Содержание курса | Семинарские занятия | Литература

Электроразведка.

Геологический факультет МГУ, кафедра геофизических методов исследования земной коры, тел. 939-49-63.

Авторы √ доц. Модин Игорь Николаевич, проф. Шевнин Владимир Алексеевич, доц. Яковлев Андрей Георгиевич.

Курс читается в 4, 6 и 7 семестрах для студентов специальности 011200 √ геофизика.

Объем курса - 118 часов, лекции - 78 часов, лабораторные занятия - 12 часов, семинарские занятия - 28 часов.

Форма контроля. Прием лабораторных работ с собеседованием; зачет в 6 семестре, курс завершается экзаменом.

Аннотация. Курс состоит из трех частей. В первой части излагаются общие характеристики методов постоянного электрического тока. Вторая часть посвящена методам электроразведки постоянным и переменным током. Часть 3 - основы теории методов электороазведки.

Вверх

Содержание курса.

1. Общая характеристика методов постоянного электрического тока.

Основные этапы формирования электроразведки. Классификация методов электроразведки. Модель горной породы с точки зрения электрофизических свойств. Удельное электрическое сопротивление (УЭС) горных пород и факторы его определяющие (пористость, минерализация и т.д.). УЭС горных пород в области перехода температуры через ноль. Анизотропия электропроводности горных пород. Электрические поля диффузионно-адсорбционного, фильтрационного и окислительно-восстановительного происхождения. Явления естественной поляризации (ЕП) и вызванной поляризации (ВП) в ионопроводящих и электронопроводящих средах.

Поле точечного источника постоянного тока в однородной изотропной среде. Изменение глубинности исследования в зависимости от разноса питающих электродов в методе вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ). Поле дипольного источника на поверхности полупространства. Метод сопротивлений. Понятие о кажущемся сопротивлении и способах его расчета. Различные типы электроразведочных установок. Геометрический коэффициент. Вертикальные электрические зондирования. Двухслойные палетки ВЭЗ. Принцип взаимности в электроразведке. Дипольные зондирования, достоинства и недостатки. Различные типы установок электропрофилирования (ЭП) и их особенности. Задача о точечном источнике вблизи вертикальной плоской границы раздела (контакта) двух проводящих сред. Кривые кажущегося сопротивления при пересечении контакта различными установками ЭП.

Прямые и обратные задачи электроразведки.

Информационный электрометрический канал. Шумы и помехи.

Области применения электроразведки.

Лабораторные работы по методам ВЭЗ, ЭП, ЕП.

2. Методы электроразведки постоянным и переменным током.

Схемы измерений в электроразведке, принцип компенсации, автокомпенсации и компарации. Автокомпенсатор. Идея работы, схема, уравнение, назначение. Схемы оценки входного сопротивления прибора и сопротивления заземления.

Метод естественного поля. Основы теории, аппаратура, методика, интерпретация, геологические задачи. Метод заряженного тела в приложении к исследованию рудных тел и в приложении к гидрогеологии. Метод вызванных потенциалов (ВП) на постоянном токе, методы контактного способа поляризационных кривых (КСПК) и частичного извлечения (ЧИМ).

Особенности методов переменного тока по сравнению с постоянным током. Два механизма возбуждения электромагнитного поля в земле. Естественные электромагнитные поля. Методы измерения электромагнитного поля. Уравнения Максвелла в общем виде и для гармонического случая. Поле плоской волны на поверхности однородного полупространства. Метод магнито-теллурического зондирования (МТЗ). Амплитудные и фазовые кривые МТЗ и их свойства. Методика и аппаратура для полевых работ методом МТЗ. Обработка записей МТ-поля. Методы интерпретации кривых МТЗ и задачи решаемые МТЗ.

Ближняя и дальняя зона дипольных источников. Поле электрического и магнитного диполя на поверхности полупространства. Метод частотных зондирований (ЧЗ). Амплитудные и фазовые кривые ЧЗ. Методика полевых наблюдений, их обработка и интерпретация в ЧЗ. Частотно-фазовые измерения ВП (метод ИНФАЗ-ВП). Методы зондирования становлением поля, в том числе в ближней зоне и закрепленных источников (ЗС, ЗСБ, ЗС-ЗИ). Обработка и интерпретация кривых становления поля.

Лабораторные работы по методам дипольного индукционного профилирования (ДИП) и вызванных потенциалов (ВП) с помощью цифровых электроразведочных станций (ЦЭС).

3. Основы теории методов электроразведки.

Система уравнений Максвелла. Вывод телеграфного уравнения для Е и Н. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Закон сохранения электрического заряда. Поле плоской электромагнитной волны в однородном полупространстве. Длина волны, толщина скин-слоя, импеданс. Уравнения для электрических и магнитных полей в кусочно-однородном полупространстве. Уравнения для спектров электромагнитного поля в горизонтально-слоистой среде. Формула Липской. Два вида спектрального импеданса. Основные модели электромагнитного поля и их использование в теории электроразведки. Принцип взаимности и его использование в электроразведке. Принцип суперпозиции электрических полей, потенциалов и плотности тока. Основные типы электроразведочных установок: Геометрический коэффициент установки. Сравнение установок по глубинности, уровню сигнала dUmn, чувствительности, технологичности.

Причины возникновения электрической анизотропии. Точечный источник на поверхности однородного анизотропного полупространства. Парадокс анизотропии. Установки для изучения анизотропии и их сравнительная характеристика.

Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме. Граничные условия для потенциала и нормальной компоненты плотности тока. Вывод уравнения Лапласа. Закон Кирхгофа. Условия затухания поля на "бесконечности". Потенциал и электрическое поле вблизи точечного источника тока (условия на источнике).

Электрическое поле, потенциал и кажущееся сопротивление вблизи вертикального контакта двух изотропных и двух анизотропных сред.

Явление вызванной поляризации. Эпюра напряжения на приемных электродах MN при зарядке и спаде вызванной поляризации (ВП). Поверхностная и объемная ВП рудных объектов. Методика полевых наблюдений. Параметр кажущейся поляризуемости. Идея расчета ВП через r _к. Индукционная помеха и способы борьбы с ней.

Задача о потенциале и электрическом поле точечного источника на поверхности горизонтально-слоистого полупространства, внутри горизонтально-слоистого полупространства, на поверхности двухслойной среды с анизотропным основанием.

Двухмерные и трехмерные задачи. Потенциал и электрическое поле естественно-поляризованной сферы и горизонтального цилиндра.Метод интегральных уравнений для решения задач постоянного тока. Идея метода. Основные этапы алгоритма. Метод конечных разностей для решения задач постоянного тока. Преимущества и недостатки метода. Основные типы искажений кривых ВЭЗ.

Источники естественного электромагнитного поля Земли. Аппаратура, методика полевых наблюдений МТЗ. Обработка и методы интерпретации МТ - зондирований. Задача Тихонова-Коньяра. Плоское поле в горизонтально-слоистой среде. (Постановка и решение задачи). Амплитудно-фазовые кривые МТЗ. Их свойства, методы одномерной интерпретации в методе МТЗ. МТЗ в случае горизонтально-неоднородных сред. Методы решения прямых задач на примере 2D-сред. Тензор импеданса в неоднородных средах. Искажения кривых МТЗ в неоднородных средах.

Решение прямой задачи для горизонтального электрического диполя на поверхности горизонтально-слоистой среды (гармонический случай). Ближняя и дальняя зона дипольных источников. Аналитические выражения для компонент поля горизонтального электрического диполя и вертикального магнитного диполя в ближней и дальней зонах на поверхности однородного полупространства. Анализ поведения электромагнитного поля в ближней и дальней зонах. Механизм возбуждения поля в обеих зонах.

Аппаратура и методика полевых работ и обработка данных в методе ЧЗ. Свойства кривых ЧЗ и методы их одномерной интерпретации. Метод ЗС. Связь между переходными и частотными характеристиками среды. Выражения для компонент электромагнитного поля в режиме становления на поверхности полупространства. Различные модификации метода ЗС (ЗСД, ЗСБ и ЗС-ЗИ). Аппаратура и методика полевых работ. Обработка и методы интерпретации.

Основы георадиолокации. Скорость электромагнитной волны в горных породах. Коэффициент отражения. Области применения метода.

Вверх

Семинарские занятия.

Правила интерпретации 3-слойных, 4-слойных и многослойных кривых ВЭЗ с помощью двухслойных и вспомогательных палеток и номограмм-палеток В.К.Хмелевского. Кривые Дар-Заррук, их расчет и использование для геологического анализа многослойных кривых ВЭЗ. Принципы групповой интерпретации кривых ВЭЗ. Оценка погрешностей интерпретации ВЭЗ. Учет и использование дополнительной информации при интерпретации ВЭЗ. Методика интерпретации ВЭЗ на ЭВМ. Принцип эквивалентности по S и T. Номограммы А.М.Пылаева и их использование. Совместная интерпретация МТЗ и МТП.

Вверх

Литература.

Основная:

1. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. М., МГУ, Ч.1. 1970; ч.2. 1971; ч.3. 1975.
2. Хмелевской В К. Электроразведка. М., МГУ, 1984.
3. Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. М., Недра, 1991.

Дополнительная:

1. Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом магнитотеллурического профилирования. М., Недра, 1968.
2. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально-однородных сред. М., Недра, 1991.
3. Бобровников Л.З., Кадыров И.Н., Попов В.А., Электроразведочная аппаратура и оборудование. М., Недра, 1979.
4. Ваньян Л.Л. Основы электромагнитных зондирований. М., Недра, l965.
5. Вешев А.В., Ивочкин В.Г., Игнатьев Г.Ф. Электромагнитное профилирование. Л., Недра, 1971.
6. Жданов М.С. Электроразведка. М., Недра, 1986.
7. Заборовский А.И. Электроразведка. М., Гостоптехиздат, 1963.
8. Краев А.П. Основы геоэлектрики. М., Недра, 1965.
9. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1982.
10. Огильви А.А., Хмелевской В.К. Сборник задач и упражнений по электроразведке. М., МГУ, 1964.
11. Электрическое зондирование геологической среды. /Ред. В.К.Хмелевской и В.А.Шевнин. М., МГУ. Ч.1 1988, Ч.2 1992.
12. Электроразведка методом сопротивлений. / Ред. В.К.Хмелевской и В.А.Шевнин М., МГУ, 1994.
13. Электроразведка. Справочник геофизика. Кн.1,2. М. , Недра, 1989.

Вверх | Содержание курса | Семинарские занятия | Литература