Геофизические методы исследования земной коры7.3.4. Принципы решения обратных задач электроразведки.
Накопленный материал по физическому и математическому моделированию
прямых задач электроразведки привел к созданию методов решения обратных
задач, т.е. определению тех или иных параметров геоэлектрического
разреза по наблюденным графикам 
, 
или, например,
кривым КС. Решение обратных задач неоднозначно в силу его некорректности,
как и всех обратных задач математической физики. Некорректность проявляется
в том, что малым изменениям наблюденных параметров поля могут соответствовать
большие изменения параметров разреза. Этот физический факт получил
название принципа эквивалентности. Принципом эквивалентности объясняется,
например, невозможность точного определения мощностей ( 
) и удельных электрических сопротивлений ( 
) тонких слоев, горизонтально слоистого разреза, хотя такие
параметры, как продольные проводимости ( 
) либо поперечные сопротивления ( 
), в определенных разрезах расcчитываются однозначно (см. 9.1).
Методы решения обратных задач электроразведки являются основой количественной интерпретации данных электроразведки (см. 9). Сущность их сводится к подбору и сравнению полевых графиков и кривых с теоретическими, полученными в результате решения прямых задач. Для этого созданы альбомы типичных теоретических кривых (палетки) или программы для их теоретического расчета с помощью ЭВМ (см. 9.1).
8. Аппаратура, методика и сущность разных методов электроразведки
8.1. Принципы устройства и назначение аппаратуры для электроразведки
Из-за наличия множества методов электроразведки используются или создаются специально разнообразные комплекты аппаратуры и оборудования. Создаваемые и выпускаемые малосерийные приборы быстро устаревают и непрерывно совершенствуются в направлении увеличения числа одновременно регистрирующих каналов, компьютеризации измерений и обработки информации. Поэтому остановимся лишь на принципах устройства и назначения основных групп приборов. Для изучения небольших глубин (до 500 м) используются переносные приборы и оборудование. Разведка больших глубин (свыше 0,5 км) осуществляется с помощью электроразведочных станций (ЭРС). Ускоренное геологическое картирование и поиск полезных ископаемых на глубинах до 200 м выполняется с помощью аэроэлектроразведочных станций.8.1.1. Общая характеристика и назначение аппаратуры и оборудования для электроразведки
В комплект аппаратуры и оборудования обычно входят следующие блоки.- Машинные генераторы, батареи, аккумуляторы постоянного тока, которые предназначены либо для непосредственного питания заземлений, либо являются источником энергии для получения напряжений разной частоты и формы, питающие заземления или незаземленные контуры. Машинные генераторы работают от двигателя автомобиля или бензоэлектрических агрегатов. Для работ могут использоваться наборы анодных батарей напряжением до 100 В или аккумуляторов.
- Измерители или регистраторы тока в питающих линиях, сила которого (
) может меняться от 0,01 до 100 А. - Измерители или регистраторы разностей потенциалов (
), предназначенные для определения амплитуд, а на переменном токе и фаз сигналов в приемных линиях. Это могут быть микро- или милливольтметры, осциллографы или магнитные регистраторы. Они бывают аналоговыми, когда сигналы получаются в видимой форме на стрелочных приборах, фото- или рулонной бумаге. Сейчас чаще применяются цифровые приборы, в которых сигналы кодируются в двоичном цифровом коде, а затем их цифровые значения высвечиваются на шкале прибора или записываются на магнитофон. Измерительные и регистрирующие приборы для электроразведки должны отличаться следующими техническими характеристиками: определенным частотным или временным диапазоном; широким динамическим диапазоном: пределы измерений разностей потенциалов меняются от 0,01 до 1000 мВ; пороговой чувствительностью порядка 10 мкВ и точностью в пределах 
; входным сопротивлением свыше 1 Мом; высокой помехозащищенностью, особенно от помех промышленной частоты 50 Гц; иногда возможностью ручной или автоматической установки нуля прибора для компенсации электродных разностей потенциалов; отсутствием или наличием микропроцессоров, обеспечивающих измерение, контроль и обработку информации; способами и источниками питания электронных схем; способностью работать в сложных полевых условиях и т.п. - Электроды-заземлители для гальванического создания поля в Земле и измерения разностей потенциалов, пропорциональных напряженности электрического поля. В качестве электродов для питающих линий АВ используются стальные, а для приемных линий МN - медные или латунные электроды длиной 0,3 - 1 м и диаметром 1 - 3 см. В поляризационных методах применяются неполяризующиеся электроды, которые состоят из заземляемого пористого (керамического или брезентового) сосуда с раствором медного купороса и медного стержня в нем.
- Незаземленные контуры: петли диаметром до 4 км и рамки диаметром до 1 м, предназначенные для индуктивного возбуждения поля или измерения напряженности магнитного поля.
- Вспомогательное оборудование, включающее провода невысокого сопротивления, большой механической прочности и с хорошей изоляцией, катушки, кувалды и др.
8.1.2. Переносная аппаратура.
Для электроразведки небольших глубин с поверхности Земли и в горных выработках используются различного рода переносная аппаратура и оборудование, состоящие из ряда блоков, общей массой 20 - 100 кг.
Переносная генераторно-измерительная аппаратура обычно приспособлена для работ одним-двумя методами. Она чаще всего имеет один-два канала измерения разностей потенциалов.
Для работ на постоянном токе и низкой частоте (до 20 Гц) применяются комплекты, состоящие из генератора с аккумуляторным или батарейным питанием и микровольтметра. Примером могут служить отечественные измерители кажущихся сопротивлений (ИКС), автокомпенсатор электроразведочный (АЭ), аппаратура низкой частоты (АНЧ) и др.
Для низкочастотной (10 Гц - 10 кГц) индукционной разведки в разные годы изготовлялись:
- микровольметры электроразведочные (МКВЭ) для измерения амплитуд магнитных составляющих гармонического поля;
- аппаратура для измерения осей эллипса поляризации (ЭПП), предназначенная для создания гармонического поля, а также для определения большой, связанной с первичным полем, и малой, обусловленной вторичным (аномальным) полем, осей эллипса поляризации, которыми определяется суммарный вектор напряженности магнитного поля;
- амплитудно-фазовые измерители (АФИ) для создания гармонического поля и измерения отношения амплитуд и разностей фаз магнитных составляющих поля в двух точках;
- аппаратура метода переходных процессов (МПП), которая служит для коммутации постоянного тока батарей в прямоугольные импульсы длительностью 20 - 50 мс, подачи их в незаземленный контур и измерения в том же или другом контуре разностей потенциалов на временах от 1 до 50 мс после окончания импульса.
В высокочастотной электроразведке (10 кГц - 10 мГц) могут применяться:
- радиоприемники-компараторы для проведения радиокомпарационного профилирования, т.е. изучения полей существующих сверхдлинноволновых специальных или длинноволновых широковещательных радиостанций;
- генераторы и измерители высокочастотных полей для дипольного электромагнитного профилирования (ДЭМП);
- передатчики и приемники со специальными антеннами для радиоволновых просвечиваний между скважинами и горными выработками, радиолокации и т.д.
8.1.3. Электроразведочные станции.
При электромагнитных зондированиях больших глубин (до 10 км), когда необходимы мощные источники тока, а также при магнитотеллурических исследованиях применяются различные электроразведочные станции (ЭРС). Они смонтированы на одной или двух грузовых или легковых автомашинах. На одной автомашине, называемой генераторной группой, расположены один или два генератора постоянного тока напряжением до 1000 В при токе до 25 А, работающие от двигателя автомобиля. С помощью тиристорного коммутатора в питающую линию могут передаваться напряжения разных частот от 10-3 до 103 Гц. В генераторной группе установлены приборы для контроля, регулировки, измерения силы тока в питающих линиях. На второй автомашине, называемой измерительной или полевой лабораторией, расположена аппаратура, предназначенная для автоматической регистрации разностей потенциалов в аналоговой или цифровой форме (иногда она переносная). Обычно станции имеют 5 каналов, но иногда больше. В цифровых измерительных станциях имеются приборы для кодирования сигналов в цифровую форму, что обеспечивает возможность обработки информации с помощью персональных компьютеров. В комплект станции входят радиоприемники, радиопередатчики и другое оборудование.
Аналогичным образом устроена электроразведочная станция для морских электромагнитных зондирований.
8.1.4. Аэроэлектроразведочные станции.
Аэроэлектроразведочные станции - это сложные электронные установки, предназначенные для трех видов аэроэлектроразведки.
- С наземной генераторной группой, питающей длинный кабель (до 30 км) током силою в несколько ампер, в интервале частот от 0,1 до 1 кГц, и расположенной на самолете или вертолете измерительной лаборатории, которая регистрирует напряженность магнитного поля этого кабеля. Аппаратура предназначена для работ методом длинного кабеля (ДК-А).
- Односамолетный вариант с генераторной и измерительной установками, смонтированными на одном самолете или вертолете. С помощью петлевой генераторной антенны создается переменное поле, которое измеряется специальным магнитометром, установленным либо на том же летательном аппарате, либо в выносной гондоле. Аппаратура предназначена для работ методами дипольного профилирования (ДИП-А) или переходных процессов (МПП-А).
- Двухсамолетный вариант, когда на одном самолете располагается генераторная группа с петлевой антенной, а на другом - измерительная лаборатория тоже с петлевой антенной. Такая станция предназначена для работ методами ДИП-А и МПП-А.
|
Публикации с ключевыми словами:
геофизика - Земля - земная кора
Публикации со словами: геофизика - Земля - земная кора | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
