Способ геоэлектроразведки Советский патент 1986 года по МПК G01V3/08 

I

Изобретение относится к способам геоэлектрической разведки, основанным на изучении блуждающих переменных электрически полей, и может быть использовано при выполнении электрораэведочиьк работ в условиях вертикально-слоистых разрезов.

Цель изобретения - повышение производительности геоэлектрических исследований в районах с интенсивными промышленными помехами.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения направлений токовых линий в среден на фиг. 2 - результаты измерений по про .фил го.

Устройство содержит электроды I и 2 для измерения ортогональных компонент электрического поля (E,(,Eu) относительно общего электрода 3, потенциометр 4, суммирующий резистор 5, интегрирующий микровольтметр 6, усилитель 7, интегратор 8, индикатор 9 нуля, мгновенное направление 10 тока по отношению к измерительным электродам

На фиг. 2 изображены профиль 11 измерений (в плане), пункты измерений и соответствующие отрезки 12-16 токовых линий, пересекающих профиль наблюдения, кривая 17 изменения пара метра tg q, по профилю, геологический разрез 8 по профилю 11, рудная зона 19, проводящие рыхлые отложения 20.

В предлагаемом способе исследуются особенности распространения электрических полей, вызванных деятельностью промышленных предприятий которые создают помехи при всех других способах измерений. Эти поля названы полями блуждающих токов промышленной частоты,, или полями техногенных токов. В излучаемых полях выделяют повторяющуюся (регулярную) часть и изменяющуюся часть (флуктуации). Считают, что флуктуации характеризуют промьтшенный объект, порождающий техногенные токи и в предлагаемом способе их не используют. Регулярную часть связывают с особен ностями геоэлектрического строения земной коры на основе следующих пред ставлений: в реальных условиях верти кально-слоистой среды существует анизотропия проводимости, т.е. вдоль некоторого направления, совпадающего с направлением простирания пород повьшенной проводимости, существуют

364042

более благоприятные .условия для распространения .тока, чем вдоль другого направления, пересекающего породы высокого сопротивления. Изучая и срав- , нивая направления токовых линий (векторов тока) по поверхности участка исследований, можно определить изменения направлений векторов тока, отражающие изменения проводимости JQ вдоль поверхности участка. Так, если изучаемая площадь находится на расстоянии г от объекта, порождающего поле, большем, чем изменение этого расстояния г в пределах участка,

jr т.е. Л г «г, то мгновенные значения напряженности электрического поля ((1ы)) можно считать постоянными для всех пунктов наблюдения. При этом имеет место простая зависимость

20 f (Т)Р(б)(1о), (1)

-

где f(j) - функция вектора распределения тока;

F (б) - скалярная функция распределения проводимости. Если в объеме, горных пород вблизи пункта измерения К имеет место увеличение проводимости, то в этом объеме будет повышение плотности тока

25

30

ujv. -ud.e (i)

(2)

за счет ее уменьшения в окружающих породах. При этом токовые линии будут концентрироваться в объеме с

повьш енной проводимостью. Полный

вектор плотности тока в точке К мож- jip представить как сумму векторов совпа,цающего с обшд1М даправле- нием простирания пород и uj, - сов падающего с направлением приращения проводимости

(3)

Разложим вектор uj иа две проекциид одну по направлению вектора JQ, , другую на перпендикуляр к

этому направлению j . При этом uj может быть определена как

kn

50UJ,(JK

sinqi...

(4)

где Я у угол между направлением простирания пород и вектором. . .

Отсюда

Лик

81пй ,..

hnl

tgq nт ;

или

(5)

Значение тангенса угла отклонения токовых линий от направления простирания пород характеризует приращение прводимости, что позволяет вьщелять на общей площади участки пород по- ниженного сопротивления. Направление по профилю наблюдений, совпадающее с- направлением возрастания уг- ла { есть направле тие увеличения проводимости пород.

Измерительное устройство (фиг.1) собрано таким образом, что электрод Г соединен с первым неподвижным контактом потенциометра 4,электрод 2 - с вторым неподвижным контактом, а подвижный контакт соединен с рующим резистором 5 и входом интегрирующего микровольтметра-6, состоящего из последовательно соединенных усилителя 7, интегратора 8 и инди- катора 9.нуля напряжения, общий провод микровольтметра соединен с вторым выводом резистора 5 и общим элетродом 3 измерительной установки. Часть устройства, включенная между измерительными электродами и входом микровольтметра, представляет собой сумматор на резисторах, где R4 верхняя часть потенциометра, R - нижняя часть потенциометра, 5 мирующий .резистор. Интегратор 8 исключает влияние флуктуации на резултаты измерения.

Направление токовой линии определяется на основе следующего. Ток, протекающий вдЬль линии 10 (фиг.1), наводит на электродах 1-3 разность потенциалов

и(-М/рз1пс,

(6)

а на электродах 2 и 3, ориентированных по простиранию пород

p Coscy. (7)

На резисторе R происходит алгебраическое сложение токов, возникающих от этих разностей потенциалов. Поскольку и, и Ug противофазны, про- тивофазны и токи в сумматоре, следовательно есть такое положение движка потенциометра 4, при котором результат сложения равен нулю.

I,R5+l2R5 0; 1,,

(8)

j 0

5 о 5

0

1,и,/(к;+К5); ,/(R;+RJ)..

Из (8), учитывая (10), получаем ,||

(6),

(9)

(10) (7), (9)

0

5

0

Cf,arctg( ), (11)

4 з

где R4-t-R | R4.

Величина Ср, может быть непосредственно найдена по положению подвижного контакта потенциометра, если с ним связана шкала, проградуирован- ная в угловьгх мерах.

Приведенные результаты практических измерений (фиг. 2) по профилю, выбранному вкрест простирания пород, показывают, что токовые ли- , НИИ имеют направление, близкое к известному направлению простирания пород. График 17, отражающий изменение тангенсов угла (f , коррелирует с известным изменением проводимости по профилю, где в левой части разреза повьпдение проводимости связано с влиянием рудной зоны, а в правой части - с влиянием наносов.

Формула изобретения

Способ геоэлектроразведки, основанный на измерениях электрических полей переменного тока по системе параллельных профилей, по которым определяют простирания контактов горных пород различной проводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда в районах с интенсивными промьппленными помехами, измеряют направления токовых линий блуждающих токов промьццленной частоты, измеренные направления сравнивают с базисным направлением, причем за базисное направление принимают среднее статистическое из всех измеренных направлений токовых линий, по результатам сравнения определяют приращение проводимости горных пород, а по - известным изменениям проводимости судят о наличии контактов горных пород и их простирании.

Изобретение относится к электроразведочным работам в условиях вер- тикально-слоистых разрезов. Способ позволяет повысить производительность труда путем измерения направления блуждающих токов промьшшенной частоты в районах размещения горнопромышленных предприятий. Измеренные направления сравнивают с базисными направлениями, за которые принимают среднее статистическое из всех измерен- ньпс направлений токовых линий.. По результатам сравнений определяют приращение проводимости горных пород, места контактов горных пород и их простирание на местности. 2 ил. Q (Л ts) СО О5 Nj

11

ML

фиг.1

13

1

15/

/

х

Составитель Л.Воскобойников Редактор Н.Тупица Техред М.МоргенталКорректор О.Луговая

Заказ 3086/48 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

пи делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое пред17риятие., г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг.2