Глава 4 ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА

Электроразведка (электрическая, или точнее электромагнитная разведка) объеди- няет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электромагнитных полей, существующих в Зем- ле в силу естественных космических, атмосферных или физико-химических процессов или созданных искусственно. Электромагнитные поля могут быть:

1) установившимися, т.е. существующими свыше 1 с, постоянными и переменными (гармоническими или квазигармоническими) частотой от миллигерц (1 мГц=10-3 Гц) до петагерц (1 ПГц=1015 Гц);

2) неустановившимися, импульсными с длительностью импульсов от микросекунд до секунд. Используемые гармонические поля можно разделить на инфразвуковые, звуко- вые, радиоволновые, изучаемые в электроразведке, и микрорадиоволновые, на которых основаны методы терморазведки (см. гл. 6). Измеряемыми параметрами поля являются амплитуды и фазы электрических Е и магнитных Н полей, а при терморазведке—тем- пературы Т.

Интенсивность и структуру естественных полей определяют природные факторы и электромагнитные свойства горных пород. Для искусственных полей она зависит от этих же свойств горных пород, интенсивности и вида источника, а также способов воз- буждения. Последние бывают гальваническими, когда поле в Земле создают с помо- щью тока, пропускаемого через электроды-заземлители; индуктивными, когда питаю- щий ток, проходя по незаземленному контуру (петля, рамка), создает в среде электро- магнитное поле за счет индукции, и смешанными (гальваническими и индуктивными).

К электромагнитным свойствам горных пород относятся удельное электрическое сопротивление ρ, величина, ей обратная,—удельная электропроводность (γ = 1/ρ), электрохимическая активность α, поляризуемость η , диэлектрическая ε и магнитная μ проницаемости, а также пьезоэлектрические модули d. Электромагнитными свойства- ми геологических сред и их геометрическими параметрами определяются геоэлектри- ческие разрезы. Геоэлектрический разрез однородного по тому или иному электромаг- нитному свойству полупространства принято называть нормальным, а неоднородного

— аномальным.

Изменение глубинности электроразведки достигают изменением мощности ис- точников и способов создания поля. Однако ею можно управлять также дистанцион- ными и частотными приемами. Сущность дистанционного приема увеличения глубин- ности сводится к увеличению расстояния между источником поля и точками, в которых его измеряют. Это приводит к увеличению глубинности разведки, так как увеличивает- ся объем среды, в которой поле распространяется, а его искажение глубинными неод- нородностями проявляется на больших расстояниях от источника. Частотный принцип увеличения глубинности основан на скин-эффекте, т.е. прижимании поля к поверхно- сти Земли в слое тем меньшей толщины, чем выше частота гармонического поля f и меньше время t при импульсном создании поля. Наоборот, чем меньше частота, больше период колебания T=1/f и больше время распространения (диффузии) поля, называе- мого также временем становления поля или переходного процесса, тем больше глубин- ность разведки. В целом глубинность электроразведки изменяется от десятков кило- метров на инфранизких частотах до десятков сантиметров на частотах гигагерцы (ГГц)—тетрагерцы (ТГц).

В табл. 4, 5 приведены физическая и целевая (прикладная) классификации мето- дов электроразведки. Вследствие многообразия используемых полей, свойств горных пород электроразведка отличается от других геофизических методов большим числом

(свыше 50) методов. Их можно сгруппировать в методы естественного переменного электромагнитного поля, гео электрохимические, сопротивлений, электромагнитные и радиоволновые зондирования и профилирования, пьезоэлектрические, радиолокацион- ные зондирования, а также радиотепловые, инфракрасные и спектрометрические съем- ки, которые хотя и принято относить к терморазведке, но по природе полей, методике и технике измерений они близки к электроразведке.

Таблица 4. Физическая классификация методов электроразведки

Таблица 5. Целевая классификация методов электроразведки

Примечание: «+», »++»i «+++» — малая, средняя, большая степень применимости соответственно.

По общему строению изучаемых геоэлектрических разрезов методы электрораз-

ведки принято подразделять:

а) на зондирования, которые служат для расчленения горизонтально (или полого)

слоистых разрезов;

б) на профилирования, предназначенные для изучения крутослоистых разрезов или выявления локальных объектов;

3) на подземные, объединяющие методы для выявления неоднородностей между горными выработками и земной поверхностью.

Электроразведку с той или иной эффективностью применяют для решения прак-

тически всех задач, для которых используют и другие геофизические методы. В част-

ности, с помощью естественных переменных полей космического происхождения раз- ведывают земные недра до глубин около 500 км и ведут изучение осадочных толщ, кристаллических пород, земной коры, верхней мантии. Электромагнитные зондирова- ния используют при глубинных и структурных исследованиях, поисках нефти и газа. Электромагнитные профилирования применяют при картировочно-поисковых съемках, поисках рудных, нерудных полезных ископаемых и угля. Малоглубинные электромаг- нитные зондирования и профилирования используют при инженерно- гидрогеологических исследованиях и охране геологической среды, а подземные мето- ды служат для разведки рудных месторождений.

По технологии и месту проведения работ различают аэрокосмические, полевые (наземные), акваториальные (морские, речные), подземные (шахтно-рудничные) и скважинные (межскважинные) методы электроразведки.