вэз геофизика что это

Вэз геофизика что это

Методическое пособие: Практикум по методу вертикального электрического

курса « основы геофизических методов » для геологов младших курсов Геологического

факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) является одним из старейших методов электроразведки. Первые приме­нения метода относятся к 20-м г.г. XX века. Сравнительная простота и наглядность ВЭЗ привела к его широкому распространению и раз­витию во всем мире.

На сегодняшний день электрические зондирования остаются одним из самых применяемых электроразведочных методов. На основе ВЭЗ разработаны и другие современные технологии – например, электротомография, базирующиеся на тех же принципах, что и для «классических» электрических зондирований.

Настоящий практикум проводится с целью продемонстрировать физические основы метода ВЭЗ, условия его применения. При этом подразумевается, что освоение материала по ВЭЗ поможет слушателям понять особенности и других геофизических методов.

Электрические свойства горных пород

Одним из основных требований к применению геофизических методов является контрастность по физическим свойствам объекта изучения относительно вмещающей среды. Для электроразведки методами сопротивлений, к которым относится ВЭЗ – это означает, что изучаемый объект (тело, слой, пласт и пр.) должен за­метно (желательно в несколько раз) отличаться по удельному элек­трическому сопротивлению от вмещающих пород.

Удельное электрическое сопротивление (УЭС) горных пород является параметром вещества, характеризующим его способность пропускать электрический ток при возникновении электрического поля.

УЭС является неким подобием понятия электрического сопротивления в радиотехнике, но в отличие от последнего, измеряется не в Омах, а в Ом·метрах.

Горные породы принято рассматривать в геофизике как трехфазную среду, т.е. сочетание твердого минерального скелета, в котором присутствуют трещины или поры заполненные газом и жидкостью. В любой самой прочной и плотной на вид породе присутствуют либо поры (в частности, для терригенных отложений) либо трещины (в частности, для магматических и метаморфических пород), либо и то и другое. Именно эти поры или трещины, заполненные полностью или частично влагой, являются проводниками электрического тока.

Удельное электрическое сопротивление (УЭС) горных пород, в основном, зависит от следующих факторов:

удельное электрическое сопротивление породообразующих минералов

удельное электрическое сопротивление поровой влаги (на­ прямую связано с соленостью подземных вод и температу­рой)

Рассмотрим эти факторы подробнее.

Удельное электрическое сопротивление породообразующих минералов, как правило, слабо влияет на УЭС породы в целом. Это связано с тем, что подавляющее большинство минералов являются сугубо диэлектриками и не проводят электрический ток. Исключением являются сплошные и прожилковые руды минералов проводников – самородных элементов, сульфидов, но такие образования встречаются редко.

Удельное электрическое сопротивление воды, насыщающей по­роду, зависит в основном от солености и температуры. Чем больше соленость, тем ниже УЭС воды. С температурой еще проще: вода – проводник, лед – изолятор. Мерзлые горные породы обладают очень высокими значениями УЭС.

Отдельный вопрос с глинистостью – глины обладают очень низ­кими УЭС, значительно ниже, чем у воды. Например, в московском регионе УЭС воды – 25-30 Ом·м, а сопротивление юрских глин – 10-15 Ом-м. Этот эффект связан со сложными капиллярными процессами в глинах. Чем больше глинистость горных пород, тем ниже УЭС.

Наименование горной породы

Пески водонасыщеные

Пески слабоувлажнёные

Карбонатные скальное породы слаботещинноватые

Интрузивные горные породы слаботрещинноватые

Вечномерзлые породы различной льдистости

Руды минералов проводников (в основном сульфидов)

Как видим значения УЭС для отдельных видов пород сильно различны, что дает возможность различать различные горные породы и решать различного рода задачи.

Основными полевыми методами изучения обводненности горных выработок являются ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, МПВ, а также электропрофилирования (ЭП). Методика полевых работ сводится к площадным съемкам с густотой сети наблюдений (100-500) \times (100-500) м. Глубинность разведки должна превышать проектируемые глубины выработок.

МПВ (метод преломленных волн) это метод из области сейсморазведки, поэтому его мы рассматривать не будем.

Рассмотрим подробнее метод вертикальные электрические зондирования:

ВЭЗ (вертикальные электрические зондирования) это метод постоянного поля. Метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) является одним из старейших методов электроразведки. Первые применения метода относятся к 20-м г.г. XX века. Сравнительная простота и наглядность ВЭЗ привела к его широкому распространению и развитию во всем мире.

На сегодняшний день электрические зондирования остаются одним из самых применяемых электроразведочных методов. На основе ВЭЗ разработаны и другие современные технологии – например, электротомография, базирующиеся на тех же принципах, что и для «классических» электрических зондирований.

Одним из основных требований к применению геофизических методов является контрастность по физическим свойствам объекта изучения относительно вмещающей среды. Для электроразведки методами сопротивлений, к которым относится ВЭЗ – это означает, что изучаемый объект (тело, слой, пласт и пр.) должен заметно (желательно в несколько раз) отличаться по удельному электрическому сопротивлению от вмещающих пород.

Физические основы метода ВЭЗ

Идея метода ВЭЗ – на поверхности земли собирают электроразведочную установку(установки Шлюмбеже, Веннера, дипольная осевая установки и некоторые другие), которая, как правило, состоит из двух питающих и двух приемных электродов (см. Рис. 1, Рис.2). В качестве электродов обычно применяют металлические штыри, которые забиваются в землю. Питающие электроды принято обозначать буквами А и В, приемные – M и N.

О результатам измерений можно судить об электрических свойствах горных пород на глубинах проникновения тока в землю. Глубина «погружения тока» зависит, в основном, от расстояния между питающими электродами А и В.

По результатам выполненных измерений вычисляют кажущееся электрическое сопротивление (КС), обозначаемое ρк, и измеряемое в Ом*м:

(для симметричной установки)

где, K – геометрический коэффициент (зависит от расстояний между электродами A, B, M и N), ΔUMN – разность потенциалов на приемных электродах M и N, IAB – сила тока, протекающего в питающей линии.

Если изучаемая среда неоднородна, т.е. в области исследования располагаются горные породы с различными значениями УЭС, то значение полученного кажущегося сопротивления ρк будет больше наименьшего из УЭС пород, но меньше наибольшего:

Для выполнения зондирования производят серию измерений, постепенно увеличивая размер питающей линии АВ. Чем больше параметр АВ/2 – тем глубже «погружается ток в землю» и тем больше глубинность исследований (см. Рис. 2).

При этом каждая следующая область исследования полностью включает в себя предыдущую.

Значения АВ/2 выбирают в зависимости от требуемой глубинности исследований. Как правило, минимальные АВ/2 принимают 1-1.5 метра. Максимальные АВ/2 редко делают больше первых километров. Таким образом, метод ВЭЗ применяют для изучения сред до глубин не более чем сотни метров.

В результате описанной серии измерений получается набор значений кажущегося сопротивления, измеренных при известных АВ/2. В электроразведке параметр АВ/2 называют разносом питающей линии (или просто разносом).

Для удобного представления результатов наблюдений строят график зависимости ρk (в Ом·м) от разноса (в м). Такой график называется кривой зондирования или кривой ВЭЗ(см. Рис. 3).

Аппаратура и оборудование в методе ВЭЗ

Для выполнения наблюдений методом ВЭЗ применяется специализированная электроразведочная аппаратура для возбуждения поля (генераторы) и измерения разности потенциалов (измерители). В настоящее время, как правило, для метода сопротивлений применяется аппаратура на ультранизких частотах (1-10 Гц) или на постоянном токе. Среди применяемых отечественных приборов можно назвать следующие образцы:

Вертикальное электрическое зондирование методом вызванной поляризации

Вертикальное электрическое зондирование методом вызванной поляризации (ВЭЗ-ВП) по методике работ мало чем отличается от рассмотренных выше ВЭЗ и предназначено для расчленения разрезов по глубине не только по изменению УЭС, но и поляризуемости ( η) слоев. С помощью одноканальной или многоканальной аппаратуры измеряются ΔUMN и IАВ, что делается и в методе ВЭЗ, а также Uвп на МN через 0,5 с после отключения тока в АВ. В результате наряду с ρк рассчитывается кажущаяся поляризуемость ηk = .

Пример кривых ВЭЗ и ВЭЗ-ВП, поставленных для выделения водоносного пласта ( III), приведен на рис. 3.7.

Рис.3.7 Кривые ВЭЗ и ВЭЗ-ВП с ветвями, обусловленными сухими ( I) и водонасыщенными ( II) супесями, подстилаемыми глинами ( III)

Для поиска локальных объектов принято применять другой метод электроразведки – электропрофилирование (ЭП).

Идея метода ЭП еще проще, чем идея метода ВЭЗ. Измерения производятся с такой же электроразведочной установкой как в методе ВЭЗ, но только при одном-двух значениях АВ/2. Установка профилирования перемещается по профилю наблюдений с шагом от 5-10 до 50-100, в зависимости от размеров искомых тел и требуемой детальности съемки.

Фактически ЭП – является «укороченным ВЭЗ-ом». Величина используемых при профилировании разносов АВ/2 определяется исходя из требуемой глубины исследований (глубины залегания искомых объектов).

Результаты электропрофилирования представляют в виде графика кажущегося сопротивления вдоль профиля наблюдений (см. Рис. 7).

Источник

Метод ВЭЗ

Технология ВЭЗ — это наиболее испытанная и известная электроразведочная технология, предназначенная для решения самых разных задач, связанных с изучением геологической среды до глубины порядка сотни метров. Ее современный вариант основан на применении лучшей отечественной аппаратуры, множества методических способов повышения точности наблюдений и новейшего программного обеспечения для интерпретации получаемых данных.

В методе вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ) измеряется искусственное постоянное электрическое поле, из которого затем извлекается информация о распределении удельного электрического сопротивления в земле. Метод ВЭЗ является одним из основных при геофизических исследованиях геологической среды до глубин, достигающих ста метров. Он применяется при геокартировании, при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, при гидрогеологических, инженерно-геологических и экологических исследованиях. Малоглубинная модификация ВЭЗ применяется для решения археологических и геотехнических задач.

Для достижения максимальной информативности и надежности получаемых результатов желательно использовать априорную информацию, а также комплексирование с другими методами. В частности, хороший результат обычно обеспечивает применение метода ВЭЗ совместно с методом зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ).

Технология ВЭЗ, применяемая ООО «Северо-Запад», подразумевает использование наиболее совершенных отечественных аппаратных и программных средств для проведения измерений и дальнейшей интерпретации получаемых данных.

В качестве источника используются универсальный генератор АСТРА-100. Для регистрации сигнала применяются цифровые многофункциональные измерители МЭРИ-24.
Измерители МЭРИ-24, способные работать с сигналом в форме меандра, позволяют измерять также вызванную поляризацию.

Источник

Электрическое зондирование

Электрические зондирования широко используются для расчленения геологических разрезов

В результате строятся графики зависимости кажущегося сопротивления ( ) от разноса ( ), или кривая зондирований, которая характеризует изменение удельных электрических сопротивлений (УЭС) с глубиной.

Различают 2 модификации зондирований:

вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), применяемые для разведки небольших глубин(до 500 м),

Вертикальное электрическое зондирование выполняется симметричной четырехэлектродной или трехэлектродной градиент-установками (см. 7.1).

Работы симметричной установкой проводятся в такой последовательности (см. рис. 3.5).

В выбранной точке зондирования (центр зондирования, называемый точкой записи) устанавливаются батарея с измерительным прибором, две катушки с проводом для разноса питающих электродов.

Производится измерение и и рассчитывается , где коэффициент установки (см. 7.3).

При больших АВ приходится переходить на увеличенную длину MN, чтобы превышали уровень помех.

На каждом разносе определяется .

Для удобства работ провода предварительно промеряются и на них краской или изолентой ставятся метки, например, одна, две, три, вновь одна, две, три и т.д.

При работах с цифровой аппаратурой данные вносятся в компьютер, и кривая ВЭЗ строится автоматически на экране дисплея.

После окончания зондирования и построения кривой ВЭЗ аппаратуру и оборудование переносят на новую точку.

Обычно точки зондирований располагаются вдоль профилей.

Расстояния между соседними точками ВЭЗ (шаг съемки) меняются от первых десятков до нескольких сот метров.

Они должны быть сравнимыми с проектируемыми глубинами разведки.

Максимальный разнос АВ / 2 выбирается в 3-10 раз большим этих глубин.

Изучаемая площадь покрывается сетью профилей на расстояниях, сравнимых или в 2-5 раз больших шага съемки.

Для уменьшения искажающего влияния рельефа разносы направляют вдоль его простирания.

Изучение почв и грунтов проводится ВЭЗ с малыми разносами (от долей до первого десятка метров).

Их называют микрозондированиями (МКВЭЗ).

При выполнении 3-электродных ВЭЗ один питающий электрод ( А) постепенно удаляется от центра ( О) зондирования, а второй ( В) относится в «бесконечность», т.е. в 3-5 раз дальше максимального АО по перпендикуляру к линии разноса и остается постоянно заземленным (установка AMN, B в ).

2. Методика дипольных электрических зондирований

Если надо изучить большие глубины (свыше 1 км), то при выполнении ВЭЗ разносы АВ приходится увеличивать до 10 км, что делать сложно и неудобно.

В этом случае используются дипольные установки (азимутальные, радиальные и др.) (см. 7.3.4).

При дипольных электрических зондированиях (ДЗ) измеряется кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах r между центрами питающего и приемного диполей (рис. 3.6).

Разнос осуществляется либо в 1 сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЗ), либо вначале в 1 сторону, а затем в противоположную (двухстороннее ДЗ).

Дипольное зондирование выполняется с помощью электроразведочных станций.

Сначала проводится топографическая подготовка работ.

ДЗ могут выполняться по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория.

Величина разноса должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии, например, = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 15; 20; 30 км.

Измерив силу тока в АВ ( ) и разность потенциалов на первой М₁ N₁ () точке О₁, можно получить , где — коэффициент дипольной установки (см. 7.3.2).

После этого полевая лаборатория переезжает на новую точку О₂ (см. рис. 3.6).

По радио устанавливается связь между станциями, снова проводятся замеры и расcчитывается и т.д.

Из теории известно, что кривые ДАЗ и ДЭЗ точно совпадают с кривыми ВЭЗ, а ДРЗ и ДОЗ несколько отличаются.

3. Методика морских электрических зондирований

При морских электрических зондированиях используются дипольные осевые установки, т.е. радиальные установки, у которых питающая (АВ) и приемная ( MN) линии располагаются вдоль одной прямой, а сами зондирования проводятся непрерывно (НДОЗ).

В процессе выполнения НДОЗ приемная линия и регистрирующая аппаратура, установленные на приемном судне, остаются неподвижными.

Питающая линия непрерывно перемещается на генераторном судне сначала в одну, а затем в другую сторону от приемной линии.

После обработки автоматических записей токов и разностей потенциалов рассчитываются кажущиеся сопротивления для разных расстояний между центрами питающей и приемной линий и строятся кривые НДОЗ.

Морские зондирования служат для изучения строения донных осадков и структур, благоприятных для нефтегазонакопления.

При выполнении любых электрических зондирований до 5% точек являются контрольными.

По ним рассчитываются средние относительные погрешности в расчетах КС, которые не должны превышать .

Электрические зондирования широко используются для расчленения геологических разрезов, особенно осадочных, поисков пластовых полезных ископаемых, изучения с разными целями геологической среды.

Источник

Вэз геофизика что это

Автор: В.К. Хмелевской (Международный университет природы, общества и человека

Электромагнитные зондирования используются для решения широкого круга задач, связанных с расчленением по электромагнитным свойствам пологослоистых геологических разрезов. Они применяются для глубинных, структурных исследований, поисков и разведки полезных ископаемых, детальных инженерно-геологических, мерзлотно-гляциологических, гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и экологических исследований.

2. Методика дипольных электрических зондирований. Если надо изучить большие глубины (свыше 1 км), то при выполнении ВЭЗ разносы АВ приходится увеличивать до 10 км, что делать сложно и неудобно. В этом случае используются дипольные установки (азимутальные, радиальные и др.). При дипольных электрических зондированиях (ДЗ) измеряется кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах r между центрами питающего и приемного диполей (рис. 3.6).

Разнос осуществляется либо в одну сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЗ), либо вначале в одну, а затем в противоположную сторону (двухстороннее ДЗ).

Дипольное зондирование выполняется с помощью электроразведочных станций. Сначала проводится топографическая подготовка работ. ДЗ могут выполняться по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория. Величина разноса должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии, например, r = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 15; 20; 30 км.

3. Методика морских электрических зондирований. При морских электрических зондированиях используются дипольные осевые установки, т.е. радиальные установки, у которых питающая ( АВ) и приемная ( MN) линии располагаются вдоль одной прямой, а сами зондирования проводятся непрерывно (НДОЗ). В процессе выполнения НДОЗ приемная линия и регистрирующая аппаратура, установленные на приемном судне, остаются неподвижными. Питающая линия непрерывно перемещается на генераторном судне сначала в одну, а затем в другую сторону от приемной линии. После обработки автоматических записей токов и разностей потенциалов рассчитываются кажущиеся сопротивления для разных расстояний между центрами питающей и приемной линий и строятся кривые НДОЗ.

Морские зондирования служат для изучения строения донных осадков и структур, благоприятных для нефтегазонакопления.

При выполнении любых электрических зондирований до 5 % точек являются контрольными. По ним рассчитываются средние относительные погрешности в расчетах КС, которые не должны превышать ±5%.

Электрические зондирования широко используются для расчленения геологических разрезов, особенно осадочных, поисков пластовых полезных ископаемых, изучения с разными целями геологической среды.

Пример кривых ВЭЗ и ВЭЗ-ВП, поставленных для выделения водоносного пласта ( II), приведен на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Кривые ВЭЗ и ВЭЗ-ВП с ветвями, обусловленными сухими ( I) и водонасыщенными ( II) супесями, подстилаемыми глинами ( III)

Существуют варианты ВЭЗ-ВП на переменном токе, когда измеряются КС на пониженной (≤ 5 Гц) и повышенной (≥ 20 Гц) частотах. По их разности можно судить о поляризуемости среды.

Обладая глубинностью до 500 м, метод ВЭЗ-ВП используется для детальной разведки рудных месторождений, поисков подземных вод, расчленения осадочных пород.

К магнитотеллурическим методам относится ряд методов электроразведки, основанных на изучении естественных (магнито-теллурических) полей космического происхождения. Основным из них является магнитотеллурическое зондирование (МТЗ). По решаемым задачам к нему близки магнитовариационнoе зондированиe (МВЗ) и профилирование (МВП), метод теллурических токов (МТТ), магнитотеллурическое профилирование (МТП) и др.

Над горизонтально слоистой средой , а над неоднородной по УЭС в горизoнтальном направлении они могут резко отличаться. Поэтому для интерпретации используется средняя кривая ρT, дающая усредненную характеристику изменения УЭС с глубиной. Кроме амплитудных кривых можно строить фазовые кривые, т.е. изменение разностей фаз между составляющими Ex и Hy,Ey и Hx, от √T.

При наземных и морских работах точки МТЗ располагаются либо по системам профилей, либо равномерно по площади. Расстояния между ними меняются от 1 до 10 км.

Рис. 3.8. Кривые МТЗ над неоднородной средой.

Менее информативны по сравнению с МТЗ магнитовариационные зондирования (МВЗ), в которых измеряются разнопериодные вариации лишь магнитных составляющих геомагнитного поля Земли в широком диапазоне периодов.

При магнитотеллурическом профилировании (МТП) на полевых пунктах одновременно регистрируются и электрические ( Ex,Ey), и магнитные ( Hx,Hy,Hz) составляющие поля. Если при обработке магнитотеллурограмм выделять на всех пунктах вариации примерно одного небольшого интервала периодов колебаний, то получаемые или расчетные параметры поля будут характеризовать разрез примерно на одной глубине.

Система наблюдений при работах МТТ, МТП, МВЗ сводится к площадным съемкам с расстояниями между точками порядка 1 км.

Зондирование становлением поля выполняется с помощью электроразведочных станций. Используются различные дипольные установки при постоянном расстоянии ( r) между питающими и измерительными диполями. Регистрируются разности потенциалов, пропорциональные электрической составляющей, измеряемой на МN ((ΔUe ( t ) )), и магнитной, измеряемой в петле (ΔU н ( t ) ), а также сила тока ( J) в питающем диполе.

Зондирования становлением поля выполняются по отдельным профилям или равномерно по площади. Расстояния между точками меняются от 0,5 до 2 км.

Частотные зондирования выполняются по отдельным профилям или равномерно по площади. Расстояния между точками сравнимы с проектируемыми глубинами разведки. В зависимости от спектра используемых частот глубинность ЧЗ меняется от нескольких десятков метров до первых километров. Они используются для расчленения осадочных пород, геоструктурных исследований, поисков нефти и газа. ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ > Автобиография | Реферат | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальное задание

Источник