ОСНОВЫ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО МЕТОДА - Электропроводность Земли

В основе предложенного метода лежит упрощенная модель естественного электромагнитного поля. Предполагается, что первичное поле, возбуждаемое внешними источниками, однородно на поверхности горизонтально однородной Земли. В этом случае отношение взаимно перпендикулярных горизонтальных компонент электрического и магнитного полей, измеренных на поверхности Земли, будет зависеть только от периода вариации и распределения проводимости по глубине. Это отношение, названное импедансом Z, может быть вычислено по любой паре ортогональных компонент, то есть

Z = Ex / Hy = - Ey / Hx.

Чем больше период вариаций, тем глубже проникает поле внутрь Земли. Изменение импеданса с ростом периода отражает изменение удельного сопротивления с глубиной. На практике удобнее следить за изменением кажущегося удельного сопротивления rT, которое вычисляется по формуле

RT = (wm) - 1 | Z | 2,

Где w = 2p / T, T - период вариации в секундах, m = = 4p " 10- 7 Генри/м, Z - в Ом, rT - в Ом " м. Значения rT только в предельных случаях близки к истинному значению удельного сопротивления.

Например, при очень малых значениях периода, когда поле не проникает в нижележащий слой, значение rT равно удельному сопротивлению первого слоя. Регистрируя вариации естественного электромагнитного поля в широком интервале периодов, можно построить зависимость кажущегося удельного сопротивления от периода. Зависимость rT от периода называется кривой зондирования.

Нетрудно рассчитать поведение кривой зондирования для любой среды, электропроводность которой меняется только по вертикали.

Несколько труднее рассчитать поведение кривых зондирования в случае, когда электропроводность меняется и по горизонтали, то есть для дву - и трехмерных сред. При этом методика обработки материала наблюдений и интерпретации осложняется, так как импеданс приобретает свойства тензора и его величина зависит от направления электрического поля на поверхности Земли.

Наличие алгоритмов для расчета кривых зондирования в произвольных средах позволяет в принципе определить распределение сопротивления по глубине, решив обратную задачу: по значениям rT определить параметры среды.

Несмотря на простоту высказанных идей, магнитотеллурический метод не сразу вошел в геофизическую практику. Потребовалось более десяти лет, чтобы разработать необходимую аппаратуру для регистрации в полевых условиях компонент магнитного поля, имеющих в области коротких периодов очень небольшие амплитуды (10- 2-10- 6 А/м), и создать методику проведения зондирований в условиях горизонтально неоднородных сред.

На первом этапе большой вклад в развитие метода внесли профессор МГУ М. Н. Бердичевский, сотрудница Института физики Земли РАН Н. В. Липская, профессор МГУ В. И. Дмитриев, а также сотрудники кафедры физики Земли СПбГУ, возглавляемой профессором Б. М. Яновским. Магнитотеллурический метод получил развитие и за рубежом. Но в первую очередь следует отдать должное отечественной научной школе, поскольку в решении многих вопросов в первые годы она опережала зарубежных ученых.

Благодаря этим исследованиям магнитотеллурический метод в 60-е годы стал одним из главных методов электроразведки при поиске нефти и газа на территории СССР.

Одновременно метод получил развитие в отдельных научных центрах как метод глубинной геоэлектрики, позволяющий получить дополнительную информацию о строении коры и мантии Земли. К числу таких центров в первую очередь следует отнести Институт физики Земли РАН и кафедру физики Земли СПбГУ.

Похожие статьи




ОСНОВЫ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКОГО МЕТОДА - Электропроводность Земли

Предыдущая | Следующая