Интерпретация результатов методом ДЭМП

Особенностью интерпретации результатов дипольных измерений является необходимость учета разноса r применяемой установки, так как аномалии магнитного типа зависят от r.

Влияние разноса на аномалии магнитного типа проявляется двояко.

1. По данным моделирования установлено, что частотные

характеристики и амплитудно-фазовые соотношения аномалий определяются не только физическими свойствами и размерами аномального объекта, но и разносами установки. Для крутопадающих, вытянутых по простиранию и падению проводников разнос непосредственно входит в выражение параметра: α = gmwrm (m – толщина эквивалентной пластины). Разнос r должен существенно превышать глубину залегания верхней кромки пластины. Для проводников с изометрическим сечением зависимость параметра α от разноса проявляется слабо и в первом приближении сохраняет тот же вид, что и в методе НП для шара. При интерпретации аномалий от изометрических объектов проводник заменяется эквивалентным шаром. Интерпретация базируется на анализе графика Н_z

2. От разноса установки существенно зависит форма и величина

аномалии.

Схема интерпретации аномалий от изометрических проводников.

В этом случае проводник заменяется шаром и интерпретация базируется на анализе графиков Н_z.

Рассмотрим вторичное магнитное поле идеально проводящей сферы в непроводящей среде (g₂ = 0). Пусть оси генераторного и приемного диполей лежат в одной плоскости УОZ, проходящей через центр сферы, Р – точка наблюдения, О^/ - место положения генератора. Обычно их высота одинаковая, т.е. h = h₁ (рис. 24).

Вторичное магнитное поле сферы в этом случае удобно представить в виде произведения состоящего из трех сомножителей:

Н_вт = Н₀·F(|H_вт|, w)·f(Q₁, Q₂, R, b, r), (117)

где Н₀ – первичное поле магнитного диполя в точке наблюдения Р равно (т.к. H_i = , то Н₀ = ; (118)

F(|H_вт|, w) = - (119) величина и частотная характеристика вторичного поля:

f(Q₁, Q₂, R, b, r) – функция зависящая от взаимного расположения приемного и генераторного диполей и центра сферы. Именно этот сомножитель (f) полностью определяет вид графиков любых компонентов поля по профилю, проходящему через центр сферы. В частности, когда генераторный и приемный диполи вертикальны имеем:

f_zz = - [cos (Q₁ + Q₂)·(2cos Q₁·cos Q₂ - sin Q₁·sin Q₂) – sin² (Q₁ + Q₂). (120)

Над центром сферы наблюдается минимум, сопровождаемый двумя максимумами.

Выведены формулы и для f_zy (генераторный диполь вертикальный, а приемный диполь горизонтальный), f_yz, f_yy.

h^/ = - кривые индексированы отношением глубины залегания сферы к радиусу установки. По оси абсциcc x^/ = , где х – расстояние от эпицентра сферы, выраженное в разносе установки. Точка записи кривых отнесена к середине между генератором и приемником.

При больших значениях h^/ - аномалии H_zz и H_zy характеризуются наличием положительных экстремумов. При уменьшении глубины форма кривых усложняется, на них уже можно выделить участки, соответствующие моментам прохождения над шаром приемной и генераторной установок.

По данным детализации аномального участка находится профиль с максимальной аномалией, проходящий через эпицентр залежи, положение которого определяется по точке симметрии графика H_z. Глубина до центра эквивалентного шара находится по формуле:

, (121)

где Δх – расстояние между точками, где наблюдаются резкие экстремумы поля Н_z.

На основе многочастотных измерений поля Н_z определяется аномальный параметр α, а затем приведенный параметр аномалии
τ = gm· , (122)

где d – диаметр шара.

После этого, с помощью теоретического графика для D находят функцию |D| или |H_вт| или Re Н_вт или Im Н_вт на той частоте, на которой производились детализационные исследования с разными разносами r. Затем по максимальной аномалии |H_вт|, полученной при наибольшем разносе r и по формуле:
(123)

с учетом значения D вычисляется радиус эквивалентного шара а. Затем из выражения для τ, зная величину радиуса, определяем проводимость аномального объекта g (полагая m = 4p·10^-7 Гн/м).

В методе ДЭМП при интерпретации аномалий от тел вытянутых по падению и простиранию (пластины) определяют глубину залегания их верхней кромки (h) и продольную проводимость пластины S = g·m. (124)

Критерием отношения тела к этому классу служит помимо формы аномалии линейная зависимость приведенного параметра аномалии τ от разноса.

Величина h находится по формуле:

, (125)

где Δх – расстояние между положительными экстремумами аномалии на графике Н_z.

Продольная проводимость тела находится по формуле:

τ = g·m·m·r = m·S·r. (126)

При использовании эллиптически поляризованного магнитного поля (а в методе ДЭМП очень часто интерпретируют данные измерений b и а или ) для вычисления g_к пользуются палеткой нормального поля. Если измерять малую полуось b или горизонтальный компонент магнитного поля Н_а^Г, то

g_к = = = (127)

Эта формула применяется в зоне малых параметров α.

По значениям g_к, вычисленным в каждой точке, строится карта изолиний g_к по участку работ, которая и подвергается дальнейшему геологическому истолкованию.

При интерпретации материалов приходится сталкиваться с одной из сложностей, которая заключается в том, что составляющие переменного магнитного поля вертикального магнитного диполя в случае сложного рельефа могут сильно искажаться, тогда как вся теория рассматривается для плоской границы раздела Земля – воздух.

Это приводит к значительным погрешностям в определении величины ρ_эф. Задача в общем виде для поля диполя на неровной поверхности проводящего полупространства математически не решается. Пока исследователями оценено только влияние на поле диполя рельефа в виде наклонной плоскости.

Исследования и расчеты показали, что при использовании поля вертикального магнитного диполя необходимо вводить поправки за рельеф дневной поверхности. Наиболее просто поправка может быть введена в результаты измерения угла наклона большой оси эллипса поляризации вектора магнитного поля к горизонту ψ, т.е. угола наклона вектора магнитного поля к горизонту.

В последнее время рассчитаны поправки за угол наклона дневной поверхности для следующих компонент поля вертикального магнитного диполя: |h_z|, |h_r|, , φ_h_z_,φ_hr,_,α и ψ.

Метод индукции.

Метод индукции предназначен для геологического картирования пород и в особо благоприятных условиях для поисков хорошо проводящих неглубоко залегающих рудных тел. В качестве источника электромагнитного поля применяется магнитный диполь, ориентировка которого определяется постановкой конкретной геологической задачи.

Сущность метода заключается в следующем. Если генератор находится в непроводящем пространстве (воздухе), то в этом пространстве возникает переменное электромагнитное поле, характер которого определяется только типом излучателя. Если же генератор расположен на поверхности Земли, то в силу проводимости горных пород, характер поля изменится, так как в Земле индуцируются токи, влияющие на электромагнитное поле в воздухе.

Поле генератора, расположенного на горизонтальной поверхности участка, сложенного однородными в электрическом отношении породами принято называть первичным или нормальным полем. В случае вертикальных или наклонных границ, т.е. при наличии горизонтальных проводящих неоднородностей в Земле, возникают индукционные (вихревые) токи, создающие вторичное аномальное поле. Таким образом, на поверхности Земли наблюдается суммарное электромагнитное поле: Н_изм = Н₀ + Н_вт.

Основной особенностью метода индукции является то, что поле изучается в переходной зоне (от индукционной к волновой), т.е. в зоне, где р = | χ r| = 1 – 10.

В методе индукции измеряется магнитная составляющая электромагнитно поля. При этом первичное поле возбуждается рамочным генератором, излучение которого подчиняется закономерностям, установленным для магнитного диполя.

При вертикальном расположении генераторной рамки на одной высоте с измерительной рамкой поле определяется одной составляющей Н_ψ. Излучение рамочного генератора отличается направленностью, а именно, поле максимально в плоскости генераторной рамки и минимально в плоскости, проходящей нормально через центр рамки (рис. 26).

Рис. 26.

Графически распределение напряженности магнитного поля рамки представлено на рис. 27. Заштрихованная часть есть сечение рамки вертикальной плоскостью, сама рамка перпендикулярна плоскости рисунка.

В направлении СД (по нормали к плоскости рамки через ее центр) поле – минимальное (теоретически равно 0). В направлении АВ (в плоскости рамки) - поле максимальное. В любой другой точке значение напряженности поля меняется от нуля до max.

Рис. 27.

Таким образом, поле меняется по закону косинуса:

Н_х = cos(wt + h). (128)

Здесь коэффициент К зависит от мощности, размеров излучателя и от разноса r (расстояние между излучателем и приемником). Из формулы (128) видно, что поле убывает пропорционально кубу расстояния.

Быстрое убывание поля с расстоянием заставляет вести измерения на сравнительно небольшом удалении от генераторной рамки (50 – 120 м, чаще всего 80 м).

В первом приближении схема измерений в одном из вариантов метода индукции представлена на рис. 28.

Рис. 28.

Если участок сложен однородными породами высокого сопротивления, и в среде находится объект низкого сопротивления, то на некотором расстоянии от генераторной рамки измеряется поле Н, которое слагается из первичного Н₁ и аномального вторичного Н₂. Для того, чтобы в приемнике П сигнал был минимальным необходимо, чтобы рамку П пересекало минимальное количество силовых линий. При этом рамка должна быть повернута на угол α и располагаться параллельно суммарному полю Н. С другой стороны от генератора и от проводящего объекта угол α поворота рамки – будет по знаку противоположным (направлен в другую сторону) от горизонтальной линии.

При отсутствии аномального объекта, минимум сигнала в приемной рамке П будет наблюдаться тогда, когда она будет расположена горизонтально, т.е. α = 0. То же будет наблюдаться над проводящим объектом. Таким образом, при прохождении через проводящий объект (или его проекцию на поверхность), будет наблюдаться обращение углов (переход кривой углов через ноль). За положительный угол принимается такой, при котором нормаль к плоскости рамки направлена влево вниз от наблюдателя, за отрицательный угол – вправо вниз: