Введение к работе
Актуальность темы. Методы электроразведки, использующие явление вызванной поляризации (ВП) горных пород, являются ведущими при изучении рудных месторождений. Но в последнее время эти методы находят все большее применение для решения других разнообразных задач: питопогического расчленения разреза, инженерно-гидроге-элогических, геоэкологических и нефтегазовых. Кроме того, явление ВП проявляется при изучении среды другими модификациями электроразведки, указывая влияние на электрические и магнитные параметры изучаемых полей, а также, вероятно на вариации естественного электромагнитного
ЮЛЯ [19] [20].
Все это указывает на то, что проблемы, связанные с интерпретацией эезультатов метода вызванной поляризации (ВП), являются весьма жтуальными. Теоретическое изучение явления ВП, наибольший вклад в соторое внесен работами С.М.Шейнманна, В.А.Комарова, В.В.Кормипьцева, і.И.Генадинника, А.Н.Мезенцева, А.А.Рыжова, С.Ю.Бапасаняна, H.o.sei-iel и др., проходит на трех уровнях. Первый - на уровне физико-;имической теории, в которой ЭДС ВП связывается с перенапряжением іазряда, адсорбции и диффузии и из которой следует линейная связь іежду эффектами ВП и вызывающим током. Второй проходит на уровне іеноменологической теории, в которой предполагается однородность войств контакта двух фаз и линейность или кусочная линейность ЭДС П по отношению к току. Третий - основан на изучении нелинейных роцессов ВП. Необходимо отметить, что их трех этих направлений в сновном получило развитие изучение вещественного состава и структуры опяризуемого объекта. В настоящее время, например, по спектрам ВП дается судить о размерах и форме рудных включений, а также о труктуре токопроводящего внутрипорового пространства. Тем не менее, а наш взгляд, существует также важный аспект метода ВП, связанный о структурным фактором, то есть с влиянием вмещающего фонового еоэлектрического разреза на аномалии ВП. Депо в том, что эффект ВП чень сильно зависит от величины избыточной поляризуемости объекта
и от относительной ппотности тока Jtm,=JBHyTp/jBHall, который протекает через этот поляризуемый объект. Как показапи последние исследования по модепированию эпектрического поля в сложно-построенных средах, распредепение ппотности тока очень сипьно зависит от строения и структуры геоэпектрического разреза.
Таким образом, возникает необходимость рассмотреть влияние спожно-построенной среды на вепичину аномалии ВП. Изучению этого вопроса и посвящена данная диссертационная работа. Цепь и задачи работы. Цепью работы явпяется изучение впияния вмещающего разреза на аномалии ВП. В соответствии с этим в работе решались следующие задачи:
1. Разработка аппарата математического моделирования стаци
онарного эпектрического поля для трехмерных (3D) и двумерных (2D)
сред.
2. Анализ эффекта изменения величины аномалии ВП в горизонтально-
слоистых, 2D и 3D средах.
-
Оценка искажений поля кажущихся сопротивлений, связанных с трехмерностью среды.
-
Создание эффективных автоматических систем изучения вмещающей горизонтапьно-сп^истой среды методом ВЭЗ.
-
Оценка впияния вмещающей среды на поляризуемые объекты для различных геологических ситуаций (Центральный Казахстан, Воронежская антекпиза).
Новые научные результаты.
1. Создан эффективный аппарат для математического моделирования
трехмерных сред.
2. Рассмотрены пути повышения эффективности аппарата моде
лирования стационарного эпектрического поля.
3. Применяя аналог функции Дар-Заррук применительно к ВЭЗ-ВП,
получены соотношения, связывающие вепичину аномалии ВП с
вмещающим горизонтально-слоистым геоэпектрическим разрезом.
4. Проанализировано влияние распределения поляризуемости слоев на
результаты интерпретации данных метода ВЭЗ-ВП при исследованиях
горизонтально-слоистых сред.
5. Впервые проведен систематический анализ эффекта влияния вмещающей среды на величину аномалии ВП в сложно-построенных 2D и 3D средах. Практическая ценность работы.
.1. Созданный аппарат моделирования для 3D сред дает возможность оценить эффективность метода ВП, как на этапе проектирования геофизических работ, так и при интерпретации данных этого метода.
-
Получен аналог функции Дар-Заррук для ВЭЗ-ВП, который позволяет выявить степень проявленности всех слоев и оценить эффективность метода ВЭЗ-ВП для различных горизонтально-слоистых моделей, благодаря более четко-дифференцируемому проявлению каждого слоя по поляризуемости.
-
Рассмотренные искажения электрического поля в 3D средах позволяют учитывать их при интерпретации полевых результатов.
-
Созданная автоматическая система обработки данных методом ВЭЗ является удобным инструментом при поточной обработке больших объемов данных для получения предварительного геоэпектрического разреза.
Внедрения. Разработанные программные продукты расчета стационарного шектрического поля в трехмерно-неоднородных средах и системы івтоматической обработки данных ВЭЗ, а также результаты моделирования 1 интерпретации по этим программным продуктам внедрены в ряде научно-ісспедоватепьских, проектных и производственных учреждениях: 'Атомэнергопроект" Минатомэнерго России, ПҐО "Центргеопогия", Іоронежская Геолого-Геофизическая экспедиция, Гипроречтранс, [жезказганская Геолого-Геофизическая экспедиция, Карагандинское ПГО. :роме этого эти программные продукты широко используются на отделении еофизики геологического факультета МГУ.
пробация работы. Основные результаты диссертационной работы окпадывапись и обсуждались на научных конференциях молодых ученых еопогического факультета МГУ (Москва 1991-1993 гг) ; на ежегодном аучном семинаре им. Д.Г.Успенского (Москва 1991 гг.); на Всесоюзном
семинаре "Использование геофизических методов для решения геоэкологических, инженерно-геологических и гидрогеологических задач" (Ташкент
-
гг.), а также на Втором Всесоюзном совещании-семинаре "Инженерно-физические проблемы новой техники" (Москва МГТУ им. Баумана
-
гг.) .
ПуЬпикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 5
опубликованных работах и в двух разделах учебного пособия "Электри
ческое зондирование геологической среды", М., изд.МГУ, ч.2.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав и заключения. г
Диссертация выполнена автором на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова.