Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Институт недропользования

Кафедра прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем

ОТЧЁТ

по лабораторным работам №3 и 4

по дисциплине: Электроразведка

на темы:

Одномерная инверсия данных ЭМЗ-ВП на трубке Буордахская и данных МПП на участке Бюгюрех

Выполнил Юсубжанов И.М.

студент группы ТГ-14-1

Проверил Давыденко Ю.А.

к.т.н., доцент кафедры ТГР

Иркутск 2018 г

Содержание

• Введение
• 1. Методика работ методами ЭМЗ-ВП и МПП
• 1.1 Метод электромагнитного зондирования и вызванной поляризации
• 1.2 Метод переходных процессов
• 2. Описание участков работ
• 3. Методика одномерной инверсии
• 4. Исходные данные для инверсии
• 5. Результаты одномерной инверсии
• Вывод
• Список использованных источников


Введение

Цель работы: ознакомиться с основными принципами одномерной интерпретации данных ЭМЗ-ВП (Электромагнитное зондирование и вызванная поляризация) на примере туфовой трубки Буордахская и данных МПП (Метод переходных процессов) участка Бюгюрех в программе «МАRS1D».

Задачи:

1) Выполнить одномерную инверсию в программе «MARS1D»;

2) По полученным данным построить геоэлектрические разрезы в программе «Golden Software Surfer 13»;

3) Сделать выводы по полученным результатам.

1. Методика работ методами ЭМЗ-ВП и МПП

1.1 Метод электромагнитного зондирования и вызванной поляризации

ЭМЗ-ВП - метод импульсной электроразведки, использующий полную форму переходного процесса, что позволяет перейти от использования кажущихся параметров (_к и _к) к полноценному решению задач одномерной или трехмерной инверсии с учетом частотной дисперсии электропроводности для становления поля горизонтального электрического диполя.

Рисунок 1. Форма импульса тока в генераторном диполе AB и разность потенциалов, возникающая на приёмной линии MN

В методе ЭМЗ-ВП разрез возбуждается последовательностью разнополярных импульсов с помощью генераторного диполя АВ. На приемных электродах заземленной линии регистрируется полная последовательность импульсов, что позволяет рассчитать переходный процесс на 128 временных задержках, нормированных на разность потенциалов, взятую перед выключением токового импульса. Регистрация полной формы переходного процесса позволяет перейти от использования кажущихся параметров (с_к, и з_к) к полноценному решению задач одномерной или трехмерной инверсии с учетом частотной дисперсии электропроводности для становления поля горизонтального электрического диполя [1]. Данный подход существенно повышает информативность традиционных методов постоянного тока и дает возможность более детально изучать литологическое строение разреза. Кроме того, для индукционных токов прозрачны высокоомные экраны: мерзлота, базальты, траппы и т.д., которые существенно ограничивают область применения методов постоянного тока.

Идея ЭМЗ-ВП заключается в максимально полном использовании информации от переходных процессов, возбуждаемых прямоугольными разнополярными импульсами, которые применяются в традиционных методах постоянного тока. Данный способ измерения и обработки данных переходных процессов, полученных от заземленного источника тока многоэлектродной заземленной приемной линией с целью одновременного определения кажущегося удельного сопротивления среды, индукционной составляющей и эффектов вызванной поляризации геоэлектрического разреза с использованием робастного регрессионного анализа в сочетании с инверсией в рамках модели поляризующейся среды. Вместо того, чтобы подавлять индукционный эффект, являющийся помехой для традиционных методов ВП, применение в ЭМЗ-ВП современной системы регистрации и обработки позволяет записать их с минимальными искажениями. Регистрация переходных процессов накладывает новые условия на систему сбора данных. Для корректной записи требуется применять АЦП с высокой частотой дискретизации (не менее 100 кГц) и соответствующим образом обрабатывать первичные данные.

1.2 Метод переходных процессов

Зондирования методом переходных процессов (ЗМПП, МПП) или зондирования становлением (ЗС) - это метод электроразведки, основанный на явлении электромагнитной индукции. Обычно в качестве источника электромагнитно поля используется незаземленная генераторная петля - замкнутый на генератор медный провод, уложенный в форме квадратной или круглой петли размером от первых метров до сотен метров. С помощью генератора по проводу пропускают импульсный электрический ток. Вокруг петли образуется импульсное магнитное поле. Согласно закону Фарадея, изменение во времени магнитного поля, приводит к возникновению вихревых электрических токов в проводящих горных породах.

Вихревые токи в земле распространяются по закону диффузии. В начальный момент выключения тока в генераторной петле непосредственно под петлей возникает почти зеркально отраженное токовое кольцо. Затем это токовое кольцо постепенно начинает погружаться на глубину и одновременно расширяться, охватывая все больший объем пород. В конечном итоге вихревые токи полностью затухают за счет тепловых потерь. Положение токового кольца зависит и от времени и от электропроводности. Скорость погружения и расширения вихревого тока определяется только электропроводностью горных пород, чем выше электропроводность (ниже сопротивление), тем медленнее погружается и рассеивается ток. Таким образом создается эффект зондирования.

Рисунок 2. Схематический рисунок МПП в горизонтально-слоистом полупространстве

Вихревой ток создает вокруг себя вторичное магнитное поле, которое также изменяется и во времени и в пространстве. Именно это магнитное поле создает индукционный эффект в приемной магнитной антенне (или петле) на поверхности земли. Интенсивность сигнала в приёмной антенне и скорость его затухания во времени зависит от распределения электропроводности в земле. Глубина зондирования МПП составляет от десяти метров до нескольких сотен метров и зависит от максимального времени регистрации приемного сигнала.

Из физической сути МПП вытекают его достоинства:

· Метод позволяет выявить хорошо проводящие породы, даже заключенные в внутри плохо проводящих пород, например, залежи массивных сульфидных руд внутри основных и ультраосновных массивов или залежи массивных полиметаллических руд среди вулканогенных или осадочных пород.

· Метод очень чувствителен к изменению электропроводности, а не к изменению удельного электрического сопротивления. Поэтому метод эффективно позволяет выделять высокопроводящие участки внутри проводящих пород (например, участки обогащенные сульфидами и графитистым веществом внутри углеродистых пород), что позволяет локализовать золотоносные минерализованные участки при поисках золотосульфидных месторождений в черных сланцах.

· Метод не требует заземлений. Зондирование можно выполнять зимой, в пустынных районах, и даже в аэроварианте.

2. Описание участков работ

Оба участка работ находятся в пределах Якутской алмазоносной провинции. Работы методом ЭМЗ-ВП осуществлялись на трубке Буoрдахская. Полигон расположен в 40 км на юго-запад от г. Мирный на правобережье руч. Хитрый, левого притока р. Чуоналыр.

Площадь участка 1.21 км²

В геологическом строении участка работ принимают участие терригенно-карбонатные породы нижнего кембрия, континентальные и прибрежно-морские осадки нижней юры, четвертичные отложения. Значительным развитием пользуются коры выветривания, а также изверженные породы, представленные базальтовыми трубками взрыва среднепалеозойского возраста.

Работы методом МПП проводились на участке Бюгюрех

Породы данного комплекса представлены оливиновыми долеритами, габбро-долеритами, троктолитовыми долеритами, микродолеритами, образующими три фазы внедрения. В осадочных образованиях перекрывающего комплекса долериты образуют многоярусные тела и мощные интрузии, замещающие и вытесняющие фрагменты осадочных тел, образуя изолированные вздернутые ксенолиты. Кровлей водоносных отложений является нижняя граница многолетнемерзлых пород. Мощность обводненных отложений комплекса составляет 300-350 м.

3. Методика одномерной инверсии

Одномерная инверсия выполнялась в программном комплексе «Mars1D». После первичной обработки получаются файлы *.prn, имеющие текстовый формат. Данные файлы топографически привязываются к реальным точкам наблюдения файлом координат, которые конвертируются в программе «MarsConverter», после чего полученная файловая база *.mrsdb загружается в программу одномерной инверсии «Mars1D».

«Mars1D» (Рис. 1) - программа для автоматической и полуавтоматической одномерной интерпретации профильных данных электромагнитных зондирований в рамках одномерной модели с учётом частотной дисперсии электропроводности. Под одномерной моделью понимается, что горизонтально расположенные слои с мощностью h имеют бесконечное простирание, а физические параметры слоя неизменны в его пределах. Для учета частотной дисперсии используется зависимость Cole-Cole [], которая позволяет определить поляризационные характеристики разреза [].

где щ - частота, i - мнимая единица, с - удельное электрическое сопротивление, с0 - сопротивление на постоянном токе, з - коэффициент поляризуемости 0 ? з ? 1, ф - время релаксации и c - показатель степени 0 ? c ? 1.

Высокая скорость расчетов обеспечивается использованием в коде прямой задачи, фильтров Андерсона. В результате появляется возможность использования интерактивного режима; редактирования параметров разреза во время подбора кривой, как это делается в стандартных пакетах при подборе для кривых ВЭЗ без учета частотной дисперсии электропроводности. При решении обратной задачи используется оригинальный набор алгоритмов минимизации, что для верно подобранной модели позволяет устойчиво находить положение глобального минимума в многомерном признаковом пространстве при высокой скорости подбора. Наличие корреляционных зависимостей, которые неизбежно возникают в результате инверсии в рамках модели с множеством раскрепленных параметров, оценивается с помощью корреляционных матриц. В результате с использованием априорной геолого-геофизической информации, можно закрепить часть параметров и вторично выполнить подбор наблюденных кривых. С целью подавления профильных аномалий и повышения качества сходимости на «крестах» профилей используется оригинальный подход, кривые осредняются в эллипсе с заданными осями. При осреднении используется робастная процедура, при этом вес кривой в центре эллипса задается выше, чем веса соседних кривых.

Автоматический подбор параметров модели используется для подбора модели единичного или всех пикетов профиля. При автоматическом подборе происходит минимизация среднеквадратичного отклонения между расчетными и полевыми кривыми

Решение обратной задачи является неоднозначным (т.к. расчетные кривые могут быть одинаковы для нескольких моделей), поэтому, при автоматическом подборе при задании модели, необходимо учитывать априорную информацию о геоэлектрическом разрезе (параметрические измерения у скважин, или комплексирование с другими методами геофизики). Существует возможность закрепления значений известных параметров или ограничения пределов минимума и максимума параметров модели.

электромагнитный зондирование буордахский геоэлектрический бюгюрех

4. Исходные данные для инверсии

Участки Лиственничный и Бюгюрех находятся в пределах Якутской алмазоносной провинции.

Рисунок 4.1 Наблюденные кривые 400 профиля на 100 точке, полученные методом ЭМЗ-ВП на туфовой трубке Буордахская

Рисунок 4.2 Наблюденные кривые 2200 профиля на 300 точке, полученные методом МПП на участке Бюгюрех

Работы методом ЭМЗ-ВП осуществлялись на трубке Буoрдахская. Полигон расположен в 40 км на юго-запад от г. Мирный на правобережье руч. Хитрый, левого притока р. Чуоналыр. Работы методом МПП проводились на участке Бюгюрех расположенном в Амгинском районе.

В рамках лабораторной работы взяты 500 профиль (трубка Буордахская) и 300 профиль (участок Бюгюрех), проходящие через туфовую трубку. Исходными данными для выполнения одномерной инверсии являются практические кривые полученные в процессе полевых работ.

5. Результаты одномерной инверсии

В данной лабораторной осуществлялся автоматический и ручной подбор удельных сопротивлений и мощностей слоёв по 400 профилю по 24 пикетам (рис. 4).

Пример одномерной инверсии по трубке Буoрдахская показан на рисунке 1 по 700 пикету, где невязка составила всего 7,5%. Уменьшить количество слоев более чем до 8 с 12 не удалось. Разрезы по сопротивлению, поляризуемости и времени релаксации были отстроены в программе «Golden Software Surfer 13». Полученные результаты представлены на рисунке 5.

Рисунок 5. Разрезы: а) по сопротивлению; б) по поляризуемости; в) по времени релаксации (трубка Буoрдахская)

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Полученные разрезы по данным ЭМЗ-ВП восьмислойны. Первый приповерхностный мерзлотный слой сложен песчано-глинястыми отложениями, мощность которых первые десятки метров метров. Этому слою характерно УЭС (300-1000 Ом*м). Второй слой мощностью предположительно до 50 метров сложен межмерзлотным таликом, УЭС (30-300 Ом*м). Третий слой сложен предположительно глинятыми отложениями, УЭС (1000-3000 Ом*м) Четвертый слой мощностью предположительно до 500 метров сложен трещиноватым извястником, УЭС (0,3-10 Ом*м). Пятый слой характерен обводненными породами, предположительно трещиноватым доломитом, УЭС которых составляет от 0,001 до 0,3 Ом*м. Шестой слой мощностью предположительно до 1300-1400 метров сложен предположительно мергелями, УЭС (30-300 Ом*м). Седьмой слой сложен извястниками с мощностью до 1700-1800 метров, УЭС (300-3000 Ом*м) Восьмой слой - высокоомное основание гранитного фундамента, УЭС которых до 25000 Ом*м.

Пример одномерной инверсии на участке Бюгюрех показан на рисунке 6 по 2700 пикету, где невязка составила всего 14,4%. Разрезы по сопротивлению, поляризуемости и времени релаксации также были отстроены в программе «Golden Software Surfer 13». Полученные результаты представлены на рисунке 7.

Рисунок 6. Пример одномерной инверсии в программе МАRS1D (участок Бюгюрех)

Рисунок 7. Разрезы: а) по сопротивлению; б) по поляризуемости; в) по времени релаксации (участок Бюгюрех)

Разрезы по данным МПП четырехслойны. Первый слой характерен приповерхностным мерзлотным слоем, мощностью первые десятки метров. Слой сложен песчано-глинистыми породами, УЭС которых составляет от 100 до 1000 Ом*м. Следующий слой сложен многолетними мерзлыми породами - мергели, УЭС (1500-10000 Ом*м). Третий слой сложен обводненными породами - трещиноватым доломитом, УЭС которых соответствует от 10 до 100 Ом*м. Последний слой сложен доломитами, УЭС (2000-10000Ом*м). Результаты инверсии по поляризуемости и времени релаксации позволили уточнить границы высокоомных объектов.

Вывод

В данных лабораторных работах была выполнена одномерная интерпретация данных ЭМЗ-ВП на примере туфовой трубки Буордахская и данных МПП участка Бюгюрех в программе «МАRS1D». По полученным значениям удельного электрического сопротивления, поляризуемости, времени релаксации были построены разрезы в программе «Surfer 13». По полученным разрезам можно сделать вывод, что на разрезах трубки Буордахская наблюдается разлом, проходящий ортогонально залеганию слоев. А на участке Бюгюрех аномалии трубочного типа не зафиксированы.

Список использованных источников

1. Крылов С.С. Геоэлектрика: Поля искусственных источников. Учеб. пособие. - СПб.: Издательство С. - Петербургского университета, 2004. - 138 с.

2. А.с. №2012660743 "Программа одномерной инверсии «MarslD»". Автор: Пестерев И.Ю. Заявка №2012618705 от 16.10.2012. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 28 ноября 2012 г. Правообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Версофт».

Размещено на Allbest.ru