Интерпретация электромагнитных зондировании

Качественная интерпретация. Как известно (см. п. 4.3), в результате электро- магнитных зондировании (ЭМЗ) получают кривые зависимости кажущихся сопротив- лений (ρк, ρт, ρω, ρr ) или поляризуемостей (ηк) от параметров глубинности (АВ/2 = r,

T , 2pt ). При качественной интерпретации в результате визуального анализа кривых

определяют число слоев в разрезе (см. рис. 4.6), типы кривых. Выявленные электриче- ские горизонты сопоставляют с геологическими слоями. По данным площадных ЭМЗ строят карты типов кривых ВЭЗ, иногда абсцисс и ординат экстремумов на кривых. По профильным наблюдениям строят разрезы кажущихся сопротивлений, а по данным

ВЭЗ кроме них — разрезы кажущихся продольных проводимостей (Sк = r/ρк) для выяв- ления хорошо проводящих слоев или кажущихся поперечных сопротивлений (Tк = r/ρк) для выделения плохо проводящих слоев. При построении этих разрезов по верти- кали откладывают параметр глубинности, проставляют ρк , Sк или Tк и проводят изо- линии. Анализ этих материалов позволяет дать общую характеристику и степень из- менчивости геоэлектрических разрезов в плане и по глубине. Кривые ЭМЗ на участках, где изолинии на разрезе почти параллельны, не искажены горизонтальными неодно- родностями, их используют для количественной интерпретации.

Количественная интерпретация. При количественной интерпретации ЭМЗ по- лучают послойные мощности hi, сопротивления ρi , поляризуемости ηi ), и (или) сум- марные обобщенные мощности Н, продольные проводимости S = H/ρl и среднее удельное сопротивление ρl , поперечное сопротивление Т = Нρn и среднее удельное сопротивление ρn. Существуют графоаналитические, палеточные и машинные способы интерпретации ЭМЗ.

1. С помощью графоаналитических способов по асимптотическим и экстремаль- ным значениям кажущихся сопротивлений находят некоторые обобщенные параметры. Например, если к правой ветви кривых ЭМЗ, полученных над опорным горизонтом вы- сокого сопротивления, например кристаллическим фундаментом, провести асимптоты, то по точкам их пересечения (xS1 , xS10 , xS100) с горизонтальными линиями, ординаты которых у 1; 10; 100 (рис. 4.13), можно определить суммарную продольную проводи- мость толщи по следующим формулам:

1

S =

S =1

(xS1 +xS 10 /10 +xS 100 /100) =rS / rKS

(356 xS 1 + 114,5xS 10 / 10 + 35,6 xS 100 / 100) = 356

TS / rT S

(для ВЭЗ, ДЭЗ, ДАЗ)

(для МТЗ)

S = (503xS 1 +159,5xS 10 +50,3xS 100 ) =503

2ptS / rtS =503

TS / rwS

(для ЗСД и ЧЗ)

S =1

(189xS 1 + 59,5xS 10 + 18,9 xS 100 ) = 189

2p tS / rtS

(для ЗСП)

(4.15)

где rS , ρкS , ρτS , TS , ρωS , tS , ρTS — координаты любых точек асимптоты. Существует и ряд других графоаналитических приемов определения различных параметров разреза.

2. Применяют также палеточные методы интерпретации ЭМЗ. Палетки—это набор теоретических кривых. Для разных методов ЭМЗ их рассчитывают с помощью ЭВМ. Процесс количественной интерпретации сводится к совмещению эксперимен- тальной (полевой) кривой, вычерченной на прозрачном бланке, с одной или несколь- кими теоретическими кривыми из альбома палеток. Разумеется, полевые и теоретиче- ские кривые должны быть построены в одинаковых масштабах. Рассмотрим принципы применения палеток на примере интерпретации кривых ВЭЗ.

Проще всего интерпретировать двухслойные кривые ВЭЗ. Для этого, соблюдая параллельность осей координат двухслойной палетки и бланка с полевой кривой, со- вмещают ее с одной из теоретических кривых. Иногда полевая кривая не совпадает ни с одной из теоретических, а располагается между двумя соседними. В этом случае пара- метры получают путем интерполяции. Индексы сопротивлений и глубин на палетке (крест палетки) отсекают на осях координат полевого бланка сопротивление верхнего слоя ρ1 и его мощность h1. По модулю совпавшей теоретической кривой μ=ρ2/ρ1, зная ρ1, получаем ρ2 = μ ρ2.

Рис.4.14 Схема интерпретации полевой кри- вой ВЭЗ (а, 6, с, d) с помощью но- мограммы (I) палетки (II) типа НА

При интерпретации трехслойных полевых кривых их совмещают с теоре- тическими кривыми соответствующих типов и одинаковой формы. Добившись наиболее точного совмещения полевой кривой с теоретической, по индексам на палетке определяют ρ1, h1, а по параметрам совпавшей теоретической кривой — модули v = h2пр /h1, μ=ρ2пр/ρ1, ρ3. Отсюда легко получить приближенные значения мощности h2пр = v h1, и примерное сопротивление ρ2пр = μ ρ1 второго слоя. При v

> 5—10 приближенные значения мало отличаются от истинных, а при v < 3 раз-

личия могут быть значительными. Многослойные кривые также могут быть проин- терпретированы трехслойными палетками. Правда, чем больше слоев, тем точность ин- терпретации меньше. В этом случае целесообразно проводить интерпретацию с помо- щью ЭВМ.

Ускоренную интерпретацию кривых ЭМЗ проводят с помощью одной-двух для каждого метода номограмм-палеток, подготовленных В. К. Хмелевским. Они представ- ляют собой комбинацию двухслойной палетки соответствующего ЭМЗ и вспомога- тельной палетки, которая заменяет вышезалегающие породы слоем с такими эквива- лентными мощностью hЭ и сопротивлением ρЭ, чтобы электромагнитное поле на зем- ной поверхности оставалось одним и тем же по интенсивности и структуре.

При интерпретации трехслойной кривой с помощью номограммы-палетки снача- ла с двухслойной палеткой совмещают левую ветвь (а, b) полевой кривой, оценивают параметр μ , а на бланке проставляют крест палетки O1 с координатами h1, ρ1 (рис.4.14). Затем с двухслойной палеткой совмещают правую ветвь (с, d), а положение точек h1, ρ1 на номограмме дает возможность определить следующие параметры: v, μ , σ = v/μ (для кривых типа H и A), τ = vμ, для кривых типа К и Q, которые и являются искомыми па- раметрами интерпретируемой полевой кривой. После совмещения правой ветви с двух- слойной палеткой на полевой бланк можно перенести второй крест с координатами ρЭ, hЭ. Эта эквивалентная точка служит для дальнейшей интерпретации кривой ВЭЗ, если число слоев на ней больше трех.

3. Интерпретация ЭМЗ с помощью ЭВМ отличается более высокой точностью, а самое главное — быстротой и объективностью в получении основных параметров раз- реза.

4. Решение обратной задачи электроразведки неоднозначно, т.е. полевая кривая может быть совмещена с несколькими теоретическими, а значит, может получиться не- сколько приближенных значений h2пр , ρ2пр , h3пр , ρ3пр и т. д., иногда значительно отли- чающихся друг от друга. Эта неоднозначность интерпретации кривых зондировании является следствием так называемого принципа эквивалентности (или некорректности решения обратной задачи зондировании). Сущность принципа эквивалентности сво- дится к тому, что для некоторых соотношений сопротивлений (0,3 > μ > 3) и мощно- стей (v < 3) слоев геоэлектрического разреза изменения μ и v в определенных пределах могут не изменять вид кривой. Поэтому для точного определения мощностей всех го- ризонтов надо знать их сопротивления так же, как при гравиразведке нужно знать плотность, а в магниторазведке — магнитную восприимчивость.

5. В результате интерпретации электромагнитных зондировании строят геоэлек- трические разрезы так же, как по скважинам строят геологические. По горизонтали от- кладывают центры зондировании, а вниз по вертикали — глубины до выявленных го- ризонтов и мощности слоев. В центре слоев проставляют значения сопротивлений. Слои с примерно одинаковыми сопротивлениями объединяют в отдельные горизонты, в том числе опорные, т.е. такие, у которых мощности и сопротивления мало изменяют- ся по профилю или площади.

Кроме того, по данным зондирований строят структурные карты по кровле опор- ных горизонтов высокого или низкого сопротивления и карты мощностей тех или иных слоев. Сопоставляя их с геологическими данными, можно говорить о соответствующих структурных геологических картах.

Особенности применения электромагнитных зондировании. Несмотря на то что все методы электромагнитных зондировании предназначены для расчленения гори- зонтально- и полого-слоистых сред, их геологические возможности разные и зависят прежде всего от проектируемой глубинности и решаемых задач (см. п. 4.3). Для мало- глубинных (до 100 м) исследований целесообразно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП (если есть уверенность в изменении поляризуемости разных слоев); ВИЗ в условиях повышенных (больше 100 Ом м) сопротивлений и при плохих условиях заземления; РВЗ, РЛМ (ИМР) в разрезах высокого (больше 1000 Ом м) сопротивления, например, при изуче- нии льдов, мерзлоты, поисках подземных вод в пустынях. При разведке глубин до 500 м можно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, а также ЗСБ и ЧЗ (особенно при наличии в разрезе карбонатных или галогенных экранов высокого сопротивления), РЛМ (при ледовой и мерзлотной разведке). При структурных исследованиях на суше и морях до глубин 5—

10 км иногда используются ДЗ, а чаще магнитотеллурические методы и прежде всего МТЗ, а также ЗСД и ЗСБ. Изучение глубинной неоднородности Земли можно прово- дить с помощью глубинных МТЗ (ГМТЗ).

Каждую из названных задач можно решать несколькими методами. Вследствие неоднозначной интерпретации и их разной физической природы целесообразно приме- нять два-три зондирования, например, в таких сочетаниях: ВЭЗ и ВЭЗ-ВП; ВЭЗ и ЧЗ; ВЭЗ и ЗС; ВЭЗ и РЛЗ; МТЗ, ЗС и ВЭЗ. В любых условиях при решении разных задач для более однозначной интерпретации электромагнитных зондировании необходима дополнительная информация по параметрическим скважинам из расчета хотя бы одна

— пять скважин на сто точек зондировании при изменении глубины разведки от пер- вых километров до десятков метров соответственно. Эффективность электромагнитных зондировании повышается при комплексировании их с сейсморазведкой и гравиразвед- кой.