондирования при больших разносах.

При двухстороннем ДЭЗ, которое выполняется двумя измерительными диполями МN и М? N? , удаляемыми от питающего диполя AВ , получают значения r к + (для установки AMNB ) и r к — (для установки АВ М? N? ).

Центры двухсторонних ДЭЗ (центр линии АВ ) следует располагать на прямолинейных профилях, направление которых совпадает с направлением осей зондирования. Вдоль профилей через каждые 100 м устанавливаются пикеты для определения расстояния между питающей и приемной установками (за исключением маршрутных съемок).

3.3.4.44 . Размеры питающей и приемной установок выбираются в зависимости от конкретных геоэлектрических условий с таким расчетом, чтобы наблюдаемая в приемной линии разность потенциалов обеспечивала выполнение требований 3.3.4.20.

3.3.4.45 . Действующее расстояние для ДЭЗЭ, т. е. расстояние между центром приемной установки и одним из электродов питающей установки, определяется по формуле

3.3.4.46 . При выполнении ДЭЗЭ рекомендуется использовать разносы l A В , приведенные в прил. 26.

Размеры установки ДЭЗЭ могут быть изменены в зависимости от характера геоэлектрического разреза, условий производства измерений и конкретных особенностей местности. При этом следует руководствоваться следующими положениями: отношение последующего расстояния к предыдущему не должно превышать 1,5 – 1,7; длина участка кривой зондирования, перекрываемого при изменении разноса питающей линии, должна составлять ориентировочно 15% от действующего расстояния, соответствующего началу перекрытия.

Коэффициент дипольной экваториальной установки К ДЭЗЭ определяется по формуле

где L – разнос (расстояния между центрами установок); l AB , l MN – расстояние между соответствующими электродами.

Значение коэффициента К ДЭЗЭ , вычисленные по данной формуле и приведенные в таблице (прил. 26), даются в предположении, что сила тока I измерена в амперах, а разность потенциалов DU – в милливольтах. Тогда кажущееся удельное сопротивление r к рассчитывается по формуле

r к = К ДЭЗЭ DU/I , (19)

Для упрощения вычислений l AB ?0,6L, l MN рекомендуется использовать номограмму (прил. 34).

3.3.4.47. Дипольное азимутальное зондирование (ДЭЗА) целесообразно выполнять на участках изучаемой площади, где перемещение приемной установки возможны только по дорогам. Для определения расстояния между питающим и приемным диполями разбивается, обычно вдоль обочины дороги, 100 – метровый пикетаж, схема которого переносится на планшет масштаба 1: 10000, 1: 25000.

Применение ДЭЗА не рекомендуется в случаях, когда удельное сопротивление пород геоэлектрического разреза резко меняется в горизонтальном направлении и когда развиты структуры с большими углами падения.

3.3.4.48. Размеры питающей и приемной установки при производстве ДЭЗА должны удовлетворять условию l AB ?0,6L, l MN ? 0,2 L . Погрешность в измерении размеров установки не должны превышать 0,5%.

Азимут питающей линии должен быть выбран с таким расчетом, чтобы угол q (угол между направлением питающей линии и направлением от центра питающей линии на центр приемной) был заключен в интервале 70 -110 0 . В зависимости от конфигурации избранного направления движения по дороге ДЭЗА может выполняться при одном или нескольких азимутах раскладки питающей установки. При переходе от одного направления питающей установки к другому необходимо выполнять измерения таким образом, чтобы участки кривой r к, полученные с различно направленными питающими установками, перекрывались, по крайней мере, на двух соседних точках. Погрешность в определении угла q для каждого разноса не должна превышать 2 0 .

Приемная установка MN должна быть с точностью до 2 0 перпендикулярна направлению на центр питающей линии.

3.3.4.49. Действующее расстояние азимутальной установки определяется соотношением

где — поправочный коэффициент, определяемый по номограмме; L – разнос (прил. 36).

Коэффициент установки вычисляется по формуле

где l AB , l MN – расстояние между соответствующими электродами;

находится по номограмме (прил. 37).

В приведенном выражении для коэффициента К ДЭЗА предполагается, что ток измеряется в амперах, а разность потенциалов – в милливольтах. Тогда кажущееся удельное сопротивление определяется формулой

r к = К ДЭЗА DU/I . (23)

3.3.4.50 . Наблюдения с азимутальной установкой производятся по заранее составленной программе (прил. 28).

3.3.4.51 . При дипольно–осевом зондировании (ДЭЗО) расстояния между центрами диполей могут быть взяты примерно такими же, как и при ДЭЗЭ. Размеры каждого из диполей должны быть не более 0,2 действующего расстояния . Допускается отклонение центра приемного диполя от линии, проходящей через питающие электроды, не более чем на 0,1 . Направление приемного диполя должно совпадать с направлением питающего с погрешностью до 2 0 .

Коэффициент К ДЭЗО для дипольно-осевой установки определяется по формуле

остальные обозначения – как в формуле (18). Значения находятся по номограмме (прил. 35); значение К ДЭЗО даются в предложении, что сила тока измеряется в амперах, а разность потенциалов — в милливольтах. Тогда

r к = К ДЭЗО DU/I .

При необходимости могут быть допущены отклонения положения центра приемной установки от линии, проходящей через питающие электроды, 0,2L и различие между ориентировкой диполей до 20 0 . В этом случае в значения разносов и коэффициента К ДЭЗО вносятся соответствующие поправки.

3.3.4.52 . Начальные ветви кривых ДЭЗЭ и ДЭЗА рекомендуется измерять с установкой AMNB до L AB /2 = 200 ? 500 м .

В случае необходимости начальные ветви кривых ДЭЗО также могут быть получены на кривой зондирования с установкой AMNB, для чего должны быть сделаны известные пересчеты.

Начальные и конечные ветви кривых, снятые с разными установками, должны иметь перекрытия, по крайней мере, в двух точках.

3.3.4.53. Связь между генераторной группой и полевыми лабораториями осуществляется по радио.

3.3.4.54. В некоторых случаях, например при гидрогеологических исследованиях и изучении карстовых областей. Применяется ВЭЗ на постоянном токе в модификации вычитания полей. Сущность модификации заключается в том, что на каждом разносе ВЭЗ производят определение DU при одной измерительной линии MN и двух одновременно работающих питающих линиях – А 1 В 1 и А 2 В 2 . Источники тока раздельные, а направление тока в них – противоположное. Выбор разносов обработка наблюдений производятся в соответствии с методическими рекомендациями.

3.3.5. МЕТОД ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ (прил. 38 – 45)

3.3.5.1 . Метод вызванной поляризации (ВП) основан на изучении вторичных электрических полей, возникающих в горных породах под действием электрического тока и имеющих электрохимическое происхождение, связанное с процессами на контакте твердого вещества и внутрипоровой влаги. Процессы ВП наиболее интенсивны на контакте внутрипорового электролита с минералами, обладающими высокой электронной или дырочной проводимостью. К таким минералам относятся большинство сульфидов, некоторые окислы, графит. Процессы ВП на контакте электролита с минералами низкой удельной электропроводности имеют электрокинетический характер, их интенсивность в значительной степени зависит от состава и концентрации электролита и от структуры пор.

3.3.5.2. Метод ВП может применяться на всех стадиях геологоразведочного процесса – от изучения геологического строения районов с целью оценки их рудоперспективности, выявление площадей и участков, перспективных на нахождение месторождений, поисков месторождений полезных ископаемых до получения данных о морфологии и элементах залегания рудных тел и оценки их промышленной значимости, изучение флангов и глубоких горизонтов эксплуатируемых месторождений, уточнения контуров рудных тел.

Месторождения полезных ископаемых могут выявляться методом ВП как за счет присутствия в них промышленно важных минералов, так и за счет влияния сопутствующих непромышленных минералов. Метод может применяться при поисках отдельных типов железорудных, марганцевых, ванадиевых, медно-никелевых, кобальтовых, висмутовых, медных, полиметаллических, золоторудных, молибденовых, вольфрамовых, оловорудных, сурьмяных, ртутных, урановых, угольных, нефтяных и других месторождений.

Метод ВП может применяться также для решения гидрогеологических и инженерных задач, например для определения уровня грунтовых вод, литологического расчесления разреза песчано-глинистых отложений, количественной оценки засоленности пород зоны аэрации и степени минерализации подземных вод.

3.3.5.3. Работы по методу ВП могут быть площадными и профильными. При площадных съемках сеть наблюдений зависит от масштаба геологосъемочных и поисковых работ (от 1: 200000 до 1:5000 и крупнее), в соответствии со стадийностью проводимых работ.

Профильные измерения по методу ВП проводятся обычно для целей рекогносцировки, а также при детализационных работах и проверке аномалий, выявленных другими методами.

3.3.5.4. Метод ВП применяется с использованием импульсов постоянного тока или переменного тока. При измерениях на постоянном токе параметром ВП служит кажущаяся поляризуемость h к — отношение разности потенциалов, измеренной через определенное время после выключения тока, DU ВП к разности потенциалов, измеренной во время пропускания тока, DU пр , выраженное в процентах:

F (w ) = ( DU ВП /DU пр )?100. (26)

При измерениях на переменном токе эффект ВП выражается или через параметр j ВП , названный фазовым сдвигом ВП и определяемый через сдвиг фазы напряжения на приемных электродах относительно фазы тока в питающей линии, или через кажущийся коэффициент частотной дисперсии К Д , определяемый по уменьшению напряжения на приемных электродах при увеличении частоты тока.

При работах обязательно получение данных о кажущемся удельном сопротивлении r к , вычисляемом по формуле

r к = К DU пр /I , (27)

где I — сила тока в питающей линии; К – геометрический коэффициент установки; DU пр – напряжение на приемных электродах в фиксированный момент пропускания постоянного тока или на низкой частоте переменного тока.

3.3.5.5. Наиболее полная информация об исследуемых объектах в методе ВП может быть получена при изучении переходных или частотных характеристик. Под переходной характеристикой напряжения ВП (или поляризуемости h к ) F(t П ) подразумевается их зависимость от времени после включения постоянного тока t П . Под частотной характеристикой F (w ) подразумевается зависимость вещественной Re F (w ) и мнимой Iт F (w ) компонент напряженности ВП или его модуля c F (w )? и аргумента arg F (w ) от угловой w частоты (w = 2pf ). При анализе переходных характеристик на ряду с поляризуемостью h к вводится понятие дифференциальной кажущейся поляризуемости Dh к , производной от h к по десятичному логарифму времени, и временного параметра t м – абсциссы точки максимума функции Dh к . Для ионопроводящих пород значение t м располагается в диапазоне тысячных – десятых долей секунды, для вкрапленных руд – десятков – сотен секунд и для прожилковых и сплошных руд – тысяч секунд.

Аналогичной информативностью обладает частотная характеристика фазового сдвиг (аргумента) напряжения ВП, например, отдельные максимумы фазовой характеристики, располагаются в диапазоне сотен – десятков герц для безрудных и ионопроводящих пород, а при наличии прожилковых и сплошных руд – в пределах тысячных и десятитысячных долей герца. Различия в значениях временных (частотных) характеристик (параметров) для различных типов руд и пород используются для разбраковки аномалий ВП и определения их геологической породы.

3.3.5.6. Все параметры, применяемые в методе ВП на постоянном и переменном токе, имеют между собой строгую взаимосвязь, отраженную в прил. 38. Из приложения видно, что при соблюдении условия t П w = (t П – в секундах, w — в радианах в секунду) из равенства переходной характеристики напряжения ВП на постоянном токе F(t П ) и вещественной составляющей напряжения ВП на переменном токе Re F (w ) вытекает, что значению j ВП в 1 0 соответствует значение дифференциальной кажущейся поляризуемости Dh к , равное 3%.

3.3.5.7. С целью повышения производительности работ измерения в методе ВП осуществляются на дискретных временах и частотах, определяемых общим понятием «режим измерений».

1. В практике работ по методу ВП на постоянном токе применяют три режима:

а) одиночный прямоугольный импульс тока;

б) однополярные периодические прямоугольные импульсы тока;

в) разнополярные периодические прямоугольные импульсы тока.

Первый режим применяется как для рядовых измерений, так и при изучении переходных характеристик ВП в широком интервале времени, когда длительность импульсов последовательно возрастает, Второй и третий режимы применяются при массовых полевых наблюдениях. Рабочий интервал относительно переходной характеристики располагается от t С до t 3 + t С, где t 3 — длительность импульса тока, t С — время отсчета напряжения ВП относительно момента выключения тока. Выбор рабочего интервала времени производится с учетом значения временного параметра t М для интересующихся объектов (см. 3.3.5.5). Аналогичным образом с учетом значения частотного параметра выбирается рабочая частота (или интервал частот) при работах методом ВП на переменном токе.

2. В методе ВП на переменном токе применяются два режима работы. Первый режим состоит в измерении полных частотных характеристик в диапазоне, обеспечиваемом техническими возможностями конкретного вида аппаратуры. Работа в этом режиме проводится при детализационных исследованиях, а также для оценки индукционных влияний. Второй режим – одночастотные или дифференциальные двухчастотные измерения на оптимальных рабочих частотах. Работа во втором режиме производится при площадных съемках.

Результаты наблюдений записываются в журналы (прил. 40 – 45).

3.3.5.8. При работах методом ВП могут быть использованы все модификации, применяемые при электропрофилировании и электрическом зондировании (см. 3.3.3 и 3.3.4), а также ортогональные установки с взаимно перпендикулярным расположением приемных и питающих линий.

При поисковых работах методом ВП на постоянном токе и достаточно большой силе тока в питающей линии следует применять электропрофилирование в модификации градиента (ВП-СГ) с неподвижными питающими электродами. Профили наблюдений прокладываются параллельно питающей линии, ориентированной вкрест простирания искомых объектов. Разносы приемных электродов должны быть не больше горизонтальной мощности искомых объектов по линии профиля. Вместе с тем они должны обеспечивать минимальный возможный уровень сигнала, который может быть измерен с данной аппаратурой и при данных условиях. Шаг наблюдений во всех случаях не должен превышать горизонтальных размеров искомых объектов по линии профиля. В случае двухслойной среды для получения аномалии от объекта, верхняя кромка которого залегает на глубине h 2 , l AO при съемке в модификации градиента определяется по формуле

при h 2 >d 1 , где d 1 и r 1 – соответственно мощность и удельное сопротивление верхнего слоя; r 2 – удельное сопротивление нижнего слоя.

Измерения по центральному профилю могут проводиться в средней части питающей линии (длина рабочего участка l AB /2 ), а также по всей его длине с выходом за питающие электроды. Измерения могут проводиться также по профилям, параллельным центральному, расположенными от него не более чем на l AB /4 (как правило, длина рабочего участка l AB /2 ).

При поисках и прослеживании крутопадающих пластообразных и жильных тел используются модификации дипольного или комбинированного электропрофилирования. Оценка оптимальных разносов, например, для установки ВП-КЭП может быть проведена по формуле

при h 2 ?d 1 . Остальные обозначения, как в (28).

Требования к удаленному электроду при работах по модификации ВП-КЭП такие же, как в методе комбинированного электропрофилирования (см. 3.3.3).

При измерениях на переменном токе в открытых районах рекомендуется в качестве основной использовать модификацию градиента с неподвижными питающими линиями. Разнос питающих электродов, расстояние от питающей линии до точки измерения и расположение проводов линии АВ должны быть такими, чтобы обеспечить отсутствие индукционных влияний на сдвиг фазы и в пункте наблюдений на данной рабочей частоте. В закрытых районах следует применять модификацию с ортогональным расположением питающей и приемной линий. Длина питающей линии выбирается так же, как и при электропрофилировании в модификации градиента. Профили для измерений располагаются как внутри питающей линии, так и за ее пределами. Длина профилей не менее длины питающей линии.

В горно-таежных условиях при работе на постоянном и переменном токе целесообразно применять модификацию дипольного электропрофилирования (ВП-ДЭП).

При проведении работ в условиях мощного чехла рыхлых образований низкого удельного сопротивления или при поисковых работах на нефть и газ следует применять ортогональные установки. Работа с ортогональными установками допускается как в площадном варианте с неподвижной питающей линией, так и в варианте профильно-площадных измерений с закрепленным разносом между питающей и приемной линиями.

3.3.5.9. Для изучения горизонтально залегающих пластообразных тел и определения глубины залегания искомых объектов используются модификации электрического зондирования (ВП-ЭЗ) (см. 3.3.4).

3.3.5.10 . Детализация выявленных аномалий ВП проводится для: а) уточнения местоположения поляризующихся объектов, их формы и размеров; б) определения элементов их залегания; в) выяснения геологической природы аномалий.

При измерениях в модификации градиента протяженность крупных тел оценивается по воспроизведению формы графиков на соседних профилях при последовательных перестановках питающих электродов и питающей линии.

Если тело расположено в средней части линии АВ , то его горизонтальный размер определяется как расстояние между точками перегиба графиков h к или j ВП .

В первом приближении для тел различной формы их горизонтальный размер равен ширине аномалии.

Примерная глубина кровли тел любой формы оценивается по форме графикаh к (или j ВП к), полученного при расположении питающего электрода над телом (модификация точечного зондирования ВП-ТЗ). Глубина кровли будет равна расстоянию от питающего электрода до места на линии наблюдений, соответствующего перегибу графика h к (или j ВП) .

Определение направления падения тел и их протяженности на глубину может быть проведено модификациями ВП-СГ или ВП-ТЗ. Если тело находится посредине линии АВ , то на графике h к (или j ВП ) более пологая ветвь расположена со стороны падения тела, а более крутая – возле его «головы» (верхней части), причем за нею может наблюдаться минимум h к (или j ВП ) вплоть до перемены знака измеряемых величин. При малой протяженности тела на глубину минимумы отмечаются с обеих сторон. Если питающий электрод расположен над телом, то менее интенсивный, но более широкий максимум находится со стороны падения тела. Указанием на большую протяженность тела на глубину служит существенное превышение ширины аномалии по отношению к аномалии, полученной при расположении тела посредине линии АВ .

Для выяснения геологической природы аномалий проводится изучение временных или частотных характеристик на отдельных точках в пределах аномалий, изучаются нелинейные характеристики поля ВП и проводятся наблюдения комплексом геохимических и геофизических методов. Методы, включаемые в комплекс, зависят от вида полезного ископаемого.

3.3.5.11 . Проектирование работ по методу ВП ведется в соответствии с требованиями настоящей инструкции (разд. 2).

Дополнительно к требованиям этого раздела в проекте работ по методу ВП должны быть рассмотрены:

а) сведения о распределении электронно-проводящих минералов в рудных телах и вмещающих породах, о наличии в районе работ пиритизированных, пирротинизированных, графитизированных и других пород, содержащих электронно-проводящие минералы, и об их генетической и пространственной связи с промышленным оруденением;

б) сведения о поляризуемости руд и вмещающих пород, полученные при измерениях на штуфных образцах с помощью лабораторных установок или в результате скважинных работ (каротаж ВП) (см. 3.4.5);

в) условия проведения и результаты ранее выполненных работ по методу ВП;

г) уровень и характер электрических помех в районе работ;

д) требования к параметрам генераторной группы, зависящие от разносов электродов, удельного сопротивления пород, уровня и характера помех;

е) результаты опытных исследований по выбору вида приемной установки, ее размеров и оптимального временного режима измерений;

ж) сведения об уровне электродинамических эффектов, связанных с индуктивным взаимодействием питающей и приемной линий для выбранных установок при измерениях на переменном токе.

3.3.5.12. При проведении работ методом ВП используется аппаратура, различающаяся по своей мощности, способу возбуждения поляризующего поля, изучаемым характеристикам, транспортабельности, помехоустойчивости, — типа ВП-62, ВПС-63, ВПП-70, ИНФАЗ-ВП, ВПФ, СВП-74, ЭВП-203 и др. Каждая станция должна быть опробована на специально выбранном эталонном профиле-полигоне, включая участки типичных нормальных и аномальных полей поляризуемости.

3.3.5.13. Источник поляризующего тока должен обеспечить силу тока в питающей линии

где I — сила тока, А ; U П – уровень помех, В (в рабочем интервале частот или при выбранном временном режиме измерений); К – коэффициент установки, м; r к – кажущееся удельное сопротивление, Ом?м; h к — кажущаяся поляризуемость, отн. Ед.

Постоянство силы поляризующего тока во время измерений должно быть обеспечено с погрешностью не более 3%.

Сопротивление изоляции силовых цепей в генераторной группе должно быть не менее 10 МОм.

3.3.5.14. Измерительная аппаратура должна иметь входное сопротивление не менее 1 МОм обеспечивать возможность измерения напряжения на приемных электродах на всех пределах с относительной приведенной погрешностью не более 2,5%. Аппаратура для метода ВП на постоянном токе должна иметь компенсаторы, с помощью которых обеспечивается компенсация естественной разности потенциалов между приемными электродами в пределах до ±200 мВ.

3.3.5.15 . В качестве приемных электродов должны использоваться неполяризующиеся электроды с собственной поляризацией не более 2 мВ; скорость ее изменения не должна быть достаточно малой, чтобы обеспечить измерения разности потенциалов ВП с указанной в 3.3.5.14 точностью. Правила подготовки электродов к работе и ухода за ними те же, что и для метода естественного электрического поля (см. 3.3.1).

При измерениях на переменном токе на частотах 0,3 Гц и выше допустимо использование металлических электродов.

3.3.5.16. В питающей линии необходимо использовать провода с низким электрическим сопротивлением токонесущих жил и высоким сопротивлением изоляции (типа ГПМП или ГПСМП). Сопротивление изоляции провода питающей линии погонной длиной 1 км должно быть не менее 1 МОм.

3.3.5.17 . В приемной линии следует использовать легкие многожильные провода с прочной изоляцией, имеющей высокое сопротивление (типа ГСП-0,5). Сопротивление изоляции приемной линии должно быть не менее 10 МОм.

3.3.5.18. Начальник партии (отряда) или старший геофизик совместно с оператором до начала полевых работ должен ознакомиться с участком, наметить места размещения генераторной и приемной установок и пути подъезда или подхода к ним, определить места размещения питающих заземлений, а также оценить характер и уровень возможных помех. Основные требования к организации работ изложены в разд. 2.

3.3.5.19. Работа на участке начинается с монтажа питающей линии и устройства питающих заземлений. Низкое переходное сопротивление заземлений обеспечивается использованием металлических штыревых электродов, труб, листов, а также устройством заземлений в сырых местах или поливкой грунта подсоленной водой. Для обеспечения стабильности поляризующего тока его плотность в расчете на единицу поверхности заземлителя не должна превышать 1 мА/см 2 . Допускается смещать питающие заземления по профилю или в сторону на более благоприятные для заземления места. Положение питающих заземлений А и В фиксируется в полевом журнале и учитывается при вычислении r к .

3 .3.5.20. На профиле наблюдений подготавливаются приемные линии и лунки для последующей установки неполяризующихся электродов (при сухом грунте лунки под электроды заранее поливают водой).

3.3.5.21. Оператор измерительной установки (ИУ) производит все необходимые соединения блоков аппаратуры, и проверяют ее в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации.

Оператор генераторной установки (ИУ) проверяет готовность установки и состояние питающей линии. Включение тока в питающей линии проводится по команде оператора ИУ, который начинает производство наблюдений.

При работе методом ВП с измерением j ВП наблюдения начинаются с определения фазового сдвига в питающей линии.

3.3.5.22. Данные измерений на точке фиксируются в полевом журнале установленной формы (прил. 40 – 45) или на осциллографной ленте, после чего оператор ИУ дает указания бригаде о переходе на следующую точку наблюдений.

3.3.5.23. При производстве работ в условиях сильных помех для получения более достоверных данных могут быть использованы следующие приемы:

а) проведение измерений на переменном токе;

б) проведение измерений в интервалах времени, когда интенсивность помех минимальна (суточные минимумы активности теллурических токов, выходные дни рудников) и т. д.;

в) увеличение силы поляризующего тока;

г) проведение многократных наблюдений (накопление);

д) уменьшение времени зарядки (изменение частоты);

е) осциллографическая запись измеряемых величин.

Необходимо отметить, что использование рекомендаций пункта «д» должно проводиться с учетом временных (частотных) параметров исследуемых объектов.

3.3.5.24. При измерениях оператор ИУ должен оценивать влияние электродинамических (индукционных) эффектов на результаты измерений. Признаками появления чрезмерно больших электродинамических (индукционных) эффектов являются смена знака напряжения ВП на ранних временах переходной характеристики, положительные значения j ВП или, при измерениях амплитуды, рост с увеличением частоты.

3.3.5.25. Правильность наблюдений в методе ВП и высокая их точность обеспечиваются надлежащей подготовкой и квалификацией персонала, исправным состоянием аппаратуры, строгим соблюдением правил техники полевых измерений, систематическим контролем за работой со стороны начальника партии (отряда), старшего геофизика.

3.3.5.26 . Точность наблюдений проверяется путем повторных и контрольных измерений.

Повторные измерения (без изменения режимов и перестановки электродов) проводятся систематически через 10 точек в спокойном поле, через 5 – в аномальном, а также на точках, измеренных в условиях сильных помех или не согласующихся с общим ходом измеряемых величин.

Контрольные измерения проводятся при иной силе поляризующего тока или спустя некоторое время после первых измерений (на следующий день или позже). Общий объем контрольных измерений должен составлять не менее 5%, в условиях сильных помех он может достигать 20-30%.

3.3.5.27. Точность измерений на отдельной точке оценивается по относительной погрешности, %,

где d — относительная погрешность; х i – измеренное значение наблюдаемой величины; х СР – среднее арифметическое измеренных значений; п – число измерений на точке.

Средняя относительная погрешность съемки на участке работ вычисляется как среднее арифметическое из погрешностей измерений на отдельных точках. При нормальных условиях наблюдений в ВП на постоянном токе средняя относительная погрешность не должна превышать 5% для измерений кажущейся поляризуемости h к и 2,5% — для кажущегося удельного сопротивления r к , что соответствует погрешностям 10% по h к и 5% по r к при вычислении по формуле, приведенной в ранее действовавшей инструкции. Первую оценку точности делают в процессе полевых работ.

На переменном токе, в фазовой модификации метода ВП мерой точности является абсолютная погрешность – средняя арифметическая разность основных и контрольных наблюдений, В нормальных условиях наблюдений средняя абсолютная погрешность измерений не должна превышать 0,15 0 . Работа в нормальных условиях предполагает отсутствие существенных помех (см. 3.3.5.23).

При проведении измерений ВП над рудными объектами, обладающими высокой электрохимической активностью, иногда может наблюдаться плохая воспроизводимость повторных измерений, выполненных сразу же после основных измерений, при иной силе поляризующего тока, что вызвано динамикой электрохимических процессов, обусловливающих в конечном итоге значение DU ВП . В этих условиях повторные измерения следует проводить только на следующий день или позже и качество работ оценивать по совпадению общей конфигурации графиков.

3.3.5.28. При многократных измерениях h к в условиях сильных помех допускается брать в расчет группу измерений (не менее 60% от их общего числа), удовлетворяющую требуемой точности, и по ней вычислять средние арифметические значения измеренных величин.

3.3.5.29. В исключительных случаях, когда требуемая в 3.3.5.27 точность h к не может быть достигнута, но получаемые результаты могут все же быть использованы для решения геологической задачи, допускается проведение работ с удвоенной погрешностью измерений, т. е. 10%. Качество работ при этом оценивается по подобию графиков DU . Проведение таких работ должно быть заранее обосновано и утверждено при проектировании.

3.3.5.30. Основным первичным документом при работе по методу ВП является полевой журнал, а при работе с осциллографической записью, кроме того, осциллографные ленты.

Форма записи в журнале зависит от типа измерительной аппаратуры и должна соответствовать форме, рекомендованной инструкцией по эксплуатации аппаратуры, и способу последующей обработки данных. При ручной обработке данных она должна соответствовать форме, рекомендованной инструкцией по эксплуатации аппаратуры. При обработке на ЭВМ форма записи в журнале определяется инструкцией по эксплуатации соответствующей автоматизированной системы.

В полевой журнал вносят: дату, наименование участка, сеть съемки, схему установки, длину разносов, взаимное расположение питающей и приемной линий, положение питающих и приемных электродов, сведения о режиме измерений.

В процессе наблюдений в журнал вносят: напряжение и силу поляризующего тока, разность потенциалов на приемных электродах во время пропускания тока и через определенное время после его выключения (при осциллографической записи в журнале фиксируется чувствительность приемной аппаратуры). При измерениях с длительными зарядками для обеспечения контроля за качеством измерений в журнале записывают значение остаточного напряжения на приемных электродах через 15 с, 30 с, 1 мин и т. д. после выключения поляризующего тока. При фазовых измерениях в журнале регистрируются отсчеты по фазометру. В графу «Примечание вписывают данные о неисправностях во время работ, повторности измерений, уровне и характере помех, изменении погоды, список нестандартных обозначений.

3.3.5.31. Графики значений h к , j ВП , r к , полученных с установками профилирования, вычерчиваются на миллиметровой бумаге с указанием названия партии (отряда), участка работ, установки, разносов, режима измерений, номеров журналов и лент, горизонтального и вертикального масштабов, условных обозначений. Если работы ведутся в модификации градиента, то указываются положения питающих заземлений и соответствующие этим положения питающих заземлений и соответствующие этим положениям части графиков.

На графики наносятся результаты повторных и контрольных измерений.

Горизонтальный масштаб берется в соответствии с масштабом съемки или крупнее. Переход на более крупный масштаб обязателен, если расстояние между точками наблюдений на графиках менее 2 мм .

Вертикальный масштаб графиков должен обеспечивать наглядное представление о величине и форме аномалий. В качестве стандартных вертикальных масштабов рекомендуется: для h к в 1 см – 1; 5%, для j ВП – 0,5; 1; 2 0 , для r к – 50, 100, 200, 500, 1000 и 2000 Ом ?м.

Отдельные части графиков, масштаб которых оказался слишком мелким или крупным, повторяют дополнительно в более удобном масштабе, Графики подписываются оператором и вычислителем.

3.3.5.32. Графики величин, полученных при работе в модификации зондирования, вычерчиваются на стандартных логарифмических бланках. В верхней части бланка указываются участок работ, наименование партии (отряда), местоположение и номер зондирования, режим измерений, номер журнала, а также условные обозначения. Бланк подписывается оператором и вычислителем. В конце и начале графиков надписывают значения полученных величин h к , r к и др.

При зондировании вблизи буровой скважины на бланке вычерчивают геологическую колонку. Результаты интерпретации ВП-ВЭЗ также указывают на бланке.

Графики величин, полученных при изучении временных характеристик h к , вычерчиваются на полулогарифмических бланках, а при изучении фазовых частотных характеристик – на двойном логарифмическом бланке.

Полевая обработка материалов должна проводиться повседневно.

3.3.5.33. В задачу камеральных работ входит окончательная обработка полевых материалов, их интерпретация и составление отчета. При камеральной обработке производятся выборочная проверка вычислений и правильности обработки осциллограмм, проверка оценки точности наблюдений по участкам и видам работ, определение временных и частотных параметров изучаемых объектов, вычерчивание необходимых графических приложений к отчету.

В результате камеральной обработки должны быть представлены следующие материалы:

а) обзорная карта района работ с расположением участков;

б) геологическая карта, на которой указывается расположение профилей, точек зондирования, точек изучения временных (частотных) характеристик. На карту наносят контуры аномалий ВП и наиболее существенных аномалий других методов, необходимых для оценки природы и перспективности аномалий ВП;

в) свободные планы графиков h к , r к , j ВП .

Представление результатов площадных съемок только в виде планов изолиний недопустимо; если работы на участке выполнялись в различных временных режимах, для построения сводных графиков необходимо провести пересчет на единый временной режим (прил. 39);

г) альбомы графиков зондирования с результатами интерпретации;

д) альбомы графиков временных (частотных) характеристик;

е) планы и разрезы с результатами геологической интерпретации данных метода ВП (положение, размеры аномальных объектов, глубина их залегания, падение, протяженность на глубину).

3.3.5.34 . В процессе камеральной обработки на основании рассмотрения материалов метода ВП в сопоставлении с геологическими, геохимическими геофизическими данными делаются заключения о природе аномалий ВП, выявляются перспективные аномалии и участки, даются рекомендации по детализации выявленных аномалий и намечаются места заложения горных выработок и буровых скважин. Во всех случаях, когда это, возможно, производится количественная интерпретация результатов, вплоть до прогнозного подсчета запасов.

Качественная и количественная интерпретация полученных данных ведется способами, изложенными в методической литературе.

Окончательным документом по проведенным работам является отчет, составляемый в соответствии с требованиями разд. 4.

3.3.6. МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ (прил. 26 – 59)

3.3.6.1. Магнитотеллурические методы электроразведки включают: метод магнитотеллурических (МТЗ) и магнитовариационных (МВЗ) зондирований, метод магнитотеллурического профилирования (МТП), метод теллурических токов (ТТ), метод магнитовариационного профилирования (МВП), метод комбинированного магнитотеллурического профилирования (КМТП) и метод комбинированного магнитотеллурического зондирования (КМТЗ), основанные на изучении вариаций естественного электромагнитного поля Земли.

Применение этих методов в том или ином сочетании между собой или с другими методами электроразведки зависит от решаемых геологических задач и особенностей геоэлектрического разреза изучаемого региона.

3.3.6.2. Магнитотеллурические и магнитовариационные зондирования являются разновидностью частотных электромагнитных зондирований (в данном случае с естественным источником поля). При выполнении МТЗ –МВЗ регистрируют вариации двух горизонтальных составляющих теллурического поля Е и двух (МТЗ) или трех (МТЗ – МВЗ) составляющих магнитного поля Н с периодом от долей секунд до десятков минут. Для исследования удельной электропроводимости глубоких слоев земли изучаются часовые и суточные вариации магнитотеллурического поля.

3.3.6.3. Метод МТЗ – МВЗ применяются для изучения характера геоэлектрического разреза, выделения комплексов пород различного удельного сопротивления и картирования рельефа опорных геоэлектрических горизонтов (поверхности основания высокого удельного или непосредственно перекрывающей его толщи пород высокого сопротивления и кровли пород низкого удельного сопротивления в осадочном чехле), положения геоэлектрических слоев в земной коре и в верхней мантии Земли. Данные МТЗ – МВЗ служат в качестве опорных наблюдений при обследованиях методами МТП, КМТП и ТТ.

3.3.6.4. При работе с аналогичной аппаратурой типа МТЛ-71 метод МТЗ – МВЗ имеет наибольшую геологическую и экономическую эффективность при региональных исследованиях в масштабе 1: 1000000 и крупнее. Цифровой электроразведочный комплекс (полевая регистрация с аппаратурой типа ЦЭС-1 и -2 и последующая обработка магнитограмм на ЭВМ) позволяет выполнять методом МТЗ – МВЗ как региональные, так и поисковые (детализационные) площадные работы масштабов 1: 1500000 – 1: 100000.

3.3.6.5. Полевые наблюдения по методике МТЗ – МВЗ выполняют с помощью аналоговой магнитотеллурической лаборатории МТЛ-71, цифровой электроразведочной станции ЦЭС-1, -2.

3.3.6.6. При проведении работ с аналоговой аппаратурой руководствуются инструкциями по эксплуатации (см. 3.1.3). При работе со станцией МТЛ71 ежемесячно выполняют эталонировку градуировочного устройства и магнитометров (относительное расхождение результатов двух смежных эталонировок не должно превышать 3%). Результаты эталонировки заносятся в журнал (прил. 46).

3.3.6.7. При проведении работ с цифровой аппаратурой руководствуются «Техническим описанием ЦЭС-1 (или ЦЭС-2)» и «Инструкцией по эксплуатации цифровой электроразведочной станции ЦЭС-1 (или ЦЭС-2)», прилагаемыми к аппаратуре. В соответствии с техническим описанием и инструкцией к ЦЭС-1 (или -2) необходимо ежемесячно проводить эталонировку градуировочных устройств, контроль идентичности измерительных каналов и строго соблюдать все требования инструкции по эксплуатации (см. 3.1.3). Длительность регламентных записей и профилактики не превышает 3 приборо-смен в месяц.

3.3.6.8. При регистрации магнитотеллурических вариаций применяют прямоугольные приемные установки, состоящие из двух заземленных линий Е х , Е у , двух магнитометров Е х , Е у и магнитометра Е z .

Приемные линии Е х и Е у выкладываются в виде буквы Г вдоль взаимно перпендикулярных осей х и у . Угол между осью х и широтным направлением не должен превышать 45 0 . В районах с устойчивой линейной поляризацией поля одну из осей ориентируют по направлению оси поляризации, Можно использовать Т-образную или крестообразную установки. Крестообразная установка имеет преимущества в сильно заселенной, заболоченной местности из-за меньшей вероятности ошибок в длине и азимуте приемных линий. Точность раскладки проводов по заданному направлению ±3%, что достигается размоткой их по заранее намеченным ориентирам. В густом кустарнике предварительно прорубают визирную линию. Длину приемных линий определяют по меткам на проводах (положение меток ежемесячно проверяют). В районах с интенсивными магнитотеллурическими вариациями, но со сравнительно однородными поверхностными геоэлектрическими условиями оптимальная длина линии установки не должна превышать 0,3 – 0,5 км . В районах с низким уровнем магнитотеллурического поля, с неоднородными поверхностными условиями, например с островной многолетней мерзлотой, длина приемной установки может достигать 0,8 – 1 км . Приемные линии заземляют чаще всего с помощью неполяризующихся электродов (летом) или металлических штыревых электродов (зимой).

Магнитометры для регистрации вариаций Н х , Н у , Н z устанавливают в неглубоких ямах на устойчивых твердых основаниях, на расстоянии между ними не менее 3 м и ориентируют при помощи съемочной буссоли с погрешностью до ±0,5 0 . Азимут магнитометра для измерения Н х должен совпадать с азимутом оси х , азимут магнитометра для измерения Н у – с азимутом оси у. Полярность магнитометра определяют по указателям полярности: стрелка «у » магнитометра для измерения Н х должна быть направлена в сторону плюсового заземления линии Е у , а стрелка «х » магнитометра для измерения Н у – в сторону плюсового заземления линии Е х . После установки магнитометров в необходимом азимуте буссоль снимают. Яма делается такой глубины, чтобы в ней можно было установить магнитометр и закрыть яму щитами и клеенкой, которые не должны касаться корпуса магнитометра, После окончания работ ямы засыпают ранее вырытой землей и закладывают ранее снятым дерном (прил. 5).

3.3.6.9. Чувствительность регистрируемых каналов и скорость движения фотобумаги (при работе на станциях типа МТЛ-71) подбирают таким образом, чтобы средняя амплитуда вариаций и их периоды соответствовали на фотобумаге расстояниям примерно 20 – 40 мм . Такому требованию обычно отвечает регистрация короткопериодных вариаций (Т = 10?60 с) на высоких чувствительностях каналов при скорости движения бумаги 0,2 – 0,5 см/с. Вариации с периодами в сотни и тысячи секунд регистрируются на грубой чувствительности каналов при скорости движения бумаги 0,5 – 1,0 см/мин. Каналы градуируют в начале и конце записи в последовательности: Е х , Е у , Н х , Н у , Н z . Градуировочные импульсы должны иметь на осциллограмме амплитуду примерно 30 – 50 мм , длину 2 – 3 см , скорость записи осциллограммы. Число градуировочных импульсов не менее четырех (по два импульса разной полярности). При сложном поле число градуировочных импульсов следует увеличивать. По микроамперметру пульта управления контролируется сила тока в цепи градуировочного устройства (0,5 мА).

Изменение пределов измерений (смена чувствительности каналов) отмечается кратковременным выключением осветителя; до и после изменения пределов измерений каналы градуируют. При зашкаливании одного из бликов его возвращают на фотобумагу с помощью компенсатора постоянного электрического напряжения.

Средняя длительность одной записи при работах МТЗ составляет: в дневное время, когда регистрируются короткопериодные колебания с периодом до 60 – 100 с, — 2 ч; в ночное время, когда регистрируются длиннопериодные колебания с периодом более 100 с, — 6 – 8 ч. В зависимости от суммарной продольной проводимости изучаемого разреза общая длительность регистрации вариаций с использованием аналоговой аппаратуры колеблется от 1 до 6 – 7 сут.

Длительность регистрации с цифровой станцией в среднем не превышает 24 ч, а в сложных геологических условиях – 72 ч, без учета дней с отсутствием вариаций. В сложных геологических условиях (складчатые области с большой мощностью осадочного чехла, горные районы со слабыми вариациями поля и др.) общая длительность регистрации вариаций может быть увеличена в 1,5 раза, В этом случае низкочастотного МТЗ проводится 2 – 4, среднечастотного – 4, высокочастотного – 4 записи.

Запись характеристик магнитотеллурического поля на каждом пункте МТЗ должна содержать его вариации с периодами, равномерно заполняющими интервал от нескольких секунд до нескольких сотен или тысяч секунд в зависимости от удельной электропроводности изучаемого разреза. Для аналоговых станций каждому периоду должно соответствовать не менее 8 – 10 групп квазисинусоидальных импульсов, характеризуемых различной поляризацией поля. В районах с горизонтально-неоднородным разрезом наблюдения в полевых пунктах по методике МТЗ-МВЗ выполняются синхронно с наблюдениями в базисном (эталонном) пункте с целью изучения пространственного распределения составляющих поля, необходимого для качественной интерпретации результатов наблюдений и количественного снятия искажений кривых зондирования с помощью нормирования импеданса на внутреннее магнитное поле.

3.3.6.10. При выполнении МТП регистрируют вариации горизонтальных составляющих теллурического Е и магнитного Н полей с периодом от 10 – 15 до 60 – 80 с, относящиеся S ИНТ (главному или расширенному интервалу МТП) или h ИНТ .

Метод МТП применяют для изучения рельефа поверхности опорного геоэлектрического горизонта высокого удельного сопротивления (кристаллического фундамента или непосредственно перекрывающей его толщи высокого удельного сопротивления) или рельефа кровли отложений высокой удельной электропроводности в надопорной толще. Метод МТП применяется с сочетании с опорными МТЗ и методом ТТ. Наибольший экономический эффект метод МТП дает при региональных площадных исследованиях в масштабах 1: 1000000 – 1: 500000. При поисковых и детализационных работах методом ТТ в среднем масштабе метод МТП используют для получения опорных значений суммарной продольной проводимости разреза или глубины залегания кровли отложений высокой удельной электропроводности.

3.3.6.11 . Для применения МТП благоприятными являются следующие условия:

а) исследуемый геоэлектрический разрез сводится к разрезу типа Н ;

б) высокое удельное сопротивление r п основания (опорного горизонта) не менее чем в 20 – 100 раз превышает среднее продольное удельное сопротивление r l надопорной толщи; величина r l либо не меняется по площади съемки, либо испытывает плавные изменения, для изучения которых достаточно небольшого объема сейсмических или электроразведочных опорных измерений;

в) удельное сопротивление r п _ 1 горизонта, перекрывающего основание высокого удельного сопротивления, по крайней мере в 10 раз меньше удельного сопротивления вышележащих отложений;

г) в разрезе, особенно в его верхней части, отсутствуют резкие нарушения горизонтальной однородности напластований.

3.3.6.12. Опорные и параметрические МТЗ должны составлять не менее 3% от общего числа наблюдений МТП. При использовании расширенной формулы МТП или выполнении МТП в интервале h ИНТ опорные МТЗ должны составлять не менее 10 % от общего числа наблюдений МТП. Опорные МТЗ равномерно распределяют по площади съемки. Параметрические МТЗ выполняют у глубоких скважин, а также на участках, изучение сейсморазведкой и электрическими зондированиями с искусственными источниками тока. При съемке в расширенном интервале МТП все минимумы и максимумы S необходимо подтверждать МТЗ. Если при этом записей МТП на пункте недостаточно для построения кривых МТЗ, необходимо проводить дополнительные записи вариаций.

3.3.6.13. Полевые наблюдения при производстве работ методом МТП ведутся в дневное время, когда наиболее часты вариации с периодами от 10 – 15 до 60 – 80 с. Длительность записи на пункте МТП в зависимости от сложности магнитотеллурического поля составляет от 40 мин до 2 ч (помимо времени, необходимого для градуировки каналов). Запись считается достаточно полной, если она содержит 8 – 10 групп квазисинусоидальных импульсов Е х , Е у , Н х , Н у , характеризуемых различной поляризацией магнитотеллурического поля. В районах с устойчивой линейной поляризацией поля запись должна содержать 15 – 20 квазисинусоидальных импульсов, входящих в интервал МТП.

3.3.6.14. Метод ТТ основан на синхронной регистрации в полевых и базисных пунктах вариаций горизонтальных составляющих теллурического поля Е . В методе ТТ регистрируются вариации поля с периодом от 10 – 15 до 60 – 80 с, относящиеся к интервалам S ИНТ (главный или расширенный) или h ИНТ (левая нисходящая ветвь).

3.3.6.15. Метод ТТ применяется для решения широкого круга геологических задач – от регионального изучения тектоники районов до поисков локальных объектов (структур, перспективных на нефть и газ, рудных узлов железорудных месторождений, зон повышенной минерализации, погребенных вод и т. д.). Применение метода ТТ целесообразно во вех случаях, когда упомянутые объекты поиска могут проводиться аномалиями по удельной электропроводности. Работы по методу ТТ проводятся в масштабах от региональных съемок до 1 : 100000 – 1: 50000 и осуществляются обычно в комплексе с опорными МТЗ, МТП и различными вариантами электрических зондирований. Для применения метода ТТ благоприятны те же условия, что и для метода МТП (см. 3.3.6.11).

3.3.6.16. Наблюдения вариаций теллурических токов ведутся обычно с помощью осциллографической записи с использованием электроразведочных шлейфовых осциллографов. Синхронизация полевых и базисных осциллограмм выполняется с помощью посылаемых по радио марок времени, вырабатываемых телевключателем.

3.3.6.17 . Максимальное расстояние между полевой и базисной станциями в зависимости от района работ может достигать 50 – 100 км и более. Максимально допустимые расстояния выбираются в зависимости от надежности радиосвязи в районе работ при условии сохранения линейно-однородных соответствий, связывающих напряженности теллурических токов в полевом и базисном пунктах.

3.3.6.18 . При наблюдениях вариаций теллурических токов используются прямоугольные установки. Если условия местности не позволяют этого, допускается уменьшение угла до 70 0 . В этом случае в результаты наблюдений вносятся поправки в соответствии с методическими рекомендациями. В зависимости от условий местности приемные установки могут быть Г-, Т- или крестообразными. Длина приемной установки может меняться в зависимости от условий работ и чувствительности применяемой аппаратуры и для большинства районов быть принята равной 150 200 м . Погрешности в определении длины приемной установки не должны превышать 0,5 %. Погрешности в определении их азимута не выше ±3. Заземления с помощью неполяризующих электродов (летом) или металлических пикетов (зимой) выбираются в местах с однородным грунтом вдали от обрывов, металлических конструкций и других объектов, могущих вызвать искажение поля теллурических токов.

3.3.6.19 . Длительность наблюдения вариаций поля теллурических токов на каждой точке определяется их интенсивностью и особенностями поляризации поля. В общем случае запись должна содержать материал для построения 10—12 векторов вариаций, расположенных в различных квадрантах. При выполнении наблюдений в опорных пунктах запись должна содержать материал для построения 40 векторов вариаций. В случае устойчивой квазилинейной поляризации поля одна из приемных линий ориентируется по направлению оси поляризации поля. При этом на теллурограмме будет зарегистрировано видимое вращение векторов поля. Теллурограмма, записанная без вращения векторов поля и не обеспечивающая получения теллури­ческого параметра A (отношение эффективных напряженностей электрического поля), является браком. Градуировка регистрирующих каналов, выбор скорости про­тяжки фотобумаги и чувствительности регистрации осуществляются по тем же пра­вилам, что и в методах МТЗ, МТП.

3.3.6.20. Распорядок рабочего дня партии (отряда), выполняющей работы методом ТТ, устанавливается в зависимости от суточного хода интенсивности и частотного спектра вариаций поля теллурических токов. Как правило, вариации с периодом от 10 до 150 с наиболее интенсивны и выдержаны во времени в утренние и дневные часы местного времени.

Отклонения от этой закономерности выявляются в ходе поле­вых работ и являются основанием для корректировки распорядка рабочего дня

3.3.6.21 .При выполнении региональных исследований, охватывающих значи­тельную территорию (превышающую 1000—1500 км 2 ), положение базисной станции приходится несколько раз менять. При этом базисные станции помещают в точках опорной сети, которая создается путем выполнения наблюдений характеристик поля теллурических токов повышенной точности, что достигается посредством двукратных независимых наблюдений. Если число опорных точек превышает четыре, то опорная сеть должна составлять замкнутые полигоны для последующего уравнивания.

3.3.6.22. Проверка состояния аппаратуры и оборудования выполняется по той же программе, что и проверка электрических каналов аппаратуры в методах МТЗ, МТП (см. 3.3.6.9). Кроме того, перед началом полевых работ методом ТТ и после их завершения проверяется работа телевключателей. Проверка производится путем осциллографической регистрации марок времени, посылаемых двумя телевключателями, из которых один работает в режиме передачи импульсов, а второй — в режиме приема импульсов. Запаздывание марок, времен при совместной работе двух телевключателей не должно превышать 0,1 с.

При проверке идентичности комплектов аппаратуры прямоугольные приемные установки выкладываются параллельно друг другу на расстоянии 5—6 м. Результат обработки совместной записи (параметр A) не должен отличаться от единицы более чем на 5 % .

3.3.6.23. В процессе полевых работ методом ТТ должны выполняться опорные и параметрические наблюдения МТЗ или МТП в объеме не менее 3 % от общего числа наблюдений ТТ. При выполнении работ методом ТТ в интервале h инт наблюдения МТЗ—МТП должны составлять не менее 10 % от общего числа наблюдений ТТ. Опорные пункты МТЗ—МТП равномерно распределяются по площади съемки. Сгущение опорных зондирований необходимо на участках резкой смены геоэлектрического разреза, где может происходить переход регистрируемых в методе ТТ вариаций из одного частотного интервала кривой МТЗ в другой.

3.3.6.24. Метод МВП основан на сихронной регистрации в полевых и базисной точках компонент полного вектора магнитного поля. В методе МВП регистрируются вариации геомагнитного поля с периодами от 10—15 до 60—80 с, относящиеся к ин­тервалам S и ht или h инт . Для наблюдения вариаций используются станции типа МТЛ-71.

3.3.6.25 . Метод МВП применяется для изучения экранированных проводящих отложений, как при региональных, так и при поисковых детализационных съемках.

3.3.6.26. Полевые работы методом МВП проводятся с соблюдением соответст­вующих требований к выполнению работ методами ТТ и МТП.

3.3.6.27 . Метод КМТП основан на синхронной регистрации в полевых и базис­ной точках вариаций теллурического и магнитного полей. Благоприятными для применения КМТП являются условия, в которых вариации с периодом от 10—20 до 60—80 с входят в главный интервал МТП.

3.3.6.28. Метод КМТП применяется при среднемасштабных (1: 100 000— 1: 50000) поисковых и детализационных съемках в районах,геоэлектрический разрез которых содержит экраны высокого удельного сопротивления, для изучения экранированных отложений низкого удельного сопротивления.

3.3.6.29 . Наблюдения вариаций магнитотеллурического поля при работах методом КМТП ведут с помощью аналоговых или цифровых станций типа МТЛ-71 и ЦЭС-1. Базисные точки располагаются равномерно по площади съемки. Радиус действия каждой базисной точки может достигать 30—50 км и более. Каждую базисную точку связывают, по крайней мере, с несколькими десятками полевых точек. На отработку одной базисной точки уходит не менее 10—15 дней. За это время на базисной точке получают материал, достаточный для построения амплитудной кривой МТЗ и определения S р эф — суммарной продольной проводимости и р п подстилающего осно­вания высокого удельного сопротивления. Измерения на базисных точках в методе КМТП служат опорными наблюдениями.

3.3.6.30 . Контрольные наблюдения в магнитотеллурических методах должны составлять не менее 5 % от общего числа наблюдений. Среднее квадратичное расхождение между значениями модулей эффективного импеданса ¦ Z эф ¦ контрольных и контролируемых наблюдений в методах МТЗ и МТП, а также между контрольными и контролируемыми значениями теллурического параметра A не должно превышать ±5 %.

3.3.6.31 . Топографические работы при магнитотеллурических наблюдениях сводятся к определению планового положения и альтитуд точек наблюдения (см. 3.2). Допустимые погрешности определения планового положения точек наблюдения обусловливаются масштабом съемки ( 0,8 мм отчетной карты, но не более 200 м ). Обычно точки опознаются по аэрофотоснимкам и картам масштаба 1: 50 000—1: 100 000.Высоты точек снимаются с карт масштаба 1 : 50 000—1 :100 000 (допустимая погрешность 15 м ).

3.3.6.32 . Все данные, характеризующие полевые записи магнитотеллурического поля, заносят в полевые журналы (прил. 47—49). Каждую осциллограмму и теллурограмму снабжают паспортом по прил. 50—51. В графе «Пределы измерений» указывают положение переключателя пределов измерения или чувствительности измерительных каналов, в графе «Градуировка» — положения переключателя градировочных напряжений. В камеральном бюро ведется журнал регистрации осциллограмм теллурограмм (прил. 52—53).

3.3.6.33 . При обработке наблюдений магнитотеллурического поля вычисления производятся в следующих единицах: напряженность теллурического поля — мВ/км, напряженность магнитного поля — g(А/нТл), модуль импеданса —мВ/(км ?g) [мВ/(км ?нТл)].

3.3.6.34 .Обработка наблюдений МТЗ—МВЗ сводится к определению модулей и аргументов, основных Z ху , Z yx и дополнительных Z xx , Z уу импедансов, магнитных параметров Х гх , Х гу , построению круговых диаграмм модуля основного c Z ху (a) cи дополнительного c Z xx (a) | импедансов и магнитного параметра | Х гх (a) |. Значения модулей и аргументов основных импедансов используются для построения осредненных амплитудных и фазовых кривых | Z | = и j z = . Осредненные кривые импедансов трансформируются в кривые кажущихся удельных сопротивлений и фазовые кривые по формулам | р ху , р ух | = 0,27Т c Z xy Z yx c 2 ; j Рух , j Рух = 2j 7ху , Zy х .

Амплитудные кривые кажущегося удельного сопротивления МТЗ и кривые МВЗ строят на логарифмических бланках, откладывая по оси абсцисс , а по оси ординат соответственно значения | р ху |, c р ух cи |Х z х |, | X zy c . Фазовые кривые строятся в логарифмическом масштабе по оси абсцисс и в арифметическом по оси ординат. По осям откладывают соответственно и j ху , j ух (в арифметическом масштабе одному модулю бланка соответствует 57,3°).

Результаты обработки наблюдений КМТЗ должны содержать частотные характеристики теллурических (m хх , m уу , m ху , m ух ) и магнитных (v xx , v y у/ , v xy , v yx ) параметров в изучаемом частотном диапазоне. Графики параметров строятся в зависимости от величины на логарифмических бланках.

3.3.6.35. Обработка наблюдений МТП сводится к определению модуля импеданса c Z cи вычислению суммарной продольной проводимости Sотложений, перекрывающих опорный горизонт высокого удельного сопротивления, либо вычислениюглубины залегания h кровли отложений низкого удельного сопротивления в надопорной толще. Для количественной интерпретации данных МТП в интервале Sнеобходима дополнительная информация о среднем продольном удельном сопротивлении р l надопорной толщи. Ее получают по результатам бурения, сейсморазведки (MOB, КМПВ) и других методов электроразведки (ВЭЗ, ДЭЗ, ЗС, МТЗ).

3.3.6.36. Обработка наблюдений в методе ТТ сводится к определению средней относительной напряженности электрического поля в полевых точках наблюдений р по отношению к средней напряженности электрического поля в базисной точке q, принятой за единицу. Для определения средней напряженности используют способы сопряженных эллипсов, треугольников и наименьших квадратов. Значения средней напряженности поля связаны с суммарной продольной проводимостью S t разреза или глубиной залегания кровли отложений низкого удельного сопротивления h.

3.3.6.37. Обработка наблюдений КМТП сводится к определению параметров A и A , представляющих собой отношение эффективных напряженностей электриче­ского (A) и магнитного (A) полей в полевой и базисной точках. Для этой цели используются приемы метода ТТ. В базисных точках определяется модуль эффективного импеданса Z р эф и вычисляется суммарная продольная проводимость S р эф способами интерпретации метода МТЗ. Значения суммарной продольной проводимости S q эф в полевых пунктах вычисляются по формуле

при р п =?, S q эф (A/A) S р эф .

3.3.6.38. Обработка синхронных вариаций геомагнитного поля сводится к определению (с помощью приемов обработки в методе ТТ) параметра Aлибо к определению способом наименьших квадратов коэффициентов линейных связей n хх , n уу , v xy , n ух , характеризующих соотношение между горизонтальными составляющими магнитного поля в полевом и базисном пунктах.

3.3.6.39. Осциллограммы, полученные с помощью аналоговой аппаратуры, считаются пригодными для обработки, если выполнены следующие условия:

а) осциллограмма хорошо проявлена и запись достаточно контрастна;

б) удовлетворены все требования, перечисленные в 3.3.6.6, 3.3.6.8, 3.3.6.9, 3.3.6.13, 3.3.6.18, 3.3.6.19, 3.3.6.22, 3.3.6.32;

в) градуировочные импульсы различной полярности отличаются не более чем на 2 %;

г) градуировочные импульсы не искажены поляризацией электродов и свидетельствуют о критическом режиме работы гальванометров;

д) осциллограмма имеет четкие марки времени;

е) дрейф нуля в теллурических (0,03 мВ/мин) и магнитных (0,05 g /мин) каналах практически не заметен (для МТЛ-71);

ж) паразитные связи между каналами отсутствуют;

з) амплитуда высокочастотных помех, вызывающих неравномерный размах пишущих бликов, не превышает 10 % средней амплитуды вариаций и значений градуировочных импульсов.

3.3.6.40. Постоянные теллурических Р е и магнитных Р Н каналов определяются по формулам:

Рн = (Н Г /l Г ) ? 100, (34)

где DU Г — градуировочное напряжение, мВ; Н г — напряженность градуировочного магнитного поля, g.

Градуировочные импульсы обрабатываются по способу смещения (с помощью кальки). Между постоянными каналов в начале и конце записи допускаются расхождения, не превышающие 5 %.

3.3.6.41. Значения импедансов по аналоговым записям вариаций поля определяют по квазисинусоидальным импульсам Е х , Е у , Н х , Н у , взятым на участках установившихся вариаций магнитотеллурического поля. Квазисинусоидальные импульсы Должны иметь четко выраженные экстремумы. Амплитуду, период и фазовый сдвиг импульсов находят по способу касательных. При МТП обрабатываются импульсы, входящие в интервалы S ин t (главный или расширенный интервал МТП) или h инт . При МТЗ обрабатываются импульсы в возможно широком диапазоне периодов (в зависимости от суммарной продольной проводимости разреза). В зависимости от поляризации поля, характера вариаций, геоэлектрических условий района работ и технических возможностей обработку аналоговых записей ведут различными ручными способами, основанными на визуальном анализе вариаций (векторов поляризации, наименьших квадратов, среднего кажущегося импеданса, кажущихся импедансов), или на ЭВМ с предварительной ручной или полуавтоматической подготовкой материалов — способом векторов поляризации с предварительным выделением первой гармоники анализируемых вариаций, способом наименьших квадратов, по программе узкополосной математической фильтрации, по программе «Период», реализующей способ спектрального анализа КПК, по программе многомерного корреляционного анализа и другим в соответствии с методическими рекомендациями.

3.3.6.42 . Из способов обработки, основанных на визуальном анализе вариаций, наиболее полную и точную информацию дают способы векторов поляризации и наименьших квадратов. Эти способы позволяют определять эффективный импеданс Z эф , основные импедансы Z xy , Z yx и дополнительные импедансы Z xx , Z yy . Способ векторов поляризации в МТП применим в тех случаях, когда осциллограмма содержит не менее четырех-пяти групп квазисинусоидальных импульсов Е х , Е у , Н х , Н у , характеризуемых различной поляризацией поля, а в МТЗ — в тех случаях, когда на осциллограмме для каждого из периодов, используемых для построения кривой р т , имеются по крайней мере две группы квазисинусоидальных импульсов, поля, характеризуемых различной поляризацией. Способ векторов поляризации удобен для первичной (в полевых условиях) обработки осциллограммы. Его используют для обработки рядовых и опорных наблюдений МТП и МТЗ, а также для обоснования возможности применения и проверки других способов обработки. Способ векторов поляризации применим при выполнении следующих методических требований:

а) фазовый момент импульсов сдвинут от их центра не более чем на 1/20 периода;

б) периоды импульсов Е х , Е у , Н х , Н у в каждой группе различаются не более чем на 10%;

в) в каждой группе один из теллурических и один из магнитных импульсов |имеют амплитуду более 10 мм ;

г) разности фаз, определенные по способам сдвига и проекций, различаются не более чем на 15°;

д) каждый вектор поляризации поля принимает участие не более чем в двух выделенных парах;

е) при МТЗ векторам поляризации поля, объединенным в пары, соответствуют периоды, отличающиеся не более чем на ±15 % от среднего;

ж) угол между векторами поляризации в каждой паре превышает 90°, а длина одного из векторов больше 0,5;

з) длина векторов поляризации, входящих в пару с нуль-векторами (нулевой длины), больше 1 (числителям нуль-векторов соответствуют импульсы, амплитуда которых меньше 1 мм ).

Все данные об амплитудных и фазовых измерениях, выполненных при обработке осциллограмм по способу векторов поляризации, заносят в журнал (прил. 54). Диаграммы векторов поляризации строят на бланках с миллиметровой сеткой.

В пределах главного интервала МТП между отдельными значениями модулей эффективного и основного импедансов допускаются расхождения, не превышающие 15 – 20 % , а между отдельными значениями аргументов импедансов — не более 20— 25 0 . За пределами главного интервала МТП сходимость значений модулей и аргументов эффективного и основного импедансов определяют по результатам, полученным для периодов, различающихся не более чем на 10 %. При этом допускаются расхождения не выше 15 % по модулю и 15—20° по аргументу. В районах с плавными изменениями геоэлектрического разреза, где дополнительные импедансы по модулю значительно меньше основных, определение Z xx , Z yy затруднено. В этом случае болеенадежные результаты дает обработка по способу наименьших квадратов. В соответствии с методическими рекомендациями корреляцию импульсов и амплитудно-фазо­вые измерения наблюденного поля в способе наименьших квадратов выполняют так же, как в способе векторов поляризации. Обрабатываемые группы импульсов должны характеризоваться различной поляризацией поля (изменения — не менее 40—50° или H x 0 /H yo не менее 50 %). Для оценки основных импедансов в полевых условиях допускается применение способа кажущихся импедансов:

При правильной разбивке установки относительно осей поляризации и двухмерной среды этот метод дает близкие к истинным значения основных импедансов. В камеральный период обязательна переработка теллурограмм способами векторов поляризации или наименьших квадратов.

3.3.6.43 . В полевых условиях для экспресс-анализа [при (| Z хх c/c Z ху |): (| Z уу c/cZ yx |) не более 0,1] обработку способами поляризации и наименьших квадратов комплексируют с приближенными способами: способом кажущихся импедансов и способом среднего кажущегося импеданса. При этом к осциллограммам предъявляют менее строгие требования. Например, при МТЗ, по крайней мере, на двух периодах должно быть выполнено 8—10 измерений среднего кажущегося импеданса | к |, а на остальных периодах их число может быть сокращено до трех-четырех (значения | K | должны относиться к различным квадрантам).

Способ кажущихся импедансов применяют при МТЗ и МТП для определения основных импедансов. В соответствии с методическими рекомендациями этот способ наиболее пригоден для быстрой первичной обработки в полевых условиях. Условия применимости способа кажущихся импедансов определяются отношениями импе­дансов U xx и U уу :

U ХХ = | Z XX |/| Z ХУ c и Uyy = c Z УУ c/c Z УХ c.

Если выполняется условие U ХХ /c h ХУ c? 0,1, где магнитное число h xy = Н х /Н у (Н х , Н у — амплитуды геомагнитных вариаций поля при их квазилинейной поляризации), то справедливо приближенное соотношение между основным и кажущимся импедансами Z xy Z к ху . Аналогично, если Uyy/ c h ХУ c? 0,1, то Z yx Z к ух . Если по результатам опорных измерений известно, что в районе исследований U ХХ ? h xy , U yy ? U o (U o — соотношение дополнительного и главного импедансов при квазилинейной поляризации поля), то для всех колебаний, удовлетворяющих условию c h xv c? (1/10) U o , справедлива формула Z xy Z к ху , а при выполнении условия | h xy | ?10 U o справедливо Z yx Z к ху . Если осциллограмма не содержит достаточного числа импульсов, удовлетворяющих этим условиям, то применяют способ графического определения | Z xy c , c Z yx c , получивший название модифицированного способа кажущихся импедансов. Способ основан на том, что при U x х ? U o и при фазовом сдвиге между компонентами Н х и Ну Arg h xy = j н —j н = const,зависимость c Z к ху cот | h xy | в интервале значений | h xy | от 0 до 1/2 имеет почти линейный характер, причем c Z к ху c= c Z xy | при | h xy | = 0. Определение | Z xy | и c Z yx cсводится к построению графиков зависимости | Z X у | = f(| h xy |) и | Z yx c = f( c h xy c ) . Обрабатываются колебания, удовлетворяющие условиям: | h xy | ?(1/2) U o и Arg h xy = const (с погрешностью ±15°) при определении | Z xy | и | h xy | ?2 U o Arg h xy — const (с погрешностью ±15°) при определении | Z yx |.

Значения импедансов определяют по группам импульсов, у которых амплитуды превышают 10 мм . Разброс значений | Z xy c, c Z yx cсоответствующих одному и тому же периоду, не должен превышать 20 %. При МТП должно быть выполнено не менее 15 определений модулей основных импедансов.

Способ среднего кажущегося импеданса в соответствии с методическими рекомендациями применяют при МТЗ и МТП в районах с плавными изменениями геоэлектрического разреза, где значения | | практически не зависят от поляризации поля.

Способ применим при выполнении следующих условий:

а) амплитуда обрабатываемых импульсов поля должна быть больше 10 мм ;

б) разность фаз j н — j н при переходе от одной группы импульсов к другой должна меняться;

в) отношения произведений постоянных каналов Р Е , Р Н и амплитуд А Е , А Н сигналов, пропорциональных соответствующим напряженностям поля, (Ре х Ае х )/(Ре у А Еу ) и (Рн х Ан х )/(РнуАн у ) должны быть в пределах 0,5—2;

г) периоды импульсов в каждой группе не должны различаться более чем на 15^%.

В главном интервале МТП значения | | и Arg можно осреднять, если периоды вариаций различаются не более чем в 4 раза. В дополнительном интервале МТП h инт и при МТЗ осредняемым значениям | | и Arg должны отвечать периоды, различающиеся не более чем на 10—15 %. При МТП должно быть выполнено не менее 8—10 измерений с равномерным распределением фазовых углов по квадрантам. Между отдельными значениями | |, полученными в главном интервале МТП, допускаются расхождения не выше 25 %, такие же расхождения допускаются отдельными значениями | |, соответствующими одинаковым периодам за главного интервала МТП. Между средними | | для каждого квадранта допускаются расхождения не выше 10—15%.

Контрольные определения модуля эффективного импеданса | Z эф | способом векторов поляризации (или способом наименьших квадратов) должны составлять не менее 20% от общего числа определений способом среднего кажущегося импеданса. Между значениями | Z эф |, полученными способом среднего кажущегося импеданса и способом векторов поляризации (наименьших квадратов), допускается средневзвешенное расхождение не более 5 %. При МТЗ по крайней мере на двух периодах должно быть выполнено 8 —10 измерений | |, а на остальных периодах их число может, сокращено до 3—4 (значения | | должны относиться к различным квадрантам). Допустимость такого сокращения контролируют разбросом точек на кривой МТЗ. Каждая кривая МТЗ, построенная по | |, по крайней мере, на двух-трех периодах должна быть подтверждена способом векторов поляризации (наименьших квадратов).

3.3.6.44 . По вариациям составляющих геомагнитного поля Н х , Н у , Н г могут, быть определены магнитные параметры X zx , X zy . Наиболее надежно определяютсямагнитные параметры способом наименьших квадратов. При этом используют 8—10 групп импульсов, характеризуемых различной поляризацией поля. Периоды импульсов в группах и средние периоды групп могут различаться не более чем на 15—20 %. Вычисления ведутся по схеме, аналогичной схеме определения импедансов способом наименьших квадратов.

3.3.6.45. При регистрации магнитотеллурических процессов с аналоговыми станциями в расчете на последующую обработку материалов с помощью ЭВМ должны соблюдаться следующие требования.

1. Временная развертка должна быть такой, чтобы длина минимального периода на осциллограмме составляла не менее 15—20 мм.

2 . Чувствительность измерительных каналов должна подбираться с таким расчетом, чтобы амплитуда вариаций с минимальным периодом составляла не менее 20 мм .

3. Нестабильность скорости лентопротяжного механизма не должна превышать5%.

4. Не должно быть неустранимых разрывов в процессе записи характеристик поля(компенсационные сигналы должны вводиться своевременно).

5. Длительность непрерывного участка записи характеристик поля должна составлять не менее 100 колебаний гармоник высшей частоты (гармоник низшей частоты на таком участке записи будет в 5—10 раз меньше).

6. Регистрацию вариаций магнитотеллурического поля рекомендуется проводить для различных интервалов периодов на следующих скоростях движения фотобумаги:

Период, с Скорость, мм/с

150—1200 0,16 – 0.06

7. Для оцифровки, как правило, отбираются осциллограммы с наиболее сложной формой записи (наложение различных периодов колебаний).

3.3.6.46. Обработка аналоговых материалов магнитотеллурических исследований проводится на ЭВМ по способам векторов поляризации и наименьших квадратов с предварительной подготовкой исходного материала вручную. Трудоемкость такой подготовки, а также неизбежные погрешности амплитудно-фазовых измерений, особенно существенные на периодах выше 100 с, ограничивают применение программ дляэтих способов.

Более широкое распространение получили специализированные программы обработки: программа узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа, например «Период-2», и другие аналогичные. Предварительная подготовка материала сводится здесь к строгому отбору входных данных, удовлетворяющему требованиям каждой из программ, и оцифровке отобранного материала вручную в десятичном коде или в двоичном коде на полуавтоматическом преобразователе типа Ф-001. При использовании программы «Период-2» для ввода на ЭВМ отбираются и переводятся в дискретную форму с шагом Dt = 0,2Т т i п записи с квазисинусоидальной формой вариаций поля (Т т i п — период, ограничивающий спектр колебаний со стороны высоких частот). Длина обрабатываемых участков выбирается такой, чтобы число отсчетов по каждому каналу было нечетным и не превышало 149. Оптимальное число отсчетов находится в пределах 81—101. Затраты машинного времени на обработку одного МТЗ в интервале Т = 10 ?100 с по программе «Период-2» колеблются в пределах 0,5—1,0 ч в зависимости от длины анализируемых участков и их числа. Недостатком программы «Период-2» является ограниченность частотного диапазона анализируемых вариаций поля.

Для получения кривых МТЗ в интервале от 10 до 3000с применяют программы узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа. Для оцифровки выбираются записи со сложной формой вариаций наблюденного магнитотеллурического поля, характеризуемых наложением частот. Минимальная длина анализируемого массива составляет 512 отсчетов, оцифровка производится, как правило, на преобразователе типа Ф-001.

3.3.6.47 . Магнитограммы, полученные при МТЗ с помощью цифровой электроразведочной станции ЦЭС-1, обрабатываются на ЭВМ по программам узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа. В программе обработки с помощью узкополосной фильтрации сложные вариации магнитотеллурического поля преобразуются в квазигармонические колебания. Это преобразование не искажает линейные соотношения между компонентами поля, и значения импедансов определяются по фильтрованным колебаниям. Для станций ЦЭС основная погрешность определения импеданса обусловлена ошибками вычисления ступени автокомпенсации, осложненной переходным процессом.

Программа многомерного корреляционного анализа определяет тензор импеданса частот 1/(10Dt ) ?1/(327Dt ) Гц, где Dt — шаг дискретизации, с. Шаг дискретизации может быть любым. Длина одного интервала непрерывной записи составляет 1024 ординат каждой компоненты магнитотеллурического поля. Магнитотеллурические вариации подвергаются предварительной широкополосной фильтрации. Рекомендуемая полоса пропускания фильтра 1/(10Dt )?1/(220Dt ) Гц. Предварительная широкополосная фильтрация позволяет избавиться от промышленных помех высокой частоты и исключить периоды вариаций, анализ которых невозможен из-за ограниченности интервала регистрации.

Программа многомерного корреляционного анализа является более универсальной в сравнении с программой узкополосной фильтрации. Однако она предъявляет более жесткие требования к стационарности анализируемых процессов и требует достаточно полного их осреднения, т. е. более длительной полевой регистрации характеристик магнитотеллурического поля.

3.3.6.48. Обработка цифровых материалов МТЗ—МВЗ по программам узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа возможна при соблюдении следующих требований к магнитограммам:

1) тип магнитной ленты 6 или 10;

2) число каналов 4 или 5;

3) число слов в зоне на один канал 1024;

4) плотность записи не более 15 имп/мм;

5) режим записи — МТЗ (т. е. синхронизации внутренняя, градуировка МТЗ, автоматические компенсаторы включены);

6) каждая непрерывная запись на магнитной ленте должна отмечаться сменой признака «Участок» и отделяться от другой не менее чем 2 м чистой ленты. Переключения признака «Участок» в процессе записи не допускаются;

7) на одной кассете должно быть не более двух-трех «Участков»;

8) одна запись зоны должна занимать не менее 2 м магнитной ленты;

9) каждая кассета с магнитной лентой должна сопровождаться копией полевого Журнала (полученной под копирку) и содержать самостоятельные записи по всем «Участкам» этой кассеты. В паспорте магнитограммы (прил. 55) должны быть приве­дены все данные, предусмотренные инструкцией к ЦЭС-1.

Особое внимание следует обратить на регистрацию следующих данных:

1) код начального «Участка» записи на кассете;

2) время начала и конца записи каждого «Участка»;

3) режим регистрации каждого «Участка»;

4) постоянные каналов для каждого «Участка», определяемые с учетом эталонировки для выбранного на этом «Участке» режима регистрации.

Постоянные для данной ступени автокомпенсации каналов определяются в милливольтах на километр для электрических каналов и в гаммах для магнитных каналов.

Необходимо контролировать правильность подключения полюсов измерительных линий и магнитометров и отражать этот контроль в полевом журнале по схеме (прил. 56). Магнитограммы, на которых зафиксировано отсутствие признака автокомпенсации по одному из каналов или изменение градуировочной ступени автокомпенсации более чем на 3 % (проверка производится на фоне спокойного магнитного поля или на грубой чувствительности), являются браком.

3.3.6.49. По значениям модулей и фаз, основных и дополнительных импедансовстроят импедансные полярные диаграммы, по модулям и фазам магнитных параметров — магнитные полярные диаграммы. Наличие импедансных полярных диаграмм в широком частотном диапазоне позволяет оценить характер неоднородности исследуемого разреза, определить значения и направления, главных импедансов и при необходимости перестроить кривые МТЗ по любому направлению.

3.3.6.50. Обработка теллурограмм в методе ТТ может выполняться различнымиспособами, применение которых обусловливается характером теллурического поля, требованиями к конечным результатам работ и техническими возможностями (возможность использования ЭВМ). В методе ТТ регистрирующие каналы именуются следующим образом: базисная теллурограмма Е х — канал X, Е у — канал Y; полевая теллурограмма Е х — канал U, Еу — канал V.

3.3.6.51. Способ сопряженных эллипсов применяется при любом масштабе съемки для получения параметров A и М и определения коэффициентов линейного соответствия а, b, с, d как в точках рядовой сети, так и в точках опорной сети. Для построения сопряженных эллипсов необходимо набрать от 20 до 35-40 векторов вариаций теллурического поля, равномерно заполняющих квадранты координатной системы. При обработке теллурограмм пунктов опорной сети число векторов вариаций должно быть увеличено до 30—50. Длины векторов вариаций должны быть не менее 15 мм . Расчеты, связанные с построением сопряженных эллипсов, фиксируются планшете миллиметровки и в журнале (прил. 57). Сопряженные эллипсы считаются достоверными, если не менее 80 % преобразованных векторов вариаций располагаются своими концами на расстояниях, не превышающих 10 % длины центрального радиуса эллипса, совпадающего по направлению с вектором вариаций.

Значение параметра A определяется как среднее из значений A q р , вычисляемых по формуле

A q р , = Р их (35)

где p, q — номера базисной и полевой точек; Р их — множитель, равный отношению постоянных Р и / Р х регистрирующих каналов; а, b — полуоси полевого эллипса; мм; R — масштабный коэффициент, имеющий размерность длины и выбираемый с таким счетом, чтобы полуоси эллипса имели длину от 20 до 60 мм .

Вычисление параметра A ведется в журнале (прил. 58).

Значение параметра М вычисляется по формуле

3.3.6.52 . Способ треугольников для обработки теллурограмм применяется в тех же условиях, что и способ сопряженных эллипсов, а также тогда, когда последний в силу различных причин не дает устойчивых результатов (такой причиной, в частности, может быть перпендикулярность осей поляризации поля на базисной и полевой точках). Способ треугольников дает только значения параметра A. Диаграмма векторов вариаций при обработке теллурограмм способом треугольников должна содержать не менее 20 векторов длиной более 15 мм каждый. Приращения DХ , DJ , DU , измеренные в миллиметрах, заносятся в журнал векторов вариаций (прил. 59). Угол между векторами вариаций, образующими треугольники, должен быть заключен в пределах от 45 до 135°. Каждый вектор вариаций может быть использован не более чем в двух парах. При вычислении отношений площадей треугольников последние объединяются в две группы, содержащие каждая по 10 пар треугольников. Для каждой группы вычисляется средняя квадратичная погрешность d . Расхождение между средними отношениями площадей групп не должно превышать 15%. Параметр A вычисляется по формуле

где Р , Р , Р , Р — соответствующие постоянные регистрирующих каналов; s=(s 1 n 1 + s 2 n 2 ) / (n 1 + n 2 ); s 1 , s 2 — средние значения отношений площадей в первой и второй группах; п 1 п 2 — число треугольников в первой и второй группах; a р , a q — углы между приемными установками на базисной и полевой точках;

где d — средняя квадратичная погрешность параметра A q р ; d 1 , d 2 — средние квадратичные погрешности измерений в расчетных группах.

Все расчеты, связанные с определением параметра A q р по способу треугольников, фиксируются на планшетах построения диаграмм векторов поляризации.

3.3.6.53. Наиболее универсальным способом обработки теллурограмм является способ наименьших квадратов. Его применяют в общем случае горизонтально-неоднородных разрезов, когда коэффициенты линейного соответствия являются комплексными величинами, по такой же схеме — в методах МТЗ—МТП. При этом произво­дится следующая замена в расчетных формулах:

E x U, E y V, H x Y, Н у X, Z xy a, Z xx b, Z yx d, Z yy с.

При изучении разрезов с плавными изменениями параметров, когда коэффициенты линейного соответствия а, b, с, d являются действительными числами, формулы вычислений методом наименьших квадратов упрощаются:

3.3.6.54. При многократных измерениях на опорных пунктах окончательные значения параметра A q р определяются путем усреднения их значений. При этом отдельные значения не должны отличаться от среднего более чем на 5 %.

3.3.6.55 . Первичная обработка теллурограмм обычно выполняется в полевых условиях и ограничивается определением значения параметра A q р . Обработка в камеральный период заключается в повторном построении сопряженных эллипсов и определении параметров A q р , М, коэффициентов линейного соответствия а, b, с, d. Опорные наблюдения обрабатываются полностью с применением нескольких способов обработки. В результате камеральной обработки составляются карты средней Напряженности поля теллурических токов (или карта параметра A ), минимальной (Е min ) и максимальной (Е мах ) напряженности поля, карта коэффициентов поляриза­ции М и осей эллипсов поляризации поля теллурических токов (ТТ). Среднестатический базисный эллипс строится с использованием векторных диаграмм на планшетах обработки всех точек ТТ способом сопряженных эллипсов в соответствии с методиче­скими рекомендациями.

3.3.6.56. Интерпретация материалов магнитотеллурических наблюдений включает три этапа:

1) распознавание искажений, обусловленных влиянием горизонтальной неоднородности разреза;

2) снятие искажений путем нормирования импеданса на внутреннее магнитное поле, определяемое по результатам синхронной регистрации составляющих магнитотеллурического поля;

3) интерпретация данных, полученных в нормировании на внутреннее магнитное поле, либо наименее искаженных данных, полученных в нормировании на полное магнитное поле, на основе предположения о горизонтально-однородных моделях среды.

В основе интерпретации результатов магнитотеллурических наблюдений лежит истолкование данных МТЗ.

3.3.6.57. Под искажением кривой МТЗ понимается отличие кривой, полученной в условиях реального горизонтально-неоднородного разреза, от кривой МТЗ, рассчитанной для горизонтально-однородного разреза с параметрами, соответствующими точке наблюдения.

Искажения кривых МТЗ по своей природе делятся на два типа: 1) обусловленные действием аномального электрического поля зарядов, возникающих на неоднородностях геоэлектрического разреза (гальванические эффекты); 2) обусловленные ано­мальным полем избыточных токов, возникающих при неоднородности разреза (ин­дукционный эффект).

В районах с линейной тектоникой тип искажения зависит от направления тока. Гальванические эффекты проявляются в основном на поперечных кривых кажущегося удельного сопротивления р , полученных, когда ток течет вкрест простирания структур. Для кривых р характерны: эффект S CM . B (смещение правых ветвей МТЗ оси удельного сопротивления), эффект экранирования (сглаживание структур, перекрытых горизонтом высокого удельного сопротивления), краевой эффект (возникновение минимумов и перегибов на кривых МТЗ из-за канализации тока вдоль вытянутой впадины).

Индукционный эффект искажает в основном продольные кривые кажущегося удельного сопротивления р , полученные при токе, текущем в направлении простирания структуры. Для таких кривых характерно возникновение ложных минимумов и перегибов, смещение восходящих ветвей.

В районах с изометрическими структурами кривые МТЗ независимо от направления тока искажаются совокупностью гальванических и индукционных эффектов, обусловленных концентрацией тока во впадинах и обтеканием поднятий.

3.3.6.58 . Искажения кривых МТЗ распознаются по ряду признаков и оцениваются по приближенным формулам в соответствии с методическими рекомендациями.

По завершении анализа искажений кривых МТЗ наименее искаженные кривые или их участки интерпретируются на основе горизонтально-однородных моделей. В районах с линейной тектоникой, когда осадочная толща не содержит промежуточных горизонтов высокого удельного сопротивления, наиболее полную и точную информацию о геоэлектрическом разрезе дают поперечные кривые МТЗ при отсутствии краевого эффекта (см. 3.3.6.57). Если осадочная толща содержит промежуточный тренирующий пласт высокого удельного сопротивления, то поперечные кривыеиспользуются лишь для изучения отложений, перекрывающих этот пласт. О подэкранных отложениях наиболее достоверную информацию дают продольные кривые МТЗ.

В районах с изометричными структурами, где кривые МТЗ искажены суммарным действием гальванических и индукционных эффектов, целесообразно интерпретировать средние кривые МТЗ.

3.3.6.59 . На основе нормирования импеданса на внутреннее магнитное поле можно в значительной мере ослабить искажения кривых МТЗ, обусловленные действием эффектов краевого, индукционного, обтекания и концентрации токов, в условиях даже резко выраженной горизонтальной неоднородности разреза.

Внутреннее магнитное поле в соответствии с методическими рекомендациями определяется по результатам синхронных наблюдений составляющих магнитотеллурического поля либо (с меньшей надежностью) по одиночным зондированиям.

В зоне S внутренние магнитные поля и электрические поля связаны между собой условиями

Z i xy = Z i yx =

где Z l xy , Z l yx — импедансы в нормировании на внутреннее магнитное поле; S (х, у) — текущая суммарная продольная проводимость в точке наблюдения; Е х , Е у — полные электрические поля; Н х i , Н i y — внутренние магнитные поля.

По значениям Z xy , Z yx строятся кривые р i T в нормировании на внутреннее магнит­ное поле

3.3.6.60. Количественная интерпретация результатов магнитотеллурических методов исследований сводится к построению обобщенной и послойной модели вертикального геоэлектрического разреза. При интерпретации кривых МТЗ определяют суммарную продольную проводимость Sотложений, перекрывающих опорный горизонт высокого удельного сопротивления, мощность d отложений, перекрывающих опорный горизонт низкого удельного сопротивления, удельное сопротивление опорного горизонта р п .

Если на кривых МТЗ имеются четкие восходящие и нисходящие ветви с углами наклона ±63° 25′, минимумы и максимумы, то Sи d вычисляют по формулам МТЗ. Если наклоны восходящих и нисходящих ветвей кривой МТЗ меньше ±63 , значения S, d, р п определяют по палеткам.

Среднее продольное сопротивление р l надопорных отложений в разрезах, сводящихся к типу Н , можно рассчитать по ординате минимума кривой р T :

где Р — коэффициент, зависящий от соотношений параметров разреза.

В соответствии с методическими рекомендациями используются также приемы количественной интерпретации кривых МТЗ, основанные на изучении эффективной глубины h Т проникновения электромагнитной волны и кажущейся проводимости S Т :

где р T и | Zt | — кажущееся удельное сопротивление и модуль входного импеданса, соответствующие периоду Т.

3.3.6.61 . Главный и расширенный интервалы МТП приурочены к восходящей ветви кривых МТЗ, обусловленной подстилающим основанием высокого удельного сопротивления. В пределах главного интервала МТП значение суммарной продольной проводимости Sс погрешностью 10 % определяют по главной формуле МТП:

Главный интервал МТП является частью расширенного интервала МТП. В пределах расширенного интервала МТП значение S с погрешностью до 10 % определяют по расширенной формуле МТП:

где T mi п — период вариаций, соответствующий минимуму кривой МТЗ. Для предварительной (приближенной) оценки границ главного и расширенного интервала МТП используются неравенства:

где d, p l — мощность и среднее продольное сопротивление надопорной толщи. Более точная оценка границ главного и расширенного интервалов МТП осуществляется по формулам для трехслойного разреза либо путем расчета кривых МТЗ в соответствии с методическими рекомендациями. В ходе полевых работ эти границы проверяются по опорным кривым МТЗ. Значения Т т in ,р n , входящие в главную и расширенную формулы МТП, определяют по опорным кривым МТЗ.

3.3.6.62. Интервал h ИНТ приурочен к нисходящей ветви кривых МТЗ, обусловленной горизонтом низкого удельного сопротивления. В пределах интервала определяется глубина h 1 залегания кровли горизонта низкого удельного сопротивления:

где | Z T |, ? Z T | — модули импеданса, соответствующие периодам вариаций T 1 , Т 2 . Точность определения h 1 находится в прямой зависимости от угла наклона нисходящей ветви кривой МТЗ.

Частотные границы интервала h ИНТ для разрезов, сводящихся к трехслойному разрезу типа Н , приближенно определяются неравенствами:

Более точное определение границ интервала h ИНТ осуществляется путем расчета кривых МТЗ.

По данным МТП в интервале h ИНТ строят схему изоглубин кровли проводящего горизонта. При этом не менее 10 % значений глубин по данным МТП должно подтверждаться результатами МТЗ.

3.3.6.63 .По данным МТП в интервале S ИНТ вкачестве отчетных карт и профилей строят карту и профили суммарной продольной проводимости S разреза. Сечение изолиний на карте S составляет не менее 15 % значений S, встречаемых на участке. Если в пределах площади съемки применяют как главную, так и расширенную формулу МТП, то в зонах перекрытия изолинии и графики S должны иметь разные обозначения. Измерения суммарной продольной проводимости, происходящие в местах перекрытия этих областей, считаются достоверными, если они отмечаются изолиниями и графиками, построенными как по главной, так и по расширенной формулам МТП. По данным МТП в интервале h ИНТ строят схему изоглубин кровли проводящего горизонта. При этом не менее 10 % значений глубин по данным МТП должно подтверждаться результатами МТЗ.

3.3.6.64.Карты и профили S , полученные по данным МТЗ, МТП, КМТП, преобразуют в структурные карты и геоэлектрические разрезы поверхности опорного горизонта по формуле

где Н — глубина опорного горизонта (от уровня моря); А — альтитуда (высота)точки записи; р l — среднее продольное удельное сопротивление надопорной толщи.

Для определения р l используют данные опорных МТЗ, бурения, сейсморазведкии электрических зондирований с искусственными источниками тока. По графикам зависимости р l и S производят интерполяцию значений р l .

3.3.6.65. В результате работ КМТП составляют карты S эф , Е эф , Н эф , карты параметров S xy , S yx , m хх , m уу , n хх ,n уу . На картах значения Е эф , Н эф в базисной точке принимают равными 100 условным единицам, тогда значения Е эф , Н эф полевых точках находят по формулам К эф = 100К , Н эф = 100N . В районах со сложной тектоникой рассматриваются карты S эф , Е эф , Н эф , в районах с линейной тектоникой — карты р ху , р ух , m хх , m уу , n хх ,n уу .Для геоэлектрического разреза, не содержащего промежуточного горизонта высокого удельного сопротивления, основными являются карты S , а карты Е и Н играют второстепенную роль, так как качественно повторяют карты S . Если осадочная толща содержит промежуточный горизонт высокого удельного сопротивления, то карты и Н эф и v xx , v yy играют существенную роль при изучении экранированных отложений.

3.3.6.66. Геологическая интерпретация карт, построенных по результатам наблюдений поля теллурических токов, сводится к качественному выявлению основных тектонических элементов исследуемого района. При выполнении съемки в интервале S И HT максимуму проводимости разреза отвечают минимумы напряженности поля ТТ, а минимумам проводимости — максимумы напряженности. При работах в интервале h И HT прогибы в кровле проводящих отложений отмечаются максимумами напряженности поля ТТ, а поднятия — минимумами. Поэтому чрезвычайно важно по опорным МТЗ устанавливать зоны, где короткопериодные колебания поля ТТ переходят из одного интервала в другой.

При комплексировании работ методом ТТ с опорными электрическими зондированиями и МТП во многих случаях становится возможной и количественная интерпретация результатов наблюдений поля ТТ. Для этого эмпирически изучаются зависимости A (S), A (d), A (Н). Для этих же целей используются данные бурения и сейсмических работ.

3.3.6.67. Комиссия, принимающая полевые материалы партии, выполнявшей магнитотеллурические исследования, проверяет соблюдение требований настоящей инструкции и оценивает качество работ. Комиссии должны быть предъявлены следующие материалы: а) проект работ, б) полевые материалы, в) журналы эталонировки, г) журналы регистрации осциллограмм, д) все осциллограммы и магнитограммы, включая записи, выполненные с целью проверки работы аппаратуры, е) результаты обработки осциллограмм — журналы, бланки эллипсов, диаграммы векторов поляризации, векторов поля, кривые МТЗ, ж) материалы предварительной интерпретации данных МТЗ—МТП—ТТ, з) карту расположения базисных и полевых точек наблюдений.

При оценке качества выполненных работ комиссией должны приниматься во внимание качество осциллограмм, полнота и правильность их обработки, а также состояние документации, качество работы аппаратуры, степень решения поставленной геологической задачи.

3.3.6.68. Отчет о работах партии должен учитывать требования разд. 4 и содержать: а) характеристику магнитотеллурического поля — частотный спектр, суточный ход, форму импульсов, поляризацию, среднюю амплитуду вариаций; б) аналитическое и практическое определение частотных интерваловS И HT (главного и расширенного) и дополнительного h И HT ; в) обоснование применимости различных способов обработки; г) анализ искажений кривых МТЗ в условиях изучаемого разреза.

3.3.6.69. В сложных случаях возможен учет влияния источника (особенно когда наблюдается значительный разброс измеряемых значений напряженности поля). Один из способов учета влияния источника допускает наблюдения другой станцией, расположенной в опорном пункте с известным геоэлектрическим разрезом. При этом для построения кривой зондирования по результатам наблюдений на передвижной станции рекомендуется выбирать длительность записи наблюдений по данным опорной станции. Окончательная отбраковка сигналов, не удовлетворяющих модели плоской волны и приводящих к разбросу значений импедансов, должна проводиться на этапе обработки материалов на ЭВМ с помощью специальных алгоритмов.

3.3.7. МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

А. Метод частотного и дистанционного зондирования гармоническим электромагнитным полем (прил. 60—64)

3.3.7.1. Метод зондирования гармоническим электромагнитным полем (ЗГЭМП) основан на изучении зависимости электрической или магнитной напряженности искусственно возбуждаемого электромагнитного поля от его частоты или расстояния до источника с целью определения характеристик геоэлектрического разреза. Зондирование проводится в диапазоне частот от десятых долей герца до единиц мегагерц.

3.3.7.2. Метод ЗГЭМП применяется для изучения слоистого геоэлектрического разреза. Благоприятными условиями для него являются: а) отсутствие резких нарушений горизонтальной однородности разреза, особенно в его верхней части; б) слабо расчлененный рельеф дневной поверхности; в) наличие на исследуемом участке опорных скважин или опорных профилей, построенных по данным бурения, сейсморазведки или других геофизических методов; г) отсутствие интенсивных индустриальных помех.

В благоприятных условиях геоэлектрического разреза метод может быть применен для выявления и прослеживания локальных неоднородностей, в частности для поисков и разведки рудных и нефтегазовых месторождений.

Преимуществами ЗГЭМП являются: а) возможность исследования разреза под экранами высокого удельного сопротивления, б) возможность зондирования на точке без изменения разноса при изменении частоты поля, в) возможность бесконтактного способа возбуждения поля и измерения его напряженности. Его применение целесообразно, если проведение зондирования постоянным током (см. 3.3.4) невозможно или встречает значительные трудности из-за плохих условий заземления (в зимне-весенний период при наличии мерзлого слоя, либо с поверхности льда на озере или шельфе, на участках развития крупноглыбовых осыпей, на дюнных песках и др.), при изучении геоэлектрических разрезов типа К или Н . Применим практически на всех стадиях геологоразведочного процесса и во всех масштабах. Часто используется в комплексе с дипольным электромагнитным профилированием (см. 3.3.8), что позволяет разредить сеть зондирования.

3.3.7.3. Модификации метода ЗГЭМП различаются способом возбуждения электромагнитного поля и измеряемой составляющей, а также способом изменения условий измерения.

Электромагнитное поле создается переменным током, пропускаемым через заземленную линию АВ (электрический диполь) либо незаземленную петлю или рамку (магнитный диполь). Измеряемыми характеристиками могут быть: а) напряженность электрического поля, б) напряженность магнитного поля, в) импеданс, г) отношение пространственных составляющих вектора напряженности магнитного поля, д) отношение полуосей эллипса поляризации переменного магнитного поля, е) угол наклона большой оси эллипса поляризации переменного магнитного поля к горизонту (см. 3.3.7.16).

Чувствительным элементом (преобразователем) в точке измерения могут быть приемная линия (для измерения электрической напряженности), приемная рамка или катушка (для измерений магнитной напряженности). В зависимости от способа изменения условий измерения зондирования могут быть частотными (изменяется частота), дистанционными (изменяется разнос установки) и комбинированными (изменяются частота и разнос).

Выбор модификации ЗГЭМП зависит от геоэлектрического разреза, поставленных геологических задач, условий заземления и наличия соответствующей аппаратуры. При плохих условиях заземления целесообразно измерение напряженности магнитного поля в поле магнитного диполя; возможно также использование бесконтактного способа измерения напряженности электрического поля. В сравнительно сложных условиях заземления может быть применена установка с измерением напряженности магнитного поля в поле электрического диполя или с измерением напряженности электрического поля в поле магнитного диполя. Измерения импедансов, а также отношения пространственных составляющих, или полуосей эллипса поляризации переменного магнитного поля, или угла наклона большой оси эллипса используются для повышения разрешающей способности зондирования и для решения поставленных геологических задач при возможно меньшем разносе или при болеевысокой частоте. Кроме того, относительные измерения обладают преимуществом с точки зрения повышения точности результатов, поскольку при этом снижается погрешность, связанная с нестабильностью показаний, а при измерении отношения полуосей эллипса поляризации исключается погрешность, связанная с неточностью ориентации приемной рамки. При измерении напряженности электрического поля в поле электрического диполя возможно использование радиальных и экваториальных установок (аналогично дипольному зондированию на постоянном токе — см. 3.3.4).

3.3.7.4. Выбор разноса и частоты электромагнитного поля производится на основе анализа результатов опорного зондирования или путем вычисления характеристик, соответствующих предполагаемому строению геоэлектрического разреза.

В большинстве случаев разнос установки должен превышать глубину залегания опорного горизонта не менее чем в 2—5 раз. Ориентировочно при зондированиях на глубину 1—2 км измерения проводятся на частотах от десятых долей герца до десятков килогерц (низкочастотное зондирование) с максимальным разносом до 3—5 км; при зондированиях на глубину не менее 100—200 м — на частотах от первых сотен герц до первых сотен килогерц (среднечастотное зондирование) с максимальным разносом не менее 300—500 м; при зондировании на глубину от единиц метров до не менее первых десятков метров — на частотах от единиц килогерц до единиц мегагерц (высокочастотное зондирование) с максимальным разносом до 100—200 м.

При проведении частотных зондирований частота может изменяться непрерывно или дискретно; в последнем случае кратность частот может быть в пределах от до 2 .

При выполнении дистанционных зондирований значение разносов последовательно изменяется в 1,25—1,6 раза. В интервалах резкого изменения эффективного удельного сопротивления производится детализация, при которой кратность разносов составляет 1,06—1,12. Рекомендуемые значения разносов даны в прил. 60.

3.3.7.5 . При измерении напряженности электрического поля в поле электрического диполя используется осевая или экваториальная установка (см. 3.3.4). При измерении напряженности магнитного поля в поле магнитного диполя генераторная и приемная петли располагаются на земле, а в случае использования рамок оси рамок ориентируются вертикально. Определение отношения осей эллипса поляризации переменного магнитного поля, которое используется при среднечастотном зондировании, осуществляется путем измерения экстремальных значений при повороте приемной катушки в вертикальной плоскости, проходящей по линии зондирования. Для определения отношения вертикальной составляющей переменного магнитного поля к радиальной, которое используется при высокочастотном зондировании, берутся отсчеты при соответствующих ориентациях оси приемной рамки и определяется их отношение; при этом, если вертикальная составляющая более чем в 8 раз превышает горизонтальную, следует измерять отношение осей эллипса поляризации. Измерение импеданса проводится в электромагнитном поле, возбуждаемом генераторной петлей, которая располагается на поверхности земли; приемный электрический диполь MN и приемная рамка располагаются в одной точке, причем диполь MN ориентируется перпендикулярно разносу установки, а ось приемной рамки ориенти­руется по направлению к центру генераторной петли; если радиальная составляющая напряженности магнитного поля более чем в 8 раз меньше вертикальной, следует измерять малую ось эллипса поляризации.

При измерении напряженности магнитного поля в поле электрического диполя или напряженности электрического поля в поле магнитного диполя питающая линия АВ или приемная линия MN располагаются перпендикулярно разносу установки. В последнем случае, а также в случае измерения импеданса при детализации производятся дополнительные измерения встречной установкой.

3.3.7.6. Для проведения работ методом ЗГЭМП используется аппаратура типа-при низкочастотном зондировании — ЧЭЗ-2 или АЧЗ-78 с генератором ЭРС-67- при среднечастотном зондировании — НЧЗ-64, АЧЗ-78, ДЭМП-СЧ; при высокочастотном зондировании — ДЭМП-ЗМ, -СЧ, а также другая аналогичная аппаратура.

3.3.7.7 . При работах методом ЗГЭМП масштаб съемки выбирают в зависимости от решаемых задач и условий работ (в основном от 1: 100 000 до 1: 2000). Направление профилей целесообразно задавать вкрест предполагаемого основного простирания опорного горизонта. Разнос установки желательно располагать по простираниюопорного горизонта, однако при необходимости допускается расположение установки по профилю наблюдений.

3.3.7.8. Для уменьшения влияния индустриальных помех следует, удалять точку измерения от промышленных объектов, линий электропередачи и электрифицированных железных дорог, а также линий связи. В случае сильных ветровых помех рекомендуется приемную линию закреплять на местности, подвязывая ее отдельные части к деревьям, кустам, а также к специально вбитым для этой цели штырям либо присыпая землей или снегом.

Перед выполнением зондирований необходимо измерение уровня помех при отсутствии тока в питающей линии или генераторной рамке. Уровень помех на каждой из частот не должен превышать значений, установленных инструкцией используемого типа аппаратуры.

3.3.7.9. При выборе размеров источника поля (питающей линии АВ или генераторной рамки) следует руководствоваться необходимостью создания достаточно высокого значении напряженности в точке измерения при выбранных разносах установки и частотах электромагнитного поля. Необходимо соблюдение условий l ab ?0,5L для экваториальной установки, l ab ?0,21 для осевой установки, l Г.П ? L/4 , где L — длина разноса установки, l Г.П — длина стороны генераторной ква­дратной петли.

Сопротивление диполей должно быть согласовано с выходом генератора.

3.3.7.10. При выборе размеров приемной линии или длины стороны приемной незаземленной квадратной петли следует учитывать ожидаемую напряженность электрического или магнитного поля, порог чувствительности измерительного устройства и условия согласования со стороны измерительного устройства. Значения ожидаемой напряженности электрического или магнитного поля оцениваются с помощью соответствующих выражений (прил. 61). Необходимо соблюдение условий l MN ?0,2L ; l П.П = L/4 , где l П.П —длина стороны приемной квадратной петли.

3.3.7.11. Не допускается отклонение проводов линий АВ в MN, а также сторон генераторной и приемной потерь от прямой линии на расстояние более 0,5 длины соответственно l AB , 1 MN , l Г.П , l П.П .

При работе с использованием относительных измерении (импеданса, отношения пространственных составляющих или осей эллипса поляризации) на форму генераторной петли и ее сторон ограничений не накладывается. Направление линий АВ, MN может отклоняться от заданного не более чем на 3°, азимутальная ориентировка сторон квадратной петли не имеет значения. Наклон линий АВ, MN и плоскостей генераторной и приемной петель может быть не более чем на 2°. Погрешности определения L, l ав ,l Г.П , l П.П не должны превышать 1 %.

3.3.7.12 . Зондирование выполняется в условиях установленной связи (радио, визуальной или звуковой) между персоналом, обслуживающим генераторное устройство, и персоналом, обслуживающим приемное устройство.

3.3.7.13. При проведении дистанционного зондирования изменение разноса установки выполняется путем перемещения точки измерения относительно неподвижно расположенного источника поля или перемещением источника поля относительно фиксированной точки измерения. При работе с катушками, используемыми в качестве источника поля (магнитного диполя) и чувствительного элемента, дистанционное зондирование желательно осуществлять путем одновременного перемещения обеих катушек с сохранением неизменного местоположения центра разноса установки.

3.3.7.14 . Число контрольных зондирований должно составлять не менее 5 % от количества рядовых зондирований.

3.3.7.15 . При работе с аппаратурой, имеющей дискретные значения частот, результаты измерений фиксируются в полевом журнале (прил. 62). При непрерывном изменении частоты основные данные фиксируются на осциллограмме.

3.3.7.16 . По результатам отсчетов DU в зависимости от измеряемых параметров вычисляются модули электрической или магнитной напряженности

?Е ?= DU / l MN ; ? Н ?= DU / G

или относительные значения отношения полуосей эллипса поляризации, отношения вертикальной и радиальной составляющей и импеданс соответственно:

где Z — величина импеданса; D U mn — напряжение, снимаемое с приемной установки MN; DU max , DU min — соответственно максимальное и минимальное напряжения на концах приемной катушки при вращении ее оси в вертикальной плоскости, проходящей через линию разноса установки; D U r , DU z — напряжения на концах приемной катушки, ось которой ориентирована соответственно радиально (по на­правлению к источнику поля) или вертикально (при DU z /DU r >8, DU z = DU max , D U r = DU min ); G — коэффициент преобразования (чувствительность) приемной рамки, В/(А/м).

3.3.7.17 . Расчеты, выполненные в 3.3.7.16, позволяют вычислить значения кажущегося удельного сопротивления на переменном токе р w (прил. 63), которые соответствуют удельному сопротивлению однородного полупространства, дающему аналогичный эффект в так называемой дальней зоне, т. е. при р >>1 (р = 2,81 ?10 -3 ) (нормирование в дальней зоне). В некоторых случаях используют выражения, соответствующие р

3.3.7.18. По значениям р w могут быть определены значения эффективного удель­ного сопротивления , которые имеют тот же смысл, что р w , однако в отличие от него учитывают возможное несоблюдение условия р >> 1 . В частности, в случае измерения напряженности электрического поля в поле электрического диполя определяется с помощью зависимости р w / от p w / (L 2 f) (в данном случае р w нормировано в ближней зоне). При измерении отношения составляющих магнитной напряженности определяется из зависимостей | H z u/ u Н r | от /(L 2 f ) (без предварительного нахождения р w ).

3.3.7.19. При частотном зондировании или при дистанционном зондировании на билогарифмическом бланке с модулем 10 или 6,25 см строится зависимость или р w (смотря по тому, какая принята методика обработки и интерпретация) от 1/ (при частотном зондировании) или от L (при дистанционном зондировании).

Привязку результатов наблюдения осуществляют к центру установки при частотном зондировании и к центру неподвижного источника — при дистанционном. Результаты интерпретации при дистанционном зондировании относят к центру установки с разносом, соответствующим средней части кривой или р w , использованной для получения конкретных параметров разреза.

По результатам зондирований целесообразно построение вертикальных разрезов или р w .

3.3.7.20 . По результатам контрольных измерений вычисляются расхождения между контрольными и контролируемыми значениями или рw. Погрешность вычисляется по формуле, %,

где d — относительная погрешность (расхождение); р 1 и р 2 — соответственно контролируемое и контрольное значения или р w .. Значение d не должно превышать 15, в условиях помех — 20 %. Среднее значение d по всем контрольным измерениям должно быть не выше 5 — 10 % в зависимости от частоты и разноса. Контрольную и контролируемую зависимости необходимо совмещать на одном бланке.

3.3.7.21 . При геологической интерпретации результатов полевых работ сопоставление зависимостей или р w от 1/ или L по каждому из профилей позволяет сделать вывод о степени выдержанности и типе геоэлектрического разреза.

1. Если тип разреза и величины или р w , связанные с определенными значениями 1/ и L, изменяются в пределах профиля сравнительно слабо или с характерной закономерностью, то данный разрез можно считать слоистым.

2. Если же по профилю наблюдаются сложные изменения величин или р w ,то в этом случае необходимо построение вертикальных разрезов или р w , в пределах которых могут быть выделены участки слоистого разреза.

3.3.7.22 . Интерпретация слоистого разреза проводится с помощью характеристик и палеток, соответствующих моделям горизонтально-слоистых структур — 2-, 3-, 4-слойных и т. д. (пример в прил. 64). Способы интерпретации зависят от методики исследований, типа геоэлектрического разреза и палеточного материала.

В зависимости от имеющегося материала применяется соответствующая методика интерпретации, изложенная в литературе. Одним из эффективных видов интерпретации в сложных геоэлектрических условиях является корреляционный способс использованием ЭВМ и программ множественной корреляции. Желательно привле­чение данных бурения и сейсморазведки.

3.3.7.23 . В результате интерпретации результатов зондирования слоистых структур строится геоэлектрический разрез.

3.3.7.24 . При сложном вертикальном разрезе или р w в изолиниях выделяются аномальные нарушения в виде зон искажения, срыва плавного хода изолиний. Эти аномальные зоны увязываются с простейшими геоэлектрическими моделями горизонтально-неоднородных сред (контакт пород различных удельных сопротивлений, пласт, изометричный объект и т. д.) и устанавливается гипотетическая модель, объясняющая искажение значений или р w . При построении физической модели среды и оценке ее удельного сопротивления учитывается геолого-геофизическая характеристика данного района с желательным привлечением результатов бурения, изучения электрических свойств горных пород, данных, других геофизических методов и т. д.

3.3.7.25 . Комиссия, принимающая полевые материалы, проверяет соблюдение требований и правил настоящей инструкции и производит оценку качества работ (см. 3.3.4.33, 3.3.4.34). Комиссии должны быть представлены следующие материалы:

б) схема выполнения зондирований с плановым расположением источника поля и приемной линии (петли, катушки) в масштабе представляемых результативных карт;

в) полевые материалы операторов с материалами обработки результатов при дискретных значениях частоты, а при непрерывном изменении частоты — осциллограммы, журналы регистрации осциллограмм и журналы обработки осциллограмм;

г) зависимости или р w от 1/ или от L , построенные на билогарифмических бланках;

д) вертикальные разрезы или р w (при необходимости их построения);

е) геоэлектрические разрезы, построенные на основании предварительной интерпретации.

Б. Метод зондирования становлением электромагнитного поля (прил. 65—77)

3.3.7.26. Метод зондирования становлением электромагнитного поля (ЗС) основан на изучении переходных процессов, возникающих в земле при ступенеобразном изменении амплитуды тока в заземленной линии АВ или в незаземленном контуре Q. Характер и длительность регистрируемых переходных процессов зависят от особенностей геоэлектрического разреза, типа установки ЗС, расстояния между источником поля и пунктом измерения. Длительность переходного процесса выбирается такой, чтобы на ранних временах по электромагнитному полю определялись параметры верхней части разреза, в поздней стадии становления — суммарные параметры среды.

3.3.7.27. Метод ЗС используется главным образом для изучения осадочных отложений по удельному электрическому сопротивлению при поисках месторождений нефти и газа, причем его основные преимущества по сравнению с другими методами электромагнитных зондирований реализуются в районах с относительно невысоким уровнем электромагнитных помех индустриального происхождения и при относительно слаборасчлененном рельефе дневной поверхности.

Метод ЗС применяется для расчленения осадочного чехла по удельному электрическому сопротивлению слагающих его относительно однородных толщ, прослеживания структурно-тектонических изменений осадочной толщи, выявления и картирования зон локальных неоднородностей в осадочной толще, изучения рельефа опорного горизонта высокого удельного сопротивления (фундамента). Метод ЗС комплексируется с сейсморазведкой, а также с другими методами электроразведки (ВЭЗ, МТЗ, ЗГЭМП), от которых отличается более узкой областью действия принципа эквивалентности.

3.3.7.28. В качестве приемников поля используется заземленная линия MN или незаземленный горизонтальный контур-петля q. В зависимости от типов источника и входного преобразователя (датчика) поля различают следующие основные виды установок ЗС: АВ — MN, AB—q, Qq (соосная), Q—q (разнесенная).

Работы методом ЗС с использованием в качестве источника поля заземленной линии АВ выполняются, как правило, по схеме профилирования с выбранным расстоянием L (разносом) между источником и приемником.

Выбор значения L при выполнении зондирования с установкой АВ — MN осуществляется таким образом, чтобы при данном разносе значение р к кривой диполъного зондирования на постоянном токе находилось на асимптотической восходящей ветви, отражающей опорный горизонт высокого удельного сопротивления. Используются как экваториальные, так и осевые установки АВ—МN. При использовании установки АВ — q измерения выполняются по системе взаимно-встречных экваториальных установок с закрепленным разносом L. Выбор значения L определяется условиями измерения необходимого для решения геологической задачи интервала времени t процесса становления поля.

С увеличением L сигнал на ранних временах уменьшается, а на больших — увеличивается, т. е. с увеличением L уменьшаются динамический диапазон сигнала и градиент его изменения в заданном интервале времени. При измерениях в дальней зоне источника установки АВ— q (ЗСД) значение L должно превосходить глубину залегания прослеживаемого геоэлектрического слоя в три — четыре раза, а при измерениях в ближней зоне (ЗСБ) значение L должно быть меньше удвоенной глубины залегания прослеживаемого слоя. Оптимальным для выполнения высокоточных измерений процесса становления поля является разнос L , в 1,5—2,0 раза превышающий глубину исследования.

При использовании в качестве источника поля незаземленного замкнутого контура Q, как правило, применяется соосная установка Qq. Установки Qq распо­лагаются по площади применительно к условиям местности.

Вынесение приемной петли q за пределы питающего контура Q (разнесенная установка Q — q) обычно обусловлено необходимостью защиты измерительного канала от перегрузки в момент посылки токового импульса в питающую петлю. Работы с этой установкой следует вести также в модификации профилирования с фиксированным (закрепленным) разносом L.

3.3.7.29 . Наибольшее распространение при работах методом ЗС получили уста­новки АВ — q и Qq.

При проведении работы с установкой АВ — q разнос выбирается исходя из геологической задачи в соответствующем интервале времени. Будучи несимметричной, установка АВ — q обладает повышенной чувствительностью к нарушениям горизонтальной неоднородности геоэлектрического разреза и при выполнении работ по системе взаимно-встречных наблюдений позволяет получать дополнительную, информацию о неоднородности разреза в направлении оси зондирования. Установку АВ — q рекомендуется применять при выполнении работ методом ЗС в условиях электропроводных разрезов с суммарной продольной проводимостью, превышающей несколько сотен сименс, и при глубинах исследования до 3—4 км.

Соосная установка Qq, которая может рассматриваться как симметричная, в условиях горизонтально-неоднородной среды позволяет получать осредненные в центре установки результаты. Оптимальными условиями для применения установки Qq являются разрезы с суммарной продольной проводимостью до нескольких сотен сименс при глубинах исследования до 1—2 км. Измеренный сигнал становления поля при использовании установки Qq имеет большой динамический диапазон. Преимуществом установки Qq является отсутствие заземлений, поэтому ее можно использовать в пустынях и зимой, когда устройство заземлений затруднительно. Следует иметь в виду также, что при индукционном возбуждении поля поверхностные неоднородности разреза вблизи питающего диполя в меньшей степени исказят результаты измерений, чем при гальваническом возбуждении.

3.3.7.30. При работах методом ЗС следует стремиться к постоянству геометрических параметров установок в пределах площади исследований. Это особенно важно при использовании установки АВ — q.

3.3.7.31. При работах методом ЗС наиболее распространенными масштабами являются 1: 200 000—1: 50 000. Шаг установки по профилю должен обеспечить надежное выделение аномалии не менее чем тремя точками при густоте расположения точек на отчетных графиках с интервалом 1—1,5 см. Расстояние между профилями обычно в два раза превышает расстояние между точками наблюдений по профилю.

Направления профилей задаются вкрест предполагаемого простирания опорного горизонта.

3.3.7.32 . Полевые измерения по методу ЗС выполняются с универсальной электроразведочной лабораторией типа ЭРСУ-71, цифровой электроразведочной станцией типа ЦЭС или аппаратурой типа «Цикл».

Для создания в питающей установке заземленной линии или петле ступенеобразного импульса используются генераторные установки постоянного тока с тиристорными коммутаторами типа ЭРСУ-71 или аналогичные.

3.3.7.33. В первом приближении измеренный сигнал становления поля может быть аппроксимирован функцией вида DU(t) ~ Ae~ at + const. Коэффициент затухания сигнала a тем больше, чем больше удельное электрическое сопротивление разреза и чем меньше расстояние между источником поля и точкой наблюдения. Чем больше коэффициент затухания a, тем больше динамический диапазон измеряемого сигнала в заданном временном интервале и тем более широкополосным должен быть измерительный канал для получения неискаженных результатов измерения.

Для оценки аппаратурных искажений сигнала в полевых условиях при выборе режима фильтрации следует измерить переходную характеристику F (t) измерительного канала и, аппроксимировав ее выражением вида F (t) = U o (1 — e — b t ), определить значение b . При коэффициенте затухания сигнала aменьшем, чем b , на временах t, превышающих длину переходной характеристики, сигнал на выходе измерительного канала можно записать в виде у (t) = х (t) b/ (b — a ), где b/ (b — а) — искажение сигнала переходными процессами; у (t) — результат измерения сигнала х (t).

Для станций типа ЭУЛ-60 и ЦЭС-1 значение b ?80, длина переходной характеристики не менее 0,1 с. Это позволяет измерять сигналы с коэффициентом затухания a ? 5 во временном интервале t ? 0,1с с погрешностью не более 5 %.

3.3.7.34. При измерении сигнала становления поля, меняющегося в широком динамическом диапазоне, регистрация его осуществляется поинтервально. Для измерения ранних времен процесса становления регистрация ведется при пониженной чувствительности и широкой полосе пропускания измерительного канала. В целях повышения точности регистрации сигнала на более поздних временах выполняются повторные записи с измененным режимом аппаратуры (чувствительность канала повышается, включаются фильтры). Для избежания возникновения собственных процессов в измерительном канале за счет его перегрузки он блокируется на ранних временах процесса становления.

Выбор режима поинтервальной записи — шага изменения чувствительности регистрирующего прибора, его фильтрации и временного интервала перекрытия отдельных записей — определяется системой обработки. Выбранный режим записи процесса становления поля необходимо выдерживать постоянным в пределах площади исследований.

При использовании цифровой аппаратуры полевая регистрация должна производиться в соответствии с инструкцией (см. 3.1.3) с учетом особенностей конкретной программы обработки на ЭВМ.

3.3.7.35 . Питающая линия АВ и питающая петля Q выкладываются из провода низкого сопротивления типа ГПМП с надежным изоляционным покрытием. Заземления выполняются железными пикетами или штангами. В случае необходимости, например в районах развития песчаных отложений, бурятся скважины до обводненного или глинистого слоя. Длина питающей установки АВ выбирается в пределах500—2000 м в соответствии с требованием l AB ?L/3. Питающая петля Qобычно выкладывается в форме квадрата со стороной 500—2000 м. Амплитуда ступени тока питающей установки составляет примерно 10—100 А. В целях улучшения качества принимаются меры по увеличению момента питающей установки (произведение длины линии АВ или эффективной площади петли на силу тока в них). Для увеличения силы тока в приемной линии АВ или в петле Q применяют группирование генераторных установок. Работа с проводами, устройство заземлений производятся в соответ­ствии с методическими требованиями.

В случае использования установок AB—q и Q — q с близким расположением приемной петли к питающим проводам (менее 1—2 км) генераторная группа эксплуатируется в режиме «АВ —балласт» с использованием нуль-контактора и регистрацию процесса становления поля проводят, когда цепь питающей линии разорвана, а ток поступает в балласт. При больших удалениях петли q от питающих проводов генераторная установка может эксплуатироваться в режиме «инвертирования тока».

3.3.7.36.В качестве преобразователей электромагнитного поля в электрический сигнал в методе ЗС используются заземленная линия MN длиной 100—300 м и незаземленная петля q с эффективной площадью 0,3—1,0 км 2 . Для заземления линии MN используются неполяризующиеся электроды, обычно изготовленные из сухих элементов анодной батареи типа 29-ГРМЦ-13, с которых снимаются цинковые оболочки. Из группы электродов подбираются пары с минимальной разностью потенциалов поляризации. Соединительные провода должны иметь сопротивление изоляции не ниже 0,5 МОм и в процессе измерений не качаться под действием ветра. При использовании усилителя типа ЭЛУ-62 сопротивление изоляции между землей и аппаратурой (вместе с источником питания) должно быть не менее 0,5 МОм.

Незаземленный контур — петля q изготовляется из 20—50-жильного кабеля. Петля выкладывается на земле обычно в форме квадрата со стороной 50—200 м или круга с радиусом 25—100 м. Сопротивление изоляции отдельных жил друг от друга и от земли должно быть не менее 0,5 МОм. Штыревые разъемы, с помощью которых концы многожильного кабеля соединяются для образования многовиткового контура, должны оберегаться от сырости и грязи. Для подавления ветровых помех кабель, из которого изготовлены петли q, на время измерения присыпается землей.

Места расположения измерительных установок выбираются вдали от промышленных объектов и электрических сетей. Время суток, когда проводятся измерения, выбирается с учетом суточной периодичности в интенсивности помех, как магнитотеллурических, так и индустриальных.

3.3.7.37. С целью накопления импульсов для проведения статистической обработки регистрируется от 10 до 100 сигналов становления поля. Интервал времени между следующими друг за другом посылками ступенеобразных импульсов тока должен быть в два—три раза больше визуально отмечаемой длительности t в.д процесса становления. При этом глубинность исследования h, м, может быть оценена по формуле (45).

3.3.7.38. Перед началом полевых работ методом ЗС и в процессе их не реже одного раза в месяц должны быть проверены следующие характеристики аппаратуры: а) линейность шкалы измерительного канала (выдерживается с погрешностью 1 — 2 %); б) стабильность градуировочных сигналов (выдерживается с погрешностью 1—2 %); в) стабильность цены марок времени (выдерживается с погрешностью 1 %); г) вид переходной характеристики измерительного канала вместе с переходным преобразователем— датчиком (сохраняется с погрешностью 5%); д) стабильность шкалы измерителя тока в питающей линии (выдерживается с погрешностью 1—2 %); е) вид фронта токового импульса в питающей линии; ж) состояние питающих и измерительных линий (петель), неполяризующихся электродов.

Характеристики аппаратуры должны соответствовать указанным и паспортным параметрам.

Для оценки собственных шумов и дрейфа нуля измерительного канала, включающего приемную установку MN или приемную петлю q, проводят запись при сближенных электродах MN или с кабелем приемной петли q, разложенным бифилярно.

3.3.7.39. Для контроля за точностью произведенных наблюдений проводятся контрольные измерения в объеме не менее 5 % от общего объема работ. Контрольные измерения выполняются с обязательной повторной раскладкой измерительных и питающих линий, с разрывом по времени после контролируемого измерения не менее 1—2 дней.

Допустимая погрешность определения геометрических параметров установки ЗС, входящих в топографический коэффициент соответствующих трансформаций сигнала (см. 3.3.7.49—3.3.7.52), может задаваться от 1 до 5 %, что должно быть оговорено в проекте полевых работ. При измерении процесса становления вертикальной компо­ненты магнитного поля с помощью незаземленного контура q угол между плоскостью петли и горизонтальной плоскостью не должен превышать 1°, а разность высот питающих и приемных линий должна быть менее 0,01 разноса L.

3.3.7.40. Для оценки погрешности измерений используют относительное расхож­дение контрольного и контролируемого сигнала, нормированных по чувствительности и силе тока. Допустимые расхождения в зависимости от стоящих задач могут задаваться в пределах от 1 до 5 %, что должно быть оговорено в проекте полевых работ.

Указанная погрешность измерений не должна превышать погрешности определе­ния топографического коэффициента.

3.3.7.41. Основными первичными документами являются осциллограммы и магнитограммы с записями становления поля, полевые журналы, материалы аппаратурных контрольно-проверочных работ, журнал эталонировки (прил. 65), журналы топографических коэффициентов установок ЗС, схема расположения установок научастке работ, данные обработки контрольных и контролируемых наблюдений (прил. 66, 67).

3.3.7.42 . Все данные, характеризующие режим измерений, заносятся в полевые журналы (прил. 68—70). Каждую осциллограмму (магнитограмму) снабжают паспортом (прил. 71). Все осциллограммы (магнитограммы) при передаче в камеральное бюро регистрируются в соответствующем журнале (прил. 72). Результаты обработки оформляются в журналах (прил. 73—74).

3.3.7.43. Критериями качества первичных записей (осциллограмм, магнитограмм) являются:

а) полнота и правильность заполнения паспорта осциллограмм (магнитограмм);

б) хорошее качество проявления осциллограмм, небольшое число пропаданий на магнитной ленте (не более двух-трех слов в зоне);

в) различие градуировочных импульсов в начале и конце записи, а также импульсов разной полярности не более чем на 1—2 %;

г) нестабильность силы тока генераторной установки за время записи не более 2 %;

д) свидетельство материалов аппаратурных проверок о том, что на протяжении полевого периода характеристики аппаратуры сохраняются постоянными;

е) данные переходных характеристик измерительного канала и форма фронта токового импульса в питающей линии, используемые в ходе обработки полевых записей и обеспечивающие необходимую точность измерения самых малых времен процесса становления.

3.3.7.44. Журнал коэффициентов установок должен содержать результаты определения геометрических параметров установок, проводимого как топографом, так и операторами и отраженного в полевых журналах: длину линий l AB и l MN площадь петель S Q и S q , число витков в них, расстояние L между центрами питающих и приемных установок (петель), углы между направлением линий АВ, ММ и L.

3.3.7.45. При расчетах экспериментальных кривых ЗС параметры установок и геоэлектрического разреза выражаются в следующих единицах: длина — м, удельное электрическое сопротивление— Ом?м, время — с, сила тока — А, измеряемая разность потенциалов — мкВ, проводимость — См.

Обработка результатов измерений процессов становления поля заключается в определении зависимости измеряемого сигнала DU от времени t, отсчитываемого с момента посылки токового импульса в линию АВ или петлю Q. Функция DU(t) преобразуется в соответствии с математическим выражением того или иного вида трансформации в форму, в которой построены теоретические кривые зондирования [формы кажущегося удельного сопротивления р Д t дальней зоны, р б t ближней зоны, S дф t , f(t) и т.п.].

На основе сопоставления экспериментальных кривых с теоретическими определяются обобщенные параметры, разреза (ордината минимума кривой кажущегося удельного сопротивления р т min , суммарная продольная проводимость S ) и выделяются характерные элементы экспериментальной кривой, отражающие геоэлектрические особенности изучаемого разреза. В результате анализа различия экспериментальных кривых, полученных в разных пунктах профиля или площади, делается заключение о характере изменения геоэлектрического разреза в пределах участка исследований.

Приближенная оценка времени t, при котором на кривой зондирования можно отметить проявление слоя, залегающего на глубине h, делается по формуле

где р — среднее удельное сопротивление толщи, перекрывающей данный геоэлектрический слой; t — время проявления слоя на кривой ЗС; — коэффициент пропорциональности. При использовании установки АВ — q с L/h ?4, ?2?10 3 , а при L/h ?1, ?10 3 .

3.3.7.46. Обработка записей процессов становления поля заключается в определении амплитуд сигнала с равномерно увеличивающимся шагом по оси времен ( t i +1 =kt i , k= 1,05?1,25).

Для измерения амплитуд на осциллограмму наносят нулевую линию, которая, проводится с учетом предполагаемого дрейфа нуля в пределах данного импульса. Среднее значение амплитуды сигнала A (t) для данной группы импульсов рассчитывается путем суммирования, аналитического или графического. Для получения нормированного значения сигнала AU (t) пользуются выражением

где А СР — усредненное значение сигнала, мм; I — амплитуда ступени тока в питающей линии, А; DU ГР — значение градуировочного сигнала, мкВ; А ГР — средняя амплитуда градуировочного сигнала на данной осциллограмме, мм.

Критерием качества записей, выполненных на данной точке наблюдений, является расхождение результатов независимой обработки двух групп импульсов, считая по 10—20 импульсов в группе, не превышающее 3 % для основного интервала времени.

3.3.7.47. Трансформация нормированного сигнала DU(t) (46) в кривые р Д t дальней зоны осуществляется по формулам: для установки АВ — MN

для установки AB—q

Для получения кривых р б t ближней зоны используются выражения: для установки АВ — q

для установки Q—q

где 1 АВ — длина питающей линии, м; Imn — длина приемной линии, м; L — расстояние между питающими и приемными диполями, м; — эффективная площадь питающей петли, равная произведению площади петли на число витков, м 2 ; — эффективная площадь приемной петли, м 2 ; q — азимутальный угол, град.

3.3.7.48. Для сопоставления экспериментальных кривых с теоретическими графики кажущегося удельного сопротивления р t строят в билогарифмическом масштабе с модулем 6,25 см , по оси абсцисс откладываются значения .

3.3.7.49 . Для построения кривых зондирования с установкой АВ — q в форме графиков f(t), объединяющих измерения в ближней и дальней зонах источника, трансформация нормированного сигнала DU (t) осуществляется по формуле

Эти кривые строят на билогарифмическом бланке с модулем 10 см , по оси абсцисс откладывается величина t.

3.3.7.50 . При достаточно высокой точности измерения процесса становления поля строятся дифференциальные кривые зондирования

На таких кривых подчеркиваются слабо выраженные особенности сигнала, обусловленные неоднородностью геологического разреза.

При измерении процесса становления поля в ближней зоне источника могут строиться дифференциальные кривые кажущейся продольной проводимости S , нормированные по модели «проводящая плоскость в пространстве». С этой целью по значениям нормированного сигнала DU (t) и первой производной его по времени DU’ (t) определяется функция

где m 0 = 4p? 10 -7 Гн/м; L — разнос установки, К — безразмерный геометрический коэффициент установки. По значениям f (т) с помощью номограммы для соответствующей установки, построенной по данным прил. 76, определяют значения F (т).

Величину S определяют по формуле

Величину K для различных установок находят по формулам: для установки AB—q

где q — угол между линией АВ и L (прил. 75); для установки Qq (соосная)

для установки Q—q (разнесенная)

для установки Qq (совмещенная)

3.3.7.51 . При интерпретации материалов ЗС проводятся:

1) сопоставление экспериментальной кривой с палетками двухслойных и трехслойных кривых с определением параметров верхнего слоя d 1 , р 1 и обобщенных параметров разреза — суммарной продольной проводимости S , ординаты минимума кривой кажущегося удельного сопротивления р t min (см. 3.3.7.45);

2) определение коэффициента пропорциональности k между средним продольным сопротивлением p l и р t min на основе обобщенной модели геоэлектрического разреза по теоретическим кривым;

3) расчет глубины Н залегания опорного горизонта высокого удельного сопро­тивления по формуле

Н = p l S=k р t min S, (59)

где S — суммарная продольная проводимость разреза; k — коэффициент пропорциональности.

3.3.7.52. При работах с установкой АВ — q анализируются расхождения в результатах, полученных на взаимно-встречных установках. Это позволяет уточнить характер залегания опорного горизонта высокого удельного сопротивления. В случае положения приемной петли q относительно линии АВ в сторону падения опорного горизонта высокого удельного сопротивления имеет место завышение измеряемого сигнала относительно сигнала, измеренного на встречной установке АВ — q. Изменение расхождения вдоль профиля характеризует изменения углов падения опорного горизонта. По этому признаку выделяются участки с постоянным углом падения Слоев, антиклинальные и синклинальные зоны.

3.3.7.53 . По результатам интерпретации строятся профили и карты величин р, d , р t min ,S, p l , H. По результатам сопоставления отдельных рассчитанных значений d и H с данными каротажа глубоких скважин определяют коррекцию, которую следует ввести в другие значения d и Н для построения геоэлектрического разреза по профилю или карты упомянутых характеристик.

3.3.7.54. Для прослеживания изменений по профилю (площади) слабо выраженных особенностей процесса становления поля строят схемы корреляции характерных элементов дифференциальных кривых. При постоянных геометрических параметрах установки ЗС изменения вдоль профиля наблюдений уровня площадок S и изменения времени, на котором отмечаются площадки S или характерные элементы дифференциальных кривых, указывают на изменения глубины залегания и проводимости отдельных слоев разреза.

3.3.7.55. Комиссия, принимающая полевые материалы партии, проверяет соблюдение требований настоящей инструкции и производит оценку качества работ. Комиссии должны быть представлены: проект работ, основные первичные документы (см. 3.3.7.42), результаты обработки и предварительной интерпретации полевых материалов.

При оценке качества выполненных работ комиссией должны приниматься во внимание качество осциллограмм, правильность их обработки, состояние документации, качество работы аппаратуры, полнота и степень достоверности решения поставленных геологических задач (см. 3.3.4.33 и 3.3.4.34).

3.3.7.56. Отчет по работе партии составляют в соответствии с общими требованиями настоящей инструкции (разд. 4). К отчету должны быть приложены альбом со всеми полевыми кривыми ЗС и схема расположения установок в масштабе съемки. Обработка на ЭВМ ведется по специальным программам.

3.3.7.57. Промежуточное положение между методами ЗС и переходных процессов занимает модификация зондирования, основанная на изучении скорости изменения во времени неустановившегося магнитного поля вихревых токов, которые возбуждаются в среде импульсами магнитного поля путем включения и выключения постоянного тока в генераторном контуре, расположенном на поверхности земли. Иногда этот способ называется зондированием в модификации переходных процессов — ЗМПП.

ЗМПП применяется для поисков и разведки месторождений, представленных рудами низкого удельного сопротивления (медно-колчеданных, полиметаллических, медно-никелевых, засоленных вод и др.), рудами среднего удельного сопротивления (10—100 Ом-м) в средах высокого удельного сопротивления (кимберлитовых трубок), а также для картирования рудовмещающих или рудоконтролирующих толщ низкого удельного сопротивления, для выяснения природы магнитных аномалий (разбраковка их на обусловленные сплошным или вкрапленным магнетитовым оруденением). ЗМПП может быть использован также для определения удельного сопротивления и мощности рыхлых отложений.

Метод особенно эффективен при наличии в разрезе пород большого удельного сопротивления. Глубинность метода, зависящая от электромагнитных свойств искомых объектов, вмещающих пород, а также масштабов оруденения и магнитного момента установки, в благоприятных случаях может достигать 500—600 м и более (с аппаратурой 3.3.7.59).

Вследствие того, что размер установок, применяемых в модификации, меньше глубины до объекта поисков или соизмерим с ней, метод обладает повышенной разрешающей способностью по сравнению с другими методами постоянного и переменного тока.

3.3.7.58. В зависимости от конкретных задач применяются соосная модификация СМПП и совмещенная МППО. В совмещенной модификации в качестве источника поля используются совмещенные в пространстве генераторная и приемная, обычно квадратные, петли. В соосной модификации центры квадратных генераторной и приемной петель совпадают, но размеры приемной петли существенно меньше размера генераторной. В случае применения совмещенной установки следует убедиться в отсутствии влияния генераторного контура на приемный. С этой целью необходимо выполнить опытные работы соосной установкой с постепенным увеличением размера приемной петли до размеров генераторной на участке, обладающем средними для района (или несколько выше среднего) значениями удельного сопротивления вмещащей среды.

3.3.7.59 . Измерения в модификации ЗМПП рекомендуется производить с аппаратурой типа «Цикл», «Импульс-Ц» или ей подобной в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Количество накоплений и циклов наблюдения на точках выбирают в зависимости от уровня и характера электрических помех.

3.3.7.60. Работы в модификациях МППО и СМПП проводятся по сети профилей, расположенных обычно вкрест предполагаемого простирания искомых объектов или структур. Шаг наблюдений по профилям, размеры петель и параметры силовой установки выбираются в зависимости от решаемой геологической задачи, размеров и электрических свойств рудных тел, продольной проводимости насосов и удельного сопротивления вмещающих пород. Так, глубинность в благоприятных условиях может достигать 500—600м. ЗМПП применим при поисках рудных тел типа диска, перекрытого электропроводными отложениями, относительные геоэлектрические параметры которых удовлетворяют неравенству

(S p /S) 1/2 ? 1,4h/R p , (60)

где Sp — продольная проводимость; R p — радиус; h — глубина залегания рудной залежи линзообразной формы; S — продольная проводимость перекрывающих отложений (пласт, плоскость, среда типа полупространства).

В этом случае относительная аномалия эдc, измеренная соосной установкой, будет

U a н /U п ?1,3, (61)

где U a н ,U п — эдс переходного процесса, измеренные над и вне рудного тела на времени, с,

t» 0,62/a змпп ; (62)

a змпп = 1/(m 0 S p R p ). (63)

Сеть наблюдений обычно выбирают равной стороне петли. Допускается сгущение шага по профилю с целью более уверенного прослеживания аномалий.

3.3.7.61. При поисках крутопадающих и линейно вытянутых объектов измерения в рамочно-петлевой модификации могут проводиться прямоугольными петлями, длинная сторона которых располагается параллельно простиранию рудного тела, а также могут быть использованы и другие формы петель (см. 3.3.8.2.5).

3.3.7.62. Требования к размещению генераторной и измерительной аппаратуры, к петлям и их раскладке на местности, так же как и к сопротивлениям утечки и методике их измерений, те же, что и в методе переходных процессов (см. 3.3.8.2.6, 3.3.8.2.7, 3.3.8.2.9).

3.3.7.63. Ежедневно перед началом работы на профиле проводятся измерения переходного процесса на заранее изготовленном эквиваленте среды, результаты которых сравниваются со значениями, полученными в процессе предполевого ремонта и настройки аппаратуры. В случае обнаружения расхождений, превышающих погрешность наблюдений сданным типом аппаратуры, необходимо принять меры по устранению неисправностей.

3.3.7.64 . Измерения на точках производятся на всех временных задержках до полного исчезновения сигнала. В начале и конце измерения переходного процесса измеряется ток в генераторном контуре. При работах на разрезах с высоким удельным сопротивлением применяются меры по ликвидации собственного колебательного процесса в генераторной и приемной петлях. В случае появления отрицательных значений эдс в обязательном порядке повторяются измерения сопротивления утечек в генераторной и приемной петлях, источниках питания и регистраторе.

3.3.7.65. В полевой журнал записываются название участка, номер пикета и профиля, сила тока в начале и конце измерения, число накоплений, сопротивление утечки, а также эдcна каждой задержке. В случае необходимости указывается положение петли относительно различных металлических предметов, электролиний, а также других сооружений.

Для определения погрешности измерений проводятся специальные контрольные наблюдения в объеме 5 % от рядовых. Оценка точности наблюдений производится по формуле (72) относительной средней арифметической погрешности. Для надежных измерений (превышающих втрое порог чувствительности аппаратуры) погрешность не должна превышать 10—15 % .

3.3.7.66. По результатам измерений в полевых условиях производится вычисление значений р t по формуле (50), построение кривых кажущихся удельных сопротивлений р t на билогарифмических бланках с модулем 6,25 см в зависимости от и их предварительная интерпретация по палеткам, номограммам либо особым точкам (p T . min , t min , p T . max , t max — координаты минимума и максимума кривых кажущегося удельного сопротивления), в процессе которой определяются значения суммарной продольной проводимости S, продольной проводимости рыхлых отложений S p и аномальной продольной проводимости S a (как разница между S и S p ). По полученным значениям строятся предварительные планы S, S p и S a .

3.3.7.67 . На выявленных по плану S a аномальных участках выполняются детализационные исследования ЗМПП в соосном варианте. Размер генераторного контура в случае необходимости (кривые p t в области больших времен не выходят на асимптоту) увеличивают в два—три раза. С этой же целью рекомендуется увеличивать силу тока в генераторном контуре, число накоплений и циклов измерений. Шаг наблюдений и расстояние между профилями выбирают такими, чтобы уверенно изучить морфологию объекта, образующего аномалию, и исключить необходимость последующих работ ЗМПП в крупном масштабе, при этом шаг наблюдений уменьшается до 1/4—1/2 стороны петли.

3.3.7.68 . В процессе камеральной обработки производят вычисления значений p t во вторую руку, рассчитывают и строят кривые кажущейся продольной проводимости S t и глубины Н t , определяют значения аномальной продольной проводимости S a — Используя результаты расчетов по разным методикам, а также методику аналитического продолжения электромагнитного поля внижнее полупространство и отображения локальных проводников на вертикальных разрезах электромагнитного поля, строят сечения или разрезы, на которых изображены изолинии проводимости, и по ним судят о глубине до локального проводника, его форме и внутреннем строении, строят геоэлектрические планы и разрезы с выделением потенциально рудоносных объектов и горизонтов, рудоконтролирующих толщ, вычисляют электромагнитные параметры возмущающих объектов, определяют их пространственное положение и оценивают степень перспективности выявленных аномалий на искомое оруденение как с позиций данных ЗМПП, так и с учетом результатов всех предшествующих геолого-геофизических работ. В случае необходимости приводится местоположение рекомендуемых для проверки аномалий горных выработок и скважин.

3.3.7.69. После полевых работ комиссии по приемке полевых материалов предъявляются полевые журналы, в том числе с контрольными наблюдениями, и расчеты погрешности, на основании чего определяется качество работ с учетом требований 3.8, 3.9.

3.3.7.70. К отчету прилагается альбом кривых кажущихся удельных сопротивлений p t , планы изолиний суммарной и аномальной продольной проводимости, планы мощности и продольной проводимости наносов, геоэлектрические разрезы по профилям через аномальные участки и другие материалы в соответствии с условиями работ с учетом требований 4.2.

3.3.8. МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ (прил. 78—88)

Группа методов электромагнитного профилирования (ЭМП) основана на наблюдении характеристик электромагнитного поля искусственных источников, включая его частотные и переходные характеристики, и предназначена для изучения геоэлектрического разреза в горизонтальном направлении. Методы ЭМП используют широкий диапазон частот (задержек).

Среди методов ЭМП особо выделяются индуктивные методы, основанные на изучении либо низкочастотного гармонического поля, либо неустановившегося электромагнитного поля.

3.3.8.1. Электромагнитные методы профилирования с гармоническим полем

3.3.8.1.1. Применяются следующие электромагнитные методы гармонического поля: метод незаземленной петли (НП), метод длинного кабеля (ДК) и метод дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМП). Из них методы НП и ДК являютсянизкочастотными индуктивными, а метод ДЭМП осуществляется в широком диапазоне частот и в него входит как низкочастотная модификация дипольного индуктивного профилирования (ДИП), где поле изучается в ближней зоне.

При работе методом ДЭМП электромагнитное поле возбуждается переменным током, текущим в небольшой генераторной рамке. Магнитную составляющую поля измеряют при помощи рамки в точке, расположенной на заданном постоянном расстоянии от генераторной рамки.

3.3.8.1.2. Частота либо диапазон частот, на которых ведутся полевые работы, определяются удельной электропроводностью и размерами рудных залежей, а такжеудельной электропроводностью покровных и рудовмещающих пород.

При поисках крупных рудных тел, сложенных хорошо проводящими (например, медно-колчеданными) рудами, рабочие частоты выбираются в диапазоне от первых десятков до первых сотен герц.

При поисках руд средней удельной электропроводности (например, колчеданно-полиметаллических и полиметаллических) рабочие частоты выбираются в диапазоне первых сотен — нескольких тысяч герц.

При поисках руд, имеющих одновременно высокое удельное сопротивление и высокую магнитную проницаемость, общую съемку целесообразно выполнять на частотах в диапазоне единиц—десятков герц.

При поисках руд, имеющих одновременно невысокое удельное сопротивление и высокую магнитную проницаемость, можно применять более широкий диапазон частот, например от единиц герц до килогерц. Конкретные значения частот выбираются в соответствии с методическим руководством.

3.3.8.1.3. Электромагнитные методы гармонического поля на разных частотахреагируют на низкое удельное сопротивление, повышенную магнитную проницаемость, а также повышенное удельное сопротивление горных пород и руд. В зависимости от указанных свойств методы гармонического поля применяются при поисках и разведке рудных тел низкого удельного сопротивления, изучении природы аномальных зон, обнаруженных другими методами разведочной геофизики, наземной детализации результатов аэроэлектроразведочных работ, для детального геологического картирования контактов, тектонически ослабленных зон, графитизированных пород, а также при поисках магнитных руд железа и даже объектов повышенного удельного сопротивления.

Для поисков руд низкого удельного сопротивления, залегающих на глубине до 100-—200 м, и изучения природы аномальных зон, обнаруженных другими методами, применяют главным образом метод НП. Для решения задач геологического картирования используют в основном метод ДК. Метод ДЭМП и его модификацию ДИП применяют при поисках и разведке хорошо проводящих объектов, в основном сульфидных рудных тел, детализации ранее обнаруженных аномалий и геологическом картировании. В отличие от методов НП и ДК метод ДЭМП с применяемой аппаратурой обладает меньшей глубинностью (десятки метров), но имеет более высокую производительность и проще по организации работ.

Гармонические методы электромагнитного поля обычно применяют в комплексе с другими геофизическими и геохимическими методами.

3.3.8.1.4. Полевые работы электромагнитными методами проводятся обычно при поисковых и картировочных работах масштабов 1: 10 000—1: 25 000, при детальных поисках масштабов 1: 10 000—1: 5000, а также при детализации результатов, полученных при съемках указанных выше масштабов. Опытные работы по выбору рабочих режимов выполняются на отдельных профилях, расположенных в пределах хорошо изученных участков.

А. Низкочастотный индуктивный метод незаземленной петли

3.3.8.1.5. Метод НП применяют главным образом для поисков руд низкого удельного сопротивления либо высокой магнитной проницаемости, а также для изучения геологической природы аномалий, обнаруженных другими геофизическими методами. Работы производятся путем площадной съемки планшетов внутри незаземленных квадратных или прямоугольных петель с длинами сторон 1—2 км. Профили располагаются вкрест преимущественного простирания горных пород. При поисках крутопадающих маломощных рудных тел допускается съемка вне петли по профилям,ориентированным перпендикулярно либо параллельно стороне петли. В последнем случае длинную сторону петли располагают вкрест предполагаемого простирания изучаемых объектов.

В простых геоэлектрических условиях, при малом уровне влияния аномалий нерудного происхождения покровных и рудовмещающих отложений, для поисковой съемки могут применяться петли большого размера со сторонами 1,5—2,5 км и больше. В сложных геологических условиях для уменьшения уровня влияния аномалий нерудного происхождения применяются петли, вытянутые вкрест простирания горных пород (ширина — до 1 км , длина — предельно возможная, ограничиваемая лишь соображениями технико-экономического характера). Увеличение размеров петель и переход к съемке планшетов вне петли обеспечивают рост производительности поисковых работ, но приводят к появлению дополнительного числа аномалий неруд­ного происхождения, что ведет к увеличению объема детализационных съемок. Поэтому размеры применяемых петель и возможность съемки планшетов вне петли уста­навливают на основании опытных работ и уточняют в ходе поисковых съемок в данном районе.

3.3.8.1.6. Съемочный планшет располагается внутри петли в пределах достаточно однородного нормального поля. Расстояние от крайней на профиле точки наблюдения до ближайшей стороны петли должно быть не меньше 200 м . Максимальные расстояния от источника поля до точки наблюдения при измерениях вне петли определяются мощностью генераторной группы и чувствительностью измерительной аппаратуры (достигают 1—3 км).

3.3.8.1.7. Для детализационных съемок применяют прямоугольные петли, вытянутые вкрест простирания горных пород, либо квадратные. Длина стороны квадратной петли либо меньшей стороны прямоугольной петли не должна превышать нескольких сотен метров. Лишь в районах, сложенных горными породами высокого удельного сопротивления, при детализации аномалий можно применять квадратные или прямоугольные петли с длинами сторон до 1 км . Детализируемая аномалия должна располагаться в средней части съемочного планшета, выбираемого внутри петли (см. 3.3.8.1.6).

3.3.8.1.8. При поисках руд низкого удельного сопротивления либо повышенной магнитной проницаемости в качестве измерительного прибора применяют микровольтметр типа ИМА-1, позволяющий производить многочастотные измерения, или «Лазурит». При поисках руд, имеющих одновременно высокое удельное сопротивле­ние и повышенную магнитную проницаемость, для возбуждения и измерения поля применяют комплект аппаратуры типа ИКС-50, снабженный магнитоиндукционным преобразователем (датчиком).

См. также 3.3.8.1.13—3.3.8.1.24.

Б. Низкочастотный индуктивный метод длинного кабеля

3.3.8.1.9. Метод ДК применяют в основном для решения задач геологического картирования и поисков рудных тел. Источником поля в методе ДК является прямолинейный заземленный на концах кабель длиной до 10 км , вытянутый в направлении простирания горных пород. Профили наблюдений располагаются по обе стороны от кабеля перпендикулярно ему. Длина профилей и ширина съемочного планшета обычно выбираются равными 1/3—1/2 длины кабеля.

3.3.8.1.10 .При площадных съемках обычно производят одночастотные ампли­тудные измерения. Рабочую частоту выбирают так, чтобы влияние на характер поля геолого-структурных элементов либо рудных тел, представляющих интерес при геологическом картировании и поисках в данном районе, было максимальным. Частоту выбирают на основании опытных работ и уточняют при проведении поисковых съемок в данном районе. Следует иметь в виду, что чрезмерное повышение рабочей частоты ведет к увеличению влияния неоднородности перекрывающих рыхлых отложений.

3.3.8.1.11. В методе ДК используют аппаратуру типа ИМА-1, ИКС, «Лазурит». Измеряют вертикальную H z либо вертикальную H z и горизонтальную Н у (вдоль профиля наблюдения) составляющие поля. Соответственно по амплитудному измерителю снимают показания в микровольтах: U (H z ), U (Н у ). Результаты измерений представляют в виде графиков измеренных составляющих поля либо графиков .

Значения определяют с помощью соответствующих методических рекомендаций .

При использовании метода ДК для решения поисково-картировочных задач на основе эффективного удельного сопротивления измеряют угол наклона большой оси эллипса поляризации вектора магнитного поля к горизонту в вертикальной плоскости, проходящей через профиль наблюдения, и отношение амплитуд | Н г |/| Н у u вертикальной составляющей магнитного поля к горизонтальной, направленной вдоль профиля. При этом оптимальными считаются такие частота f и длина кабеля l AB , при которых в заданном диапазоне изменения удельного сопротивления, измеренные значения характеристик магнитного поля соответствовали бы наиболее крутым частям графиков зависимости этих характеристик от приведенного расстояния. Значения f и l AB уточняются с учетом конкретных геологических условий с таким расчетом, чтобы аномальные эффекты от хорошо проводящих рудных тел были максимальны и на результаты наблюдений не оказывали решающего влияния рыхлые отложения. Оценка глубинности исследований проводится по результатам расчетов магнитного поля над двухслойной средой.

Результаты измерений, исправленные за влияние рельефа, представляют в виде графиков измеренных составляющих поля либо в виде графиков . Значения определяют с помощью масштабных палеток.

3.3.8.1.12. Аномалии электромагнитного поля, полученные методом ДК, детализируют в тех случаях, когда они по своей форме, геологической позиции или по сочетанию с аномалиями других геофизических методов перспективны на связь с каким-либо полезным ископаемым или представляющими интерес геолого-структурными особенностями изучаемой площади. Аномалии, перспективные на связь с хорошо проводящим оруденением, детализируют в соответствии с положениями, изложенными далее.

Для оценки глубины залегания верхней кромки и угла падения хорошо проводящих рудных тел пластовой формы используется методика, основанная на измерении | H z | и | Ну | по ряду профилей, перпендикулярных рудному телу. Для оценки геометрических размеров (по простиранию и падению) и угла скатывания (склонения) рудных тел изучают горизонтальную составляющую вектора магнитного поля u Н Х u , направленную параллельно кабелю и проводнику. Геологическое истолкование результатов детальных работ производится в соответствии с существующими методическими рекомендациями.

3.3.8.1.13. Здесь и ниже излагаются общие требования к методике полевых измерений для случая НП и ДК. Перед началом измерений на планшете проверяют сохранность петли или кабеля, после чего техник генераторной группы включает генератор, устанавливает рабочую частоту и необходимую силу тока, а затем дает сигнал для начала измерений. Техник генераторной группы следит за постоянством тока в петле и ведет систематическую запись силы тока (прил. 78). Если источником поля является незаземленная петля, то ее рекомендуется вводить в последовательный резонанс при помощи последовательно включенных емкостей, особенно при использовании высоких частот. Оператор берет отсчет по прибору и сообщает его помощнику. Помощникзаписывает отсчет в журнал (прил. 79) и наносит результаты измерений на график. После этого вся бригада переходит на следующую точку профиля. При этом измерительная рамка остается подключенной к прибору, а питание последнего не выключается.

В случае резких изменений напряженности поля по профилю необходимо систематически сверять отсчеты, полученные при разной чувствительности, путем измерения одних и тех же величин на двух соседних пределах вольтметра.

Если наблюдения на профиле прерваны вследствие плохой погоды, технических неполадок или окончания рабочего дня, при возобновлении работы необходимо повторить измерения не менее чем на двух предыдущих точках профиля.

Выбор расположений петель или кабеля не местности и съёмочных планшетах должен быть произведен таким образом, чтобы в последующих петлях или кабеле в максимальной степени использовались провода и заземления ранее проложенных петель или кабелей.

Заземления устраивают из штыревых электродов, собираемых в связки. Количество электродов должно быть подобрано таким, чтобы общее сопротивление заземления не превышало сопротивления кабеля. При работе в районах с трудными условиями заземлений число электродов увеличивают или применяют штыри большей длины.

3.3.8.1.14 . Топографическое обслуживание полевых работ заключается в разбивке профилей в пределах съемочного планшета, разметке этих профилей пикетами, провешивании профилей для сторон петли или кабеля, а также привязке съемочной сети, маршрутов, вершин сторон петли и заземлений кабеля к существующей в исследуемом районе триангуляционной сети. Все эти работы выполняются специальным отрядом в соответствии с действующей инструкцией по топографо-геодезическим работам при геофизической разведке (см. 3.2).

3.3.8.1.15 . Оценку точности полевых измерений с микровольтметрами произ­водят по средней относительной погрешности, вычисляемой по серии двукратных измерений на всех точках контрольных профилей. Эта погрешность не должна превышать 3 %. При изучении природы слабых магнитных аномалий (с амплитудой меньше 2000g) допустимая погрешность измерений с аппаратурой типа ИКС не должна превышать 1,5 %.

В этом случае для повышения точности наблюдений следует создавать опорную сеть, выбирая в качестве опорных точек средние пикеты рабочих профилей (точки пересечения с магистралью). Измерение проводится с двукратным повторением (прямой и обратный ход), и за истинное значение отсчета на опорной точке принимается среднее арифметическое значение обоих измерений. Кроме того, повышаются требования к установке рамки — пузырек круглого уровня на основании рамки не должен выходить за пределы малого центрального круга уровня.

Средняя относительная погрешность вычисляется в этом случае по исправленным с учетом нестабильности коэффициента передачи прибора значениям амплитуд (см. 3.3.8.1.16).

При обычных поисково-картировочных исследованиях погрешность измерения Н г и Ну не должна превышать 5 %, а угла j yz — 3°.

Число контрольных измерений определяется проектом работ партии и составляет 5 % от общего объема работ (до 10 % при опытно-методических съемках). Они распределяются равномерно во времени и на площади работ. Контрольные измерения должны производиться наиболее опытным техническим персоналом партии (отряда). Рядовые и контрольные измерения производят с интервалом не менее 1 дня, а при наличии нескольких приборов — различными приборами.

3.3.8.1.16. Перед вычислением средней относительной погрешности наблюдений с микровольтметром результаты контрольных наблюдений приводят к результатам рядовых наблюдений. Это делается с помощью коэффициента приведения k, опре­деляемого по формуле

где U 1 — результат контрольных измерений; U 2 — результат рядовых измерений. Коэффициент приведения вычисляют как среднее арифметическое из коэффициентов приведения для отдельных точек:

k СР =(k 1 +k 2 +k 3 …)/n (65)

Вычисление средней относительной погрешности ведут в журнале (прил. 80).

При работах повышенной точности допустимы периодические измерения на контрольном пункте, выбранном в пределах планшета съемки, проводимые, например, в начале и по окончании ежедневной работы, при смене прибора и т. д. Нестабильность результатов измерений вдоль каждого профиля исправляют, умножая отсчет на каждой точке на поправочный коэффициент передачи а, вводимый по формуле

a=U/U оп , (66)

где U — рядовой отсчет на опорной точке, мкВ; U оп — отсчет на той же точке при проведении измерений на опорной сети, мкВ.

3.3.8.1.17. Результаты полевых наблюдений записывают в полевом журнале (прил. 79). В графу 2 через каждые 30 мин заносят время наблюдений. В графе 3. отмечают точку записи — номер пикета. В графу 4 записывают шкалу, на которой: ведут измерения, в графу 5 — отсчет с учетом чувствительности. В графу 6 при обработке наблюдений заносят ток в петле на основании записей в журнале генераторной группы в соответствующее время. Графы 7 и 8 заполняют также при обработке наблюдений: в графе 7 пишут значения U 1 , приведенные к току в источнике, в графе 8 — значения U ИСПР , где нестабильность U 1 исправляется коэффициентом передачи a , если работы ведутся с повышенной точностью (1—1,5%). В графе «Примечание» отмечают элементы ситуации по профилю и обстоятельства, характеризующие условия съемки, а также каждый перерыв в работе и его причины.

Одновременно с записью результатов наблюдения помощник оператора в поле строит график амплитуд измеряемых составляющих компонент магнитного поля. В районах с резко пересеченным рельефом на графиках наблюденных величин отме­чают особенности рельефа дневной поверхности, поверхностные условия (осыпи, пашня, лес и т. д.) и элементы ситуации вдоль профиля.

Результаты повторных (контрольных) наблюдений записывают в отдельный журнал. Каждый оператор может вести запись попеременно в двух журналах, один из которых будет периодически находиться в камеральной группе для обработки наблюдений. Журналы должны удовлетворять требованиям, изложенным в 3.8.

3.3.8.1.18. Обработка результатов полевых измерений с микровольтметром начинается с приведения всех наблюденных значений к постоянной силе тока в петле и относительным единицам. Если в процессе работы на профиле изменились сила токав петле или коэффициент усиления вольтметра и вследствие этого изменился отсчет на двух контрольных точках профиля, то эти перемены учитывают введением коэффициента k. Обработку наблюдений указанным способом производят в специальных графах полевого журнала.

3.3.8.1.19 .После окончательной обработки результаты наблюдений изображают в виде графиков амплитуды U (Н) вдоль отдельных профилей. Горизонтальныймасштаб графиков выбирают равным масштабу отчетных карт. Вертикальный масштаб выбирают, исходя из соображений наглядности. Допускается применение логарифмического масштаба, который удобен как при сравнении графиков, так и при исключении нормального поля петли.

Графики измеренных составляющих поля следует совмещать с абрисом дневной поверхности вдоль профилей и, если это возможно, с геологическим разрезом. Графики оформляют согласно общим требованиям инструкции (см. 4.1). Кроме того, на каждом графике должны быть указаны частота поля, измеряемая составляющая и номер петли (планшета).

Для облегчения прослеживания аномалий в пределах заснятой площади относящиеся к одному планшету графики измеренных компонент поля целесообразно изображать на одном листе, выбрав расстояние между профилями в соответствии с масштабом съемки, имеющимися геологическими картами и изменениями измеренных величин вдоль профилей.

3.3.8.1.20. Для сопоставления результатов площадных съемок с геологическими материалами и результатами работ другими методами строят карты графиков наблюденных составляющих поля. Допускается построение карт изолиний в случаях, когда съемка проведена на участках со сравнительно однородным нормальным полем и аномалии, имея плавный характер, увязываются с геологическими объектами. Сечение изолиний следует выбирать не меньше трехкратной погрешности рядовых наблюдений. Карты профилей или изолиний могут выполняться на имеющейся топооснове или отдельных листах кальки в масштабе топографических планов (карт).

Графики по отдельным профилям, планшетам и карты графиков являются фактическим материалом, представляемым к отчету о работе партии (отдела).

Масштаб топографических планов (карт), используемых для составления картграфиков, должен быть на одну ступень крупнее масштаба съемки или равен ему. На картах-графиках показывают систему профилей, вдоль которых произведены наблюдения, с указанием пикетажа на них. На планах (картах) графиков должны быть показаны: а) расположение петель (кабелей); б) профили и точки наблюдений; в) все закрепленные точки; г) геологическая ситуация, включая расположение горных выработок и буровых скважин; д) основные результаты применения других геофизических и геохимических методов (оси аномалий, ореолы рассеяния и т. д.).

Вертикальный масштаб карт-графиков следует выбирать так, чтобы соседние кривые не пересекались. Если соблюдение этого правила невозможно, то участок кривой, на котором она пересекается с соседней, можно вычертить в уменьшенном вертикальном масштабе.

3.3.8.1.21 . Геологическую интерпретацию результатов производят раздельно для этапов поисковых и детализационных работ. Аномальные зоны выделяются путем анализа и корреляции графиков амплитуд, а также по картам графиков изолиний измеряемых элементов поля U (Н ).

Отбор аномалий для последующей геологической интерпретации следует производить, руководствуясь следующими критериями: а) аномалия должна коррелироваться пространственно не менее чем по двум-трем соседним профилям и закономерно изменяться от профиля к профилю; б) значение аномалии должно быть больше трехкратной средней погрешности наблюдений; аномалии оцениваются в процентах от уровня нормального поля; в) аномалии с меньшими значениями могут приниматься во внимание, если они коррелируются более чем по трем соседним профилям и в то же время имеют характер, например по форме, благоприятный для данных геоэлектрических условий с точки зрения поисков, или выделяются статистическими приемами; г) слабая аномалия, отвечающая указанным критериям, расположенная в краевой части планшета, может быть отобрана для геологической интерпретации только после дополнительной съемки с таким переносом источников поля, после которого аномалия окажется в средней части планшета.

Критериями, служащими для предварительной оценки природы аномалии, являются: а) интенсивность аномалии, ее знак и форма; б) характер распределения электромагнитного поля по профилю; в) зависимость аномалий от частоты (при съемке более чем на одной частоте); г) соотношение с аномальными зонами, обнаруженными другими геофизическими и геохимическими методами; д) геологическая позиция аномальной зоны.

При поисках проводящих объектов наибольший интерес представляют надежно выявленные локальные аномалии, значение которых с ростом частоты увеличивается, а простирание хорошо увязывается с характерным для данного района простиранием рудных тел. Аномалии большой протяженности обычно бывают связаны с геолого-структурными особенностями изучаемого района — сменой литологического состава пород и тектонически ослабленными зонами, а резко меняющиеся по профилю аномалии часто бывают связаны с неоднородностями поверхностного характера.

При поисках магнитных объектов наибольший интерес представляют аномалии преимущественно положительного знака, значение которых с ростом частоты либо не меняется, либо уменьшается. Пространственное положение этих аномалий должно соответствовать аномальным зонам, выявленным в процессе магнитометрических наблюдений.

3.3.8.1.22 . Геологическая интерпретация результатов детальных съемок базиру­ется на сопоставлении ранее известных материалов, в том числе геологических, с оценкой удельной электропроводности источника аномалии, его магнитной проницаемости, приближенных размеров и положения в пространстве, а также коэффициента Q* = I n /I i , где 1 п — остаточная намагниченность; I i — индуктивная на­магниченность. Удельную электропроводность, магнитную проницаемость, размеры и глубину залегания оценивают по индукционному параметру вторичного поля, распространению аномальной зоны на местности, интенсивности аномалии, ее знаку и частотной характеристике. Способы определения физических и геометрических характеристик исследуемых объектов приведены в методических руководствах.

Оценку удельной электропроводности, магнитной проницаемости и некоторых размеров объектов производят путем сопоставления индукционной) или приведенного параметра вторичного поля с результатами геологических и других геофизических исследований.

Определение параметра в относительно простых условиях (высокое удельное сопротивление вмещающих пород, отсутствие вблизи от источника аномалии других объектов, близких по электрическим свойствам) производится по частотной характеристике аномалии амплитуды. Оценка магнитной проницаемости для тел предположительно изометрического сечения производится по форме частотной характеристики. Отношение Q* = I n /I i вычисляется по сопоставлению аномалий, полученных при измерении приращения напряженности постоянной составляющей DZ по данныммагниторазведки и вертикальной составляющей Н z поданным низкочастотных электромагнитных методов.

3.3.8.1.23. Оценка свойств источника аномалии по индукционному параметру вторичного поля не должна рассматриваться как точное определение его свойств. Она позволяет к ранее известным признакам привлечь другие и с большей степенью вероятности отнести изучаемый объект к рудным или безрудным. Если низкочастотные электромагнитные методы являются частью комплекса методов, геологическую интерпретацию следует вести по сумме полученных материалов.

3.3.8.1.24 . При проектировании работ и интерпретации наблюдений используются результаты изучения электрических и магнитных свойств (разд. 5).

В. Дипольное электромагнитное и индуктивное профилирование

3.3.8.1.25 . Метод дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМП) основан на изучении различных характеристик электромагнитного поля при перемещении рамки (магнитного диполя) по профилю исследуемого участка (см. 3.3.8.1.1). В зависимости от используемой модификации измеряются различные характеристики переменного электромагнитного поля. С помощью аппаратуры типа ДЭМП, АЭММ-3, ФАГР-10 или другой аналогичной измеряют составляющие напряженности магнитного поля H z , Н r и фазовый сдвиг (j Нг ; аппаратура типа ЭПП-2 позволяет измерять отношение полуосей эллипса поляризации вектора магнитного поля b/а 0 .

Метод применяется для поисков и прослеживания объектов низкого удельного сопротивления, в основном сульфидных рудных тел; выделения и прослеживания контактов, зон тектонических нарушений и других объектов при геологическом картировании; выделения магнетитовых тел с большой магнитной проницаемостью, а также при инженерно-геологической съемке (выявление карстовых зон, прослеживание трасс трубопроводов и т. д.).

Глубинность метода соизмерима с разносом между генераторной и приемной рамками, зависит от частоты электромагнитного поля и достигает 60—70 м с аппаратурой (3.3.8.1.25) при поисках рудных тел низкого удельного сопротивления, залегающих во вмещающей среде высокого удельного сопротивления.

3.3.8.1.26. В соответствии с методическими рекомендациями при поисках рудных объектов наиболее употребительным является наблюдение вертикальной составляющей напряженности переменного магнитного поля H z и фазового сдвига j Н z (поле создается током в генераторной рамке, расположенной в горизонтальной плоскости).

Для проведения геологического картирования на основе изучения эффективного удельного сопротивления среды более подходящим является измерение двух составляющих (радиальной и вертикальной) либо полуосей эллипса поляризации вектора магнитного поля и угла наклона большой оси эллипса поляризации.

3.3.8.1.27. Рабочая частота выбирается в соответствии с решаемыми геологическими задачами и с учетом возможной дифференциации вмещающих пород и рудных объектов по удельному электрическому сопротивлению р в соответствии с методическими рекомендациями. Так, низкочастотный диапазон (f = 0,125?8 кГц) применяется при удельном сопротивлении объектов, составляющем единицы и доли ом-метров (при удельном сопротивлении вмещающих пород — тысячи ом-метров). При картировании объектов более высокого удельного сопротивления (например, р = п? 100 Ом-м), залегающих среди вмещающих пород повышенного удельного сопротивления (р =1000?2000 Ом-м), применяется высокочастотный диапазон аппа­ратуры (например, более 10 кГц).

При поисках и картировании объектов повышенной магнитной проницаемости (m > 1,1 СГС) следует выбирать наиболее низкие частоты. В этом случае удельная электропроводность практически не будет оказывать влияния на измерения, а аномалия будет обусловлена магнитной проницаемостью. На более высоких частотах подчеркивается удельная электропроводность руд повышенной магнитной проницаемости.

При поисках рудных тел низкого удельного сопротивления, залегающих в породах высокого удельного сопротивления, частота выбирается близкой к оптимальной f ОПТ , Гц, значение которой определяется как

где р опт = 11 (оптимальное значение индукционного параметра); m 0 =4p?10 -7 Гн/m; L — разнос рамок, м; т — наименьшая мощность пласта, м ; s — его наименьшая удельная электропроводность, См/м.

При решении задач геологического, картирования над объектом типа массива горных пород (полупространство) по эффективному удельному сопротивлению частота, Гц, выбирается как

где s— значение удельной электропроводности пород, соответствующее значению пород минимального удельного сопротивления, имеющихся в районе исследований.

Вышеописанные принципы выбора рабочей частоты, основанные на теоретических расчетах и опыте ранее проведенных работ, используются при проектировании. Беря их за основу, следует перед началом работ в новом районе проводить опытные наблюдения над известными типовыми разрезами с различными характеристиками установок и частот для уточнения их оптимальных значений.

При решении поисково-картировочных задач разнос L следует брать максимально возможным по техническим данным аппаратуры, чтобы обеспечить наибольшую глубину исследования. Поскольку значение сигнала находится в прямой зависимости от расстояния между рамками, то чем больше это расстояние, тем меньше точность съемки. Следовательно, расстояние между рамками будет в каждом конкретном случае зависеть от поставленной задачи и геолого-геофизических условий проведения работ. Наиболее часто употребляются разносы рамок 60—80 м (при работе без приставки, увеличивающей мощность генератора).

3.3.8.1.28. Если перекрывающие рыхлые отложения и вмещающие породы имеют сравнительно высокое удельное электрическое сопротивление и не искажают наблюдаемое поле в диапазоне частот, смежном с f ОПТ , то в качестве рабочей следует взять более высокую частоту, чем f ОПТ . Если же влияние указанных геологических образований начинает сказываться, т. е. происходит снижение значений аномалии или изменяется ее знак, то следует взять более низкую частоту, чем f ОПТ , или уменьшить разнос рамок.

3.3.8.1.29. Согласно выбранному для съемки разносу приемная и генераторная рамки устанавливаются на соответствующих точках изучаемого профиля. Направление расположения генераторной и приемной рамок относительно нумерации точек сохраняется для всего участка. В журнале (прил. 81) отмечаются дата, участок, номер профиля, рабочая частота и в виде схематической зарисовки приводится разнос и направление перемещения рамок. Далее производится измерение искомых величин. Их значения записываются в полевой журнал (прил. 81). Точка записи наблюдений относится к середине разноса генераторной и приемной рамок. В графе «Примечание» ведется абрис рельефа. Здесь же отмечаются источники помех (ЛЭП,- линия связи, железные дороги и т. д.), значение помехи U п , а также опорного сигнала U О.С.

3.3.8.1.30. Выделенные аномалии детализируются с целью расчленения аномальной зоны на отдельные объекты и определения их более точного местоположения, формы, удельной электропроводности и условий залегания. Аномалии должны прослеживаться на двух-трех смежных профилях. Если аномалия наблюдается только на одном профиле, то работы проводятся на дополнительных (промежуточных по отно­шению к основной сети) профилях, расположенных по обе стороны от профиля, на котором выделена аномалия.

Для расчленения аномальной зоны необходимо последовательно уменьшать разносы между рамками в 1,5—2 раза, но так, чтобы наблюдались уверенные анома­лии над каждым проводником, а также уменьшить шаг измерения до 2—5 м.

Аномальные участки профиля должны быть исследованы с различными разносами на оптимальных частотах с целью более точного определения элементов залегания возмущающих объектов.

3.3.8.1.31 . Площадные работы методом ДЭМП в масштабах 1: 25 000—1: 10 000 и крупнее проводятся по заранее разбитой сети (см. 3.2). Масштаб съемки выбирается в зависимости от размеров исследуемых объектов. Наиболее часто употребляемое расстояние между точками в зависимости от масштаба и сложности геоэлектрического разреза составляет 10—20, в простых условиях — до 40 м .

3.3.8.1.32 . При производстве наблюдений выдерживаются следующие требования.

а. Измерение вертикальной составляющей магнитного поля и фазы производится в следующем порядке.

Включается генератор и при отключенной приемной рамке по показанию индикаторного прибора измеряется опорный сигнал U О.С . После отключения кабеля опорного сигнала рамки приводятся в рабочее положение по уровням и пикетам, а поступающий с приемной рамки сигнал посредством аттенюатора доводится до значения опорного сигнала. После этого подключается опорный сигнал и фазовращателем устанавливается минимум отсчета по индикаторному прибору. Окончательная компенсация выполняется на наиболее чувствительной шкале. При положении полной компенсации с аттенюатора снимается отсчет в делениях N c (или долях вольта U Н z ) сигнала, пропорционального напряженности суммарного поля H z , а со шкалы фазовращателя — отсчет суммарного фазового сдвига j с . Полнота компенсации проверяется выключением генератора. При этом стрелка индикатора не должна изменять своего положения. Отклонение ее определяет сигнал помехи U П . Если нет особых причин, U О.С и U П измеряются и записываются только в конце смены. После указанных измерений на первой точке по команде оператора установка перемещается на следующую точку, где проводится лишь компенсация и считывание значений N c и j с -При переходе от точки к точке не следует выключать аппаратуру и изменять положения аттенюатора и фазовращателя, установленные при компенсации на предыдущей точке, так как в нормальном поле эти положения сохраняются. В случае же изменения поля проводится лишь докомпенсация. Все измерения записываются в полевой журнал (прил. 81).

б. При измерении угла j наклона большой оси эллипса поляризации магнитного поля генераторная рамка ориентируется горизонтально по уровню. Антенный столик приемной рамки устанавливается горизонтально и ориентируется таким образом, чтобы горизонтальная ось вращения антенны рамки была направлена перпендикулярно вертикальной плоскости, проходящей через центр генераторной и приемной рамок.

Затем включаются генератор и измеритель. Приемную рамку плавно вращают вокруг горизонтальной оси до получения минимальных значений на шкале измерительного прибора. Если поляризация поля близка к круговой, а также в случае помех угол j измеряется несколько раз при подходе к минимуму сигнала с разных сторон. При этом угол наклона определяется как среднее арифметическое из нескольких отсчетов. Значение угла j отсчитывается по вертикальному лимбу в направлении, противоположном движению часовой стрелки. При этом предполагается, что наблюдатель обращен лицом к приемной антенне, а генератор расположен слева от него.

Обычно значения j находятся в пределах 0°?j?90° и нижний конец нормали к плоскости витков приемной антенны наклонен в сторону, противоположную от генератора. В непосредственной близости от искомого объекта значение i|) может превышать 90°.

в. Отношение | Н | /u H z r | определяется путем раздельного измерения электроразведочных сигналов U H , U H .|При измерениях генераторная рамка устанавливается горизонтально, а приемная — последовательно в горизонтальном и вертикальном положении (горизонтальная ось вращения плоскости витков приемной рамки устанавливается перпендикулярно вертикальной плоскости, проходящей через центр генераторной и приемной рамок).

г. Определение отношения |а|/|b| производится вращением приемной рамки вокруг горизонтальной оси и измерением значений последовательно в положениях, при которых наблюдаются максимум и минимум сигнала. Во всех случаях измерения выполняются с таким расчетом, чтобы стрелка прибора измерителя отклонялась запределы первой трети шкалы. Данные полевых наблюдений записываются в полевой журнал (прил. 81).

Результаты измерений j , | Н | /u H z r | или |а|/|b| пересчитываются в значения (прил. 82—83).

3.3.8.1.33 . Оператор должен хорошо знать факторы, влияющие на точность наблюдений, и уметь уменьшать влияние помех.

Значение помехи U П определяется по показанию индикатора измерителя при Подключенной приемной рамке и выключенном генераторе или в рабочем положении всей установки в момент компенсации.

Значение помехи U П фиксируется в журнале наблюдений для положения аттенюатора, соответствующего компенсации. Точность измерения при помехах может быть увеличена за счет роста амплитуды измеряемого сигнала. Это можно сделать уменьшением разноса L , что не всегда возможно, так как уменьшение разноса приведет к резкому снижению глубины исследования. Если съемка на участках проводилась при наличии помех, то наблюдения обязательно должны быть проконтролированы в соответствии с требованиями, изложенными в 3.3.8.1.34 и 3.3.8.1.36. Наибольшая погрешность в измерении составляющей может оказаться из-за несоблюдения расстояния между рамками. Рассчитано, что погрешность в расстоянии, равная 1 %, обусловливает погрешность при наблюдении составляющей в 3 %. Для того чтобы избежать погрешности за счет разориентации генераторной и приемной рамок, достаточно их плоскости установить горизонтально с погрешностью ±5°.

3.3.8.1.34 . Для определения точности полевых работ необходимо делать не менее 5 % контрольных измерений от общего объема выполненных работ. Контрольные измерения должны быть равномерно распределены по площади съемки (см. 3.9). Погрешность измерений вычисляется по формуле, %

где D= U 1 — U 2 ; U 1 — рядовое измерение; U 2 — контрольное. Опыт работ показывает, что с увеличением частоты создаваемого поля точность съемки понижается. На частотах до 10 кГц можно проектировать точность съемки 1—3 %, а на частотах свыше 10 кГц она не должна превышать 5—7 %, по фазовому сдвигу — 1°.

Контрольные измерения должны записываться в специальный журнал и, как правило, делаться другим исполнителем, а при возможности — другими приборами.

3.3.8.1.35. Обработка результатов наблюдений начинается с выбора значений нормального поля напряженности и фазового сдвига — Н Z и j H соответственно.Это средние значения на равных протяженных интервалах профилей, где распространены породы наиболее высокого удельного сопротивления, практически не вызывающие перераспределения наблюдаемого поля. Значения Н Z и j H устанавливаютсядля каждого профиля, разноса и комплекта аппаратуры самостоятельно. Выбранные значения записываются в графу «Примечание» (прил. 81).

Выбор способа построения графиков наблюденных величин определяется зада­чами проводимых работ. Если основной задачей является обнаружение локальных объектов, то по оси ординат графиков откладываются значения модуля напряженности магнитного поля H z в единицах нормального поля Н Z

h Z = u H z |/| H z о | (70)

(h z — обозначение, принятое для изображения результатов теоретических или модельных работ). Линия нормального поля при построении графиков совмещается с линией профиля. Вертикальный масштаб графиков выбирается с таким расчетом, чтобы в 1 см укладывалось значение, превосходящее трехкратную среднюю арифметическую погрешность измерений. Строят также графики аномальных значений фазового сдвига j a H z (прил. 81).

Горизонтальный масштаб графиков должен соответствовать масштабу съемки или имеющейся геологической документации. На графиках отмечаются интервалы заметных изменений наблюденного поля из-за рельефа, ЛЭП и других помех.

3.3.8.1.36. Контрольный пункт для проверки аппаратуры выбирается в нормальном поле. На контрольном пункте снимают отсчеты составляющих поля Н в делениях шкалы приемника. Значения составляющих Н, измеренные утром и вечером, должны совпадать в пределах погрешности наблюдений (формула-69). В случае большого расхождения отсчетов на отработанных профилях следует сделать повторные измерения для удовлетворения требований 3.3.8.1.34 (см. также 3.9.5). В начале и конце полевого сезона, а также при разных расхождениях в отсчетах на контрольном пункте определяется коэффициент преобразования (чувствительности) рамки.

3.3.8.1.37. В соответствии с методическими требованиями при решении задач геологического картирования материалы представляются в виде графиков эффективного удельного сопротивления или uH u / Н Z . Вычисление по результатам измерений производится с помощью прил. 82—83. Для этого по значениям j , | Н | /u H z r , |а|/|b| и соответствующим кривым определяют /(L 2 f ) и умножают это значение на L 2 f (L, км ; f, Гц). Для ускорения вычислений рекомендуется вычерчивать палетку для используемых L и f и определять непосредственно по соответствующим кривым.

3.3.8.1.38. Влияние рельефа приводит к тому, что генераторная и приемная рамки располагаются на разных уровнях поверхности земли. При углах наклона рельефа до 3—5° поправка не превышает 1 % и ее можно не учитывать. Если наклон рельефа сохраняется или монотонно изменяется на большом расстоянии, поправку, определяющую влияние рельефа, можно не учитывать и при больших углах, так как в этом случае наблюдается плавное уменьшение значений нормального поля, которое отличается от аномалии над рудным объектом. При пересечении резких перегибов рельефа форма изменения наблюденного поля на склонах имеет большое сходство с аномалиями над маломощными крутопадающими пластами. Поскольку фазовая аномалия наблюденного поля не зависит от разности высот рамок, это помогает отбраковывать аномалии, обусловленные влиянием рельефа. Но так как фазовые аномалии могут отсутствовать и над пластами низкого удельного сопротивления, то в сложных случаях поправку, учитывающую влияние рельефа, следует вводить и, таким образом, проверять аномалию напряженности поля на склонах. Коэффициент, учитывающий влияние рельефа, К p вычисляется по формуле

где b — угол наклона рельефа. Для определения в условиях пересеченной местности можно использовать также зависимости | H z u/u H r u и j от (L 2 f ) для горизонтальной поверхности, если наблюдения проводить по способу «взаимного визирования». В этом способе плоскости витков генераторной и приемной рамок устанавливают горизонтально и затем визируют друг на друга. При этом для установки, ориентиро­ванной перпендикулярно простиранию склона, плоскости витков устанавливаются параллельно дневной поверхности и измеряется составляющая, перпендикулярная склону. Для измерения составляющей, параллельной склону, приемная рамка поворачивается на 90°.

3.3.8.1.39. По графикам напряженности составляющих поля и его фазового сдвига определяют геометрические и физические характеристики возмущающих объектов: местоположение в плане, глубину залегания, мощность, угол падения, размеры по простиранию, удельную электропроводность, индукционный в низком диапазоне частот (электромагнитный — в широком) параметр (для метода ДЭМП).

Способы определения указанных характеристик изложены в методической литературе.

3.3.8.1.40. Приемной комиссии представляются следующие полевые материалы; 1) полевые журналы, 2) полевая графика, 3) журналы контрольных измерений, 4) аппаратурные журналы, 5) данные вычислений точности наблюдений.

3.3.8.1.41. На стадии разведки и детализации аномалий, полученных при поисковых работах с аппаратурой типа ДЭМП, возможно измерение полуосей эллипса поляризации с аппаратурой типа ЭПП. Запись наблюдений производится по форме прил. 84.

3.3.8.1.42. При геоэлектрическом картировании рабочая частота выбирается так, чтобы измерения проводились при заданном разносе в области малых параметров (b/a 0 ?0,2) для пород низкого удельного сопротивления. При картировании пород высокого удельного сопротивления частота ограничивается требованием b/a 0 ? 0,01; b/a 0 — малая полуось эллипса поляризации магнитного поля магнитного диполя в единицах нормального значения большой полуоси а 0 (а 0 определяется из результатов наблюдений большой полуоси эллипса поляризации а путем усреднения ее значений на безаномальном участке).

3.3.8.2. Метод переходных процессов

3.3.8.2.1. Метод переходных процессов (МПП) применяется для поисков и разведки рудных месторождений, руды которых обладают высокой электропроводностью. Это могут быть сульфидные и магнетитовые руды с массивной и прожилково-вкрапленной текстурой. Метод может применяться также для поисков каменных углей, графита, шунгита и использоваться для геоэлектрокартирования поверхностных отложений с повышенной электропроводностью.

Наибольшую эффективность МПП имеет тогда, когда в геоэлектрическом разрезе присутствуют экранирующие образования либо высокого, либо низкого удельногосопротивления.

Основными мешающими факторами для применения МПП являются интенсивные промышленные и естественные электромагнитные поля, нестабильные во времени, и встречающиеся в разрезе участки с повышенной электропроводностью (графитизация,пиритизация).

3.3.8.2.2. Сущность метода заключается в изучении неустановившегося магнитного поля вихревых токов, которые возникают во всех проводящих Электрический ток геологических образованиях при ступенчатом изменении тока в контуре, расположенном на поверхности земли либо в воздухе. Скорость затухания вихревых токов определяется тепловыми потерями в проводнике и его размерами. Чем крупнее проводящее тело и больше его электропроводность, тем дольше длится переходный процесс. Поэтому по крутизне переходной характеристики можно судить о качестве проводника (его размерах и электропроводности). С другой стороны, можно подобрать такой промежуток времени для регистрации переходного процесса, когда существует вторичное поле, вызванное в основном крупными, хорошо проводящими рудными телами, а поле относительно слабых проводников (поверхностные образования, тектонические зоны и т. п.) уже исчезло.

3.3.8.2.3. В зависимости от решаемых геологических задач применяются наземный, скважинный (МПП-С) и воздушный (МПП-А) варианты МПП. Наземный вариант включает две модификации — с совмещенными петлями, или однопетлевую (МППО), и рамочно-петлевую (МППР). В модификации с совмещенными петлями для возбуждения и приема используются самостоятельные пространственно совмещенные петли, обычно квадратные. В случае, когда для приема и возбуждения поля используется одна и та же петля, модификация называется однопетлевой.

В модификации МППР и скважинном варианте источником поля служит незаземленная петля, раскладываемая на поверхности земли, а регистрация переходного процесса осуществляется с помощью приемной рамки, перемещаемой либо по наземным профилям (как внутри генераторной петли, так и вне ее), либо по стволу скважины.

Работы методом МПП в наземных условиях подразделяются на поисковые и детализационные,

3.3.8.2.4. Поисковые работы проводятся однопетлевой (или с совмещенными петлями) модификацией МПП по сети профилей (см. 3.2), расположенных вкрест предполагаемого простирания искомых объектов. Шаг наблюдений по профилю и расстояние между профилями выбираются равными стороне петли (т. е. петли располагаются вплотную одна к другой без пропусков и перекрытий). Петли раскладываются по заранее подготовленной, закрепленной на местности сети наблюдений.

При поисках пластообразных рудных тел, длина которых по простиранию в 2—2,5 раза больше стороны квадратной петли, допускается проводить съемку с шагом, равным удвоенной длине стороны петли. При этом петли на соседних профилях раскладываются в шахматном порядке.

3.3.8.2.5. Размер петли (длина стороны) выбирается равным предельной глубине, на которой может быть обнаружен эквивалентный шар (соответствующий рудной залежи), представляющий промышленный интерес. Предельная глубина оценивается по формулам, приводимым в методических руководствах, с учетом размера и электропроводности искомого объекта, уровня промышленных помех, продольной проводимости поверхностных отложений и удельного сопротивления рудовмещающей среды. Если исходных данных для проектирования недостаточно, то целесообразно выполнить небольшой объем опытных работ на участке с типичными для всего района геоэлектрическими условиями. В зависимости от конкретных условий местности (заболоченность, пересеченный рельеф и т. д.) размер петли может быть выбран как больше, так и меньше оптимального.

3.3.8.2.6. Измерительные приборы устанавливаются на треногах. Если аппаратура смонтирована на автотранспорте, то при измерениях автомашины должны находиться вне петли, на расстоянии не менее 15 м от нее. Соединение аппаратурыспетлями осуществляется только двухжильным проводом или двумя проводами, скрепленными изоляционной лентой.

3.3.8.2.7. Провода, применяемые для приемных и генераторных петель, должны иметь хорошую изоляцию (см. 3.3.8.2.9), а для генераторных петель — и низкое сопротивление. При работах с одной генераторно-приемной петлёй необходимо применять только медные провода (без стальных жил). Ремонт провода должен проводиться только горячим способом.

При раскладке проводов необходимо соблюдать следующие требования:

а) провода не должны проходить в непосредственной близости от металлических предметов (железных вышек, буровых установок и др., вдоль трубопроводов, водотоков и т. п.);

б) провода петли не должны образовывать дополнительных витков, оставаться на катушках или в бухтах. Излишки провода раскладываются на дневной поверхности бифилярно;

в) части проводов с соединениями на углах петли и в других разъемах должны быть подвешены, не касаться травы, кустов и др.;

г) провода петель, соединительные и подводящие шланги, источники питания, корпуса аппаратуры должны быть тщательно изолированы от земли. Сопротивление утечки установки в целом не должно быть менее 5 МОм;

д) если применяются две петли (одна — генераторная, вторая — приемная), то необходимо строго следить за тем, чтобы одноименные клеммы выхода генератора и входа измерительного устройства всегда подключались к одной и той же стороне соответствующих петель. Для этого, например, клемма выхода генератора, промаркированная цифрой 1 или знаком «+», должна всегда подключаться к начальному по вращению часовой стрелки концу петли. Принятый порядок должен сохраняться на весь период полевых работ.

3.3.8.2.8. Ежедневно перед началом измерений проверяется работоспособность аппаратуры и производится ее калибровка с помощью предусмотренного для каждого типа аппаратуры встроенного калибратора. Для модификации МППО в районе лагеря или участка работ раскладывается стандартная петля (петли) размером 200×200 или 100Х 100 м . Для рамочно-петлевой и скважинной (см. 3.4.6) модификаций приме­няются градуировочные кольца, входящие в комплект аппаратуры. Результаты контрольных измерений и калибровки заносятся в полевой журнал (прил. 85, 86).

3.3.8.2.9. На участке поисковых работ перед началом измерений с помощью мегомметра производится определение утечек на землю генераторной петли (приемной петли), источника питания, корпусов генератора и приемника. Сопротивления утечек должны быть не менее 5 МОм. При меньшем значении применяются меры по улучшению изоляции.

3.3.8.2.10. Переходная характеристика измеряется в каждой петле на всех временных задержках, на которых можно взять отсчет. В модификации с совмещенными петлями измерения производятся при двух полярностях подключения приемной петли. В начале и в конце наблюдений на точке измеряется ток в петле и проверяется правильность калибровки. Результаты измерений относятся к центру петли.

3.3.8.2.11 .В полевой журнал записываются: название участка, дата, размер петли, положение сторон и углов петли или ее центра со схемой переноса, значение калибровочного сигнала, сила тока в генераторной петле в начале и в конце измерения характеристики, измеренное значение эдс на каждой задержке при разной полярности напряжения приемной петли (U a , U b ), уровень и характер электромагнитных помех, сопротивления утечек, время начала и конца измерения переходной характеристики. Кроме того, в журнале приводятся, при необходимости, положения проводов петли относительно водотоков, оврагов, металлических предметов, сооружений, электролиний и др.

Одновременно с записью в журнале на билогарифмическом бланке с модулем 6,25 см строится переходная характеристика. В случае отклонения наблюденных значений эдс на отдельных временах задержки от равномерного процесса затухания эти наблюдения должны быть повторены и сделана соответствующая запись в журнале. До построения переходной характеристики перекладка проводов петли запрещается. Форма полевого журнала дана в прил. 85.

3.3.8.2.12. Результаты поисковой съемки представляются в виде графиков отношения эдс к силе тока (U /I ) в генераторном контуре вдоль профиля наблюдений на всех временах задержки и в виде планов изолиний тех же значений для наиболее характерных моментов времени. Для отдельных точек профиля строятся переходные характеристики.

3.3.8.2.13 .В случае широкого развития в районе работ хорошо проводящих поверхностных отложений или вмещающих пород целесообразно проводить анализ кривых s к (t) и s к (t к ) с целью выявления «аномальных петель» и определения (по палеткам) продольной проводимости покровных отложений и удельной электропроводности вмещающих горных пород; s к и t к рассчитываются по асимптотическим формулам для полупространства с учетом измеренной эдс и параметров установки:

где t к — кажущееся обобщенное время; U — значение измеренной эдс, мкВ; I — ток, А; t — время, на котором проводится измерение, мс; L — половина длины стороны квадратной петли, м.

Результаты вычислений записываются в журнал обработки наблюдений МППО(прил. 88).

Для аномальных участков по переходной характеристике определяется показатель затухания

a МПП =1/(sm Q),

где s — удельная электропроводность; m — магнитная проницаемость; Q— множитель, пропорциональный эффективному сечению проводника; a МПП определяет скорость затухания переходного процесса; a МПП = 1/р МПП — индукционный параметр в методе переходных процессов (см. также 3.6.5.9).

3.3.8.2.14. На выделенных аномальных участках проводятся детализационные работы с использованием модификаций МППР (или МППО).

Детализация с помощью модификации МППР производится по профилям, расположенным вкрест простирания аномалии (аномальной зоны). Генераторная петля располагается так, чтобы детализируемая аномальная зона находилась внутри петли в ее центральной части. Наблюдения обычно ведутся по сети 50X20 либо 100X50 м с необходимым сгущением в наиболее интересных участках профиля.

Размер генераторной петли выбирается из условия 2L = 1,4h , где 2L — длина стороны петли; h — предельная глубина обнаружения тела. При этом обязательно учитываются результаты поисковых работ. В зависимости от конкретных условий допускается отклонение от оптимального размера петли.

Измерения по профилям проводятся как внутри, так и вне петли до получения всей формы аномальной кривой. В случае необходимости детализировать аномалию при нескольких положениях петли наблюдения в каждой из них проводятся аналогично.

3.3.8.2.15. При работах в рамочно-петлевой модификации генератор и источники питания располагаются вне петли на расстоянии 10—15 м от нее. Технически наблюдения осуществляются в соответствии с инструкцией по эксплуатации конкретноготипа аппаратуры.

Включение генератора в петлю и подключение измерителя к приемной рамке производятся строго определенно (см. 3.3.8.2.7, д). На приемной рамке должно быть указано направление положительной нормали к обмотке рамки. При векторных трехкомпонентных исследованиях измеряются вертикальная и две горизонтальные составляющие неустановившегося вектора относительно принятой системы координат: с осью z , направленной вертикально вниз, осью х — горизонтально вдоль профиля наблюдений в сторону возрастающих номеров пикетов, осью у — горизонтально, перпендикулярно профилю в соответствии с правой системой координат.

В модификации МППР измеряются вертикальная и горизонтальные составляющие неустановившегося сигнала.

3.3.8.2.1 6. Все составляющие неустановившегося сигнала измеряются по профилю на одном-двух оптимальных временах задержки. Оптимальным считается наименьшее время, на котором практически не сказывается на результатах измерений влияние поверхностных отложений и вмещающих горных пород.

Переходная характеристика измеряется в точках максимального значения той или иной составляющей на всех временных задержках.

3.3.8.2.17. При наличии аномалии каждый профиль детализационных работ измеряется дважды при прямом и обратном ходах. При прямом ходе наблюденияпереходного процесса осуществляются по точкам с выбранным шагом наблюдений (20—40 м), при обратном — повторяется по крайней мере каждая 5-я точка и производится сгущение точек наблюдений для более точного определения местоположения точек с экстремальными значениями эдс и точек перехода кривых через нуль.

3.3.8.2.18. В полевой журнал детальных работ модификацией МППР заносятся следующие данные: название участка, дата, время начала и конца измерения, абрис и местоположение генераторной петли, сила тока в генераторной петле, номер профиля, номер пикета, время задержки, значение эдс изучаемой составляющей, сопротивление утечки, уровень и характер помех. Параллельно с записью измеряемых величин в журнале строятся графики эдс по профилю. Формы журнала даны в прил. 86—87. При обработке используется форма прил. 88.

3.3.8.2.19. Результаты детализационных работ представляются в виде переходных характеристик в отдельных точках аномальной кривой, а также в виде графиков вдоль профиля наблюдений вертикальной и горизонтальных составляющих неустановившегося сигнала относительно принятой системы координат. Измеренные значения эдс приводятся к 1 А тока в петле и 1 м 2 эффективной площади приемной рамки.

В некоторых случаях целесообразно представлять результаты измерений в виде проекций вектора на определенные плоскости.

3.3.8.2.20. При детализационных работах в модификации МППО производятся измерения по одному-двум профилям с петлей тех же размеров, с которыми производилась поисковая съемка, и с петлей в два раза меньшего размера. Шаг съемки принимается равным 1/4 длины стороны петли. Измерения эдс выполняются на временах задержки, на которых практически не сказывается влияние поверхностных отложений и вмещающей среды.

Результаты съемки представляются в виде графиков эдс, отнесенных к току (при t = const) вдоль профиля наблюдений, и в виде переходных характеристик.

3.3.8.2.21. Относительная средняя арифметическая погрешность по участку определяется по результатам повторных наблюдений по формуле, %

где U 1 и U 2 — рядовые и контрольные наблюдения эдс переходного процесса; U СР — среднее значение эдс переходного процесса по результатам рядовых и контрольных наблюдений:

I 1 ,I 2 — сила тока при рядовых и контрольных наблюдениях соответственно. Кон­троль выполняется в объеме не менее 5 %.

Для надежных измерений (втрое превышающих амплитуду помех) погрешность б не должна превышать 20 %. В случае сильных помех рекомендуется повторить цикл измерений (см. 3.3.8.2.4). Необходимо также контролировать отрицательные значения VII (при измерениях однопетлевым вариантом). Если они повторяются, то одной из причин может быть влияние индукционно возбуждаемой ВП.

3.3.8.2.22 . Приемной комиссии представляются следующие полевые материалы: 1) полевые журналы, 2) полевая графика, 3) геологические карты и разрезы в масштабе съемки с предварительными результатами проведенных работ, 4) журналы контрольных измерений, 5) данные вычислений погрешности наблюдений.

3.3.9. МЕТОД РАДИОЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ — РАДИОКИП (прил. 89—93)

3.3.9.1. Сущность геофизических исследований методом радиоэлектромагнитного профилирования — радиокип заключается в изучении пространственного распределения электромагнитного поля радиостанций в дальней зоне, на расстоянии более длины волны в воздухе, с последующей геологической интерпретацией выявленных в характере этого поля аномалий. Структура поля радиоволны зависит от геологического строения верхнего слоя земли в ближайших окрестностях точки наблюдения.

При съемках методом радиокип изучают характеристики как магнитного, так и электрического поля радиоволны. По аномалиям составляющих магнитного поля осуществляют главным образом поиски локальных проводящих объектов. С помощью измерений горизонтальной составляющей электрического поля ведут картирование горных пород с разным удельным сопротивлением и поиски жил высокого удельного сопротивления. По значению импеданса (т. е. отношения горизонтальных составляющих электрического и магнитного полей) определяют эффективное удельное сопротивление горных пород. Модификация, связанная с изучением импеданса, называется радиоэлектромагнитным профилированием.

Для исследований методом радиокип могут быть использованы поля радиостанций двух частотных диапазонов: сверхдлинных волн (СДВ) частотой от 10 до 25 кГц (модификация получила название метода СДВ-радиокип) и длинных волн (ДВ) частотой от 120 до 450 кГц. Сверхдлинноволновый вариант является более глубинным, поскольку с понижением частоты увеличивается глубина проникновения электромагнитного поля в землю (прил. 89).

Для применения метода радиокип благоприятными являются районы с геоэлектрическим разрезом высокого удельного сопротивления. Ограничением применения метода является экранирующее действие пород низкого удельного сопротивления.

3.3.9.2. Метод радиокип в диапазоне СДВ рекомендуется применять при вы­полнении следующих геологических исследований: а) геологической съемке; б) поисках и разведке массивных и прожилковых сульфидных руд, кварцевых, кварц-карбонатных и других жил; в) геолого-структурном картировании рудных полей, месторождений и отдельных участков.

Метод радиокип в диапазоне ДВ рекомендуется для следующих исследований: а) изучения карста; б) картирования рыхлых отложений, контактов мерзлых и талых пород; в) гидрогеологических работ (поисков вод в аридных зонах, выяснения условий обводненности и т. д.).

При геологической съемке метод радиокип рекомендуется применять в комплексе с магниторазведкой и радиометрией. При поисково-картировочных съемках на рудных полях цветных, редких и благородных металлов его целесообразно комплексировать с геохимическими методами, магниторазведкой и гамма-спектрометрией. Кроме того, при поисках сульфидных руд в комплекс включают методы вызванной поляризации и переходных процессов, а при поисках кварцевых жил — пьезоэлектрический метод. Метод применяется на стадиях, связанных с геологическим картированием, поиском и предварительной разведкой месторождений полезных ископаемых.

3.3.9.3. Полевые съемки по методу радиокип ведутся как по системе заранее подготовленных профилей, так и по отдельным профилям (маршрутам), прокладываемым непосредственно в ходе самой съемки. В зависимости от необходимой детальности исследований применяют масштабы от 1: 1000 до 1: 50 000 с расстоянием между профилями от 10 до 500 м . Шаг наблюдений при съемке магнитного поля, СДВ — от 20 до 50 м , магнитного поля ДВ — от 10 до 20 м , электрического поля — от 5 до 50 м .

3.3.9.4. Работы по методу радиокип могут быть проведены во всех районах страны, где в дневное время уверенно принимаются поля радиостанций диапазонов сверхдлинных или длинных волн. Дальность действия станций СДВ-диапазона достигает 10—12 тыс. км, и их поля имеют достаточную для геофизической съемки интенсивность практически на всей территории СССР. Радиовещательные ДВ-станции можно использовать обычно на расстоянии до 1000 км , однако в северных районах, для которых характерны геоэлектрические разрезы высокого удельного сопротивления, их поля почти полностью затухают на расстоянии в первые сотни километров из-за интенсивного оттока электромагнитной энергии в землю. Использование специально устанавливаемых радиопередатчиков в этих районах также малоэффективно.

3.3.9.5. Перед началом полевых работ измеряют пеленги радиовещательных станций и вариации напряженности их поля. Пеленгу станции соответствует такое направление оси приемной рамки (осью Приемной рамки называют нормаль к плоскости ее витков), когда в результате ее поворота в горизонтальной плоскости найденминимум приема магнитного поля. Напряженность магнитного поля данной станции измеряют, повернув приемную рамку на максимум приема. Напряженность поля радиоволн всех прослушиваемых в данном районе станций измеряют в течение светлого времени суток и строят графики вариаций поля.

Выбор радиостанций и времени для проведения производственных измерений определяют стабильностью ее работы, достаточно высокой напряженностью поля радиоволн по сравнению с атмосферными помехами и небольшими или медленными вариациями (до 20 % за 1 ч). Следует также учитывать угол между направлением распространения радиоволны и предполагаемым простиранием искомых объектов. При поисках проводящих неоднородности, когда измеряют магнитное поле радиоволны, этот угол не должен превышать 70 0 , так как при больших углах аномалии становятся минимальными. При поисках жил высокого удельного сопротивления (измерения электрического поля радиоволны) этот уголдолжен быть не менее 20°.

3.3.9.6. Полевые работы по методу радиокип проводят с помощью амплитудных измерителей типа СДВР-3 и -4 в диапазоне СДВ и измерителей типа ПИНП-.2— в диапазоне ДВ или другой аналогичной аппаратурой. Эксплуатацию аппаратуры см. в 3.1.3. Для установления нормального режима работы аппаратуру необходимо включить за 15—20 мин до начала измерений. В процессе съемки надо через 1—2 ч проверять питание прибора. Измерители СДВР-3 и ПИНГТ-2 требуют тщательной настройки на частоту станции и периодической ее проверки при работе на профиле. Аппаратура СДВР-4 имеет фиксированные рабочие частоты.

3.3.9.7. В процессе съемки измеряют следующие величины поля радиоволн: горизонтальную составляющую магнитного поля Н j , вертикальную составляющую Н г , малую полуось эллипса поляризации b, отклонение малой полуоси от вертикали — угол a, горизонтальную составляющую электрического поля Е r . Соот­ветственно по амплитудному измерителю снимают значения, мкВ: U (H j ), U (H z ) , U(b), U(E r ).

3.3.9.8. Измерения магнитного поля начинают с составляющей Н j . Для этого ось приемной рамки устанавливают горизонтально и поворачивают прибор вокруг вертикальной оси, добиваясь максимального показания стрелочного прибора. Это показание соответствует составляющей Н j . Далее измеряют составляющую H z (прил. 90), для чего, не меняя положения прибора, ось приемной рамки устанавливают вертикально и регистрируют показание прибора U (H z ). Затем определяют значения b и a . Для этого приемную рамку вращают вокруг горизонтальной оси и фиксируют в положении, когда достигнуто минимально отклонение стрелки прибора. Минимальное показание прибора соответствует малой полуоси эллипса b. Отсчет угла a берут по вертикальному лимбу со знаком «+» или «—» согласно шкале лимба.

При измерении всех составляющих горизонтальность панели прибора контролируют по круглому уровню.

Нужно иметь в виду, что одинаковые значения U (Н j ) получаются при двух различающихся на 180° ориентировках оси рамки в горизонтальной плоскости. Однако при измерениях угла aв этих случаях будут получены отсчеты с противоположными знаками. Поэтому для сохранения одинакового вида графиков aна всех профилях оператор должен независимо от направления передвижения по профилям ориентировать прибор одинаковым образом относительно стран света.

При ускоренных съемках можно ограничиться измерением двух составляющих магнитного поля, например Н j . и aили Н j . и Н г . Во втором случае следует также определять знак угла a («+» или «—») и в дальнейшем при построении графиков значения Н г откладывать с учетом этого знака.

3.3.9.9. Горизонтальную составляющую электрического поля Е r измеряют приемной линией с электродами. При хороших условиях заземлений рекомендуется несимметричная измерительная установка, один из электродов которой заземляют возле прибора.

В районах с плохими условиями заземления рекомендуется симметричная, стелющаяся по земле, незаземленная приемная линия из двух отрезков изолированного провода, подключаемая к выносномуусилителю с симметричным входом (усилитель входит в комплект аппаратуры СДВР-4). Усилитель располагают у поверхности земли и соединяют с амплитудным измерителем, экранированным кабелем. Такая измерительная установка позволяет избавиться от наводок вертикальной составляющей Е г , искажающей результаты измерений.

Приемную линию располагают по профилю, если направление на станцию составляет с профилем угол, меньший 45° (прил. 91, а). В противном случае линию располагают по направлению распространения волны (прил. 91, б). Точку записи относят к середине приемной линии.

3.3.9.10 . При правильном выборе рабочего времени (см. 3.3.9.5) суточные вариации напряженности естественного электромагнитного поля не оказывают существенного влияния на результаты геофизической съемки и не вносят заметных искажений в значения и форму аномалий составляющих поля. Однако в северных районах иногда могут наблюдаться короткопериодные вариации, которые выражаются в быстром росте или уменьшении напряженности поля в течение 20—30 мин, после чего устанавливается новый уровень поля. Во время таких вариаций измерения нужно приостановить, а затем продолжить их, предварительно возвратившись на несколько точек назад для увязки наблюдений.

3.3.9.11 .Мешающим фактором при измерении поля радиоволн являются атмосферные разряды, которые отмечаются резкими отклонениями стрелки микроамперметра. Отсчеты по прибору нужно брать в промежутках между разрядами. При близких к участку съемки грозах, когда уровень и частота следования атмосферных помех затрудняют взятие отсчета, измерения следует прекратить.

3.3.9.12. При работах методом радиокип помимо аномалий от геологических объектов возможно появление аномалий топографических и аномалий от промышленных объектов (металлические трубы, линии связи, электрические силовые линии и установки и т. п.). Характерные локальные аномалии от промышленных объектов обычно легко распознаются. Вместе с тем нужно иметь в виду, что выделение полезных аномалий вблизи искусственных проводников может быть затруднено или даже невозможно.

Локальные формы рельефа вызывают значительные аномалии, осложняющие выделение полезных аномалий магнитного поля радиоволн. Учет влияния рельефа рассматривается в 3.3.9.18.

3.3.9.13. Результаты полевых измерений заносят в полевой журнал (прил. 92). В графе «Примечание» обязательно записывают все видимые факторы, учет которых необходим при геологической интерпретации полевых наблюдений: трубы, провода, железнодорожные пути, силовые электрические и телеграфно-телефонные линии, рельеф вдоль профиля, ориентиры на местности, шурфы, скважины, канавы и т. п. Кроме того, на первой точке профиля в этой графе записывают ориентировку прибора относительно стран света при измерениях и угол между направлениями распространения волны и профиля.

3.3.9.14. Рекомендуется проводить регулярный контроль стабильности поля радиоволн используемой радиостанции и исправности измерительной аппаратуры на специальном контрольном пункте (КП) на базе полевого отряда. Вблизи КП не должно быть силовых линий или радиоустановок, создающих помехи измерениям. Измерения всех составляющих электромагнитного поля проводят ежедневно в одно и то же время перед работой по профилям и в конце смены. Результаты заносят в полевой журнал (прил. 92). Свидетельством нормальной работы радиостанции и измерительной аппаратуры служит постоянство ежедневных отсчетов по прибору на КП. Некоторые расхождения (до 10—20 %) могут вызываться вариа­циями напряженности поля. При работе с несколькими приборами следует на КП уравнять их чувствительность, установив регуляторами усиления одинаковые отсчеты Н j .

3.3.9.15 . Оценку точности полевых измерений при работе методом радиокип проводят по контрольным наблюдениям составляющих поля.

При вычислении погрешности измерений составляющих Н j . и Н г контролируемый профиль разбивают на несколько интервалов с числом точек наблюдения на каждом из них не менее 20. Продолжительность наблюдений не более 1 ч. В течение такого промежутка времени суточные вариации напряженности поля обычно имеют линейный характер. Начало и конец интервала не должны совпадать с аномальными зонами.

С целью исключения вариаций поля во времени для каждой точки находят опорные значения поля. Сначала определяют такие значения для второго и предпоследнего пунктов наблюдений. Для уменьшения случайной погрешности их вычисляют как среднее от измеренных значений Н j . на трех первых и трех последних точках интервала. Найденные таким образом опорные значения поля на второми предпоследнем пунктах интервала наносят на график Н j и соединяют их примой линией, ординаты точек которой принимают за опорные значения поля для каждого пункта наблюдений. Аналогично определяют опорные значения поля для повторных измерений.

Среднюю относительную погрешность измерений Н j и Н г для каждого интервала наблюдений вычисляют по формуле, %,

d(H j , z ) = (2/n) (73)

где U 1 ( Н j , z ) и U 2 ( Н j , z ) — отсчеты по прибору при основных и контрольных измерениях Н j или Н г , мкВ; U 1 (H j ° п ) и U 2 (H j ° п ) — опорные значения поля дляосновных и контрольных измерений, мкВ; i — порядковый номер точки наблюдения; п — число точек наблюдения на данном интервале профиля. При этом погрешность измерений составляющей Н z нормируется полем составляющей Н j , поскольку Н z является аномальной составляющей поля. Затем определяют средние значения d ( Н j , z ) для всего профиля.

Среднюю абсолютную погрешность измерений угла aоценивают по формуле

где a 1 и a 2 — отсчеты угла a, град, со знаком «+» или «—» при основных и контрольных наблюдениях; п — число точек наблюдения на данном интервале профиля. Систематическая погрешность измерений aиз-за неточной юстировки приемной рамки автоматически исключается, если при основных и контрольных измерениях соблюдают одинаковую ориентировку прибора относительно стран света (см. 3.3.9.8).

Оценка средней относительной погрешности определения импеданса производится по формуле, %,

Обозначения указаны в 3.3.9.7 и в экспликации к формуле (73). Средняя погрешность измерений имеет следующие значения: d(a)—до 2°, d (H z ) —до 2%, d(H j ) — до 4 %, d (Z) — до 10 %.

Контрольные измерения олжны составлять не менее 5 % общего объема измерений.

3.3.9.16.Результаты полевых измерений изображают в виде графиков составляющих поля радиоволн. Масштаб значений этих составляющих на графиках должен обеспечивать четкое выделение минимальной аномалии, соответствующей удвоенному значению средней погрешности измерений данной составляющей. Исходя из допустимых значений средних погрешностей (см. 3.3.9.15), можно рекомендовать для составляющих H j , Н г и полуоси b такой масштаб, чтобы в 1 см содержалось число микровольт, соответствующее примерно 10—20% нормального поля H j для угла a — в 1 cм 10 или 20°, для импеданса — в 1 см 30—40 % от среднего уровня. Значения H z откладывают с учетом знака aвыше и ниже оси абсцисс.

3.3.9.17.Аномалии магнитного поля радиоволны над локальным проводящим объектом имеют следующие особенности: по составляющей H j наблюдается максимум, а по составляющей H z , полуоси b и углу a— нулевые значения относительно нормального поля; экстремумы графиков H z , b и a располагаются справа и слева от оси проводника.

Над пластом с высоким удельным сопротивлением возникает небольшое (до 10—20%) понижение поля H j , а значения H z , b и aимеют противоположныйзнак по сравнению с аномалией над проводящим телом. Если мощность пласта низкого или высокого удельного сопротивления превышает длину волны во вмещающей среде, то аномалии приурочены лишь к его контактам, которые отмечаются экстремумами H z , b и aи аномалией H j градиентного типа.

Горизонтальная составляющая электрического поля Е r имеет большие значения над породами высокого удельного сопротивления и минимальные над образованиями с низким удельным сопротивлением.

3.3.9.18. Обработка графиков характеристик магнитного поля Я заключается в учете влияния рельефа дневной поверхности и выделении локальных аномалий геологического происхождениях Установлено, что хребты создают аномалии поля аналогично проводящим объектам, при этом график H j повторяет форму рельефа. Составляющая H z , полуось b и угол aимеют экстремальные значения на склонах. Отрицательные формы рельефа (долины) сопровождаются аномалиями, подобными аномалиям над мощными пластами высокого удельного сопротивления (минимум по составляющей H j и экстремумы кривых H z , b и aобратного знака по сравнению с хребтом). Значения и форма аномалий зависят от крутизны склонов, электропроводности горных пород, протяженности хребта или долины, угла между их простиранием и направлением распространения радиоволны. Наибольшие аномалии вызывают протяженные хребты, сложенные породами с низким удельным сопротивлением и простирающиеся вдоль направления распространения волны. Заметные аномалии (более 5 %) могут наблюдаться при относительных превышениях местности более 10 м . Формы рельефа, перпендикулярные направлению прихода волны, не вызывают аномалий составляющей H j и угла a.

Из-за большого числа факторов, определяющих распределение поля радиоволн в условиях пересеченной местности, учет влияния поля рельефа проводят обычно качественно. Для этого под графиками составляющих наблюденного поля строят рельеф профиля, используя топографическую карту и записи в полевом журнале о встреченных при съемке формах рельефа. Пользуясь данными о рельефе, проводят на графиках характеристик магнитного поля Я штриховыми линиями поле рельефа и выделяют локальные аномалии геологического происхождения. Поскольку аномалии H j имеют более простой вид, сначала выделяют полезные аномалии этой составляющей, а затем расшифровывают более сложные графики H z , b и a .

Выделенные аномалии выносят на план профилей, откладывая положительные и отрицательные аномальные значения выше и ниже оси абсцисс. Затем аномалии коррелируют и проводят аномальные оси и границы мощных аномальных зон. По косвенным признакам (потеря корреляции, изменение направления оси или значения аномалии) проводят дополнительные линии нарушений аномального поля.

3.3.9.19. Обработка результатов наблюдений импеданса Z сводится к определению эффективного удельного сопротивления по формуле, Ом?м,

где m 0 = 4p?10 -7 Гн/м; f — частота поля, Гц; G — отношение чувствительностей датчиков, Ом?м; К —коэффициент передачи выносного усилителя; l — размер приемной линии, м; U (Е r ) и U (H j ) — отсчеты по прибору при измерениях составляющих Е r , и H j , мкВ; R — общий коэффициент установки, Ом?м.

3.3.9.20. Для интерпретации результатов съемок план аномалий характеристик поля H совмещают с картой изолиний , которую строят по данным вычисления импеданса (см. 3.3.9.19). Интерпретацию проводят в комплексе с материалами других геофизических методов и с учетом имеющихся данных о геологическом строении района работ.

Оси и зоны повышенных значений характеристик магнитного поля H могут соответствовать разрывным тектоническим нарушениям, зонам дробления, пластам графитизированных и сульфидизированных пород, рудным зонам и линзам и т. п. Оси и зоны повышенных значений могут отмечать жилы и дайки высокого удельного сопротивления, продуктивные толщи карбонатных пород, маркирующие горизонты известняков, песчаников и т. п. По искажениям конфигурации изолиний и нарушениям корреляции аномалий характеристик поля H могут быть выделены тектонические блоки и разломы.

Полуколичественная интерпретация аномалий над проводящими пластами дает оценку их протяженности, глубины залегания, угла падения и удельного сопротивления.

3.3.9.21. По результатам площадной съёмки методом радиокип с учетом данных других геофизических методов и геологических исследований выделяются участки для детальных работ с целью локализации искомых объектов. Масштаб детализационной съемки выбирается в зависимости от предполагаемых размеров объекта поисков. Сеть наблюдений может изменяться от 10X5 до 100X20 м. Вблизи экстремальных значений поля, точек перехода через нуль и в местах наибольших градиентов графиков рекомендуется уменьшение шага наблюдений в два раза (см. 3.3.9.17—18). Техника измерений такая же, как и при обычной съемке.

3.3.9.22. Полевая документация состоит из журналов для рядовой съемки и журналов для контрольных наблюдений (см. 3.3.9.13). Первичная графическая документация состоит из графиков наблюденных значений (см. 3.3.9.16). Графики всех составляющих строят относительно одной оси абсцисс разными условными знаками. Здесь же приводится абрис рельефа.

3.3.9.23. В результате камеральной обработки по каждому участку должны быть представлены следующие материалы: 1) карта аномалий поля H ; 2) карта изолиний (если измерялась еще и электрическая составляющая); 3) карта результатов работ на геологической основе; 4) графики наблюденных характеристик электромагнитного поля.

Все документы подписывают исполнитель работ и начальник партии. Отчет по работам методом радиокип составляют с учетом требований данной инструкции (см. 4.2).

3.3.10. МЕТОД ПЕРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (прил. 93—97)

3.3.10.1 Метод переменного естественного электрического поля (ПЕЭП) пред­назначается для решения задач геологического картирования при прогнозировании рудоперспективных площадей и поисках полезных ископаемых. Метод позволяет обнаруживать и оконтуривать площади распространения горных пород, выявлять контакты, зоны тектонических и гидротермальных изменений, дайки, жилы, рудные тела и другие геологические объекты, отличающиеся по удельному электрическому сопротивлению или его анизотропии от окружающих пород, а также изучать морфологию поверхности кристаллического фундамента или опорного горизонта. Кроме того, метод может быть применен для оценки протяженности выделенных объектов на глубину. Метод используется в широком диапазоне удельных сопротивлений пород.

3.3.10.2 . При работах методом ПЕЭП измеряется среднее значение напряженности переменного естественного электрического поля Земли в ограниченной полосе частот за некоторый промежуток времени. Источником этого поля являются грозы. Среднее значение напряженности при прочих равных условиях существенно зависит от электрического сопротивления р пород (прил. 93). Применяемая для работ методом ПЕЭП аппаратура имеет одну или несколько полоcчастот в диапазоне 2—6000 Гц. Эксплуатацию аппаратуры см. в 3.1.3.

3.3.10.3. Простейшим преобразователем (датчиком) служит приемная линия, представляющая собой заземленный на концах отрезок провода, в разрыв которого включается измерительный прибор. Для ее изготовления используется проводГПСМПО или ПСРП-2. Приемная линия заземляется с помощью латунных или стальных электродов высотой 600—700 мм, диаметром 10—12 мм. Длина приемной линии 2а выбирается исходя из требуемой детальности съемки с учетом уровня сред­ней напряженности поля в районе работ в период измерений. Обычно она колеблется в пределах от 20 до 200 м .

3.3.10.4. Работы методом ПЕЭП выполняются по сети профилей, по маршрутам или в отдельных точках. Профили и маршруты задаются вкрест предполагаемого простирания горных пород и тектонических нарушений.

Масштаб съемки 1: 25 000 и мельче. Детализация полевых наблюдений производится путем уменьшения шага съемки или сгущения сети профилей. Детальные работы составляют 10—15 % от всего объема съемки.

Глубинность метода зависит от геологических характеристик геологического разреза: формы, размеров, элементов залегания и глубины верхней кромки исследуемых объектов, их удельного электрического сопротивления и отношения удельных электрических сопротивлений искомых объектов и вмещающих пород, — а также от полосы частот, в которой производятся измерения, и колеблется от первых десятков метров до первых километров.

3.3.10.5. Полевые работы методом ПЕЭП проводятся в два этапа изучение особенностей поля в районе работ и на участке съемки; измерение на профилях, маршрутах или на отдельных точках и увязка наблюдений.

3.3.10.6. Особенности поля изучаются, если метод ПЕЭП ставится в районе в данный период года впервые. Наблюдение вариации поля выполняется перед началом профильных или маршрутных наблюдений. Для этого в течение двух-трех рабочих дней на пункте, расположенном на площадке, удаленной от источников промышленных помех, контактов пород, тектонических нарушений, жил, даек и т. д., производятся измерения напряжения поля DU i группами по три—пять непосредственно следующих друг за другом измерений с интервалами времени между центрами групп 5—10 мин. Измерения выполняют на частоте, используемой при съемке.* По данным этих измерений вычисляют среднее арифметическое значение напряжения поля DU cp , мкВ, для каждой группы по формуле

DU cp = (1/m) (77)

где т — число измерений в группе.

По DU cp рассчитывается средняя напряженность поля E cp , мкВ/м,

E cp = DU cp /(2a) (78)

и строятся графики ее вариаций во времени. Кроме того, рассчитываются статистические параметры n 1 и n 2 , %:

где n — число групп измерений; k — номер группы измерений; М —общее число измерений.

Величины n 1 и n 2 используются для оценки средней квадратичной ошибки определения E cp и наиболее вероятного изменения E cp за промежуток 5— 10 мин. По графикам E cp выбирается время, наиболее благоприятное для выполнения различных видов работ.

Условия измерений в районе работ считаются нормальными (в весенне-летние месяцы), если параметры n 1 и n 2 изменяются в пределах 4—10%. Увеличение или уменьшение этих параметров относительно указанного предела свидетельствует об изменении структуры поля вследствие местной грозовой активности, промышленных или электростатических помех и препятствует проведению работ методом ПЕЭП.

3.3.10.7 . Основным видом работ методом ПЕЭП является профилирование с одноазимутной установкой. Вспомогательными видами работ служат профилирование или измерения в отдельных точках с двух-, трехазимутной и круговой установками.

3.3.10.8. Профилирование с одноазимутной установкой производится с целью геологического картирования и изучения морфологии кровли опорного горизонта или кристаллического фундамента на участках с четко выраженным преимущественным простиранием контактов пород, тектонических структур, зон и форм рельефа. Одноазимутная установка состоит из одной приемной линии, которая располагается вкрест простирания объектов и особенностей рельефа.

* При использовании нескольких рабочих частот измерение вариаций поля и расчет их параметров производятся для каждой частоты раздельно.

3.3.10.9. Двухазимутная установка применяется на участках, охарактеризованных в 3.3.10.8, в тех случаях, когда ставится задача одновременно с картированием выявлять и прослеживать маломощные хорошо проводящие объекты, а также при картировании зон трещиноватости. Двухазимутная установка состоит из двух взаимно перпендикулярных линий (Г- или Т-образная). Одна из приемных линий направляется по простиранию, а другая вкрест простирания изучаемых объектов.

3.3.10.10. Профилирование с трехазимутной установкой производится с целью картирования и решения других задач на участках развития пород с невыдержанным простиранием контактов, тектонических нарушений, зон дробления и гидротермального изменения пород, на участках, сложенных анизотропными или неоднородными по электрическим свойствам породами, а также в тех случаях, когда формы рельефа кровли опорного горизонта или кристаллического фундамента не имеют четко выраженного простирания. Установка состоит из трех приемных линий, образующих равносторонний треугольник, в вершинах которого помещены приемные электроды. Одна из приемных линий направляется по профилю съемки, а две другие под углами 120 или 30° и 60 или 240° к профилю (углы отсчитываются против часовой стрелки от направления профиля в сторону возрастания номеров пикетов).

3.3.10.11. Многоазимутные измерения используются для определения элементов залегания геологических объектов, а также при детальном картировании изометрических форм рельефа кровли опорного горизонта или кристаллического фундамента. При измерениях приемная линия поворачивается вокруг ее средней точки (симметричная круговая установка) или вокруг ее конца (несимметричная круговая установка), совмещенных с точкой наблюдения. Измерения производятся последовательно через одинаковое число градусов в трех-шести азимутах с повторением измерения в исходном азимуте, совпадающем с линией профиля. Азимут приемной линии определяется с помощью буссоли, горного компаса или глазомерно.

3.3.10.12. Многочастотные измерения с любой из установок выполняют на отдельных профилях и используют для оценки выдержанности геоэлектрических параметров объектов на глубину.

3.3.10.13 . На каждом пикете и в каждом азимуте производятся два-три непосредственно следующих друг за другом измерения DU i . На участках профиля с осложненными условиями заземления измерениям DU i предшествует оценка переходных сопротивлений приемных электродов и в случае необходимости принимаются меры по улучшению заземления. Наименьшая погрешность измерений достигается, когда сопротивление заземлений приемных электродов не превышает 5—10 кОм. В том случае, когда при сопротивлении заземления приемных электродов, не пре­вышающем 30 кОм, следующие друг за другом измерения DU i различаются более чем на 30 % или фактическое время интегрирования на 20—30 % больше номинального, необходимо улучшить условия измерений: переставить приемные электроды в более устойчивый грунт, уменьшить колебания провода, изолировать незаземленную часть приемных электродов и т. д. Если при этом разброс значений DU i уменьшить не удастся, то работы методом ПЕЭП следует прекратить.

Если на точке значение DU cp резко (в три раза и более) отличается от значений на соседних точках, необходимо уменьшить шаг установки в два раза и выполнить дополнительные наблюдения.

3.3.10.14 .Учет изменения среднего уровня напряженности поля во времени при всех видах измерений методом ПЕЭП производится путем увязки наблюдений с использованием базисных или сети опорных точек. Опорные и базисные точки выбираются в районе работ на участках, где сопротивление пород изменяется мало. В качестве таких точек могут быть использованы пикеты сети съемки. Средние значения напряженности поля на опорных и базисных точках должны быть увязаны между собой замкнутыми ходами. Продолжительность каждого увязочного хода должна ограничиваться интервалом времени, в течение которого изменение среднего уровня напряженности поля происходит линейно. Создание опорных и базисныхточек и их увязку целесообразно выполнять до профильных наблюдений. Это позволяет увязывать графики профильных (маршрутных) измерений непосредственно в процессе наблюдений. Тщательность увязки наблюдений определяется требуемой точностью съемки.

3.3.10.15 .Наблюдения на опорных точках выполняются перед началом и после окончания измерений на каждом профиле. Каждое наблюдение состоит из трех—пяти измерений DU i на каждой из рабочих частот, промежуток времени между наблюдениями на опорной точке не должен превышать 2—3 ч. Если измерения на профиле занимают больше времени, то их следует производить в несколько приемов, чередуя с наблюдениями на опорных точках. Азимуты приемной линии на опорных точках и на пикетах профиля (маршрута) должны примерно совпадать.

Если использование измерений на сети опорных точек не обеспечивает требуемой точности съемки или создание этой сети экономически невыгодно, то для увязки наблюдений используются значения средней напряженности поля на базисной точке, измеряемые отдельным прибором. Наблюдения на базисной точке производятся группами по три—пять измерений с интервалом между группами 5—10 мин в течение каждого рабочего дня. Возможна также непрерывная регистрация вариаций поля с помощью самописца.

Базисные точки располагаются в равнинной местности на расстоянии не более 20 км , а в горной — не более 10 км от места профильных и маршрутных наблюдений или измерений на отдельных точках.

Уравнивание увязочных ходов, а также привязка профильных измерений к единому уровню производятся графическим способом с использованием логарифмического масштаба построения или путем аналитических расчетов на ЭВМ. В профильные, маршрутные измерения или наблюдения на отдельных точках вносятся поправки за счет изменения среднего уровня поля.

Многочастотные многоазимутные измерения сопровождаются наблюдениями вариаций поля в используемом спектре частот с трехазимутной или круговой установками, результаты которых учитывают при обработке и интерпретации наблюдений.

3.3.10.16. Результаты измерений методом ПЕЭП регистрируются в полевом журнале, форма которого дана в прил. 94. В верхней части листа журнала помимо общепринятых данных приводятся сведения о положении приемной установки и ее точке записи на профиле и направлении перемещения (поворота) этой установки. В графе 2 записывается номер пикета, на котором расположен электрод N или середина приемной линии, в графе 3 — азимут приемной линии (запись не производится в том случае, если линия совпадает с профилем), в графе 4 — время взятия среднего отсчета в группе, в графе 5 — отсчет в микровольтах, в графах 6 и 7 — расчетные данные. В «Примечании» (графа 8) фиксируются условия измерений (приближение грозы, источники помех, сила ветра, сопротивление заземлений) и абрис профиля.

Точкой записи у одно- и двухазимутной установки является середина приемной линии, у круговой симметричной—середина приемной линии, у круговой несимметричной — неподвижный электрод, у трехазимутной — ее центр симметрии.

3.3.10.17 .Вариации Е ср и результаты профильных и маршрутных измерений Е ср с одноазимутной установкой представляются в виде приведенных к одному уровню графиков или планов графиков. Масштаб изображений берется логарифмический. Модуль масштаба выбирается таким, чтобы четко выделять аномалии, представляющие практический интерес. При двухазимутных съемках на каждом профиле вычерчиваются две кривые в разных обозначениях. Для наглядности графиков расстояние между профилями может быть увеличено.

3.3.10.18. По данным трехазимутных наблюдений определяют параметры абсолютного осредненного эллипса поляризации: его главные оси Е тях и Е min , их отношение c E = Е тах /Е min , площадь эллипса S E = (p/4)Е тах Е min , угол между большой осью эллипса и линией профиля a Е . Параметры находят с помощью номограмм (прил. 95—97) или, путем расчета на ЭВМ. Результаты трехазимутных измерений представляют в виде графиков или планов графиков параметров эллипса поляризации. В качестве дополнительного материала составляют планы графиков или графики Е ср для каждого азимута отдельно.

Результаты измерений с многоазимутной установкой представляют в виде графиков средней напряженности в декартовых или полярных координатах (круговых диаграмм). Масштаб изображений значений Е ср — линейный (в полярных координатах) и логарифмический (в декартовых координатах). Центр круговой диаграммы должен совпадать с точкой записи установки.

По круговым диаграммам определяют главные оси (большую Е тах и малую E min ) абсолютного осредненного эллипса поляризации переменного естественного электрического поля, их отношение c E , площадь эллипса поляризации S E ,угол между большой осью эллипса поляризаций и линией профиля съемки a E или азимут большой оси эллипса поляризации. Все эти параметры при профильных наблюдениях представляются в виде графиков или планов графиков.

Данные одно-, трех- и многоазимутных измерений метода ПЕЭП могут быть представлены также в виде изолиний Е ср и параметров эллипса поляризации. Изолинии Е ср , c E и S E проводятся через равные интервалы по логарифмическойшкале, а параметра a E — по линейной шкале.

3.3.10.19. Оценка погрешности полевых измерений методом ПЕЭП производится на основе сопоставления основных и контрольных измерений. Контрольные измерения в объеме не менее 5 % от общего числа измерений выполняются на отдельных профилях или маршрутах. Результаты основных и контрольных измерений строятся в виде графиков в одинаковом масштабе и для качественной оценки погрешности совмещаются друг с другом.

Количественная оценка погрешности полевых наблюдений выполняется на основе расчета относительной средней квадратичной ошибки dвоспроизведения средней напряженности поля. С этой целью для каждого пикета контрольного профиля определяются средние значения напряженности поля, полученные при основных и контрольных наблюдениях и приведенные с учетом вариаций поля к одному исходному уровню — (осн.) и (контр.). По ним для каждого пикета рассчитываются средние арифметические значения напряженности

(i)=(1/2)[ (осн.) + (контр.)], (81)

где i — порядковый номер пикета.

Далее по формуле,%,

где k — число пикетов, на которых выполнены контрольные измерения, определяется относительная погрешность полевых измерений методом ПЕЭП. Она считается удовлетворительной, если не превышает 7—12 %.

3.3.10.20. Комиссии по приемке полевых материалов представляются следующие документы:

1) полевые журналы;

2) графики вариаций средней напряженности;

3) увязанные графики средней напряженности, полученные с одно-, двух- или трехазимутной установками;

4) графики или планы графиков (круговых диаграмм) средней напряженности в полярных координатах;

5) увязанные графики или планы графиков параметров осредненных эллипсов поляризации (a ср , c E , S E , Е тах ,Е min ).

3.3.11. МЕТОД ПЕРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (прил. 98)

3.3.11.1. Метод переменного естественного магнитного поля (ПЕМП) основан на измерении магнитной составляющей естественного переменного электромагнитного поля звукового диапазона частот.

Характеристикой, по изменению которой судят об электрической неоднородности среды, служит измеренное в узком диапазоне частот отношение синфазных компонент комплексных амплитуд вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля — тангенс угла наклона вектора естественного переменного магнитного поля tgb в заданном азимуте, определяемом направлением горизонтальной составляющей поля.

Метод предназначен для решения задач геологического картирования в рудных районах и поисков сульфидных руд низкого удельного сопротивления.

Метод целесообразно применять в районах, где практически отсутствуют рыхлые поверхностные отложения, удельное сопротивление которых намного меньше удельного сопротивления коренных пород.

По сравнению с методом ПЕЭП, решающим близкие геологические задачи, метод ПЕМП отличается слабой зависимостью от мелких неоднородностей строения аномальных объектов, меньшей чувствительностью к поверхностным неоднородностям и отсутствием заземлений.

3.3.11.2. Наблюдения по методу ПЕМП состоят в профильных и маршрутных измерениях и проводятся по заранее подготовленной сети профилей (масштаб 1: 10 000 и крупнее) либо по профилям (маршрутам) с привязкой точек наблюдения по топографическим картам или аэрофотоснимкам непосредственно в процессе работ (масштаб от 1: 25 000—1: 50 000 и мельче). Профили и маршруты ориентируются вкрест простирания изучаемых объектов. При существенно разном простирании объектов наблюдения рекомендуется проводить по сети профилей или маршрутов двух взаимно перпендикулярных направлений с измерением соответственно величин tg b x и tg b y .

Детализационные работы не отличаются по методике от рядовой съемки и либо проводятся по дополнительным промежуточным профилям, когда уточняется размер выявленных аномалий, либо повторяются по более густой сети, если необходимо уточнить конфигурацию аномалий и особенности их строения.

3.3.11.3. Полевые наблюдения по методу ПЕМП проводят с аппаратурой типа ИНВЕМП (измеритель наклона вектора естественного магнитного поля) и другой аналогичной.

3.3.11.4. Результаты измерений записывают в полевой журнал (прил. 98). В графе «Примечание» фиксируют особенности рельефа, ручьи, горные выработки, линии электропередачи, другие заметные ориентиры.

Напряженность поля в полосе частот 150—280 Гц составляет 10 -6 —10 -7 Э по амплитуде, зимой — в несколько раз меньше.

3.3.11.5. Погрешность наблюдений tg b оценивается по результатам сравнения рядовой и контрольной (с повторной установкой приемной рамки) съемок. Средняя арифметическая погрешность измерений dвычисляется по формуле, %,

где | tg b pi — tg b ki u— модуль разности значений tg b рядовой и контрольной съемок; т — число контрольных точек; i — их порядковый номер; d не должно превышать 2 %.

3.3.11.6. Основными источниками аномалий, выделяемых по данным ПЕМП, являются:

а) крупные разрывные нарушения и тектонические зоны, проявляющиеся как протяженные пластообразные зоны пониженного удельного сопротивления негоризонтального залегания;

б) выдержанные по простиранию и падению контакты пород, различных по удельному сопротивлению;

в) тела сульфидных руд низкого удельного сопротивления.

Над линейными крутопадающими зонами пониженного удельного сопротивления наблюдаются аномалии tg b в виде нечетной функции с двумя экстремумами разного знака и нулем над осевой линией зоны. В условиях наложения друг на друга аномалий от разных источников над зонами пониженного удельного сопротивления могут наблюдаться ступенеобразные графики tg b без перемены знака ввиду смещения нулевой линии.

Интерпретация состоит в выделении аномалий tg b , корреляции их от профиля к профилю, определении их геологической природы, оценке характеристик аномальных объектов: длины по простиранию, мощности, их удельного сопротивления, соотношения удельных сопротивлений пород в случае контакта. Результаты интерпретации изображают в виде выявленных аномалий с указанием характеристик аномальных объектов, которые могут наноситься на сводные карты результатов геолого-геофизических работ.

3.3.12. МЕТОД БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ (прил. 99 – 100)

3.3.12.1 . Метод блуждающих токов (МВТ) предназначен в помощь поискам и разведке месторождений твердых полезных ископаемых в промышленно развитых районах, где применение методов, основанных на изучении характеристик искусственных или естественных электромагнитных полей, затруднено или практически невозможно. Метод может быть использован как для поисков рудных залежей, сложенных проводящими минералами, так и для картирования зон с сульфидной минерализацией, контролирующих золотое, оловянное и другое оруденение.

Источниками апериодических импульсных блуждающих токов для окружающей среды служат рельсы электрифицированных железных дорог рудников. Положительный полюс электроустановок рудников подан на троллей, рельсы же в специальных пунктах присоединены к отрицательным полюсам электроустановок. Через троллей и рельсы они оказываются связанными с различными участками проводящих залежей в рудном поле, что обусловливает двухполюсный характер источника поля для окружающего пространства. Иногда на крупных рудниках наблюдается несколько таких дипольных источников.

3.3.12.2. Значение напряженности электрического поля блуждающих токов в земле в каждый момент равно

Е (t) = Е о (t) + E двп , (84)

где Е о (t) — напряженность первичного токового поля в тот или иной момент t;Eдвп — постоянная (или медленно меняющаяся) составляющая напряженноcти поля, представляющая собой сумму напряженности естественного электрического поля и напряженности вторичного поля вызванной поляризации за счет поляризации среды блуждающими токами. Величина Е о (t) может быть охарактеризована функцией j, которая является угловым коэффициентом зависимости изменений напряженности электрического поля за время Dt в неподвижной Е (Dt) б и подвижной Е(Dt) p приемных линиях:

j = Е(Dt) р /[E(Dt) б ]. (85)

Если вмещающая среда более или менее однородна по удельному сопротивлению, характеристика первичного поля блуждающих токов с погрешностью до постоянного множителя С соответствует потенциалу электрического поля в методе заряда на постоянном токе, но с двухполюсным источникoм тока:

3.3.12.3. Работы по МВТ производятся в виде площадных или маршрутных съемок с поверхности земли, а также в горных выработках. В задачу съемок с поверхности земли могут входить изучение элементов структуры рудного поля, детальные поисковые и поисково-оценочные работы на флангах разведуемых месторождений, проверка аномалий, выявленных другими геофизическими и геохимическими методами, и т. д. В задачу съемок в горных выработках входит прослеживание отдельных рудных тел и зон между выработками, определение элементов залегания этих тел, мест выклинивания и т. д.

3.3.12.4. Перед началом работ по МВТ проводят режимные наблюдения характеристик поля с целью:

1) определения наличия электрического поля блуждающих токов;

2) определения наличия долгоспадающей вызванной поляризации;

3) определения устойчивости вектора электрического поля блуждающих токов во времени;

4) выбора источника, с которым предстоит проводить дальнейшие исследования;

5) определения времени и порядка проведения работ.

3.3.12.5. Для производства режимных наблюдений на местности устанавливают. Две взаимно перпендикулярные одинаковой длины приемные линии, каждую изних подключают ко входу одной из координат двухкоординатного планшетного потенциометра ПДП-4-002 или другого аналогичного прибора. В качестве заземлителей используют неполяризующиеся электроды.

Длина измерительной линии 40—100 м в зависимости от интенсивности принимаемого сигнала. С интервалом 10—45 мин записывают вектор напряженностиэлектрического поля блуждающих токов. Запись производится в течение полного недельного цикла работ предприятия — источника блуждающих токов.

3.3.12.6 . При работах по МБТ применяют такие же способы наблюдений и установки, что и в методе заряда при импульсном возбуждении поля: съемка потенциала электрического поля блуждающих токов или съемка градиента потенциала (см. 3.3.2).

Съемка потенциала производится главным образом при площадных работах с помощью установки, включающей в себя две приемные линии: базовую (неподвижную) и рабочую подвижную, — по заранее разбитой сети наблюдений. Профили ориентируют вдоль направления вектора напряженности электрического поля блуждающих токов.

Для исследований используют две пары неполяризующихся электродов. Собственная эдс всех четырех электродов не должна превышать ±2 мВ. Обычно применяют восемь электродов: четыре из них находятся в работе, четыре других закрочены между собой и используются в следующий день работы.

3.3.12.7 . Порядок работы с установкой потенциала следующий.

1. Проверяют собственную эдс поляризации четырех электродов и фиксируют в журнале (прил. 99).

2. Определяют вместо стоянки базовой линии и станции на профиле.

3. Устанавливают базовую приемную линию с неподвижными электродами. Один из электродов подвижной рабочей линии совмещают с общим электродом базовой приемной линии. Этот общий электрод должен находиться в спокойном поле, для чего выбирают удаленный участок с однородной геологической средой.

4. Два рабочих электрода подвижной приемной линии (M 1 , M 2 ) устанавливают на профиле наблюдений. Работу производят поочередно с обоими электродами.

5. В момент возникновения напряженности электрического поля блуждающих токов в земле записывают значения DU б и DU p , пропорциональные Е (Dt ) б , Е (Dt) р в точках M 1 , M 2 или непосредственно кривую отношения разности потен­циалов в рабочей и базовой приемных линиях.

6. Заносят в журнал (прил. 99) и на диаграмму необходимые сведения; форма штампа диаграммы приведена в прил. 100.

7. Передвигают один из рабочих электродов на следующий пикет и производят запись со вторым электродом.

8. Сворачивают станцию, переезжают на следующий профиль.

9. При перемещении базовой линии на другой профиль один из профилей проходят дважды с двух разных баз. По данным этих измерений производят увязку участков, отснятых с различных баз.

3.3.12.8. Порядок работы при съемке градиента потенциала аналогичен вышеописанному. Основное отличие заключается в том, что при съемке градиента потенциала базовая и рабочая приемные линии имеют одинаковую длину, обычно 10— 40 м .

Два электрода базовой линии устанавливают неподвижно в спокойном поле. Два электрода подвижной приемной линии перемещают вдоль профилей наблюдений.

3.3.12.9. Работы в горных выработках проводят также по схеме градиента. Базовую линию обычно устанавливают возле устья одного из горизонтов штолен так, чтобы обе установки находились на одной линии. В том случае, когда ствол штольни круто разворачивается или исследования нужно провести вдоль штрека другого направления, ориентировка базовой линии производится таким образом, чтобы обе приемные линии (базовая и рабочая) были параллельны одна другой.

3.3.12.10. Специальные альбомы графиков служат основным материалом для дальнейшей увязки и построения карт равных значений или планов графиков указанных величин j и Dj , приведенных к уровню одной из базовых линий.

3.3.12.11. Контрольные наблюдения (с перестановкой электродов) проводятся в объеме 10 % и выполняются, как правило, на участках с различным геологическим строением.

К приемке полевых материалов в обязательном порядке представляют:

1) диаграммы рядовых и контрольных наблюдений;

2) графики сопоставления рядовых и контрольных наблюдений;

3) материалы расчетов основных погрешностей. Относительная погрешность измерений j и Dj не должна превышать 10 %.

3.3.12.12 . В качестве отчетных материалов работ по МБТ представляются планы графиков параметров j и Dj или карты изолиний.

3.3.12.13. Интерпретация данных МБТ осуществляется в зависимости от типов месторождений, на которых произведены работы. В случае колчеданнополиметаллических месторождений или месторождений других полезных ископаемых, скопления которых могут быть выделены по их высокой по сравнению с вмещающими породами удельной электропроводности, интерпретация результатов МБТ производится так же, как это делается при работе методом заряда.

Карты изолиний j (Dj ) и их графики анализируются совместно с имеющимися геологическими разрезами и другой геологической, геохимической и геофизической информацией на предмет качественной оценки соответствия выделенных в поле блуждающих токов аномалий тем или иным геологическим структурам, рудным телам и тому подобным геологическим объектам.

В результате такого анализа выделяются участки для детальных поисков но­вых рудных тел.