|
Содержание курса | Семинарские
занятия | Литература
Электроразведка.
Геологический факультет МГУ, кафедра геофизических методов исследования земной коры, тел. 939-49-63.
Авторы – доц. Модин Игорь Николаевич, проф. Шевнин Владимир Алексеевич, доц. Яковлев Андрей
Георгиевич.
Курс читается в 4, 6 и 7 семестрах для студентов специальности 011200 – геофизика.
Объем курса - 118 часов, лекции - 78 часов, лабораторные занятия - 12 часов, семинарские
занятия - 28 часов.
Форма контроля. Прием лабораторных работ с собеседованием; зачет в 6 семестре, курс завершается
экзаменом.
Аннотация. Курс состоит из трех частей. В первой части излагаются общие характеристики
методов постоянного электрического тока. Вторая часть посвящена методам электроразведки постоянным и переменным
током. Часть 3 - основы теории методов электороазведки.
Вверх
Содержание курса.
1. Общая характеристика методов постоянного электрического тока.
Основные этапы формирования электроразведки. Классификация методов электроразведки. Модель горной
породы с точки зрения электрофизических свойств. Удельное электрическое сопротивление (УЭС) горных пород и факторы
его определяющие (пористость, минерализация и т.д.). УЭС горных пород в области перехода температуры через ноль.
Анизотропия электропроводности горных пород. Электрические поля диффузионно-адсорбционного, фильтрационного и
окислительно-восстановительного происхождения. Явления естественной поляризации (ЕП) и вызванной поляризации (ВП)
в ионопроводящих и электронопроводящих средах.
Поле точечного источника постоянного тока в однородной изотропной среде. Изменение глубинности
исследования в зависимости от разноса питающих электродов в методе вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ).
Поле дипольного источника на поверхности полупространства. Метод сопротивлений. Понятие о кажущемся сопротивлении
и способах его расчета. Различные типы электроразведочных установок. Геометрический коэффициент. Вертикальные
электрические зондирования. Двухслойные палетки ВЭЗ. Принцип взаимности в электроразведке. Дипольные зондирования,
достоинства и недостатки. Различные типы установок электропрофилирования (ЭП) и их особенности. Задача о точечном
источнике вблизи вертикальной плоской границы раздела (контакта) двух проводящих сред. Кривые кажущегося сопротивления
при пересечении контакта различными установками ЭП.
Прямые и обратные задачи электроразведки.
Информационный электрометрический канал. Шумы и помехи.
Области применения электроразведки.
Лабораторные работы по методам ВЭЗ, ЭП, ЕП.
2. Методы электроразведки постоянным и переменным током.
Схемы измерений в электроразведке, принцип компенсации, автокомпенсации и компарации. Автокомпенсатор.
Идея работы, схема, уравнение, назначение. Схемы оценки входного сопротивления прибора и сопротивления заземления.
Метод естественного поля. Основы теории, аппаратура, методика, интерпретация, геологические задачи.
Метод заряженного тела в приложении к исследованию рудных тел и в приложении к гидрогеологии. Метод вызванных
потенциалов (ВП) на постоянном токе, методы контактного способа поляризационных кривых (КСПК) и частичного извлечения
(ЧИМ).
Особенности методов переменного тока по сравнению с постоянным током. Два механизма возбуждения
электромагнитного поля в земле. Естественные электромагнитные поля. Методы измерения электромагнитного поля. Уравнения
Максвелла в общем виде и для гармонического случая. Поле плоской волны на поверхности однородного полупространства.
Метод магнито-теллурического зондирования (МТЗ). Амплитудные и фазовые кривые МТЗ и их свойства. Методика
и аппаратура для полевых работ методом МТЗ. Обработка записей МТ-поля. Методы интерпретации кривых МТЗ и задачи
решаемые МТЗ.
Ближняя и дальняя зона дипольных источников. Поле электрического и магнитного диполя на поверхности
полупространства. Метод частотных зондирований (ЧЗ). Амплитудные и фазовые кривые ЧЗ. Методика полевых
наблюдений, их обработка и интерпретация в ЧЗ. Частотно-фазовые измерения ВП (метод ИНФАЗ-ВП). Методы зондирования
становлением поля, в том числе в ближней зоне и закрепленных источников (ЗС, ЗСБ, ЗС-ЗИ). Обработка и интерпретация
кривых становления поля.
Лабораторные работы по методам дипольного индукционного профилирования (ДИП) и вызванных потенциалов
(ВП) с помощью цифровых электроразведочных станций (ЦЭС).
3. Основы теории методов электроразведки.
Система уравнений Максвелла. Вывод телеграфного уравнения для Е и Н. Закон электромагнитной индукции
Фарадея. Закон сохранения электрического заряда. Поле плоской электромагнитной волны в однородном полупространстве.
Длина волны, толщина скин-слоя, импеданс. Уравнения для электрических и магнитных полей в кусочно-однородном полупространстве.
Уравнения для спектров электромагнитного поля в горизонтально-слоистой среде. Формула Липской. Два вида спектрального
импеданса. Основные модели электромагнитного поля и их использование в теории электроразведки. Принцип взаимности
и его использование в электроразведке. Принцип суперпозиции электрических полей, потенциалов и плотности тока.
Основные типы электроразведочных установок: Геометрический коэффициент установки. Сравнение установок по глубинности,
уровню сигнала dUmn, чувствительности, технологичности.
Причины возникновения электрической анизотропии. Точечный источник на поверхности однородного
анизотропного полупространства. Парадокс анизотропии. Установки для изучения анизотропии и их сравнительная характеристика.
Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме. Граничные условия для потенциала и нормальной
компоненты плотности тока. Вывод уравнения Лапласа. Закон Кирхгофа. Условия затухания поля на "бесконечности".
Потенциал и электрическое поле вблизи точечного источника тока (условия на источнике).
Электрическое поле, потенциал и кажущееся сопротивление вблизи вертикального контакта двух изотропных
и двух анизотропных сред.
Явление вызванной поляризации. Эпюра напряжения на приемных электродах MN при зарядке и спаде
вызванной поляризации (ВП). Поверхностная и объемная ВП рудных объектов. Методика полевых наблюдений. Параметр
кажущейся поляризуемости. Идея расчета ВП через r к. Индукционная помеха и способы борьбы с ней.
Задача о потенциале и электрическом поле точечного источника на поверхности горизонтально-слоистого
полупространства, внутри горизонтально-слоистого полупространства, на поверхности двухслойной среды с анизотропным
основанием.
Двухмерные и трехмерные задачи. Потенциал и электрическое поле естественно-поляризованной сферы
и горизонтального цилиндра.Метод интегральных уравнений для решения задач постоянного тока. Идея метода. Основные
этапы алгоритма. Метод конечных разностей для решения задач постоянного тока. Преимущества и недостатки метода.
Основные типы искажений кривых ВЭЗ.
Источники естественного электромагнитного поля Земли. Аппаратура, методика полевых наблюдений
МТЗ. Обработка и методы интерпретации МТ - зондирований. Задача Тихонова-Коньяра. Плоское поле в горизонтально-слоистой
среде. (Постановка и решение задачи). Амплитудно-фазовые кривые МТЗ. Их свойства, методы одномерной интерпретации
в методе МТЗ. МТЗ в случае горизонтально-неоднородных сред. Методы решения прямых задач на примере 2D-сред. Тензор
импеданса в неоднородных средах. Искажения кривых МТЗ в неоднородных средах.
Решение прямой задачи для горизонтального электрического диполя на поверхности горизонтально-слоистой
среды (гармонический случай). Ближняя и дальняя зона дипольных источников. Аналитические выражения для компонент
поля горизонтального электрического диполя и вертикального магнитного диполя в ближней и дальней зонах на поверхности
однородного полупространства. Анализ поведения электромагнитного поля в ближней и дальней зонах. Механизм возбуждения
поля в обеих зонах.
Аппаратура и методика полевых работ и обработка данных в методе ЧЗ. Свойства кривых ЧЗ и методы
их одномерной интерпретации. Метод ЗС. Связь между переходными и частотными характеристиками среды. Выражения
для компонент электромагнитного поля в режиме становления на поверхности полупространства. Различные модификации
метода ЗС (ЗСД, ЗСБ и ЗС-ЗИ). Аппаратура и методика полевых работ. Обработка и методы интерпретации.
Основы георадиолокации. Скорость электромагнитной волны в горных породах. Коэффициент отражения.
Области применения метода.
Вверх
Семинарские занятия.
Правила интерпретации 3-слойных, 4-слойных и многослойных кривых ВЭЗ с помощью двухслойных и
вспомогательных палеток и номограмм-палеток В.К.Хмелевского. Кривые Дар-Заррук, их расчет и использование для
геологического анализа многослойных кривых ВЭЗ. Принципы групповой интерпретации кривых ВЭЗ. Оценка погрешностей
интерпретации ВЭЗ. Учет и использование дополнительной информации при интерпретации ВЭЗ. Методика интерпретации
ВЭЗ на ЭВМ. Принцип эквивалентности по S и T. Номограммы А.М.Пылаева и их использование. Совместная интерпретация
МТЗ и МТП.
Вверх
Литература.
Основная:
- Хмелевской В.К. Основной курс электроразведки. М., МГУ, Ч.1. 1970; ч.2. 1971; ч.3. 1975.
- Хмелевской В К. Электроразведка. М., МГУ, 1984.
- Якубовский Ю.В., Ренард И.В. Электроразведка. М., Недра, 1991.
Дополнительная:
- Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом магнитотеллурического профилирования. М., Недра, 1968.
- Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Магнитотеллурическое зондирование горизонтально-однородных сред. М., Недра,
1991.
- Бобровников Л.З., Кадыров И.Н., Попов В.А., Электроразведочная аппаратура и оборудование. М., Недра, 1979.
- Ваньян Л.Л. Основы электромагнитных зондирований. М., Недра, l965.
- Вешев А.В., Ивочкин В.Г., Игнатьев Г.Ф. Электромагнитное профилирование. Л., Недра, 1971.
- Жданов М.С. Электроразведка. М., Недра, 1986.
- Заборовский А.И. Электроразведка. М., Гостоптехиздат, 1963.
- Краев А.П. Основы геоэлектрики. М., Недра, 1965.
- Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1982.
- Огильви А.А., Хмелевской В.К. Сборник задач и упражнений по электроразведке. М., МГУ, 1964.
- Электрическое зондирование геологической среды. /Ред. В.К.Хмелевской и В.А.Шевнин. М., МГУ. Ч.1 1988, Ч.2
1992.
- Электроразведка методом сопротивлений. / Ред. В.К.Хмелевской и В.А.Шевнин М., МГУ, 1994.
- Электроразведка. Справочник геофизика. Кн.1,2. М. , Недра, 1989.
Вверх | Содержание
курса | Семинарские занятия | Литература
|
