Азимутальний спосіб геоструктурного картирування

Азимутальный способ геоструктурного картирования, при котором в каждой точке наблюдений возбуждают и измеряют в нескольких азимутах переменное магнитное поле с частотой f установкой с ортогонально расположенными генераторным и приемным магнитными диполями, жестко закрепленными на фиксированном расстоянии г друг от друга, строят для каждой точки зависимость амплитуды измеряемого магнитного поля от азимута установки, определяют по полученным зависимостям положение осей азимутальной электропроводности и по изменению этого положения судят о строении изучаемого геоэлектрического разреза, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что между диполями дополнительно устанавливают металлическую пластину, через заданные промежутки времени поворачивают ее вокруг вертикальной оси на угол до ±30° относительно оси установки, измеряют зависимость амплитуды сигнала на выходе приемного диполя от направления металлической пластины и изменяют положение одного из диполей до получения максимума упомянутой зависимости при положительных углах поворота пластины, превышающего максимум этой зависимости при отрицательных углах поворота пластины, не более, чем на 10%, при этом частоту f и расстояние г выбирают, исходя из условия г V f/p о Изобретение относится к геоэлектроразведке и может быть использовано для исследований электрических свойств горных сред с целью картирования тектонических нарушений и их элементов залегания. Известны способы исследования, при которых горный массив подвергается глубинным электромагнитным зондированиям, индуцирующим вторичные поля, по изменению характеристик которых судят о его тектоническом строении. 6407 Эти известные способы не обеспечиварасположенными генераторным и приемют надежного картирования тектонических ным магнитными диполями, жестко закрепнарушений коренного массива на территоленными на фиксированном расстоянии г риях, закрытых рыхлыми отложениями. друг от друга, строят в каждой точке зависиИзвестен "Способ геоструктурного кар- 5 мости амплитуды измеряемого магнитного поля от азимута установки, определяют по тирования" [2] (прототип), при котором в роним положение осей азимутальной электроли носителя структурной информации о проводности и по изменению этого положекоренном массиве используется поверхнония судят о строении изучаемого стный слой покровных отложений, представленный, как правило, рыхлыми 10 геоэлектрического разреза, согласно изобретению между диполями дополнительно отложениями. устанавливают металлическую пластину, чеИзвестный способ реализуется в прорез заданные промежутки времени поворацессе кругового электромагнитного зондичивают ее вокруг вертикальной оси 90°. Наконец, фиг.5 представляет графиком - 13 проявление металлической пластины 9 в поле индукционной установки при рабо- 10 чем положении диполей - 2 , 3 , достигаемом империческим путем коррекции при помощи микровинтов пространственного положения диполя - 2. При отклонении пластины - 9 в область отрицательных углов аномалия 15 на 10% меньше аномалии, получаемой при отклонении пластины - 9 в области положительных углов, что имеет место при величине угла в = 89,5°. Удержание угла в в области в < 90° в 20 процессе выполнения полевых измерений гарантирует стабильность фазовых соотношений компонент Hi и Нг изучаемого поля. На фиг.6 полярная диаграмма - 14 предй ставляет совокупный результат наблюдений 25 на 20 тыс. геофизических пикетах, выполненных в районе Припятского прогиба предлагаемым способом. Оси азимутальной электропроводности ориентированы здесь по магнитному меридиану Земли. Аналогич- 30 ные результаты, свидетельствующие об устойчивом проявлении такого рода закономерности, были получены авторами в различных районах страны. Азимутальная электропроводность, оси 35 которой тяготеют к симметричной астероиде, ориентированной своими лучами по магнитному меридиану Земли, принимается в предлагаемом способе за фоновое поле ази40 мутальной электропроводности. Известным способом эта закономерность не обнаруживается. На фиг.7 представлена кривая вдоль геофизического профиля, полученная при пересечении тектонического нарушения и 45 отражающая степень изменения фонового поля азимутальной электропроводности; в относительных единицах. На геофизической кривой фиг.7 показаны интервалы - 15-19. Интервал - 16 аномальный; в свою очередь 50 разбит на фрагменты - 18 и 19. На фиг.8 дан геологический разрез вдоль линии вышеназванного геофизического профиля. Местоположение выхода тектоническо- 55 го нарушения - 20 под рыхлыми отложениями надежно контролируется-предлагаемым способом аномальным интервалом - 16 на геофизической кривой фиг.7. На фиг.9 диаграммой - 21 представлен совокупный результат наблюдений вдоль аномального интервала - 16, фиг.7 геофизического профиля. На фиг.10-13 полярными диаграммами - 22-25 показано, как изменяется поле азимутальной электропроводности вдоль интервалов профиля 15, 18, 19, 17, фиг,7, соответственно. Согласно закономерности изменения азимутальной электропроводности вдоль профиля, пересекающего тектоническое нарушение, полярная диаграмма - 21, фиг.9, соответствующая аномальному интервалу 16, фиг.7, отражает качественно азимут линий простирания тектонического нарушения и направление его падения. Азимут линии простирания тектонического нарушения составляет с основной осью полярной диаграммы - 21, фиг.9 угол 90°, а направление падения - 180°. Для устранения недостатков известного способа прежде всего необходимо обеспечить уверенный переход в индукционную зону измерений. В этих целях задают частоту f индукционной установки и расстояние между диполями г исходя из условия г Vf/p 9О°. ваются ориентированными по магнитному Перед выполнением полевых измеремеридиану Земли. ний при помощи пластины - 9 и микровинтов Аналогичные результаты, полученные в диполя - 2, эмпирически добиваются величины угла в - 89,5°. В этом случае, иллюст- 40 различных регионах страны предлагаемым способом, свидетельствуют о наличии фонорируемая графиком - 13, фиг.5, при вого поля азимутальной электропроводноотрицательных углах отклонения пластины сти, т я г о т е ю щ е г о к а ч е с т в е н н о г о к 9 левый всплеск на 10% ниже правого. симметричной астероиде, ориентированной После этой операции пластина - 9 удаляется из зоны измерений и установка счи- 45 своими лучами по магнитному меридиану Земли. Причем установлено, что над тектотается подготовленной к выполнению ническими нарушениями такого рода фон измерений на точках геофизического профипретерпевает характерные изменения, деля. шифровка которых позволяет не только боВ процессе полевых измерений периодически (обычно на каждой 5-10 точках), а 50 лее эффективно, чем в известном способе, обнаруживать местоположение тектоничетакже после толчков, ударов, возможных паских нарушений, но и устанавливать их эледений, описанная операция повторяется. менты залегания при одном геофизическом При небольшом навыке такая операция отпересечении. нимает у оператора не более 10-15 секунд. Поэтому на следующем этапе после выТаким путем удается удерживать угол в 55 полнения полевых измерений производят в интервале в < 90°, что обеспечивает стасравнение азимутального положения осей билизацию фазовых соотношений компона каждой точке профиля с осями симметнент H i и Н2 и, как следствие, высокую ричной астероиды. воспроизводимость результатов наблюде Когда пластина - 9 ориентирована вдоль оси X, связь между диполями практически отсутств4'ет, Пластина - 9 оказывается в электромагнитной тени. При отклонении пластины - 9 влево или вправо от оси X в последней индуцируется радиальная компонента, величина которой зависит от угла отк л о н е н и я . М а к с и м а л ь н о г о значения радиальная компонента достигает в позиции, когда пластина - 9 оказывается параллельной диполью генератора - 2. Поскольку связь между диполями - 2 , 3 зависит и от расстояния между пластиной 9 и приемным диполем - 3, то максимальная связь оказывается при отклонении на угол примерно ±15°. Если диполи симметричны и ортогональны, то отклонение пластины - 9 влево и вправо от оси X обнаруживает симметричный двойной аномальный всплеск, иллюстр и р у е м ы й графиком 10, фиг.2. Незначительное изменение угла 0, оцениваемое уже десятыми долями градуса, обнаруживает асимметрию проявления пластины 9. В предлагаемом способе диполь - 2, снабжается микровинтами, обеспечивающими плавное изменение его положения относительно оси Y на ±4°. На фиг.З график - 11 иллюстрирует несимметричное проявление металлической пластины - 9 в поле индукционной установки при ее отклонении на угол ±30° и при условии, что угол в< 90°. Фиг.4 иллюстрирует ситуацию при 6407 Если по результатам наблюдений на точке профиля обнаруживаются оси азимутальной электропроводности, ориентированные по направлениям север, юг, восток, запад, то поле на такой точке считается фо- 5 новым и ей присваивается единица. Если одна из осей отсутствует или ориентирована по направлению, не соответствующему широтному или меридианальному, то точке проставляется показатель в четыре 10 балла. Оцифровка точек ведется в геометрической прогрессии. Максимально аномальным по предлагаемой шкале считается поле на точке, на которой в процессе измерений не 15 обнаружено осей азимутальной электропроводности, ориентированных по направлениям север, юг, восток, запад. Такой точке присваивается показатель в 256 баллов. Предлагаемая шкала оценок позволяет 20 количественно выразить изменения фона вдоль геофизического профиля. После оценки каждой точки наблюдений строится традиционная геофизическая кривая; в данном случае кривая бальности. Над 25 тектоническими нарушениями и зонами их влияния, как правило, наблюдаются на кривых бальности контрастные аномалии, указывающие на местоположение выходов нарушений под рыхлыми отложениями. 30 На фиг.7 представлена аналогичная кривая бальности, полученная предлагаемым способом при пересечении в крест субмеридианального тектонического нарушения. Геологический разрез вдоль геофизиче- 35 ского профиля с тектоническим нарушением - 20 дан на фиг.8. Кривая бальности фиг.7 разбита на интервалы. Интервал - 15 близок к фоновому. Здесь группируются точки, на которых по 40 данным наблюдений оказывалось поле азимутальной электропроводности близким к симметричной астероиде. Интервал - 16 аномальный, затем следует снова фоновый интервал - 17. 45 Контрастная аномалия - 16 своим эпицентром соответствует местоположению выхода тектонического нарушения - 20, фиг.8 под рыхлыми отложениями. Фрагменты - 18 и 19 аномального ин- 50 тервала - 16, фиг.7 соответствуют областям, прилегающим слева и справа к местоположению выхода тектонического нарушения 20, фиг.8; Выделены нами в целях последующей детализации характера изменения по- 55 дя азимутальной электропроводности вдоль геофизического профиля. На последующем этапе, с целью установления элементов залегания, выявленного таким путем тектонического нарушения, 10 I анализируют совокупный результат наблюдений в аномальном интервале. В этих целях на основании данных, занесенных в полевой журнал, проводят вариационный анализ осей азимутальной электропроводности всех точек аномального интервала и строят по результатам анализа полярную диаграмму. Например, для аномального интервала - 16, фиг.7 получена полярная диаграмма 21,фиг.9. На заключительном этапе полярную диаграмму аномального интервала подвергают визуальному анализу и считают, что азимут линии простирания тектонического нарушения, с основной осью полярной диаграммы составляет - 90°, а направление падения - 180°. Например, полярная диаграмма - 21, фиг.9, соответствующая аномальному интервалу, указывающему на местоположение тектонического нарушения - 20, фиг.8, имеет ось азимутальной электропроводности, ориентированную на запад, следовательно, в данном случае имеет место пересечение тектонического нарушения азимута линии простирания 360° и падения на восток. На фиг. 10-13 полярными диаграммами - 22-25 представлен полный цикл изменений поля азимутальной электропроводности вдоль геофизического профиля, пересекающего тектоническое нарушение; по интервалам - 15, 18, 19, 17, фиг.7, соответственно. Полярная диаграмма - 22, фиг. 10 отражает результат вариационного анализа вдоль интервала - 15, фиг.7 и близка к симметричной астероиде, то есть к фону. При подходе к тектоническому нарушению поле претерпевает изменение. Одна из осей азимутальной электропроводности вытягивается в направлении тектонического нарушения и становится доминирующей. Этот процесс отражает диаграмма - 23, фиг 11, соответствующая фрагменту - 18, фиг.7. При пересечении местоположения выхода тектонического нарушения - 20, фиг.8 наблюдается реверс оси азимутальной электропроводности. Об этом свидетельствует диаграмма - 24, фиг. 12, соответствующая фрагменту - 19, фиг.7. В дальнейшем, по мере удаления оттектонического нарушения, поле азимутальной электропроводности практически восстанавливается до фонового, о чем свидетельствует диаграмма - 25, фиг.13, соответствующая интервалу- 17, фиг.7. При этом процесс изменения поля в направлении падения тектонического нарушения затягивается и поэтому при линейной I 11 6407 выборке вдоль профиля суммарный результат вариационного анализа всего аномального интервала - 16, фиг.7, иллюстрируемый диаграммой - 2 1 , фиг.9 характеризует не только азимут линии простирания, но и направление падения тектонического нарушения. Реализация предлагаемого технического решения заканчивается нанесением на план местоположения выхода тектонического нарушения и его элементов залегания. 10 12 При одном геофизическом пересечении предлагаемым способом местоположение выхода тектонического нарушения под чехлом покровных пород мощностью 1-500 метров устанавливается с надежностью близкой к единице, азимут линии простирания устанавливается с точностью ±15°, направление падения для пологозалегающих нарушений - с надежностью 0,75. •л* Ъгпф £ЪГ*ф LQP9 15 К («ян. ей.) (ригіОУпорядник Є.Тахтаміров Замовлення 626 ФигЛІ Фиг. *2. ФЦ2.ІЗ. Техред М.Моргентал М.Петрова