Способ геоэлектрической разведки Советский патент 1983 года по МПК G01V3/12 

(5) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ

1

Изобретение относится к геоэлектрической разведке переменным током и может быть использовано, в частности, в рудной геофизике при поиске полиметаллов, нефти и газа.

Известен способ геоэлектрической разведки методом непрерывных частотных зондирований, основанный на том, что на поверхности Земли с помощью генератора переменного тока, подключенного к заземленному электрическому или незаземленному магнитному диполю, возбуждают электромагнитное поле. Затем в каждой заданной точке исследуемого Iрегиона срегистрируют горизонтальную составляющую электрического поля или вертикальную составляющую магнитного поля поочередно на всех частотах рабочего диапазона. По полученным данным строят кривые частотного зондирования. Интерпретацию полученных данных .осуществляют путем подбора теоретичесКОЙ кривой (палетки), наиболее близкой и экспериментальной ГО.

Недостатком этого способа является то, что пространственный спектр сигнала в исследуемых точках представляет собой сложную суперпозицию пространственных гармоник поля, отраженных от различных слоев земной коры. Следствием этого являются сложность обработки и недостаточная точность измерений. Другим недостатком является низкая разрешающая способность по горизонтали, обусловленная тем, что для зондирования слоя, расположенного на глу бине h, расстояние между приемником и передатчиком должны быть порядка (5-8) h. Кроме того, для снятия кри« вых частотного зондирования на большой площади требуется частая перебазировка генераторной установки, что ведет к увеличению сроков и стоимости полевых работ. Наиболее близким по совокупности сходных признаков к данному техническому решению является способ геоэлектрической разведки, основанный на том, что измеряют в заданных точках исследуемого региона электрические и магнитные компоненты электромагнитного поля, обусловленного ионо сферными токами. Затем определяют поверхностные импедансы в заданных точках, по которым судят о строении геоэлектрического разреза, т.е. распределении проводимости горизонтально-слоистого разреза земной коры и верхней мантии, (23. Недостатком этого способа, как и других способов магнитотеллурического зондирования яаляется низкая до товерность , так как измерения провоп дятся в узком диапазоне частот (периоды сигналов, создащих магнитотел лургическое поле, лежат в диапазоне от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, что дает сведения лишь о стрюении саквах глубоких слоев земной коры. Геологическая интерпретация полученных данных носит качест венный характер и не позволяет с дос таточной достоверностью судить о стр ении всего геоэлектричесхого разреза в целом. Низкая достоверность спо соба обусловлена также неопределенностью источника, создавэщего магнито теллурическое поле. Целью изобретения является noffijшение достоверности способа, Постабленная цель достигается тем что согласно спосс у геоэлектрическо разведки, основанному на том, что из меряют в заданных точках исследуемого региона ,Э1 ектрические и магнитные компоненты электромагнитного поля, обусловленного ионосферными токами, и по поверхностному и№ едансу в этих точках судят о строении геоэлектрического разреза, дополнительно воздействуют на нижнкно ионосферу мощным радиоизлучением, модулированным по амплитуде набором сигналов частот в диапазоне от долей Герц до несколь ких килоГерц, формируют в нижней ионосфере возмущенную область, с. помощью которой преобразуют амплитудно-модулированное радиоизлучение в электромагнитный сигнал на частоте модуляции, и измеряют а заданных точ ках исследуемог® региона электрическую и магнитную компоненты элёктромагнитного поля для всех значений набора частот модуляции. На чертеже представлен вариант блок-схемы устройства, реализующего способ. Устройстве содержит канал 1 передачи и N каналов 2 приема (N число заданных точек исследуемого региона). Канал передачи включает в себя последовательно соединенные программатор 3, генератор Ц и передатчик 5с антенной 6. Каналы приема расположены в заданных точках исследуемого региона. Каждый из них включает в себя датчИки 7, 8 электримеской и магнитной компонент поля, подключенные к соответствующим входам блока 9 обработки. На выходе блока 9 включен блок 10 регистрации. Расстояние S между каналами t и 2 задается в виде ,где расстояние а - коэффициент определяется мощностью передатчика 5, b минимальное расстояние, на которюм можно пренебречь прямыми наводками в приемной аппаратуре ( км), В качестве генератора могут быть использованы серийные генератог-, .ры, например, генераторы типа ГЗ-105 или ГЗ-110, В качестве передатчика 5 могут быть использованы серийные передатчики мощностью 100 кВт и выше. Антенна 6 выполнена в виде синфазной горизонтальной решетки, подвешенной на высоте 2 А/ ( Л,- длина рйбочей волны передатчика 5). Датчик 7 выполнен в виде двух заземленных электродов. Датчик 8 может быть выполнен в виде вертикальной рамки воздушного типа или в виде катушки с ферритовым сердечником. Блок 9 может быть выполнен либо в аналогоBUM варианте, либо в цифровом, В качестве блока 10 регистрации могут быть применены приборы серийного типа, например, самописец типа Н-ЗОбО (в случае аналогового исполнения блока 9) или перфоратор, а также цифровой магнитофон (в случае цифрового исполнений блока 9). , Геоэлектрическую разведку с помощью разработанного способа осуществляют следующим образом, С помощью генератора k и передатчика 5 канала 1 формируют мощное радиоизлучение, модулированибе по амплитуде сигналом частоты жит в диапазоне от долей герц до , нескольких килогерц). Воздействуют этим излучением на нижнюю ионосферу с помощью антенны 6. При таком воздействии за счет тепловой нелинейности ионосферы в ней формируется возмущенная область, характеризующаяся модулированным нагревом элект.ронов. При этом осуществляется пре образование мощного радиоизлучения, модулированного по амплитуде сигналом частоты51л в излучение ионосфер ных токов на частоте модуляцииЙ Для частот модуляции, лежащих в диапазоне от долей Герц до нескольких килоГерц на Земле выполняются инпедансные .граничные устоаия, и на произвольном расстоянии от передатчика электромагнитное поле в Земле представляет собой плоскую волну, распространяющуюся вертикально вниз Затем осуществляют прием горизон тальных электрической и магнитной компонент поля на поверхности Земли в каждой заданной точке исследуемого региона с помощью датчиков 7 и 8 соответствующего канала 2. С помощью блока 9 получают сигналы, пропорциональные амплитуде и фазе поверхностного импеданса Земли в каждой заданной точке исследуемого региона 7 fo HMvbt:(fflt.) ,) . (й,- j,Vj) i - поверхностный ; импеданс земл ; . в точке; координаты j-й точки измерения; (i. .й горизонтальные электриче кая и магнитная компонент поля на повер ности Земли в j точке; - частота модуляции (|а1,2 « fin/ С помощью блока tO фиксируют сигналы пропорциональные амплитуде и фазе поверхностного нмпеданса в каждой заданной точке исследуемого региона для частоты модуляции filj. С помощью программатора 3 изменяют частоту генератора по заданной программе. Для каждой частоты модуляции, повторяют весь цикл измерений. При этом в каждом канале 2 с помощью блока 10 (Ьиксиоуют сигналы пропорциональные амплитуде и фазе по верхностного импеданса Земли в каждой заданной томке исследуемого региона для всех частот .-Данные полевых измерений сводятся в карты зависимости амплитуды импеданса Zfi.;, X, Y) от координат X, Y для различных частот Sl|(Slr используется как параметр). Изолинии этих карт соответствуют распределению геологических структур в исследуемом регионе. Чем ниже частота Q., тем более глубокие слои отражают карты. Достоинством способа является возможность детального восстановления структуры исследуемого разреза за счет решения обратной задачи: каким должно быть строение разреза, чтобы обеспечить заданные значения импеданса на поверхности Земли. Обратная задача решается для модели среды в виде tn слоев, каждый из которых имеет прюводимость и граничит с нижележащим полупространством на глубине h| П«1,2,... ,ni). Решение обратной задачи дает сведения oCf- , h для fn слоев (m определяется мощностью ЭВМ). С помощью данного способа можно также проводить элект|х)разведку наклонных структур. При этом в каждой точке исследуемого региона необходимо расположить два приемных канала, причем электрические оси датчиков 7 и В в этих каналах должны быть взаимно перпендикулярны. При зондировании наклонных структур импеданс анизотропен. Таким образом, в данном способе геоэлектрической разведки реализо- ванр формирование зондирующего сигн§ а в заданном месте ионосферы, после оторого в Земле представляет собой /юскую волну, распространяющуюся вер икaльнo вниз, и осуществлено изнереие амплитуды и фазы поверхностного мпедЬьса Земли в заданных точках иследуемого региона для заданного наора знамений частоты зондирующего игнала. Это позволяет судить о стронии всего геоэлектрического разреа в целом и решить задачу о струкуре подстилающего полупространства по измерениям поверхностного имеданса Земли, в результате чего обепечивается положительный эффект овышается достоверность способа геолектрической разведки.

Дополнительным достоинством способа является то, что генераторная часть установки значительно удалена от района разведки. При этом для проведения геоэлектроразведки по способу могут быть использованы передающие средства связи. Кроме этого, могут быть использованы специал ь-( ные исследовательские стенды, созданные в ряде научныхцентров страны для изучения нелинейных процессов в ионосфере.

Формула изобретения

Способ геоэлектрической разведки,, основанный на том, что измеряют в заданных точках исследуемого региона электрические и магнитные компоненты электромагнитного поля, обусловленного ионосферными токами, и по поверхностному импедансу судят о строении геоэлектрического разреза, отличающийся тем, что.

771

L IbQIK

гХ

kJM.J

с целью повышения достоверности способа, воздействуют на нижнюю ионосферу радиоизлучением, модулированным по амплитуде набором сигналов

частот в диапазоне от долей Герц до нескольких килоГерц, формируют в нижней ионосфере,возмущенную облает ь, с помощью которой преобразуют амплитудно-модулированное радиоизлучение в

электромагнитный сигнал на частоте модуляции, и измеряют в заданных точках исследуемого региона электрическую и магнитную компоненты электромагнитного поля для всех значений наборд частот модуляции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).