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/page32.html

Геофизические методы исследования земной коры

9.1.3. Геолого-геофизическая количественная интерпретация электромагнитных зондирований.

Как отмечалось выше, неоднозначность решения обратных задач ЭМЗ приводит к существованию множества эквивалентных решений. Для маломощных слоев, когда их мощность сравнима или меньше мощности перекрывающей толщи, ошибки в определении $h_{i}$ и $\rho_{i}$ могут достигать величин в десятки и сотни процентов независимо от метода интерпретации - палеточного или машинного. Поэтому с помощью специальных номограмм, стрелок на номограммах-палетках или алгоритмов машинной интерпретации можно оценить пределы действия принципа эквивалентности, т.е. найти чисто физические погрешности не только в определении $h_{i}$ и $\rho_{i}$ , но и продольных проводимостей $S = h_{i }/\rho_{i}$ , и поперечных сопротивлений $T_{i} = h_{i }\rho_{i}$ слоев. При низких точностях в расчетах $h_{i}$ и $\rho_{i}$ для кривых ВЭЗ-ДЗ, например, получаются высокие (до 10 - 20 %) точности либо для $S_{i}$ в низкоомных слоях, подстилаемых высокоомными (ветви кривых $Н (\rho_{i-1} \gt \rho_{i} \lt \rho_{i+1})$ и $А (\rho_{i-1} \lt \rho_{i} \lt \rho_{i+1})$ ), либо для $Т_{i}$ в высокоомных слоях, подстилаемых низкоомными (ветви кривых $K (\rho_{i-1} \lt \rho_{i} \gt \rho_{i+1})$ и $Q (\rho_{i-1} \gt \rho \gt \rho_{i+1})$ ), где $\rho_{i-1}$ и $\rho_{i+1}$ - сопротивления слоев, покрывающего и подстилающего изучаемый слой с $\rho_{i}$ . Таким образом, всегда имеются наиболее достоверные параметры для разных слоев изучаемого разреза (например, для рассматриваемой на рис. 3.10 кривой это $h_{1}, \rho_{1}, T_{2}, T_{3}, S_{4}$ ), которые и являются главным результатом формальной физико-математической интерпретации ЭМЗ. Их можно использовать для получения геолого-гидрогеологических характеристик слоев горных пород: трещиноватости, обводненности, скорости движения или фильтрации подземных вод, степени загрязненности, засоленности почв, грунтов и грунтовых вод и др.

Для получения остальных параметров (особенно $h_{i}$ ) нужны дополнительные сведения об электромагнитных свойствах промежуточных горизонтов (чаще всего о $\rho_{i}$ ). Такие сведения получают путем постановки параметрических ЭМЗ на скважинах или на участках, где изучаемые слои имеют $\nu_{i} \gt$ 5 - 10 , проведения электрических исследований в скважинах, использования данных сейсморазведки, тщательного анализа всей геолого-геофизической информации по району, взаимной корреляции данных групповой интерпретации соседних ЭМЗ и др. Например, имея достоверные сведения о $S_{i}$ и $\rho_{i}$ , можно рассчитать $h_{i} = S_{i} \rho_{i}$ .

В результате интерпретации строятся геоэлектрические разрезы так же, как по скважинам строятся геологические. Для этого по горизонтали в масштабе съемки проставляются точки ЭМЗ (точки записи), а по вертикали вниз в том же или более крупном масштабе откладываются глубины и мощности слоев. В центре слоя проставляется $\rho_{i}$ (или иные параметры слоев).

Слои с примерно одинаковыми сопротивлениями объединяются в отдельные горизонты, в том числе опорные, т.е. такие, у которых большие мощности и контрастные сопротивления, мало меняющиеся по профилю или площади. На них выносятся разрезы скважин и вся информация о геологии района. Пример кривых ВЭЗ и построенного по данным их интерпретации геоэлектрического разреза приведен на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Кривые ВЭЗ (а) и геоэлектрический разрез (б), полученные в одном из районов Поволжья: 1 - точки ВЭЗ, 2 - удельное электрическое сопротивление слоя, 3 - литологические границы, 4 - уровень грунтовых вод, 5 - суглинки, 6 - пески, 7 - глины

Кроме того, по данным зондирований строят структурные карты по кровле опорных горизонтов и карты мощностей тех или иных слоев. Сопоставив их с геологическими данными, можно говорить о соответствующих структурных геологических картах.

9.1.4. Особенности геологического применения электромагнитных зондирований.

Несмотря на то, что все методы электромагнитных зондирований предназначены для расчленения горизонтально и полого слоистых сред, их геологические возможности разные и зависят прежде всего от проектируемой глубинности и решаемых задач.

Так, для малоглубинных (до 100 м) исследований целесообразно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, в условиях повышенных сопротивлений (больше 100 Омм) и при плохих условиях заземления - ВИЗ, в условиях высокоомных (больше 1000 Омм) разрезов, например, при изучении льдов, мерзлоты, поисках подземных вод в пустынях - РВЗ, РЛМ.

При разведке глубин до 500 м можно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, а также ЗСБ и ЧЗ (особенно при наличии в разрезе высокоомных карбонатных или галогенных экранов). С помощью этих методов решаются следующие задачи:

определение мощности и состава покровных и коренных осадочных отложений, глубины залегания фундамента, что очень важно для структурно-геологического объемного картирования;
оценка геометрических параметров и физических свойств массивов горных пород, представляющих большой интерес для инженерно-геологического, мерзлотно-гляциологического, гидрогеологического картирования;
поиски пластовых, как правило, нерудных полезных ископаемых.

При структурных исследованиях на суше и морях до глубин 5 - 10 км используются ДЗ, ЗСД и ЗСБ, а чаще магнитотеллурические методы и прежде всего МТЗ. Изучение глубинной неоднородности Земли можно проводить с помощью ГМТЗ.

Ведущим методом разведки покровных и горных ледников является радиолокационное зондирование (РЛЗ), или георадарный метод. Установлено, что скорость распространения радиоволн в чистых льдах достаточно постоянна и равна 168 м/мкс. Поэтому мощность льда легко определить, зная время t возвращения отраженных радиолокационных сигналов от ложа ледников, $h = 84 t$ , где $t$ - в микросекундах, а $h$ - в метрах. Максимально изученные РЛЗ мощности льда, например в Антарктиде, равны 3 - 4 км. Любая геологическая задача может решаться несколькими методами. Несмотря на внешнее сходство методов зондирований вследствие неоднозначной интерпретации и их разной физической природы целесообразно применять, по крайней мере, два метода, например, в таких сочетаниях: ВЭЗ и ВЭЗ-ВП, ВЭЗ и ЧЗ, ВЭЗ и ЗС, ВЭЗ и РЛЗ, МТЗ и ЗС. Для более точной интерпретации нужно иметь хотя бы одну скважину на 10 - 20 точек ЭМЗ и комплексировать их с другими методами геофизики.

9.2. Интерпретация и области применения электромагнитных профилирований и объемных методов электроразведки

Данные различных методов электромагнитного профилирования (ЭП, ВП, ЕП, ПЕЭП, ПЭМП, НЧМ, МПП, аэроэлектроразведка, РВП, РТС, РЛС), представленные в виде графиков, карт графиков (их называют иногда корреляционными планами) и карт тех или иных наблюденных или расчетных параметров, несут в себе информацию о геоэлектрических неоднородностях вдоль профилей или по площади в определенном интервале глубин (см. 8.3).

Объемные или подземно-скважинные методы служат для оценки геоэлектрических неоднородностей в объеме пород между горными выработками, скважинами и земной поверхностью (см. 8.4).

Интерпретация данных этих методов в основном качественная, реже количественная.

Назад| Вперед