Принципы исследования

Низкочастотные аэрометоды с неподвижными источниками поля

Аэрометоды длинного кабеля (АДК) и бесконечно длинного кабеля (АБДК) основаны на изучении искусственного электромагнитного поля при гармоническом его возбуждении. В качестве источника используется заземленный на концах длинный (10—20 км) или бесконечно длинный (20—40 км) кабель, раскладываемый на земле параллельно преимущественному простиранию картируемых горных пород и их комплексов. В кабеле с помощью генератора поддерживается ток силой от 1 до 3 А и частотой от нескольких сот до нескольких тысяч герц. Измерение элементов переменного электромагнитного поля при этом осуществляется с помощью перемещаемого приемника, устанавливаемого на вертолете либо самолете в выпускной гондоле, а профили (линии полета) прокладываются перпендикулярно разложенному кабелю. Таким образом, методы АДК и АБДК являются комбинированными: источник поля (длинный или бесконечно длинный кабель) находятся на поверхности земли, а измерение возбуждаемого поля осуществляется на основе применения в качестве транспортного средства самолета или вертолета. Одной из модификаций АДК является двухчастотная (АДК-Д), при которой на земле раскладываются два кабеля, параллельные друг другу, заземленные на концах, на каждый из которых подается ток определенной частоты (например, 400 и 1000 Гц) и осуществляются двухчастотные измерения.

В методах АДК и АБДК поле источника возбуждения (заземленного длинного или бесконечно длинного кабеля) по существу определяет и нормальное поле, влиянием токов проводимости вмещающей среды можно пренебречь. В декартовой системе координат амплитуды составляющих Нх и Н2 и соответствующие фазовые углы <р(Нх) и (р(Н2) определяются следующими соотношениями[1]:

где I — величина тока, А; х — расстояние от кабеля, м; р — среднее удельное электрическое сопротивление геологической среды, Ом-м; У— рабочая частота, Гц.

Соотношения (5.1)—(5.4) справедливы при следующем условии:

Согласно формулам (5.1)—(5.4), составляющие напряженности поля Нх и Н2 длинного кабеля зависят от величины тока I, среднего удельного электрического сопротивления геологической среды р, рабочей частоты/и расстояния от кабеля. Зависимость от высоты съемки в первом приближении проявляется для Нг и ф(Н2). Фаза ф(Нх) = 5л/4 поля кабеля постоянна и не зависит от параметров поля и параметров удельного электрического сопротивления вмещающей геологической среды (модель — однородное изотропное полупространство). Фаза же ф(Н2) кабеля зависит от удельного электрического сопротивления вмещающей геологической среды и частоты электромагнитного поля. По мере удаления от кабеля нормальное поле горизонтальной составляющей Нх затухает медленнее, чем нормальное поле вертикальной составляющей Нг, ввиду чего при определенной чувствительности измерительной аппаратуры длина профилей при измерении Нх может быть значительно больше, чем при измерении Нг.

Измерительную аппаратуру при реализации методов АБДК и АДК размещают на вертолете или самолете, а приемную рамку — в выпускной гондоле. Измеряется обычно горизонтальная составляющая Нх и ее фаза ф(Нх). Опорная фаза тока в кабеле передается по радиоканалу. Погрешности измерения амплитуды не должны превышать 5—10 %, а фазы — 0,2—0,3°. Как правило, съемка производится на высотах 50—70 м с обтеканием рельефа, при картировании проводящих объектов большого площадного распространения высота съемки может быть увеличена (от нескольких сот метров до 1 км).

При обработке материалов АБДК и АДК маршрут полета принимают перпендикулярным питающей линии АВ, а высоту полета считают постоянной (резкие ее изменения на маршруте, устанавливаемые по записи высотомера, учитывают при интерпретации). Измеренные параметры пересчитывают в аномальные значения амплитуды (в процентах от нормального поля) и фазы (в градусах) горизонтальной составляющей Нх, а также в значения эффективного сопротивления рэф. Аномальные значения Нха и ф(Нга) вычисляются по формулам

где Нхс и ф(Нхс) — наблюденные значения соответственно модуля и фазы суммарного поля; Нх0 и ф(Нхо) — соответственно модуль и фаза нормального поля.

Эффективное удельное сопротивление рэф вычисляется по формуле

где I — полудлина питающей линии АВ, км;/— частота, Гц; |НД.| — модуль горизонтальной составляющей, мкВ; I — сила тока в линии АВ, А; С — чувствительность приемного тракта измерительной аппаратуры, В/(А/м) или В/Тл; х,у — координаты точки наблюдения, выраженные в долях полудлины питающей линии (гг = 2 + (1 + у)2, г2 = д/х2 +(1- у)2). Ось у направлена вдоль кабеля, осьх — перпендикулярно кабелю (по маршруту), начало координат — в точке, соответствующей середине кабеля.

Формула (5.8) справедлива при следующем условии:

По результатам обработки строятся карты графиков аномальных значений модуля |НХ| и фазового сдвига (р(Нха) горизонтальной составляющей магнитного поля, а также карты эффективного удельного сопротивления рэф.

Метод АБДК довольно широко применялся в 1960—1970-х гг. при среднемасштабном и крупномасштабном (1 : 100 000 — 1 : 25 000) геологическом и структурно-тектоническом картировании (главным образом проводящих зон тектонических нарушений), значительно реже — для прямых поисков рудных месторождений. Расстояния между профилями (линиями полетов) указанных выше масштабов съемки составляют 1000—250 м. В последние десятилетия значительно возросла точность аэронавигации, а использование аэронавигационных систем активного вождения дает возможность реализации АДК при детальном (1 : 10 000 — 1 : 5000) геологическом картировании и при благоприятных условиях поисков некоторых типов рудных месторождений. При этом преимущество АДК перед его наземным аналогом, методом длинного кабеля (ДК), заключается в значительно большей производительности и, следовательно, значительном (более чем на порядок) сокращении себестоимости квадратного километра производимой съемки, в том числе за счет значительного упрощения топоработ.

Обработка материалов АДК и АБДК заключается в вычислении значений аномальной горизонтальной составляющей | Нха |, получаемых в результате алгебраического вычитания нормального поля из наблюденных значений амплитуды Нх, построении карт графиков и карт изолиний параметров Нха | и <р(Нх). На картах выделяют аномальные зоны и проводят их оси, по полученным материалам осуществляют геологическую интерпретацию.

  • [1] Технические основы аэроэлектроразведки / В. Н. Гончарский [и др.]. Киев : Наукова думка, 1969.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >