Способ геоэлектроразведки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ЭК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 060690 (21) 2935277/18-25 51) М, Кл,з 0 01 Ч 3/02 с присоединением заявки М Государстыенный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения С.Ю. Баласанян Читинский политехнический институт(54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКГРОРАЗВЕцКИ 2 Изобретение относится к геофизв в . ке, связанной с изучением естественного электрического поля (ЭП) электрохнмической природы, и может быть использовано на стадии детальных исследований для поисков и .раэвешси месторождений полезных ископаемых, решения задач инженерной геологии игидрогеологии.Известны способы измерения естественных электрических полей; способ градиента потенциала, способ потенциала, способ с неоднократным измерением потенциала и температуры Земли, способ азимутальных измерений(1). Все эти способы из-за анизотропности геологической среды не позво"ляют получать однозначной картиныраспределения поля ЭП,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ геоэлектроразведки,в фкотором измеряют разности потенциалов естественного электрическогополя с помощью круговой установкиотносительно электрода, размещенногов центральной точке установки, порезультатам измерений строят круговые диаграммы и судят о строенииобъекта исследования 2). Недостатком способа является то,что он не дает правильного представления о .структуре поля ЭП в пределахазимутального (кругового измерения)так как в нем не учтено влияние температуры поверхностного. слоя Землина потенциал ЭП.Цель изобретения - повышениеточности измерений.Поставленная цель достигается тем,что в способе геоэлектроразведки,заключающемся в измерении разностипотенциалов естественного электри ческого поля с помощью азимутальнайустановки относительно электрода,.размещенного в центральной точке установки, по результатам измеренийстроят полярные круговые диаграммыи судят о строении объекта исследования, перед измерением разности потенциалов естественного электрического поля дополнительноизмеряюттемпературу в центре установки н вточках расположения перемещаемогоэлектрода азимутальной установки, порезультатам измерений температурыопределяют радиус круговой установки,на котором температура в точке .стояния центрального электрода и в точках стояния перемещаемого электродаодинакова в течение времени, затрачиваемого на аэимутальное измерение,или меняется в этих точках на одинаковую величину.Необходимость именно азимутальныхизмерений для получения полной, 5реальной картины распределения поляЭП, что особенно важно на стадии де,:тальных исследований, доказываетсяследующим образом.как показывают исследования фиэических свойств .горных пород,все Они обладают одной общей особенностью - анизотропией. Аниэотропия физических свойств приводит каниэотропии геофизических полей, 15в том числе и поля ЭП. Признать фактзависимости поля ЭП от направления -значит признать необходимость рассмотрения его как тензорного поля,а тензорное поле на поверхности наблюдения однозначно определяетсядвумерным тензором второго ранга.Последний является сложной фигурой,представляющей собой геометрическоеместо точек концов вектора, выходящего из центра произвольно выбран-ной системы координат. Из определения поля ЭП, как тенэорного поля, вытекает рациональный способ его регистрации на плоскости наблюдения.Это азимутальные измерения относительно некоторой опорной точки, совмещенной с центром координатной системы отсчета. Азимутальные измеренияна плоскости есть вращающаяся система двух координат (х,у), где двумерный тензор (азимутальная диаграмма) инвариантен по отношению к повороту осей координатной системы,а составляющие его меняются, в результате чего вектор напряженности 40поля ЭП имеет различную величинув различных направлениях (азимутах)и однозначно характеризует поле ЭП.на поверхности наблюдения.Для доказательства тензорной 45структуры поля ЭП и, следовательно,необходимости аэимутальных измерений для однозначного его описания,рассмотрим некоторый объем реальнойгеологической среды с произвольнораспределенным в ней полем ЭП. Дляэтого представим три пересекающиесяплоскости, проходящие через одну иту же точку Я, в которой определимчисло составляющих поля ЭП, однозначно характеризующих его. Здесь каждаяиз трех плоскостей есть направление,в котором соответствующим образомраспределены свойства среды, а следовательно, и поле ЭП обозначим егосимволом П .60Рассмотрим разрез, представленный площадкой д Ях, перпендикулярнойоси М, и разложим поле Пх, действующее на этом разрезе в точке А, насоставляющие его компоненты П Х,П у ,65(х, у, г) обозначает направление компоненты поля П, а второй (х) - направление нормали к поверхности(этот индекс совпадает с индексомрассматриваемой площадки д Ях).Таким образом, поле Пх, действующее на площадке дЯ, с учетом единичных векторов (., , К) направленныхпо осям координат, будет равно:Пх=пхх + 3 "ух + КПх (1)Точно также получаются и другиесоставляющие поля П.,Ориентировка площадок в общемслучае может быть произвольной. Тогда поле П, действующее на произвольно ориентированной единичной площадке, внешняя нормаль к которой имеетнаправление р, связано с составляющими Пх, ПУ, П соотношением:П =П с 05(п,х)фПус 05(п,У)+ П соз п 2),(Я.)где соя (Н, х), соя (п, у), соя (и, г )направляющие косинусы, Отсюда урав-.нение (1) для произвольно ориентированных площадок запишется такПсОВ (прх ) + П сОБ (пу )+Р с 05(п 2 ) (ъ)йли в более общем виде:(4),где п может принимать значенияОх соя(пх)пу - соя(пфу) г пг)Девять величин Пхх, Пху и т.д, полностью характеризуют рассмотренноеполе ЭП в точке А, .а. следовательно,в любой точке геологического пространства, и могут быть записаныв виде матрицы: Пхх П= Пху 11 Х 2.. УхПгу (5)Х 1 Это и есть тензор второго ранга поля П . А поскольку этот тензор будет меняться от одной точки пространства к другой, то само поле П будет представлять собой тензорное поле, создаваемое в каждой точке пространства девятью числами. На поверхности наблюдения это поле будет однозначно характеризоваться двумерным тенэором второго ранга, получение которого возможно только с помощью азимутальных наблюдений относительно опорной (центральной точки).Предлагаемый способ предназначен для расшифровки природы локальных аномалий ЭП, полученных способом потенциала в ходе производственной стадии работ.Опорный (нулевой) электрод эаземляют в непосредственной близости от точек наблюдения, на которой способом потенциала отмечена аномалия ЭП.934413 Формула изобретения Составитель Л.ВоскобойниковТехред Л. Пекарь Корректор И.Муска. Редактор М.Ткач Заказ 3930/42 Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент. г.ужгород, ул.Проектная, 4 Выбор расстояния между опорными измерительным электродами производят с учетом влияния температурыповерхностного слоя Земли на величину потенциала ЭП. Для этого необходимо произвести серию измерений температуры в точке стояния опорногоэлектрода и в предполагаемых точкахстояния измерительного электрода. Наоснове этих измерений выбирается расстояние, на котором температура поч- )Овы в точке стояния опорного электрода и в точках стояния измерительногоэлектрода одинакова или в течениеазимутального измерения, занимаемого10-15 мин, меняется на одинаковую величину,Производят азимутальные измеренияЭП, например, с неизменным радиусомкруговой установки по азимутам: 0;45;90; 135; 180; 225; 270 и 315 О.Обработка результатов сводится кпостроению полярной диаграммы (двумерного тензора второго ранга). Дляэтого откладывают значения ь 011 посоответствующим азимутам, выходящимиз центра диаграммы (центр диаграммы соответствовал положению опорногоэлектрода),и соединяют концы отложенных значений ЛП прямыми линиями.Построенная таким образом диаграммаобладает рядом интерпретационныхЗОпризнаков: определенной формой, площадью, знаком потенциала различныхчастей диаграммы, осями анизотропии,по которым с достаточно высокой точностью можно судить и принадлежности 35локальной аномалии ЭП к изометрическому объекту или к вытянутому, обла-дающему высокой электрохимической активностью, т.е, предмету поискакварц-молибденовым жилам. 40Положительные результаты полученыи при выделении предлагаемым способом зон интенсивной трещиноватостигорных пород. Использование предлагаемого способа измерения естественных 45полей обеспечивает по сравнению сизвестными получение однозначной картины распределения поля ЭП, связанной с особенностями геологическогостроения объекта, что особенно важно на стадии детальных геофизическихисследований при расшифровке геофизических аномалийповышение объективности и качества получаемой информа-.ции; повышение эффективности геофизических работ методом естественногополя; экономический эффект, связанный с возрастающей вероятностью правильного решенияпоставленной геологической задачи,. которая приводит к со-.кращению дорогостоящих буровых, горнопроходческих и других специальных .работ. Способ геоэлектроразведки, согласно которому измеряют разности потенциалов естественного электрическогополя с помощью азимутальной установки относительно электрода, размещенного в, центральной точке установки,по результатам измерений строят полярные круговые диаграммы и судято строении объекта исследования,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерений,перед измерением разности потенциалов естественного электрического поля дополнительно измеряют температуру в центре установки и в точкахраоположения перемещаемого электродаазимутальной установки, по результатам измерений температуры определяютрадиус круговой установки, на которомтемпература в точке стояния центрального электрода и в точках стоянияперемещаемого электрода одинакова втечение времени, затрачиваемого наазимутальные измерения, или меняетсяв этих точках на одинаковую величину.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Семенов А.А. Электроразведкаметодом естественного электрическогополя. Л., Недраф, 1974 с. 1721902, Хмелевской В.К. Основной курсэлектроразведки, ч. 1. Из"во МГУ,.1970, с. 100, 188 (прототип).