Реферати українською » Геология » Застосування електророзвідки в геології


Реферат Застосування електророзвідки в геології

Страница 1 из 4 | Следующая страница

>НОВОСИБИРСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

>ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЙФАКУЛЬТЕТ

>КАФЕДРА ЗАГАЛЬНОЇ І РЕГІОНАЛЬНІЙГЕОЛОГИИ

Курсова робота

Застосуванняелектроразведки в геології


Іванов Станіслав Валерійович

Курс I, група (751)

 

Новосибірськ 2008


Ця робота присвяченаелектроразведке. Діяльність представлені сучасні знання про електромагнітних полях різної природи, їх походження і застосування. Дан огляд електромагнітних властивостей гірських порід, і навіть сучасних методів і коштів вивчення полів.

 >електроразведка геологіяелектромагнитная

Thegivenworkisdevoted toelectroinvestigation.Inworkmodernknowledge ofelectromagneticfields of thevariousnature,theirorigin, andapplicationaresubmitted. Thereview ofelectromagneticproperties ofrocks, andasmodernmethods andmeans ofstudying offieldsisgiven.

>Электроразведка -Electroinvestigation

Електромагнітне полі -Electromagneticfield

>Проводимость -Conductivity

Частота -Frequency

>Поляризуемость -Polarizability

>Электрохимическая активність -Electrochemicalactivity

Зондування -Sounding

Розріз -Section


Зміст

Запровадження

Глава 1. Історичний огляд

Глава 2. Об'єкти вивчення, сучасні цілі й завдання досліджень, у обраному розділі геології

Глава 3. Сучасні знання з цій галузі

3.1 Загальна теоріяелектроразведки

3.2 Електромагнітні поля, використовувані велектроразведке

3.3 Електромагнітні властивості гірських порід

3.4 Застосуванняелектроразведки під час вирішення різних завдань

Глава 4. Сучасні методи і засоби досліджень

Глава 5. Зв'язки коїться з іншими науковими дисциплінами

Глава 6. Проведені дослідження з цієї теми наГГФ НГУ й у інститутах геологічного профілю Новосибірського центру ЗІ РАН

Укладання

Словник основних термінів

Список використаної літератури


Запровадження

Сьогодні є кілька способів геофізичних досліджень земної кори:грави-,магнито-, електро-,сейсморазведка. Електрична розвідка, чиелектроразведка, одна із основних розділів розвідувальної геофізики – науки, що належить до циклу наук Землю і що займається вивченням геологічної будови земної кори і глибинних зон нашої планети. Методиелектроразведки широко застосовуються як ізгеолого-структурних дослідженнях і геологічномукартировании, і при пошуках і розвідці родовищ з корисними копалинами. Історія застосуванняелектроразведки довела її високу інформативність і економічне ефективність завдяки великому числу методів, якими ведеться дослідження кори. Через цеелектроразведка – можливо одне з найперспективніших розділів геофізики.

Під час написання цієї роботи ставлю собі такі цілі:

1) Ознайомлення з історією виникнення та розвиткуелектроразведки як науки;

2) Ознайомлення з теорією та практикою віделектроразведки;

3) Дізнатися, які дослідження в інститутах Новосибірська на цю тему.


>Глава1. Історичний огляд

>Электроразведка, як і весь розвідувальна геофізика, є наукою порівняно молодий. Перші працювати над впливом електрики при пошуках з корисними копалинами ставляться до 1829 р., коли А. Фокс спостерігав надмедноколчеданними родовищамиКорнуельса (Англія) природні електричні поля, пов'язані зокислительно-восстановительними процесами. Загальний прогрес геофізики наприкінціХIХ і на початку двадцятого століття торкнувся ще й методів вивчення геологічної будови Землі; дав поштовх розвитку прикладної геофізики загалом і електричних методів розвідки зокрема.

У 1903 р. Російським інженером Є.ІРагозиним опубліковано монографія "Про застосування електрики для розвідки рудних покладів".

У 1910 р. французький учений До.Шлюмберже розробив метод опорів, знайшов згодом широке застосування пригеологоструктурних дослідженнях.

У 19-му – 1922 рр. шведські вчені М.Лундберг і Ко.Зундберг своїми роботами стали початкомелектроразведке перемінними полями. Трохи пізніше і в Америці було запропоновано метод індукції (>радиор).

У 1924 р. Основоположник вітчизняноїелектроразведки А.А Петровський провів вперше у у Радянському Союзіелектроразведочние роботи методами природного поля (>Риддерскоеполиметаллическое родовище на Алтаї).

1925-го р. Методеквипотенциальних ліній поставили на перемінному струмі у цій модифікації у наступні роки широко випробуваний на сульфідних родовищах СРСР.

З 1928 р. А.А. Петровський проводить систематичні дослідження у сфері радіохвильових методів розвідки. Отже, в двадцяті роки сучасностіелектроразведку використовували у основному пошуках і розвідці рудних родовищ. Проте які проводилися роботи носили значною мірою досвідчений характер, обсяг виробничих робіт був невеликий.

У 1928 – 1929 рр.електроразведку починають застосовувати для пошуків і розвідки нафтоносних ігазоносних структур. У наступні роки обсяг цих робіт істотно зростає у відповідність до загальним збільшенням обсягу геофізичних робіт, за пошуках нафти і організацією геофізичної служби зокрема нафтовий промисловості.

У 1930 р. О.С. Семенов проводить першіелектроразведочние роботи з рішення гідрогеологічних і інженерно-геологічних завдань.

1932-го р. було проведено першіелектроразведочние роботи з єдиною метою пошуків і розвідки родовищ копалин вугілля. У цій сфері геологічних дослідженьелектроразведка отримала застосування як засіб вивчення геологічної структури вугільних басейнів та пошуків вугільних пластів, і навіть вугленосних звитий.

У 1960 –1970х рр. великий внесок у розвитокелектроразведки постійним струмом внесли А. І. Заборовський,Л.М.Альпина, В.М.Дахнова, О.Н. Тихонова, О.П.Краева, О.Н.Каленова, А.М.Пилаева та інших. Інші методиелектроразведки розвивалиЕ.А. Сергєєв (метод природного струму), О.С Семенов (метод заряду), О.Г.Тархова, І.Г. Михайлова (метод індукції) та інших.


Глава 2. Об'єкти вивчення, сучасні цілі й завдання досліджень, у обраному розділі геології

>Электроразведка (точнішеелектромагнитная розвідка) об'єднує фізичні методи дослідження геосфер Землі, пошуків і розвідки з корисними копалинами, засновані на вивченні електричних і електромагнітних полів, що у Землі або у силу природних космічних, атмосферних, фізико-хімічних процесів, або створених штучно. Використовувані поля може бути: усталеними, тобто. існуючими понад секунди (постійними і перемінними, гармонійними чиквазигармоническими із частотою відмиллигерц (1мГц = 10-3 гц) допетагерц (1ПГц = 1015 гц)) і несталими, імпульсними з тривалістю імпульсів від мікросекунд до секунд. З допомогою різноманітної апаратури вимірюють амплітудні і фазові складові напруженості електричних (E) і магнітних (H) полів. Якщо напруженість і структура природних полів визначається їхніми природою, інтенсивністю, і навіть електромагнітними властивостями гірських порід, то тут для штучних полів вона залежить від потужності джерела, частоти чи тривалості, і навіть способів порушення поля. Основними електромагнітними властивостями гірських порід є удільне електричне опір (>УЭС, чи), електрохімічна активність (>),поляризуемость (>),диелектрическая (>) і магнітна (>) проникності. Електромагнітні властивості геологічних середовищ, яка вміщає середовища, пластів, об'єктів, і навіть геометричні параметри останніх є основою для побудовигеоелектрических розрізів.Геоелектрический розріз над однорідним у тій чи іншому електромагнітному властивостіполупространством прийнято називати нормальним, а над неоднорідним - аномальним (>astronet). Безпосередньою завданням, розв'язуваної з допомогоюелектроразведки, є визначеннягеоелектрического розтину досліджуваного району. Маючи відомості про неї, можна можливість перейти до рішенню основної мети – побудові геологічного розтину.

>Электроразведочние дослідження проводять у тісного зв'язку з іншими геофізичними і геологічними дослідженнями. Ця зв'язок зумовлена тим, щоелектроразведочние роботи – одне із етапівгеологоструктурних чигеологопоискових робіт. Конкретні завдання, розв'язувані з допомогоюелектроразведки, випливають із результатів попередніх геологічних робіт, а дані, отримані у результаті застосуванняелектроразведки, визначають методику і напрям наступних геологічних досліджень.Комплексированиеелектроразведки коїться з іншими геофізичними методами дозволяє значно підвищити рівень достовірності геологічної інтерпретації результатів польових спостережень.


Глава 3. Сучасні знання на цій галузі

3.1 Загальна теоріяелектроразведки

У основі теоріїелектроразведки лежать рівняння Максвелла, є постулатами макроскопічної електродинаміки. Вони містять у собі все основні закони електромагнетизму (закони Ома,Ампера,Кирхгофа та інших.) і описують поля була в різних середовищах. З рівнянь Максвелла виходить диференціальний рівняння, що його телеграфним. Вирішуючи його, можна було одержати електричну (E) компоненту поля була в середовищах далеко від джерела з електромагнітними параметрами,,µ:

, де

>Дифференцирование ведеться задекартовим координатам (x, у,z) і часу (>t).Уравнение для магнітної (H) компоненти поля аналогічно (>geo.web).

Якщогеоелектрический розріз відомий, те з допомогою цього рівняння і фізичних умов завдання, званих умовами поєднання, вирішуються прямі завданняелектроразведки, тобто. виходять аналітичні чи чисельні значення E і H, які відповідають заданомугеоелектрическому розрізом. Теоретичноелектроразведки прямі завдання вирішуються до різнихфизико-геологических моделей (>ФГМ) середовищ. ПідФГМ розуміються абстрактнігеоелектрические розрізи простий геометричній форми, якимиаппроксимируются реальнігеолого-геофизические розрізи. Складність рішення прямих завдань залежить від виборі моделей, близьких до реальних, але, щоб для обраного типу первинного поля удалося одержати хоча б близьке рішення для E чи H. І тому застосовується математичне моделювання із сучасних ЕОМ. У минулому основним засобом для вирішення прямих завдань для складнихФГМ і різноманітних структурою типів полів було фізичне моделювання на об'ємних чи площинних моделях середовищ.

Найбільш простими моделями середовищ є:

1. одноріднеизотропное простір чиполупространство з електромагнітними властивостями (рішення з них називаються відповідно первинним чи нормальним полем джерела);

2. анізотропне простір чиполупространство з електромагнітними властивостями, несхожими у бік івкрест шаруватості порід;

3. одномірні неоднорідні середовища, у яких властивості змінюються щодо одного напрямі. ТакимиФГМ може бути, наприклад, вертикальні контакти двох середовищ, ряд вертикальних пластів чи горизонтально шарувата середовище з різними;

4.двухмерние неоднорідні середовища, у яких електромагнітні властивості змінюються у двох напрямах. Прикладом може бути похилі пласти чи циліндри,простирающиеся вздовж одного напряму, і відмінні по від які вміщали гірських порід;

5. тривимірні неоднорідні середовища, у яких властивості змінюються у трьох напрямах. Найпростіший з таких моделей є кулю з різними, чи в однорідномуполупространстве.

У плані збільшення складності структури первинних полів, отже зростання складності рішення прямих завдань, використовувані дляелектроразведки поля можна розмістити у наступному послідовності: точкових ідипольних джерел постійного струму, пласких гармонійних електромагнітних хвиль, сферичних хвильдипольних гармонійних чи імпульсних джерел, циліндричних хвиль довгого кабелю тощо. (>astronet).

Нагромаджений матеріал по фізичному і математичному моделюванню прямих завданьелектроразведки привів до створення методів рішення зворотних завдань, тобто. визначенню тих чи інших параметрівгеоелектрического розтину понаблюденним графікамиE,H чи, наприклад, кривим КС (позірна опір). Рішення зворотних завдань неоднозначно через її некоректності, як і аналіз усіх зворотних завдань математичної фізики. Некоректність в тому, що малим зміннаблюденних параметрів поля можуть відповідати великі зміни параметрів розтину. Цей фізичний факт отримав назву принципу еквівалентності. Принципом еквівалентності пояснюється, наприклад, неможливість точного визначення потужностей (hі) і питомих електричних опорів (>і) тонких верств, горизонтально шаруватого розтину, хоча такі параметри, як подовжні провідності (P.Sі= hі/і) або поперечні опору (Tі= hі*і), у певних розрізах розраховуються однозначно.

Методи рішення зворотних завданьелектроразведки є основою кількісної інтерпретації данихелектроразведки. Сутність їх зводиться добору і порівнянню польових графіків і кривих з теоретичними, одержаними у результаті рішення прямих завдань. І тому створено альбоми типових теоретичних кривих (>палетки) чи програми їхнього теоретичного спокути перед допомогою ЕОМ.

Застосуванняелектроразведки дозволяє здешевити і прискорити геологічні дослідження рахунок скорочення обсягу дорогихгорно-проходческих і бурових робіт. Розвитокелектроразведки пов'язані з розробкою методів, збільшенням досліджуваної глибини земної кори і підвищення ступенянадежности отриманих результатів.

3.2 Електромагнітні поля, використовувані велектроразведке

Теоріяелектроразведки виходить з теорії електромагнітного поля.

До природним змінним електромагнітним полях ставлятьсяквазигармонические низькочастотні поля космічної (їх називаютьмагнитотеллурическими) і атмосферної (грозової) природи (">теллурики" і ">атмосферики").

Походженнямагнитотеллурических полів пояснюється впливом на іоносферу Землі потоку заряджених частинок,посилаемих космосом (переважно, корпускулярним випромінюванням Сонця).Визиваемие різною активністю Сонця і сонячним вітром періодичні (11-річні), річні, добові варіації магнітного поля Землі та магнітні бурі створюють обурення на магнітосфері і іоносфері. У результаті індукції в Землі виникаютьмагнитотеллурические поля. У цілому нині ці поляинфранизкой частоти (від 10-5 до 10 гц). Теоретично показано, що у таких частотах >скин-еффект проявляється слабко, томумагнитотеллурические поля пробираються у Землю до глибин кілька десятків і перші сотні кілометрів. Найбільш стійкими, постійно зростає і повсюдно що у ранкові і денні годинник, особливо влітку, і у роки підвищеної сонячної активності єкороткопериодичние коливання (КПК) з періодом від одиниць до ста секунд. Поля інших періодів спостерігаються рідше.Измеряемими параметрами є електричні (Ex, Ey, E>z) і магнітні (Hx, Hy, H>z) складові напруженостімагнитотеллурического поля. Їх амплітуди і фази залежать, з одного боку, від інтенсивності варіаціїтеллурического і геомагнітного полів, з другого, від питомої електричного опору порід, що становлятьгеоелектрический розріз. По обмірюваним взаємноперпендикулярним електричним і магнітним що становить можна розрахувати однорідноїполупространства (нормальне полі) з допомогою наступній формули, отриманого теоріїелектроразведки:

,

де T - період коливання, a - коефіцієнт розмірності. Він дорівнює 0,2, якщо T обмірювано в з, Ex вмВ/км, Hy внанотеслах (нТл), вОм*м. Над неоднорідною середовищем отримане за цією формулоюУЭС називається гаданим (КС чит ).

Походження природних змінних полів атмосферної природи пов'язані з грозової активністю. При кожному ударі блискавки в Землю (на всю поверхню Землі загалом щомиті число блискавок дорівнює приблизно 100) порушується електромагнітний імпульс, поширюється великі відстані. У цілому нині під впливом гроз у верхніх частинах Землі які повсюдно та завжди існує слабке грозове полі, яку називають шумовим. Вона складається з періодично повторюваних імпульсів (>цугов), які маютьквазисинусоидальний характер з переважати частотами від 10 гц до 10кГц і напруженістю по електричної складової за часткимВ/м. Середній рівень поля ">атмосфериков" піддається помітним добовим і сезонним варіаціям, тобто. вектора напруженості електричної (E) і магнітної (H) складових не залишаються постійними за амплітудою й спрямуванню. Проте середній рівень напруженості (Eпорівн, Hпорівн) під час протягом десятка секунд залежить від питомої електричного опору верствгеоелектрического розтину, з якого ведуться спостереження. Отже,измеряемими параметрами ">атмосфериков" стають різні складові Eпорівн і Hпорівн (>geo.web).

До природним постійним електричним полях (ЄП) ставляться локальні поля електрохімічної іелектрокинетической природи.

>Электрохимическими є ЄП, зумовлені абоокислительно-восстановительними реакціями, що перебігають межах провідників: електронного (рудні мінерали - наприклад, сульфіди, окисли) і іонного (оточуючі породи підземні води), або різницеюокислительно-восстано-вительного потенціалу підземних вод вздовж яка проводить шару (наприклад, графіту, антрациту). Інтенсивність потенціалів ЄП визначається розподілом кисню за глибиною і зміною водневого показника кислотності підземних вод (pH). У верхніх частинах покладів, де понад атмосферного кисню, йдуть окисні реакції, супроводжуваних визволенням електронів. У нижніх частинах покладів, де переважають застійні води, йдуть відбудовні реакції з приєднанням електронів. У яка вміщає середовищі і підземною воді спостерігається зворотне розподіл іонів, а цілому утворюються гальванічні елементи з катодом вгорі і анодом внизу. Різниця потенціалів на кінцяхполучающегося природного електричногодиполя сягає 1-1,2 У. Тривалість існування таких гальванічних елементів, отже, електричних полів (зокрема на земної поверхні) дуже великий, до повного окислення рудної поклади. Інтенсивність полів ЄП нестійка і не може змінюватися зі зміною вологості, температури та інших природно-техногенних чинників.

>Электрокинетические постійні природні поля (ЄП) обумовленідиффузионно-адсорбционними

Страница 1 из 4 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація