Введение к работе
—
Актуальность работы: Проблема обеспечения водными ресурсами является важнейшей для человечества. Для аридных регионов, к которым относится Тунис, она особенно значима. При проведении гидрогеологических поисково-разведочных работ, направленных на выявление и характеристики подземных вод, в комплексе этих работ всегда используются методы электроразведки. При поисках трещино-жильных вод, представляющих наибольший интерес, первостепенной задачей является выявление и изучение зон трещиноватости, которые служат как водоприемники и водонакопители.
Традиционно эта задача решается путем измерения кажущегося удельного сопротивления рк в различных направлениях (азимутальные круговые измерения) различными установками электропрофилирования и электрозондирования. Эти методы основаны на проявлении электрической анизотропии.
Теоретической основой этой методики является задача об электрическом поле точечного источника тока в однородной анизотропной среде [Заборовский, 1943; Пылаев, 1948], в которой удельное электрическое сопротивление /> - по слоистости (трещиноватости) всегда меньше рп - вкрест слоистости (трещиноватости).
Если же на земной поверхности над анизотропными породами определить рк установкой, ориентированной вкрест трещиноватости, то его значение оказывается меньше, чем при измерении установкой, ориентированной по направлению трещиноватости. Это несоответствие получило название "парадокса" анизотропии. Этот фактор и используется для выявления и характеристики зон анизотропии.
Первая часть данной работы посвящена изучению особенностей влияния анизотропии геологической среды на измеряемое в методе сопротивлений электрическое поле. В работе рассматривается вопрос выбора установки,
подходящей для исследования неоднородно-анизотропных сред и имеющей максимальную чувствительность к анизотропии. Для исследования влияния анизотропии автором был проведен ряд экспериментальных исследований, над моделью анизотропной среды, выполненной в виде тонких проводящих пластин размещенных в воде, для установок: симметричной четырехэлектродной AMNB, несимметричной трехэлектродной AMNBoo, квадратной, дипольной экваториальной и других.
По результатам анализа опубликованных работ и экспериментальных исследований автора необходимо указать, что:
- Сопротивление круговых диаграмм рк, полученных
разными установками, показывает, что при изучении и использовании анизотропии предпочтение должно быть отдано установкам с ориентацией электродов не по одной прямой.
- Из сопоставления фигур, видно, что дипольная
экваториальная установка с точки зрения чувствительности к
анизотропии имеет несомненное преимущество перед
квадратной установкой.
Для получения информации электроразведочнымн установками методом сопротивлений необходимо создание электрического поля в исследуемой среде и измерения его значения посредством специальных электродов заземлителей, что затрудняет выполнение работ в аридных районах.
Кроме того, определяемое значение рк методом сопротивлений сильно зависит от микро и макронеоднородности исследуемого участка. В случае однородного анизотропного полупространства наблюдаемые круговые диаграммы рк соответствуют теоретическому решению. В случае же реальной неоднородной среды, включающей и локальные зоны анизотропии и при наличии перекрывающих отложений, круговые диаграммы рк могут существенно отличаться от теоретических для однородной анизотропной среды вплоть до инверсии (парадокс
"парадокса" анизотропии), что может привести к ошибочным выводам.
Из теоретических положений известно, что плотность тока преимущественно концентрируется по тангенциальному направлению слоистости (трещиноватости) и она однозначно связана с напряженностью магнитного поля, основание для выявления зон анизотропии на основе измерения магнитного поля.
Вторая часть работы посвящена изучению особенностей влияния анизотропии геологической среды на характер магнитных полей электрических токов. Для решения этой задачи был проведен ряд экспериментальных исследований. Насколько мне известно, подобные опыты не проводились в сколько-нибудь значительном объеме, и о возможностях использования переменных токов можно говорить лишь на основании соображений общего порядка.
В соответствии с этим в работе решались следующие задачи:
1) Изучение особенностей влияния анизотропии на
значения напряженностей магнитного поля.
2) Разработка и программная реализация теоретического
подхода к решению этой задачи.
Цель работы: Повышение эффективности электроразведки при выделении трещиноватых зон на территориях, неблагоприятных для устройства заземления.
Получены новые научные результаты:
Получена детальная информация об эффективности
индуктивных методов при проявлении анизотропии и о
больших перспективах методов переменного тока при
выявлении трещиноватых зон.
« В отличии от полярных диаграмм рк, в полярных
диаграммах горизонтальной составляющей магнитного поля Нх не отмечается парадокс анизотропии.
Инверсия фигур исключается в индуктивных методах.
Во всех случаях зоны анизотропии однозначно определяются по характеру круговой диаграммы.
При ознакомлении с результатами модельных исследований, можно с уверенностью сказать, что общий характер круговых диаграмм, несмотря на неоднородность, хорошо согласуется с теоретическими расчетами.
Электроразведка переменным током может успешно применяться для выявления анизотропных сред. Наиболее эффективно применение этого метода в пустынных и засушливых районах, где высокое удельное сопротивление верхних слоев грунта затрудняет проведение обычной электроразведки.
Неровности рельефа, а также неоднородности геологического разреза по простиранию сильно затрудняющие, а зачастую делающие невозможным применение электроразведки по схеме ВЭЗ, не мешают проведению индуктивных методов электроразведки.
Апробация работы: Основные результаты работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых ученых "Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, 1996, 1997) и опубликованы в двух сборниках тезисов.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 25 наименований. Основная часть работы содержит 112 страниц текста, 29 рисунков и 10 таблиц.