Методы естественного электрического поля

Все методы электроразведки, рассмотренные ранее, используют искусственные силовые линии. И то же время в Земле в результате электрохимических реакций возникают естественные электрические токи. Наиболее часто они появляются на контактах с хорошо проводящими телами типа рудных тел. Измеримые потенциалы естественного поля возникают вблизи залежей сульфидных руд типа халькопирита и галенита. Рудные тела, содержащие проводящие минералы, но не являющиеся хорошими проводниками, не создают больших естественных полей. Поэтому использование естественных полей в практике полевой геофизики не получило широкого распространения. Наиболее разработаны методы естественных полей в каротаже (см. далее раздел ГИС). В полевой геофизике для решения региональных задач получил применение метод теллурических токов.

Метод теллурических токов

Метод основан на исследовании переменного во времени электрического поля, созданного земными (теллурическими) токами. Эти токи возникают в связи с вариационными возмущениями магнитного поля Земли, а также создаются электрическими конвекционными и другими процессами, протекающими в атмосфере или в земной коре.

В среднем плотность теллурических токов в земной коре составляет 2-10'|()А/м2, а соответствующая напряженность поля обычно колеблется, в пределах от нескольких долей до десятков милливольт на километр. Теллурические токи захватывают весьма значительные площади, что является их существенным отличием от электрохимических токов, положенных в основу метода естественного поля. Поэтому в пределах небольших участков, при условии их электрической однородности, векторы плотности тока по направлению и по величине будут одинаковы, т. е. поле можно считать однородным. В случае же неоднородного поля разности потенциалов теллурических токов, измеренные на дневной поверхности, будут пропорциональны плотностям токов в верхних слоях земной коры. Это обстоятельство и положено в основу метода теллурических токов, который позволяет определять местоположения и конфигурации слабопроводящих образований, залегающих на значительной глубине.

Действительно, если в двух пунктах земной коры глубины залегания тела бесконечного сопротивления будут hi и Ьг, то в пункте, где тело залегает на меньшей глубине, плотность тока окажется повышенной, так как часть тока высокоомным объектом здесь будет вытеснена к поверхности и разность потенциалов возрастет.

Применяя к этим пунктам закон Ома, получим

ДУ| = р1|Г и AV2=pl2i' (4.3)

где г — расстояние между измерительными электродами в метрах;

AVi и AV 2~разность потенциалов в вольтах;

Ii и I э — плотность токов в А/см2;

р — уд. сопротивление пород перекрывающих непроводящую среду в Ом м.

Если один из пунктов принять за опорный, то по отношению к нему можно вычислить отношение AV 2/AV|, которое обозначается через ц и называется теллуропараметром. Практически величина ц определяется по данным полевых измерений AV 2 и AVi, выполняемых с помощью потенциометра или осциллографа. Чтобы исключить непостоянство поля теллурических токов во времени, съемка теллурического поля производится двумя измерительными установками. Одна из них все время находится на опорном пункте, а вторая переносится от точки к точке наблюдения.

Результаты съемки изображаются в виде карты изолиний равных значений теллуропараметра. Минимальная глубина залегания кровли искомого высокоомного объекта будет в точках, в которых ц максимально. Пользуясь этим соображением, по карте изолиний равных значений ц выделяют антиклинальные структуры с высокоомными опорными горизонтами в осадочной толще, поднятия в рельефе кристаллических пород и т. д.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >