Моделирование векторной съемки в методе вызванной поляризации на переменном токе Чжэн Чжу Ан

Введение к работе

Актуальность работы. Предложенный в начале нынешнего столетия французским геофизиком К.Шлвмберже метод вызванной поляризации (ВП) к настоящему времени нашел весьма широкое применение при поисках месторождений полезных ископаемых во всем мире. Значительный вклад в создание и развитие метода ВП внесли российские ученые: А.С.Семенов, А.С.Поляков, С.П.Булашевич,

В.А.Комаров, Г.С.Рысс, Л.М.Иоффе, М.В.Сеиенов, Л.С .Хлопонина, В.В.Кормильцев и многие другие. Весьма плодотворно работали

американские и канадские геофизики: А.Брант, Р.Болдвин, Г.Си-гел, Ф.лаллоф, К.Зонге и другие. Благодаря В.А.Комарову, посетившему Китайскую Народную Республику в 1959-1960 гг., с

советским опытом ознакомились китайские специалисты, и в дальнейшем Чяан Сэй-чаэнь, Фу Лян-куй, Хэ Цзи-шань, Ли Цзинь-мин,

Ло Янь-чжун и другие развили теорию и практику метода ВП.

Известно, что все электрические поля, в тон числе и вторичное поле ВП является векторными. Поэтому для получения наиболее полной информации о ВП необходимо стремиться к осуществлению вєкісрной съемки. Вперше такую съемку выполнили В.А.Комаров, Л.И.Ио&е и Ц.В.Семенов в 1954 году на полиметаллическом месторождении на Рудном Алтае. С тех пор накоплен значительный опыт векторной съемки в методе ВП на постоянном токе.

В последние годы все шире применяется метод ВП на переменном токе. В СССР была разработана и серийно выпускалась аппаратура

для фазовых.измерений ВП-Ф, ЭВП-203, ЭИН-2С4. (А.В.Куликов, В.Ф. Сарбаш, В.И.Лемец, В.Д.Жильников, В.А.Маринёнко и др.). В Канаде а США аналогичную аппаратуру выпускали фирмы Мак-Фар, Синт-рекс, Феникс, Зонге и др. Однако векторные измерения на пере- . ыенном токе дойного места до сих пор не заняли, и в то же время делаются попытки противопоставить варианты метода ВП на переменном и постоянном токе.

Фундаментальными параметрами вызванной поляризации геологи-

-4-ческих сред явйяются поляризуемость, характеризующая объемн;

концентрацию электрических диполей, и время релаксации дипо; в том ке объеме. К определению этих параметров в геологичесі пространстве надо стремиться при любом виде работ по метод; ВП. К сожалению, в практике применения фазо-частогных измері ний параметры ВП геологических тел до сих пор не определяют ограничиваясь качественной интерпретацией измеряемых величні Необходимо разработать единую систему интерпретации времеш и частотных параметров ВП.

Цель работы заключается в повышении эффективности методі ВП при решении разнообразных геологических задач за счет да, вейшего развития его теории и практического освоения векторі параметров при использовании переменного тока.

Задачи работы;

теоретический анализ поведения вектора электрического по в неоднородных и анизотропных средах,

выяснение связей мекду векторными параметрами ВП в часто¹ и временной областях, разработка практической методики пере: параметров ВП из. одной области в другую,

разработка методики векторной съемки ВП на переменном то

включая отображение и интерпретацию частотных характеристик

Научная новизна;

I. Установлены взаимоотношения параметров ВП во временно]

в частотной областях на основе количественных сопоставлений

и других в условиях математических моделей Коул-Коул и Миті,

Лефлера. Показано, что едиными петрофизическими параметрами

в обеих областях являются стационарная поляризуемость ъ, , :

менной параметр Т_м , соответствующий времени максимума д»

ренциальной поляризуемости, и показатель степени^характери

ющий тип и скорость электрохимически^ реакций.

1. Изучены свойства различных векторных параметров ЗП и предложены независящие от ориентировки измерительных линий оригинальные вектор-функции ЗП, по годографам которых во временной и частотной областях можно производить интерпретацию наблюдаемых полей ВП.

2. Найден способ восстановления кривой роста напряжения ВП во время импульса поляризующего тока по измерениям спада ВП в паузе между импульсами и на основе этого.- определения частотных параметров ВП в условиях периодических разнополярных импульсов тока, пока применяемых только для регистрации параметров ЗП во времеїгноіі области.

3. Решена задача о поле ЗП в условиях анизотропии электрических свойств, обусловленной присутствием в среде сфероидальных включений электронопроводящих рудных минералов. Показано поведение векторных параметров ВП на поверхности Земли над шарообразным телом, обладающим анизотропией удельного сопротивления, поляризуемости и временного параметра ВП.

Практическая полезность:

1. Определены недостатки и ограничения применимости основного так называемого двухчастотного фазового параметра ВП, измеряемого ныне распространенной аппаратурой ВП-Ф, ЭЗП-203.

2. Обоснован способ вычислений частотных параметров ВП (относительной амплитуды и сдвига фазы на фиксированных частотах) с помощью быстрого преобразования Фурье применительно к условиям непосредственных измерений напряжения ВП в паузах между раз-нополяр.ными импульсами поляризующего тока. Тем самым показана возможность унификации аппаратуры для комплексных измерений амплитудных и кинетических параметров ВП во временной и частот-

ной областях.

3. Предложена методика векторной съемки, включающая построение независящих от ориентировки измерительных линий годографов специальных вектор-функций, по которым можно с относительной простотой определять параметры Ш. Предложены соответствующие приемы интерпретации полей ВП. Показана роль анизотропии удельного сопротивления, поляризуемости- и времени ралаксации БП.

Фактический материал собран автором в 1991-1993 гг. во время пребывания в очной аспирантуре на кафедре геофизики геологи ческого факультета СПбГУ в ходе теоретических исследований, ла бораторных опытов и полевых экспедиционных работ на Хаутаваарс ком колчеданном месторождении в Карелии, выполнявшихся по госбюджетной теме Института земной коры СПбГУ Б.09.10. " Нелинейные электрические процессы в Земле".

Реализация результатов работы. Полученные новые данные о свойствах ВП и предложения о методике векторной съемки будут включены в заключительный отчет по теме Б.09.10." Нелинейные электрические процессы в Земле".

Апробация . Основные результаты работы изложены в докладе н международной научной конференции " Геофизика и современный ми в Москве в августе 1993 г., а также на заседании кафедры геофи зики СПбГУ и семинаре отдела геолого-геофизических технологий ВИРГ-Рудгеофизика.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 1 статья и тез:

————— X

сы 1 доклада.

.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 65 страниц текста, 9 таблиц, 37 рисунков и список литературы из 41 наименований.

Автор выранает искреннюю признательность своему научному руководителю профессору В.А.Комарову, заведующему кафедрой геофизики СПоТУ доценту В.К.Орлову, старшему научному сотруднику Института земной коры Ю.Т.Ильину, старшему инженеру Е.К.Ильиной, а такне директору А/о "Теллур" С.П.Сергееву за постоянное содействие, оказанную помощь и советы в процессе выполнения диссертационной работы.