Способ геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/08 

I Изобретение относится к геофизи.ческим исследованиям, а более конкретно к электроразведочному способ изучения мерзлых порол методом нелинейных процессов электрического поля, и может найти применение лри различных .окриологических изысканиях электрометрическими методами в условиях криолитозоны. Извест1гн способ геоэлектроразвед ки мерзлых пород на постоянном и пе ременном токе, основаркый на изучении кажущегося электрического сопро тивления пород 1 J. Известен также метод вызванной поляризации (ВП), основанный на изу поляризуемости мерзлых пород Методы изучения солротигления г(а ходят наиболее широкое распростране ние бх1агодаря своей мобильности и простоте, однако их информативность ввиду 1 изкой разрешающей способност кажущегося электрического сопротивления недостаточна. Большой информативностью и разре шагащей способностью обладает мктоп вызванной поляризации (ВП) ., o.uiaKo разделение мерзлых пород, по литологическому составу та1;же BbiiiniiaeT су щественные трудности. Наиболее крупилм пe.iocтaткo известных методов яв.ляется малая информатршиость и |;едос аточ и:-я достоверность, особенно при изучении мерзлых пород. Кроме того, обособленность мерзлых пород, как гео логических образований . специфичио-сч строения и значительная изменчивость физических свойств тре5у;от особого подхода. Талые и мерзлые осадочные пород) обладают ионной проводимостью, когда НОС5 ГеЛЯМ15 тока являются ионы внутрипоропой илаги. Чистый лед обладает протонной проводимостью, а лед с примесям проводимостью ионов примесей, входя щих в решетку .тьда, т.е. обла,цас-т полупроводниковой проводимостью, зависящей от направления э-лектрического тока. Таким образом, проводимость и поляризуемость осадочных пород при переходе их от талого состояния к мерзлым при определенны условиях под влиянием изменения направления электрического тока мо меняться. В практике поисков рудных месторождений полезных ископаемых методо ВП замечо ш, что процессы ВП в . висимости от направле1 ин иозбулП1лющего тока не.п}И1ейны, (амо возбуждаюniee поле в зависимостг; от паиравлемня тока также н ли Сйпо. 1ричем }if-.:;iiнейность поз б уКидающего ии-рвичппг; ; поля проявляется в большей crei:PHii, чем вторичного по;1Я . Xni;ai-:i4 р rip HHЛенин зтой и;;и нейности ;ии: .: с пи;НОГО К :1ИОГеННОГО СОСТОЯ И}: .: неоднозначе -:. Наибо:1ее близким по чистп с- ;;;С HeiiHbix признаков и ре;;1аемой ча:13К является способ геоэле;с1 роря Г едк;: , ОСНОВаННЫ на ВОЗбуЖ 1е 1- И Н Jfr-;;H разнополярного электрома и измерении налряж; И1:ост-еч мозбуждаюшсмо тока, ::оля iibisiss н н:м 1-:)яризации и не,пинг;йнои ч; .чя)изации при /|рямом и (-6p;i- паnpaijjieiiifHK .ibjii;i;:i4: -vi/b; i7 Согласно указ aniiON v rniifon-j раз1 ОТ1о:1ярное электромаг;пгпк е iipji..в земле возбуждаю-; длите :и, раз)с)иол ярньми ; мпyJИ- caми гостсяшюго тока и измеряют . Т10гч нии. поля с;;:инийвой 11оллри а:;;н :.с |Экпипотенциг1Л ; о; :1Г;;я В: при |П тямом и обратно:- яапрш. г-1ю :( Toi;a. Ос1ии; :лк п- ;:л :тiKOM ;;;) ;. и .)есба, orpnin-nninnK iJijiM i Г( i.-i.. ii )логии, являютс; возбуждения пле1чтр(;магип-:чи; и и измерения 1 е;ип;ейиости, ;;;; j: цие щшмем); л;особ -ro/ibKi; i;;; Phiro), яризу- пп,ился сбье ; ах . ;-:э .;: не1 инейност - нторич 1ог(- . оеГЛ1:ЛЯЯ без 1И1Има;ия ис:ли;11:Й :)(.:; ь козбуждамиит;;- юлл . а:-г(;на ти при лтом час 1ь (;) ;. .п с:,0, ис(; ;;; доиания. М ;рз:; ;р );и,;,, особсмпзо на (|,а кч1(го гер1:ХОЛа ИмЧТрИПОрОВОИ ,Mti, ,; ДаКг по CpajiHCiMlKi с ибь ;: гам): м-11Л;)СЙ по/ яри уемост1.ю и ; уч-г;ь aej;jiHenn 4u иолнризати ю мерзлы. да Ньг;.; способом бе ; накопления ноJKiSHoro сиг-iiajia IC всегда в:;-змож;1о. Игнорирование информации за счет нели {ейности возбуждающего поля еие более сужает возможности способа при изучении мерзлых пород для решения задач определения их криогенного состояния и литологии. Крайне низка и производительность способа, так как значительную часть времени занимает поиск эквипотенциальной линии ВП. Приемные электроды до 3 проведения основных замерон нелиней ных ВП необходимо несколько раз переставить на местности на предполагаемой эквипотенциальной линии до получения минимальных значений разности потенциалов. Цель Изобретения - повышение про изводительности труда и информативности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу геозлектроразведки, основанному на возбуждении в земле разнополярного электр магнитного поля и измерении напряженностей возбуждающего поля, поля ВП и нелинейрюй вызванной поляризации (НВП) при прямом и обратном направлениях питаюа1его тока, разнос ти потенциалов возбуждающего поля и поля ВП измеряют последовательно при возбуждении электромагнитного поля серией импульсов заданной длительности перво}1ачально одной поляр ности до достижения насьицения поля, затем через п тepвaл времени, равН1)Й суммарному времени следования токовых импульсов, - серией той же заданной длите.чьности импульсов дру гой полярности. По отношению потенциалов нелинейного возбуждающего по ля с учетом знака к потенциалам возбуждающего цоля положительной по лярности определяют меру нелинейьос ти возбуждающего поля, по которой судят о криогенном состоянии пород. Возбуждение электромагнитного поля серией коротких импульсов позволяет легко контролировать процесс насыщения БП, исключая перенасьшдени и избавляться от необратимых физике химических процессов в породе, что увеличивает точность измерения абсолютных значений потенциалов ВП и потенциалов ее нелинейности. Интервал между сериями импульсов раз ный суммарному времени следования токовых импульсов, выбран с учетом особенностей возникновения и спада в ионопроводящих средах. К моменту следования последующей серии импуль сов потенциалы ВП предыдущей серии успевают спадать, что позволяет выделять эффект нелинейности возбужда ш;его поля без искажающего влияния п ля ВП между сериями. Кроме того, сам принцип Бозбутвдения электромагнитного поля автоматически предполагает сокращение времени на цикл измерений потенциалов первичного и 074 вторичного полей на каждой точке, что в конечном счете ведет к значительному увеличению производительности труда. Для возбуждения электромагнитного поля применяют прямоугольные импульсы длительностью 27 мс, исходя из особе1 ностей изучаемого объекта (талые - мерзлые грунты). На талых породах, где время переходных процессов менее 10 мс, длительность импульсов можно бьшо бы уменьшить до 10 мс, но при их промерзании время переходных процессов значительно увеличивается и соответственно увеличивается погрешность измерений. Таким образом, чтобы расширить область применения предлагаемого способа, делат 1 импульсы тоХа короче 20 мс нецелесообразно. Нельзя делать длительность импульса и кратной 50 Гц, так как возрастают промышленные помехи. При увеличении Длительности импульсов более 27 мс неоправданно возрастают энергозатраты. Пример 1. Пусть исследования способом геоэлектроразведки проведены установкой вертикального электрического зондирова1П я СВЭЗ) при разносах питаюи;их электродов АВ до 50 м на разрезе с известной геокриологической обстановкой. Разносы, начиная с 1 м, мен.ялись через 0,5 м. Глубина оттаивания составляла около 0,3 м, мощность мерзлоты около 2,3 м. Измеряли разности потенциалов возбуждающего поля при пропускании серии импульсов первоначально положительной полярности (ди +о- ) J а - при пропускании серии импульсов отрицательной полярности (ЛУд-р, ) с последующим расчетом Р .+ ,,- и Меру полупроводникового эффекта ( o-jD ) определяли по отношению разности потенциалов нелинейности поля ( ,- -Л (-.-„4.) к разности поМ DД D тенциалов поля положительной полярности ( лид + 5- ) Зона отрицательных значений сГр до 20% на полуразносах 1,5-2,5 м хорошо увязывается с зоной мерзлоты, так как на полуразносах более 2,5 м значения принимают положительные значения (талые породы). Из экспериментальных данных известно7 что параметр при переходе пород от талых к мерзлым иэменяется от положительных значений к отрицательньм (до -50%).

П р и м е р 2. Измерения проведены в соответствии с примером 1, но здесь разности потенциалов возбуткдающего поля измеряли при пропускании серии импульсов первоначально отрицательной полярности ( uU g4. ) , а затем - при гфопускании серии импульсов положительной юлярности (.g- ) с последуюсдам расчетом тех же параметров и в той же последовательности, что и в примере 1, Полученные результаты сравнили с результатами, полученными в первом случае. Зона отрицателных значений (fjs на полуразносах 1,5-2,5 м также хорошо увязывается зоной мерзлоты. Причем абсолютные

значения параметра (/р отл(-;ча.пись незначительно (в пределах ошибки) от полученных в примере 1, Hsi знак, ни абсолют1:ые значения параметра от значения -знака полярности перпоначальной серии импульсов тока не за висят, а определяются только грокри( генной характеристикой разреза.

Использование предлагаемого спос;. ба reo3J eKTpopa3BeAKH мерэлых гтород обеспечивает по сравнению изве ;-:Ы ми увеличение производительноети работ, а также увеличен1 е ин.форматипности и разрешающей способности ме-годов сопротивления и ВП за счет расширения числа илучаемьх паламетроп мерзлых пород.

СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, основанный на возбуждении в земле разнополярного электромагнитного поля и измерении напряженностей возбуждающего поля, поля вызванной поляризации и нелинейной вызванной поляризации при прямом и обратном направлениях питающего тока, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда и информативности измерений, разности потенциалов возб гжденного поля и поля вь|3ванной поляризации измеряют последовательно при возбуждении электроMartmTHoro поля серией импульсов заданной длительности первоначально одной полярности до достижения насыщения поля, затем через 1нтервал времени, равный суммарному времени с б следования токовЬгх импульсов, - серией той же заданной длительности импульсов другой полярности, по о : ношению потенциалов нелинейного возбуждения поля с учетом знака к потенциалам возбуждающего поля положительной полярности определяют меру нелинейности возбуждающего поля, по которой судят о крг.огенном состоянии пород. О 4