Способ геоэлектроразведки

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<11>934413 (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 060690 (21) 2935277/18-25

1 с присоединеййем заявки №

1И!М Кл з

G 01 Ч 3/02

Государстыенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070682. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 07.0682

РЗ) УДК 550.837. (088.8) (72) Автор изобретения

I (1 л.

j I

1 !

С.Ю. Баласанян

Читинский политехнический институт (7! ) Заявитель (54 ) СПОСОБ ГЕОЭЛЕК1РОРЛЗВЕцКИ

Изобретение относится к геофизв— ке, связанной с изучением естественного электрического поля (ЭП) электрохнмической природы, и может быть использовано на стадии детальных исследований для поисков и раэвещси месторождений полезных ископаемых, решения задач инженерной геологии и гидрогеологии.

Известны способы измерения естественных электрических полей: способ градиента потенциала, способ потенциала, способ с неоднократным измерением потенциала и температуры Земли, способ азимутальных измерений(1).

Все эти способы из-за анизотропности геологической среды не позво- ляют получать однозначной картины распределения поля ЭП.

Наиболее близким к предлагаемому является способ геоэлектроразведки, в котором измеряют разности потенциалов естественного электрического поля с помощью круговой установки относительно электрода, размещенного в центральной точке установки, по результатам измерений строят круговые диаграммы и судят о строении объекта исследования (2).

Недостатком способа является то, что он не дает правильного представления о .структуре поля ЭП в пределах азимутального (кругового измерения),, так как в нем не учтено влияние тем-пературы поверхностного. слоя Земли на потенциал ЭП.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе геоэлектроразведки, заключающемся в измерении разности потенциалов естественного электри15 ческого поля с помощью азимутальнай установки относительно электрода,. размещенного в центральной точке установки, по результатам измерений строят полярные круговые диаграммы и судят о строении объекта исследования, перед измерением разности потенциалов естественного -электрического поля дополнительно измеряют температуру в центре установки н в точках расположения перемещаемого электрода азимутальной установки, по результатам измерений температуры определяют радиус круговой установки, на котором температура в точке .стояния центрального электрода и в точках стояния перемещаемого электрода

ЭЗ44аЗ одинакова в течение времени, затрачиваемого на аэимутальное измерение, или меняется в этих точках на одинаковую величину.

Необходимость именно азимутальных измерений для получения полной, 5 реальной картины распределения поля

ЭП, что особенно важно на стадии де,:тальных исследований, доказывается следующим образом. как показывают исследования фи- 10 эических свойств .горных пород, все Они обладают одной общей особенностью — анизотропией. Аниэотропия физических свойств приводит к аниэотропии геофизических полей, 15 в том числе и поля ЭП. Признать факт зависимости поля ЭП от направления.— значит признать необходимость рассмотрения его как тензорного поля, а тензорное поле на поверхности наблюдения однозначно определяется двумерным тензором второго ранга.

Последний является сложной фигурой, представляющей собой геометрическое место точек концов вектора, выходящего из центра произвольно выбран- ной системы координат. Из определения поля ЭП, как тенэорного поля, вытекает рациональный способ его регистрации на плоскости наблюдения.

Это азимутальные измерения относительно некоторой опорной точки, совмещенной с центром координатной системы отсчета. Азимутальные измерения на плоскости есть вращающаяся система двух координат (х,у), где двумерный тензор (азимутальная диаграмма) инвариантен по отношению к повороту осей координатной системы, а составляющие его меняются, в результате чего вектор напряженности 40 поля ЭП имеет различную величину в различных направлениях (азимутах) и однозначно характеризует поле ЭП .на поверхности наблюдения.

Для доказательства тензорной 45 структуры поля ЭП и, следовательно, необходимости аэимутальных измерений для однозначного его описания, рассмотрим некоторый объем реальной геологической среды с произвольно распределенным в ней полем ЭП. Для этого представим три пересекающиеся плоскости, проходящие через одну и ту же точку Я, в которой определим число составляющих поля ЭП, однозначно характеризующих его. Здесь каждая из трех плоскостей есть направление, в котором соответствующим образом распределены свойства среды, а следовательно, и поле ЭП обозначим его символом П .

Рассмотрим разрез, представленный площадкой д S„, перпендикулярной оси М, и разложим поле Пх, действующее на этом разрезе в точке A„ на составляющие его компоненты П Хх,f1 „,65

П „. Первый индекс у знака поля fl (х, у, z) обозначает направление компоненты поля П„, а второй (х) — направление нормали к поверхности (этот индекс совпадает с индексом рассматриваемой площадки д Ях).

Таким образом, поле Пх, действующее на площадке дЯх, с учетом единичных векторов (i., j, k)> направленных по осям координат, будет равно:

fix => ff xx + j " х + ) х

Точно также получаются и другие составляющие поля fl....

Ориентировка площадок в общем случае может быть произвольной. Тогда поле П„, действующее на произвольно ориентированной единичной площадке, внешняя нормаль к которой имеет направление и, связано с составляющими Пх, П, П -соотношением:

П =ПХс э(п,х)+П,„со&(п, )+ П соз (и z), () где cos (ft х) cos (n y) cos (n z) направляющие косинусы. Отсюда урав-. нение (1) для произвольно ориентированных площадок запишется так хп ПXxñss(п,х)+Tl õсоз (п4)+П соз(п,г) (ъ) йли в более общем виде:

Р, =+П ° .,n (4) где п1 может принимать значения

Ох cos(n õ) ф и> cos(nay);nz=cos (п,z) .

Девять величин Пхх, Пх и т.д. полностью характеризуют рассмотренное поле ЭП в точке А, .а. следовательно, в любой точке геологического пространства, и могут быть записаны в виде матрицы:

Пхх

П.. = Пх

f) Х2.

П . х

П ffz (5) Х Х

Это и есть тензор второго ранга поля П . А поскольку этот тензор будет меняться от одной точки пространства к другой, то само поле П будет представлять собой тензорное поле, создаваемое в каждой точке пространства девятью числами. На поверхности наблюдения это поле будет однозначно характеризоваться двумерным тенэором второго ранга, получение которого возможно только с помощью азимутальных наблюдений относительно опорной (центральной точки).

Предлагаемый способ предназначен для расшифровки природы локальных аномалий ЭП, полученных способом потенциала в ходе производственной стадии работ.

Опорный (нулевой ) электрод эаземляют в непосредственной близости от точек наблюдения, на которой способом потенциала отмечена аномалия ЭП.

934413

Формула изобретения

Составитель Л.Воскобойников

Техред Л. Пекарь Корректор И.Муска.

Редактор M.Têà÷

Заказ 3930/42 Тираж 717 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент . r.óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Выбор расстояния между опорным и измерительным электродами производят с учетом влияния температуры поверхностного слоя Земли на величину потенциала ЭП. Для этого необходимо произвести серию измерений тем- 5 пературы в точке стояния опорного электрода и в предполагаемых точках стояния измерительного электрода. На основе этих измерений выбирается расстояние, на котором температура поч- )0 вы в точке стояния опорного электрода и в точках стояния измерительного электрода одинакова или в течение азимутального измерения, занимаемого

10-15 мин, меняется на одинаковую величину.

Производят азимутальные измерения

ЭП, например, с неизменным радиусом круговой установки по азимутам: 0;

45;90; 135; 180; 225; 270 и 315О.

Обработка результатов сводится к построению полярной диаграммы (двумерного тензора второго paHra). Для этого откладывают значения h U g no соответствующим азимутам, выходящим из центра диаграммы (центр диаграммы соответствовал положению опорного электрода),и соединяют концы отложенных значений aU g прямыми линиями.

Построенная таким образом диаграмма обладает рядом интерпретационных ЗО признаков: определенной формой, площадью, знаком потенциала различных частей диаграммы, осями анизотропии, по которым с достаточно высокой точностью можно судить и принадлежности 35 локальной аномалии ЭП к изометрическому объекту или к вытянутому, обладающему высокой электрохимической активностью, т.е, предмету поиска кварц-молибденовым жилам. 40

Положительные результаты получены и при выделении предлагаемым способом зон интенсивной трещиноватости горных пород. Использование предлагаемого способа измерения естественных 45полей обеспечивает по сравнению с известными получение однозначной картины распределения поля ЭП, связанной с особенностями геологического строения объекта, что особенно важно на стадии детальных геофизических исследований при расшифровке геофизических аномалий;..повышение объективности и качества получаемой информа-. ции; повышение эффективности геофизических работ методом естественного поля; экономический эффект, связанный с возрастающей вероятностью правильного решения поставленной геологической задачи,. которая приводит к со-. кращению дорогостоящих буровых, горнопроходческих и других специальных . работ.

Способ геоэлектроразведки, согласно которому измеряют разности потенциалов естественного электрического поля с помощью азимутальной установки относительно электрода, размещенного в, центральной точке установки, по результатам измерений строят полярные круговые диаграммы и судят о строении объекта исследования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед измерением разности потенциаI лов естественного электрического поля дополнительно измеряют температуру в центре установки и в точках ра<>положения перемещаемого электрода азимутальной установки, по результатам измерений температуры определяют радиус круговой установки, на котором температура в точке стояния центрального электрода и в точках стояния перемещаемого электрода одинакова в течение времени, затрачиваемого на азимутальные измерения, или меняется в этих точках на одинаковую величину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Семенов A.A. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л., Недра, 1974 с. 172190 °

2. Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки, ч. 1. Из-во МГУ,.

1970, с. 100, 188 (прототип).