Астронет > Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1

Астронет: Геологический факультет МГУ Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1
http://variable-stars.ru/db/msg/1173309/page22.html

Геофизические методы исследования земной коры

7.1.4. Искусственные переменные гармонические электромагнитные поля.

Искусственные переменные гармонические электромагнитные поля создаются с помощью разного рода генераторов синусоидального напряжения звуковой и радиоволновой частоты, подключаемых к гальваническим (заземленные линии) или индуктивным (незаземленные контуры) датчикам (источникам) поля. С помощью других заземленных (приемных) линий или незаземленных контуров измеряются соответственно электрические ( $Е$ ) или магнитные ( $Н$ ) составляющие напряженности поля. Они определяются прежде всего удельным электрическим сопротивлением вмещающей среды. Чем выше сопротивление, тем меньше скин-эффект и больше глубина проникновения поля. С другой стороны, чем ниже сопротивление, тем больше интенсивность вторичных вихревых электромагнитных полей, индуцированных в среде.

Вывод аналитических формул для связи между измеряемыми параметрами ( $Е, Н$ ), силой тока в датчике поля ( $J$ ), расстоянием между генераторными и измерительными линиями ( $r$ ), их размерами и электромагнитными свойствами однородного полупространства очень сложен.

На низких частотах ( $f \lt 10$ кГц) расчет сопротивления однородного полупространства ведется по формуле, похожей на полученную в 3.1, $\rho = K_{ \omega }\Delta U( \omega) / J$ , где $K_{ \omega}$ - коэффициент установки, разный для различных способов создания и измерения поля, расстояний между источником и приемником, круговых частот ( $\omega = 2 \pi f$ ); $\Delta U( \omega)$ - разность потенциалов, пропорциональная составляющим $Е$ или $Н$ . Над неоднородной средой по этой же формуле рассчитывается кажущееся сопротивление ( $\rho_{ \omega}$ ).

На высоких частотах ( $f \gt 10$ кГц) формулы для параметров нормального поля более громоздки, так как они зависят от трех электромагнитных свойств среды: $\rho, \epsilon, \mu$ .

7.1.5. Искусственные импульсные (неустановившиеся) электромагнитные поля.

Искусственные импульсные (неустановившиеся) электромагнитные поля создаются с помощью генераторов, дающих на выходе напряжение в виде прямоугольных импульсов разной длительности и подключаемых к заземленным или незаземленным линиям. С помощью других заземленных приемных линий или незаземленных контуров изучается процесс установления и спада разностей потенциалов $\Delta U_{ E}( t)$ или $\Delta U_{ H}( t)$ на разных временах ( $t$ ) после окончания питающего импульса.

При зондировании геологической среды такими импульсами в ней происходят разнообразные физические процессы. В зависимости от способа создания и измерения поля и времени, на котором проводятся измерения, а также электромагнитных свойств горных пород различают неустановившиеся поля двоякой природы: вызванной поляризации и переходных процессов или становления поля.

1 . Поля вызванной поляризации. Поля вызванной поляризации, или вызванные потенциалы (ВП), создаются путем гальванического возбуждения постоянного тока с помощью линии АВ и измерения разности потенциалов ВП на приемных электродах МN ( $\Delta U_{ ВП}$ ) через 0,5-1 с после отключения тока, т.е. измеряется спад напряженности электрического поля, обусловленный разной вызванной поляризуемостью горных пород ( $\eta$ ).

Над однородным полупространством $\eta = \Delta U_{ { ВП} }\cdot 100\% / \Delta U$ , где $\Delta U$ - разность потенциалов на тех же приемных электродах во время пропускания тока. Над неоднородным полупространством рассчитанная по этой формуле величина называется кажущейся поляризуемостью ( $\eta_{ к}$ ).

Интенсивные поля ВП создаются над средами, содержащими рудные (электронопроводящие) минералы. При пропускании тока через такую среду в ней происходят электрохимические процессы, сходные с теми, которые наблюдаются при зарядке аккумулятора. Во время пропускания тока на поверхности рудных минералов, окруженных подземной водой, осуществляется ряд физических превращений и химических реакций, приводящих к вынужденной поляризации среды. После отключения тока в среде начинает устанавливаться равновесие, проявляющееся в медленном спаде электрического поля и наличии на приемных электродах потенциалов $\Delta U_{ВП}$ в течение нескольких секунд.

В средах, где породообразующие минералы не проводят электрический ток, (ионопроводящие) образование полей ВП связано с перераспределением зарядов на контакте жидкой и твердой фаз, диффузией ионов через пористые среды, адсорбцией их на глинистых частицах и другими процессами.

2 . Поля переходных процессов или становления поля. При импульсном или ступенчатом изменении тока в питающей линии ( АВ) или незаземленном контуре (петля, рамка) в момент включения или выключения тока в проводящей геологической среде индуцируются вихревые вторичные электромагнитные поля. Из теории спектров и импульсной техники известно, что при резком изменении тока в среде возникает сигнал, который можно разложить в набор гармонических колебаний широкого спектра частот. Чем острее импульс или крутизна спада сигнала, тем более высокочастотные колебания содержатся в нем. С увеличением частоты растет скин-эффект (а значит, уменьшается глубина проникновения поля) и увеличиваются вторичные вихревые индукционные поля. Поэтому в зависимости от формы питающего импульса и сопротивления среды сигналы в ней по-разному искажаются. Изучая с помощью приемной линии (М N) или незаземленного контура (петли, рамки) разности потенциалов $\Delta U_{ E}( t)$ и $\Delta U_{ H}( t)$ на разных временах ( $t$ ) после окончания питающего сигнала, можно получить форму искаженного средой сигнала, т.е. изучить переходные процессы или становление (установление) поля в среде.

Вывод аналитических формул для связи разностей потенциалов ( $\Delta U_{ E} ( t), \Delta U_{ H} ( t)$ ) от силы тока в питающей цепи ( $J$ ), сопротивления однородного полупространства ( $\rho$ ), расстояния ( $r$ ) между центрами питающего и приемного устройств и их размеров сложен. Лишь для дальней ( $r \gt 5 Н$ ) или ближней ( $r \lt Н$ ) зон от источника, где $Н$ - проектируемые глубины разведки, формулы для расчета имеют несложный вид:

$\rho =K_{Д} \Delta U(t)/J$ или $\rho =K_{Б} [J/\Delta U(t)]^{2/3} \cdot t^{-5/3}$ ,

(3.3)

где $K_{Д}$ и $K_{ Б}$ - коэффициенты установок, разные для дальней и ближней зон от источника, зависящие от типа питающей и приемной линий, их размеров и разноса ( $r$ ). Для неоднородной среды сопротивления, рассчитанные по этим формулам, называются кажущимися ( $\rho_{\tau Д} , \rho_{\tau Б}$ ).

7.1.6. Сверхвысокочастотные поля.

Сверхвысокочастотные электромагнитные поля с длиной волны от микрометров до метров используются для пассивной и активной радиолокации земной поверхности. Методы, основанные на их измерении, находятся на стыке электроразведки и терморазведки. При пассивной радиолокации изучаются естественно-техногенные радиотепловые (РТ) или инфракрасные (ИК) излучения земной поверхности. В разных диапазонах микрометровых длин электромагнитных волн существуют "окна прозрачности", позволяющие получать РТ или ИК - изображения земных ландшафтов при любой погоде и облачности. Интенсивность излучений зависит от солнечного и внутриземного нагрева верхних частей поверхности Земли, а также от искусcтвенных источников тепла (города, промышленные предприятия и т.п.).

При активной радиолокации (аэрокосмической или полевой) земная поверхность облучается искусственными короткими радиолокационными импульсами, изучаются времена прихода и форма отраженных как от земной поверхности, так и от границ слоев с разными электромагнитными свойствами (в основном $\epsilon$ и $\rho$ ).

7.1.7. Биогеофизические поля.

К биогеофизическим полям относим поля, создающие так называемый биолокационный эффект (БЛЭ), т.е. вращение или отклонение рамок тех или иных конструкций в руках операторов над природными или техногенными объектами. Имеется ряд гипотез, свидетельствующих об электромагнитной природе информации о неоднородности вещественного и энергетического строения среды, поэтому мы отнесли их к электроразведке. Способность некоторых людей ("лозоходцев") выявлять те или иные объекты - например, такие геологические, как рудные скопления, тектонические нарушения, контакты пород, водонасыщенные или карстовые зоны, известны человечеству более 4000 лет. Основанный на БЛЭ биолокационный метод (БЛМ) используется и сейчас для выявления перечисленных выше объектов, а также и геопатогенных зон (участков земной поверхности или помещений, где у людей наблюдаются повышенная заболеваемость или функциональные расстройства), и искусственных объектов (трубопроводы, кабели, подземные выработки, археологические захоронения и др.). Если наличие БЛЭ и способность некоторых людей практически использовать БЛМ не вызывает сомнений, то теоретического объяснения этого феномена нет. БЛЭ является малопонятным энергоинформационным взаимодействием живой и неживой природы. Подсознательное восприятие оператором сигналов, раздражителей, приносимых информацией о нарушениях однородности среды, проявляется моторномышечной реакцией организма, которая и приводит к отклонению или вращению рамки-индикатора.

Способности быть такими операторами у людей редки. Однако их можно воспитать, т.е. можно обучиться "лозоходству".

7.2. Электромагнитные свойства горных пород

Как отмечалось выше, к основным электромагнитным свойствам горных пород относятся: удельное электрическое сопротивление ( $\rho$ ), электрохимическая активность ( $\alpha$ ), поляризуемость ( $\eta$ ), диэлектрическая ( $\epsilon$ ) и магнитная ( $\mu$ ) проницаемости. Параметрами $\rho , \epsilon , \mu$ , а также частотой поля определяется коэффициент поглощения поля средой.

Назад| Вперед