Обробка і інтерпретація даних МПП

Результати площадових зйомок МППО представляються у вигляді графіків, карт графіків і карт изоліній виміряного сигналу для різних часів t. Для простих геоелектричних розрізів за цими матеріалами по амплітудній ознаці вдається виділити «аномальні петлі». В складних геоелектричних умовах за наявності могутніх покривних і добре провідних рудовмістких порід затягнуті в часі перехідні процеси можуть спостерігатися і на безрудних площах. Таким чином, корисний сигнал від рудного покладу доводиться виділяти на фоні сигналу-завади від нерудних утворень.

Результати перерахунку перехідних характеристик (рис.10) в криві для їх якісної інтерпретації зручно представляти у вигляді карт графіків або планів розташування петель, де для кожної петлі в лінійних масштабах зображають залежності від t. Ознакою наявності рудного тіла під провідними наносами є порушення монотонності спаду із зростанням t (рис.7). Перебудовані в подвійному логарифмічному масштабі криві залежно від _к для безрудних ділянок можуть бути проінтерпретовані по двошаровим палеткам для визначення подовжньої провідності покривних відкладень і провідності корінних порід . Таким чином в МППО можуть розв'язуватися задачі геокартування. Для якісної інтерпретації даних МППО результати представляють у вигляді розрізів ізоліній. Оцінити геологічну природу аномалії МППО можна по величині показника затухання .

Інтерпретацію результатів польових робіт на стадії деталізації виконують із залученням графіків розподілу компонент поля уздовж інтерпретаційних профілів, а також перехідних характеристик, знятих в центральній або осьовій частинах аномальних зон. У початковий етап інтерпретації приймають гіпотезу про можливу форму джерела аномального поля і апроксимують його провідником простої форми — кулею, пластом і т.д. При цьому використовують наявну геологічну інформацію, беруть до уваги конфігурацію аномальної зони, виділеної в процесі загальних зйомок.

Глибину залягання об'єкту, що викликав аномалію, оцінюють прийомами, співпадаючими з тими, які висловлені для низькочастотних індуктивних методів. Цей збіг пояснюється схожістю джерел вторинного поля (диполь — для кулі, лінійний диполь — для круглого циліндра і т. д.). По перехідній характеристиці аномального поля визначають параметр а, від якого відповідно до вибраної гіпотези про форму об'єкту переходять до .

Кількісна інтерпретація експериментальних даних виконується на основі профільних аномальних графіків і перехідних характеристик. На рис.8 приведений приклад кількісної інтерпретації даних МППР і МПП-С, отриманих на одному з мідно-колчеданових родовищ при апроксимації рудного покладу як кулею, так і похилим пластом. В даному випадку обидві ці моделі добрі узгоджуються між собою і вдало апроксимують реальне рудне тіло, що було підтверджене подальшим бурінням.

У індуктивних методах і в МПП, широко використовуються різні програми для інтерпретації даних на ЕОМ, які базуються на фундаментальних дослідженнях в області рішення некоректних зворотних задач методами регуляризації. Прикладом може служити система алгоритмів, побудована за принципом многоетапності інтерпретації. Якщо на першому етапі просто виділяється геоелектрична неоднорідність, то на другому — для кожного часу t визначаються положення і момент магнітного диполя, що вносить основний внесок в сигнал вторинного поля від локального об'єкту. Виділений таким чином дипольний момент є векторною перехідною характеристикою об'єкту.

Аномаліями МПП виявляються добре провідні породи і руді, розташовані на глибинах до 500 м. Метод МПП застосовується для пошуків і розвідки масивних рудних корисних копалин. Інтерпретація одержаних матеріалів має на своїй меті виділення аномальних ділянок і оцінку їх геологічної значимості. Це проводиться по характеру аномального поля і його інтенсивності з урахуванням геологічної обстановки.

У методі низькочастотного індуктивного профілювання використовується комплект апаратури для амплітудно-фазових вимірювань АФІ або АФІ, а також мікровольтметр МКВЕ-1. В комплект апаратури входять генератори змінного струму, генераторні і приймальні рамки і амплітудно-фазовий вимірник.

Областю застосування методу перехідних процесів є, в основному, пошук добре провідних рудних покладів. Цим методом можливо вирішувати також деякі задачі геологічного картування. Метод може застосовуватися також для пошуків кам'яного вугілля, графіту.

2. Високочастотні методи електророзвідки: радіокомпараційний метод (радіокіп), метод міжсвердловинного радіопросвічування та ін.

До високочастотних (радіохвильових) методів відносяться методи, в яких використовуються змінні електромагнітні поля частот 10 кГц – 200 мГц. Ці поля вивчають у хвильовій (дальній) чи проміжній зонах джерела, тобто на відстанях, що набагато перевершують довжину хвилі або співставних з нею.

На характер електромагнітних полів радіохвильових частот суттєвий вплив здійснюють струми зміщення, і відповідно, діелектрична проникність середовища. В області радіохвильових частот суттєво збільшується поглинання електромагнітного поля провідним середовищем. У випадку, коли довжина хвилі суттєво менша за відстань до точки виміру і лінійних розмірів досліджуваних геологічних об’єктів, то, з певним наближенням, можна застосувати закони геометричної оптики до електромагнітних полів та використовувати такі явища як відбиття, заломлення, поляризація електромагнітних хвиль на границях поділу порід з різними електромагнітними властивостями, виникнення тіньових ефектів за рахунок поглинання полів об’єктами тощо. Відомо багато модифікацій радіохвильових методів.

Радіокомпараційний метод (метод радіокіп).Метод заснований на вивченні електромагнітних полів в дальній зоні мовних довгохвильових (ДХ-РК) при довжині хвилі у повітрі l₀=1–10 км, або спеціальних наддовгохвильових (НДХ-РК) при l₀=10–100 км радіостанцій.

Довгі і наддовгі радіохвилі розповсюджуються у вигляді земних хвиль, тобто хвиль, що проходять уздовж поверхні землі, огинаючи її завдяки дифракції. Ці хвилі проникають в землю на певну глибину, яка зростає зі збільшенням довжини хвилі і опору порід. Так при довжинах хвиль від 1 до 100 км глибина проникнення радіохвилі в породи з опором 100–1000 Ом×м змінюється приблизно від десяти до ста метрів.

Напруженість поля в дальній зоні (r/l³10) мало змінюється з відстанню і визначається електромагнітними властивостями порід поблизу точки виміру. Заломлена хвиля збуджує в неоднорідному середовищі вторинне поле, яке зумовлює появу локальних аномальних ефектів, особливо, коли зустрічаються контакти середовищ з різними електромагнітними властивостями. Це дозволяє, вимірюючи радіополя, виконувати радіохвильове картування, тобто виявляти в плані геоелектричні неоднорідності.

Польова зйомка методом радіокіп частіше за все буває площовою. Вона ведеться польовими вимірювачами напруженостей поля (ПВНП). Датчиком магнітного поля є обертальна навколо вертикальної і горизонтальної осей рамка, а електричного – ізольовані чи заземлені на кінцях лінії довжиною до 20 м. Зйомка ведеться по профілям, зорієнтованим поперек простяганню порід (напрямок х), з відстанню між ними 10–100 м і кроком 5–50 м (на аномальних ділянках до 2 м). При пошуках провідних об’єктів досить виміряти повну горизонтальну H_j (обертанням рамки навколо вертикальної осі домагаються максимального сигналу) і вертикальну Н_z (рамка горизонтальна) складові магнітного поля. При вирішенні картувальних задач і пошуках непровідних тіл доцільно вимірювати Н_у і Е_х (вертикальна площина рамки і приймальна лінія зорієнтовані уздовж профілю), або H_j і . За результатами вимірів можна визначити імпеданс поля Z=E_x/H_y=E_r/H_j і ефективний питомий опір середовища r_еф. Метод радіокіп застосовується також в підземному, аеро- та автомобільному варіантах (зйомка в русі).

В якості генератора сигналу використовують широкомовні станції ДВ (150-450 кГц) – СВ (525-1200 кГц) діапазону і спеціальні (навігаційні) СДВ (15-30 кГц) станції. Приймач може бути спеціальним (ПІНП, СДВР-3), або побутовим радіоприймачем з мілівольтметром. Основний спосіб – визначення імпедансу (хвильового опору середовища), шляхом вимірювання напруженості електричного і магнітного поля радіостанції. Як магнітна рамка звичайно використовують феритову антену. Для зручності надання результатів вводять свій масштабний коефіцієнт, або шляхом зіставлення графіків одержаних іншими методами, розраховують той, що погоджує коефіцієнт. На рисунку 2.1. показаний приклад такого зіставлення.

Рис.2.1. Графіки питомих опорів по профілю, отримані різними методами електророзвідки

Матеріали (графіки і карти) в радіокіп носять якісний характер, тому точного розрахунку параметрів установки не вимагається. Методика робіт визначається апаратурою, що використовується. Окрім амплітудних вимірювань, можливі визначення компонент нахилу магнітного еліпса поляризації, речовинних і уявних складових електромагнітного поля, амплитудно-фазові вимірювання.

Інтерпретація даних у методі радіокіп в основному якісна. Будуються карти графіків і кореляційні плани виміряних параметрів чи ефективного опору r_еф. За аномаліями виділяють контакти порід, пласти, зони тектонічних порушень, рудні і нерудні об’єкти. Аномалії, типові для різних геологічних розрізів, зображені на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 Аномалії полів дальніх радіостанцій над різними геоелектричними розрізами: а – круто нахилений провідний поклад; б-контакт порід;

в – ізометричний локальний провідник

Радіокіп є самим експресним методом електророзвідки, апаратура легка, робота ведеться одним оператором; при цьому метод вирішує практично всі задачі профілізації. Їм чудово виділяються обводнені зони, виходи корінних порід до поверхні, вічна мерзлота. Методу не потрібне хороше заземлення, тому він може використовуватися в будь-який сезон і на будь-якій місцевості. До недоліків відносяться: нестабільність прийому радіостанцій, залежність розбиття профілів від напряму на станцію, вплив рельєфу профілю і навколишньої місцевості (в гірських районах).

Метод радіокіп використовують для вирішення задач крупномасштабного геологічного картування, пошуків і розвідки рудних і нерудних корисних копалин, виявлення обводнених і картування мерзлих порід. Глибинність методу не перевищує 10–100 м і залежить від електропровідності геоелектричного розрізу.

Метод радіохвильового просвічування (МРХП або РП).Метод РП є провідним методом підземної електророзвідки, призначеним для вивчення цілості порід між свердловинами чи гірськими виробками з метою пошуків рудних тіл, виявлення обводнених та зруйнованих порід. В різних варіантах методу радіохвильового просвічування вивчаються явища поглинання, відбиття, і дифракції високочастотних електромагнітних хвиль (частота поля 100 Кгц–100 МГц) в гірських породах. По затуханню електромагнітних хвиль у просвічуваному масиві порід можна робити висновки про наявність рудних тіл, встановлювати їх форму, розміри, умови залягання, а також виявляти обводнені тектонічні порушення.

Найбільш розповсюджені модифікації радіопросвічування – радіопросвічування між свердловинами, радіопросвічування з-під землі на поверхню, шахтне радіопросвічування.

Рис. 2.3 Свердловинне радіопросвічування (а – віяловий спосіб; б - спосіб паралельного переміщення)

1 – радіопередавач; 2 – приймач; 3– рудне тіло; 4 – зона “радіотіні”

При міжсвердловинному просвічуванні застосовують дві системи спостережень: кроковий (віяловий) спосіб, при якому поле на окремих інтервалах вимірювальної свердловини реєструється при нерухомому передатчику (рис. 2.3,а), і спосіб паралельного переміщення передатчика і приймача (рис. 2.3,б).

Найбільш простий спосіб інтерпретації даних МРХП є тіньовий, в якому за виміряними сигналами та коефіцієнтами екранування (відношеннями вимірюваного поля до нормального поля у вміщуючому середовищі) виділяються радіотіні, зумовлені поглинанням хвиль провідними включеннями. Положення провідного об’єкта визначають способом засічок по променям, що обмежують зону тіні (рис. 2.3,а).

Область застосування методу радіохвильового просвічування – розвідка рудних родовищ, зокрема: виділення безрудних просторів між виробками чи свердловинами; оконтурення розкритих виробками чи свердловинами рудних покладів; пошуки сліпих рудних тіл у міжсвердловинних та міжвиробкових просторах; виявлення об’єктів високого опору – пегматитових кварцових жил, карстових порожнин та ін.

Георадарне зондування (ГРЗ).Георадарне зондування, яке називається також радіолокаційним зондуванням або радіолокаційним методом підповерхневого зондування, засноване на посиланні в землю коротких (від 1нс до 1мкс) радіо чи відеоімпульсів і реєстрації відбитих від границь розділу з різними електромагнітними властивостями сигналів.

Радіолокатори (георадари) для зондування в землі працюють в діапазоні частот 10 МГц–3 ГГц, і, як свідчить практика, вони забезпечують глибинність дослідження до 10–30 м з визначенням основних характеристик досліджуваного середовища, пов’язаних зі змінами електромагнітних властивостей середовища e, m, g.

Рисунок 2.4 Часовий розріз за результатами георадарної зйомки

У зв’язку із високим частотним діапазоном теорія електромагнітних хвиль, яка використовується в методі ГРЗ, носить хвильовий характер і нагадує теорію розповсюдження пружних хвиль у сейсморозвідці. А тому результати зондувань георадарами більш схожі з даними, отриманими за результатами сейсмічних досліджень. Кінематична аналогія електромагнітних хвильових і сейсмічних полів дозволяє застосовувати до експериментальних даних георадарних зондувань відомі методи обробки сейсмічних сигналів, які включають обов’язкову побудову часових розрізів. Часові розрізи представляють собою радарограми, побудовані в кожній точці профілю з відкладенням часу t після посилання електромагнітного імпульсу вздовж вертикальної вісі. На часових розрізах виконують кореляцію хвиль, відбитих від границь з різними електромагнітними властивостями.

У верхній частині часового розрізу, наведеного на рис. 2.4, відмічається чітка кореляція електромагнітних хвиль, відбитих від поверхні ґрунтових вод. Час реєстрації відбиттів складає 230–250 нс. Розрахунки показують, що при e_r=10 глибина до поверхні рівня ґрунтових вод складає біля 10 м.

Дипольна електромагнітна профілізація (ДЕМП)

Метод ДЕМП заснований на принципі збудження змінного електромагнітного поля високої частоти, за допомогою електричного або магнітного диполя, і реєстрації компонент вторинного вихрового поля на деякій відстані. Якщо в методі радіокіп первинне поле дальньої станції представляється у вигляді плоскої хвилі, то в ДЕМП - вона сферична, що робить теоретичну модель складнішої і наближеної. ДЕМП вважають одним з видів індукційних методів розвідки, і відповідна серійна апаратура випускалася тільки для реєстрації магнітних компонент поля. З апаратури ДЕМП, до теперішнього часу, доступні прилади, засновані на збудженні і реєстрації поля магнітними диполями у вигляді рамок (АЕММ) і феритових антен (ДЕМП(3), ДЕМП-СЧ). При цьому, збудження проводять вертикальним магнітним диполем, а вимірюють всі три компоненти магнітного поля: Hz, Hr, Hj, Потім знаходять r_ефф. Матеріали профілізації методом ДЕМП (графіки і карти), як і в радіокіп, носять якісний характер, проте вимірювання більш стабільні і повторювані. Погрішність відтворення складає близько 5 %. Вирішувані задачі ті ж, що і в решті методів профілізації. Переваги: робота в будь-який сезон і на будь-якій місцевості. Недоліки: необхідність вносити поправки за вплив рельєфу профілю.