Физические свойства горных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Физические свойства горных пород

Магнитные свойства г.п.: ? - магнитная восприимчивость и I - намагничение. Магнитная восприимчивость способность г.п. воспринимать во внешнем магнитном поле. Намагничение - сила с которой г.п. намагничиваются в магнитном поле. I_i - индуктивное намагничение - сила с которой г.п. намагничиваются в сов. магнитном поле. I_r - остаточная величина намагничения которая остается в породах при снятии внешнего магнитного поля. Магнитная восприимчивость определяется составом г.п. и зависит от содержания в них железа, в меньшей степени Mn и Ti. Все г.п. делятся на ферромагнетики, парамагнетики и диамагнетики. Ф.м.: магнитит, титаномагнитит, маггенит, пиротин, гемотит, у гемотита ? = 10 - 200 *10⁶, остальные от 3 * 10⁵ *10⁶ до 2 * 10⁶ * 10⁶; п.м.: авгит, эгирин, р.о., биотит, хлорит, сидерит, эпидот, пирит, х.п., илеминет, родохрозит, браунит, ? ~ от 20 - 150*10⁶, п.м.: плагиоклаз, диопсид, флогопит, мусковит, доломит. ? для г.п. интрузивных. Граниты 0 - 300, гранодиариты 0 - 300, диариты 0 - 300 и 1500 - 3000, габро 0 - 300 и 1500 - 6000, пироксениты 12000 - 20000. Эффузивные г.п. порфиры 0 - 300, андезты 0- 300, порфириты 700 - 3000, базальт 300 - 1500 и 6000 - 12000, диабазы 0 - 300, 700 - 1500. в интрузивных породах минерал определяющий их магнитные свойства это титаномагнетит. В сульфидных рудах пиротин и в железных гемоит.

Плотность г.п. она определяется плтностью минералов слагающих г.п. и их пористостью измерятся в сгс г/см³. д в си кг/м³. плоность минералов: кварц 2,58 - 2,66, плагиоклаз 2,61 - 2,76, ортоклаз 2,54 - 2,6, микроклин 2,61 - 2,65, приоксен 2,8 - 3,7, амфибол 3 - 3,5, слюда 2,78 - 3,08, хлорит 2,6 - 3 кальцит 2,6 - 2,7, магнезит 3 - 3,2, доломит 2,8 - 2,9 сидерит 3,7 - 4, эпидот 3,1 - 3,5 сфалерит 3,95 - 4, х.п. 4,1 - 4,3, барит 4,2 - 4,6, гематит 5,0 - 5,2, пирит 5 - 5,1.

Электрические свойства г.п. породы делятся на проводники, полупроводники, диэлектрики. Проводники - самородные руды. Полупроводники сульфиды. Диэлектрики все остальные. Проводимость зависит от пористости и влгоемкости. Все диэлектрики в условиях геологического разреза слабо проводящие, могут быть сильно прововдящими и проводниками. Это зависит от концентрации растворов. Величина проводимости для проводящих - 10^-4 - 10 ^-2 ом/м. Для полупроводников 10³ - 10¹² ом/м. для изоляторов 10¹⁶ом/м. магнитная проницаемость , - способность ве-ва к поляризации. - способность г.п. концентрировать силовые линии магнитного поля. оказывает существенное влияние при проведении исследований лишь для высокочастотных электромагнтных методов, окгда частота электромагнитного поля 10³гц и выше.

2. Магниторазведка

Здесь изучается напряженность магнитного поля. Интенсивность магнитного поля определятся ф.с. г.п. это намагничение и магнитная восприимчивость. Считается, что намагничивающий объект находится в центре и связан с железно никелевым ядром земли. Г.п. намгничиваются в магнитном поле земли. Измеряемые параметры: T, Z, H, D, I. Т - полный вектор магнитного поля. Z - вертикальная составляющая напряженности магнитного поля. Н - горизонт состояния. D - магнитное склонение. I - магнитное наклонение. Земля большой магнит по форме близкий к шару. На экваторе Т=0,3 - 0,4 эрстеда. Н=0,3 - 0,4 э. Z = 0. на полюсе Т=0,6 э. Н=0. Z=0,6. средняя напряженность земли 0,3 - 0,4 э. Нормальное поле обуславливается полем земли вычитается из наблюденного поля. Если нет других данных можно вычислить нормальное поле по формулам. Для вычисления нормального поля используются генеральные магнитные съемки. Они проводятся раз в 5 лет с расстоянием м/д пунктами 20 - 30 км. Измеряется D, I, H. остальные измерения рассчитываются. По результатам этих съемок строят карты магнитного поля, карты D, Z, Н - карты изодинам. Т - карта изогон, I - карта изоклин. На этих картах выделяются аномалии. Они приурочиваются к континентам называются материковые. Изменяются поля горизонтально и вертикально называются градиентами. Скорость изменения поля с высотой - вертикальный градиент и по горизонтали - горизонтальный градиент. Максимальный градиент наблюдается по периферии континентов. Магнитное поле с течением времени изменяется. Эти изменения называются вариацией. Есть длиннопериодические вариации называются вековой ход. Вековой ход или скорость изменения магнитного поля с течением времени чаще всего за 1 год. На картах векового хода выделяются 6 аномальных зон: инденизийский, ираниский, южно - африканский, алтайский, южно-африканский. Интенсивность изменения в них достигает 150 гамм. Есть положительный и отрицательный фокус. В одних интенсивность поля растет, в других подает. Изменения необходимо корректировать т.е. вводить поправку за вековой ход. Вариация или изменение магнитного поля в течении суток называется суточной вариацией. Интенсивность изменения может составлять 25 - 30 гамм. Более интенсивно изменение соотносится с интенсивностью гамма излучения и ультрафиолетового излучения. Есть годовые вариации - это природные изменения в течения года. Они составляют 5 - 10 гамм. Связываться с интенсивностью солнечного излучения. Магнитные бури - интенсивное изменение магнитного поля может составлять от единиц до тысяч гамм. Связаны с выбросом солнечного вещества - солнечным ветром. Поток заряженных частиц направленный от солнца вызывает в атмосфере электронные колебания или электронный ток, который в свой очередь перемены электромагнитного поля в з.к. Наибольшая интенсивность электромагнитного поля проявляется в дни весеннего и осеннего равноденствия. Для измерения магнитного поля используются магнитомнтеры: оптико - механические, ядерные, феррозондовые. оптико - механические предназначаются для измерения Z и Н способ измерения компенсационный чувствительный элемент магнитная стрелка. Для измерения Z стрелки подвешивают стрелку в горизонтальной плоскости, для Н в вертикальной. Измерения производятся в гаммах или нанотеслах. Цена деления 10 гамм. Цена деления диапазона 5 - 6 тыс. тестируются приборы с помощью колец Гельмгольца. Ядерные приборы - это портонный магнитометр. М-30, М-33. чувствительный элемент - цилиндр с жидкостью. Под действием магнитного поля протоны вращаются с частотой =Т. Вращение ядер атомов по конусовидным траекториям называют прецессия. Измеряется частота прецессии. Сосуд с жидкостью помещается в интенсивное магнитное поле, протоны начинают вращаться. Магнитные поля отключают протоны начинают разворачиваться по направлению существующего магнитного поля Т. Феррозондовые проборы состоят из 2 катушек индуктивности ч/з которые пропускаются переменный ток внутри катушки для усиления тока помещаются сердечник. Эти 2-е катушки помещаются в еще одну катушку. В результате течет ток.

Качественная интерпретация магнитного поля. Представляет собой описание структуры магнитного поля и сопоставление с результатами геологических исследований прошлых лет. Для того чтобы качественно описать нужно представление как различные способы влияют на структуру поля. Используются рассчитанные магнитные эффекты для тел простой формы. Наблюдение магнитного поля представляет собой сумму магнитных эффектов для разнообразных объектов. Задача интерпретации кроме разделения объектов по глубине определить их формы. Структуры аномальных полей для тел простой формы. В качестве простых тел используются шар, цилиндр, цилиндры биконического простирания и ограниченного простирания. Цилиндры используются и с элептическим сечнием. Пластообразные тела м/б безграничного или ограниченного простирания на глубину. Пластообразные тела делятся на пласты малой мощности и пласты большой мощности. Шарообразные тел и призматические тела. Аномалии. Наличие минимумумов для тед ограниченного простирания на глубину. Минимуму _{затлгиванием} поля минусом шара.

3. Формы аномалий для пластовых тел

Сундучные облик, пласты ограниченные на глубину, пласты большой мощности, наклонные пласты, шткообразные объекты. Косометрические кривые могут быть в случае косого намагничивания. Аномалии косометрические …. Т.к. наблюдаются явления дрейфа полюсов г.п. в момент намагничиваются по разному. Отличие в углах намагничения может быть связано с возрастом образования данной породы. Эта особенность используется в палеомагнитных исследованиях либо для определения возраста пород или для определения положения полюсов. Для каждого легко получить теоретическую формулу для расчета прямого эффекта. Расчет по аналитическим формулам напряженности магнитного поля, его векторов T, Z, H называется решением прямой задачи. Когда наоборот по известным аномалиям находим параметры аномалии образующих объектов то это называют решением обратной задачи. Аномалия шара

Z_a=M H= - M M = 4/3 ПR³ * I

- это намагничение шара.

Z = 2M/h² M/h³= h=2x_0.5.

в качестве особых точек выбираются расстояние до центра градиентной зоны - x_0.5 расстояние до точки пересечения c нулем; расстояние от нуля до минимума; точка пересечения Z и H. Аналитические кривые систематизированы и разработаны специальные каталоги магнитных аномалий для тел простой формы.

Задачи решаемые магниторазведкой. 1 это один из основных методов геокартирования совместно с радиометрией включается в комплекс геолого-съемочных работ. Магниторазведка позволяет окантуривать магнитные комплексы разного состава изучать особенности их распространения на глубину картировать разновозрастные метаморфические комплексы, определять степень их преобразования. Обычно более метаморфизированые комплексы менее магнитные. 2. магниторазведка применяется как основной метод при разведке марганцевых полиметалических руд. 3. магниторазведка применяется при поиске нефти и газа и при поисках угольных месторождений. Залежи углеводородов находясь на глубине медленно разрушаются наблюдается диффузия и обнаруживается в зане восстановления гематит и магнетит. Наблюдаются слабо интенсивные но высокоизрезаные аномалии. При выгорании угля они намагничиваются в магнитном поле довольно интенсивно.

Гравиразведка. Здесь изучается сила тяжести чаще всего не сама сила а напряженность гравитационного поля. P=mg, E=P/m. напряженность это сила действующая на единичную массу. Сила на поверхности земли P=f (M*m/r²). - это взаимодействие 2 масс. f - гравитационная постоянная = 6,67*10^-11м³/кг*с². Кроме силы тяжести на любую массу находящуюся на поверхности земли действует центробежная сила. F=mщ²с. с - расстояние до оси вращения. щ - угловое ускорение вращения земли. Также как и в магниторазведке из из наблюдаемых значений гравитационного поля вычисляется нормальное поле. Нормальное поле получается путем спец. съемок. Формулы расчета для того чтобы можно было увязывать результаты исследуются и утверждаются на специальных международных конференциях. Основой для расчета является формула Клеро. g₀=g_e(1+вsin²г) в = 5/2q-б; q=1/300 - коэффициент сжатия земли. g_e - значение ускорения свободного падения на экваторе. г - широта местности. б - коэффициент сжатия продольный. Формула Кассиниса.

Формула Гельмерта - g₀=978,030(1+0,005302*sin² г - 0,000007*sin²2 г).

4. Трансформация потенциальных полей

Она выполняется с целью разделения поля на составляющие. Любое потенциальное поле можно разделить как минимум на 2. 1) региональная составляющая - сопоставляемая с участком съемки. Окружающие ее аномалии называются локальные. Если из исходного (наблюдения вычесть локальное) или вычесть региональное поле остается остаточное или локальное поле, то остается остаточные или локальные аномалии. Нестандартное но широко используемое деление на 3-и вида составляющих: низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные аномалии. Деление выполняется с целью разделить аномалии от глубинных объектов. Высокочастотные - мелкие близь поверхностные. Способы разделения: 1) осреднение; 2) пересчет потенциального поля в верхнее полу - пространство; 3) пересчет потенциального поля в нижнее полу - пространство; 4) расчет производных; 5) ориентация потенциального поля. 1) Расчет осуществляется в замкнутом окне или на интервале аномалии, которую мы хотим сгладить, а так же глубина залегания объектов поля ля которых мы хотим для которых мы хотим подчеркнуть или выделить остаточное поле.

U(x,y)=.

Для каждой точки в которой мы хотим получить расчетное значение (она всегда относится к центру окна) осуществляется суммирование всех значений в окне. Сумма делиться на делиться на количество значений в окне. Следующий расчет осуществляется после смещение окна на шаг вправо.

Шаг - это шаг съемки. Заполняем все поле определенными расчетными значениями. После осреднения остается региональная аномалия. Можно из исходной вычесть аномальную и получить локальную. 2) расчет производных используется теорема Пуассона. Способ Рейнбаха.

С

- весовой коэффициент. Расчет осуществляется в скользящем окне. У каждой трансформации есть своя частотная характеристика. По этой характеристике можно рассчитать для объектов на какой глубине получено поле. Производная выполняется с целью выделения локальных аномалий. Максимальная производная характеризует центр градиентной зоны аномалий. Расстояние м/у максимами производных ~ поперечным размерам аномалиобразующего объекта. Точки градиентной зоны - точки перегиба кривой. 3) пересчет потенциального поля в верхнее полупространство.

U(0,0,k)= h

- высота пересчета, выполняется пересчет как и в предыдущих способах. Значение пересчетного поля получается в виде скользящего среднего умноженного на коэффициент. При пересчете в верхних полупространствах оценивается региональная составляющая. 4) пересчет потенциального поля в нижних полупространствах.

h

- глубина пересчета на которую осуществляется пересчет аномального поля. При пересчете на глубине приближаемся к источникам поля. Аномалии по интенсивности, будут выше, в большинстве своем близь поверхностные. Этот способ предназначен для выделения или локализации локальных аномалий. Чем глубже уровень пересчета, тем более глубокие объекты в пересчитанном поле будут отмечаться локальные интенсивные аномалии. Для каждого уровня пересчета строится отдельная карта.

5. Фильтрация с использованием преобразования Фурье

Один из видов фильтрации полосовой - это фильтрация с использованием преобразования Фурье. Преобразование Фурье используется для разложения гармонических полей на гармонические или элементарные составляющие косинусоиды и синусоиды. S - спектр, x - текущая координата, щ - пространственная частота.

S(щ) =.

~Asin(щx) + вcos(щx) - сумма sin и cos. S (щ) = - преобразуем в линейный спектр. низкочастотные гармоники в начале спектра. Фильтрация наиболее часто выполняется в частной области. W(щ)=S(щ)*F(щ). W - спектр входного сигнал, S - полный спектр, F - спектр фильтра. c ₁ щ₂ - полоса пропускания фильтра. чаще используется трапециевидный фильтр.

Режектораня фильтрация - когда мы хотим выделить одну гармонику. Режекторный фильтр - треугольник. После перемножения получим U_вых(x)=. j - минимальная единица. После применения обратного преобразования Фурье на выходе получается составляющая в спектре. Фильтрация используется довольно часто как в линейном т.е. профильном варианте так и в простой реализации. В простой реализации преобразование Фурье считается в окне. Получаем отфильтрованное значение которое относится к центру. Затем строится карта фильтрационной составляющей поля. С помощью этого преобразования можно выполнить все другие виды трансформации которые мы рассмотрим. Осреднение с радиусом 2R sin(щR)/ щR. Пересечение на высоту h exp(-щh) или e- ^щh. Пересечение на глубину h exp(щh).

Метод электроразведки.

1 методы на постоянного тока, 2 методы на переменного тока. Каждый из классов подразделяется на искусственный и естественный.

методы постоянного тока. Среди них наиболее часто применяется электропрофилирование (ЭП) и вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), метод заряда (МЗ). ЭП - измеряемым параметром является электрическое сопротивление (ом*м). Установки электрического тока, состоят из одной питающей и приемной линии. Кроме батарей питания в питающую линию присоединяются стрелочный индикатор или амперметр. Электроды которые забиваются в землю это стержневые электроды. Длинна 1,5 - 2 метра. Диаметр 15 - 20 мм. они медные или латунные. Они вбиваются в землю ~ на 1/3 своей длинны. Глубина исследования определяется расстоянием м/у электродами питающей линии. Центр установки - О. Глубина проникновения теоретически равна половине расстояния м/у электродами АВ. На самом деле эта глубина в 3 - 5 раз меньше. Приемные линии MN устанавливаются в 1/3 расстояния м/у АВ относительно центра установки. К электронам MN подсоединяют потенциал изменения ДU - величина падения напряжения. с = kДU/I, I=[A] ДU= [B]. Симметричная однородная четырех электродная или установка Гилюмберже эта установка перемещается по профилю с шагом = Дx. В каждой точке значения с. расстояние м/у профилями определяется масштабом съемки. Размер установки глубиной исследования. Используются 2-х и 3-х разносные. Преимущество таких установок что в каждой точке мы получаем 2 или 3 значения с которых характеризуют разные глубины. На графике появляются дополнительные кривые. Для каждого профиля 2 - 3 графика при выполнении площадной съемки. Отчетным материалом является план в графиках и план в изолиниях.

ВЭЗ используется также симметричная установка. Что и в ЭП, только электроды АВ разносятся относительно центра. Есть таблица разносов АВ. По специальной схеме постепенно увеличивается расстоянием м/у АВ. М/у МN до определенного расстояния пока ДN фиксируется достаточно хорошо разносы MN сохраняются. Когда ДN падает до неизмеримой величины, расстояние увеличивают. Для каждого стандартного расстояния определяется измерение. По результатам строится кривая ВЭЗ. Она представляет собой график зависимости с. k - определяется расстоянием м/у электродами. Эти кривые специальным образом интерпритируются. Интепритаия выполняется с помощью пометок или компьютерным методом. Основная задача определить глубину положения по вертикали основных поверхностей разреза. Поверхности эти - это границы слоев.

6. Типы кривых в ВЭЗ

Кривые ВЭЗ интепритируются с использованием пометок. Они разбиваются на 2-а типа для 2-х и 3-х слойных кривых. Любая кривая ВЭЗ при интерпритации разбивается на интервалы по соответствующим типам для верхней части двухслойного полетна. С использованием полетон для каждого соля определяется истинное значение.сопряжения и истенная мощность через глубину до верхней кромки. По результатам ВЭЗ строится карта типов кривых ВЭЗ. в каждой точке известно значение сопротивления. Строим линии различных равных значений и получаем геоэлектрический разрез.

Решение геологических задач.

ВЭЗ используется в пластформенных областях для расчленения разреза построения карт слоистого строения разреза. Используется для кратирования и построения поверхности фундамента. Погрешности могут возникнуть за счет волноводов.

Установки электропрофилирования.

Очень часто используются дипольные установки.

k

- коэффициент установки - определяется расстоянием между электродами. Метод заряда - используется для оконтуривания рудных объектов, в инженерно - геологических работах для определения направления течения и скорости подземного водного потока. В этом методе рудный объект уже известен. В него забуривают скважину туда опускают электрод. Такая установка, когда один из электродов питающий относиться на большое расстояние от центра установки называются трехэлектродной. На поверхности остается два электрода, электрод М заземляют около устья скважин, N перемещают по профилям и ищут линию равного потенциала. 2R - центр зоны сближенных изолиний. Его можно получить рассчитав производную.

Методы естественного электронного поля.

Возникновение потенциалов в земле связано с электрохимическими, диффузионно - абсорбиционными фильтр. Электрохимический процесс чаще всего возникает на поверхности. Верхняя часть рудного объекта в окисляющей области нижняя в восстановляющей. Верхняя часть подтягивает отрицательные заряды нижняя положительные. На поверхности естественный потенциал формируется двумя электродами M и N они перемещаются по профилю с равными шагами. Шаг определяется масштабом съемки. Чтобы условия заземления были одинаковые используют специальные не поляризующиеся электроды. Электроды обычно делают из меди стержневые электроды помещаются в специальный пористый сосуд. Сверху закрываются крышками. В сосуд раствор медного купороса. Размеры вертикальные 15 - 20 см. Дисрфуз-но абсорбирующие потенциалы возникают на поверхности 2-х пород с разными адсорбционными свойствами. Способность адсорбировать г.п. ионы определенных знаков называется адсорбционной активностью. В порядке убывания адсорбционной активности: глинистые сланцы, морские глины, плотные мергели, песчаные глины, глинистые песчаники, глинистые известняки, доломиты слабо измененные песчаники, мелко-крупнозернистые песчаники, рыхлые известняки и рыхлые доломиты. Потенциал убывания от 60 - 80 мВ до 20 - 30 мВ. В скважном варианте этот метод называется ПС - потенциал собственный поляризации или поляризация собственная. Один электрод располагается у устья скважины, 2-ой электрод опускается к забою, измерения ведутся при медленном поднимании. По результатам этого метода строиться вдоль ствола скважины ПС или каротажная диаграмма.

7. Метод взаимной поляризации В.П

Применяется симметричная: двухэлектродная одноэлектродная или двухзарядная. При пропускании электрического тока через г.п. часто на границах раздела двух сред возникают электронные слои возникают двойные электронные слои, обусловленные электронно-химическими или

диффузивно - абсорбционными процессами. При пропускании постоянного электрического тока ч/з рудный объект на поверхности полупроводников образуется двойные электронные слои электрохимической природы. Рудный объект поляризуется под действием постоянного электрического тока. Если включить ток то в рудном объекте потечет постоянный ток обратного направления. Ток называется ток поляризации. Измеряется коэффициент поляризации или поляризуемость. *100% - коэффициент поляризации. Он позволяет выявлять рудные объекты. Над рудными объектами по величине составляет 15 - 30 %. Над без рудными объектами фоновая величина 3 - 5%. Важная особенность: лучше всего выделяются вкрапленные руды. Если рудный объект в надрудной зоне сопровождается вкрапленным оруднением, то коэффициент поляризации резко возрастает. Это обусловлено тем что поверхность соприкосновения значительно больше, чем у сплошных руд. А коэффициент поляризации зависит от поверхности соприкосновения с вмещающими породами. Часто при разбраковке характера оруднения используют кривую спада ВП. Для определения характера спада оруднения. Электрическими исследованиями устанавливают, что различные рудные объекты имеют разные кривые спада ВП. В зависимости от величины проводимости, чем больше проводимость, тем меньше ДUвп - велечина стабильного состояния потенциала. Задачи метода: ВП используется в рудной геофизике 1 Для поиска и показателей оруднения, 2 для поиска вкрапленных руд, 3 применяется при изучении строения

золото - сульфидоносных месторождений. Используется при прогнозе месторождений нефти и газа в основном близь поверхностных.

Электромагнитные методы.

Используются переменное электрическое магнитное поле естественное, либо искусственно создаваемое. Искусственно чаще всего создаваемое гармоническое колебание или используется электромагнитное колебание в виде прямоугольных импульсов. Используются колебания разной частоты от единиц Гц до мега Гц. Измеряется Е и Н. Е - напряженность электрической составляющей. Н - напряженность магнитной составляющей. Чем выше частота электромагнитных колебаний тем меньше глубина проникновения. Во всех электромагнитных методах строиться зависимость волнового сопротивления который обозначают Z от частоты щ. Т.к. щ определяет глубину проникновения, то есть зависимость от глубины. Магнитная проницаемость (м) оказывает существенное влияние только на высоких частотах более 1000 Гц, эта величина учитывается в высокочастотных методах. Чем больше величина Дг, тем меньше в. Установки для измерения Е и Н. используются гальванические способы создания электромагнитных колебаний и индуктивные. Гальванические создаются с помощью 2х электродов А,В. На поверхности раскладывается кусок проводника в виде квадратной рамки. cos б - угол наклона рамки поверхности. Е=ДU/l. Используются гальванические, индукционные и смешанные элементы.

Метод теллурических токов.

Теллурический ток это ток который возникает в земной коре под действием солнечной и космической энергии. Период электромагнитного колебания от 1-ц сек. до десят. минут. Цук электромагнитного колебания стацион. Длиться в течении 5 - 8 часов. Напряженность поля составляет от 0,8 - 10 мВ/км. Магнитной от 0,1 - 10 Гм. Измеряются в основном гармонические колебания бывают и не гармонические короткопериодные, длящиеся 40 - 80 сек. Измеряемым параметром является входной индекс Z=E_x/H_y. Е_х - измеряется двумя электронами MN. H_у - с помощью рамочного измерения или квадратной петли, которая располагается на поверхности. ѓ=0,2Т(Z)². T - период.

Параметр Т получают путем повременной съемки т.е. непрерывно или с каким - то интервалом времени ?t в результате годографы - это кривая зависимости Е или Н от времени t. На бумаге записывается виде диаграммы Е. Низкочастотные компоненты достаточно редки, для их измерения создаются специальные экспедиции. Их ждут в течении 1 - 2 недель в течении весеннего или осеннего солнцестояния. Высокочастотные можно измерить в течении дня. Для каждой частоты свое значение эмпиданаса. Получаются кривые аналогичные кривым ВЭЗ. для ее интерпретации т.е. пересчета кривой МТЗ в глубинную есть специальные методы. После интерпретации кривая пересчитывается в кривую с от Н. Могут быть построены геоэлектрические разрезы не надо длинных проводов и не надо источников питания.

Методы переходных процессов МПП.

Изучается переход процессов или нестационарное электромагнитное поле, создаваемое в з.к. с помощью специальных генераторов. Генераторы испускают прямоугольные импульсы разной частоты. Период импульса от мили секунд до минут. Прямоугольные импульсы создаются специальными генераторами. В землю посылаются с помощью квадратных петель. Размер петли от 100 - 1000 м. до 2000 м. Измерения ведутся либо этой же петлей - петлевая установка. Или рамой которая перемещается поп профилю внутри петли. Такая установка рамочно - петлевая. Измерения ведутся собственно эмпиданса петли. Измеряются ЭДС и сила тока. Z=о/I - собственный эмпиданс петли. Измерения ведутся через: 1м.сек; 1,5 м.сек; 2 сек; 3, 4, 6, 8, 12 , 16, 24, 32, 40 миллисекунд. В каждой точке снимают 12 значений. Для каждого профиля спектры эмпиданса. Этот метод используется для поиска и оконтуривания рудных объектов. Переходный процесс дальше всего существует в проводящем объекте. Определяет поперечные размеры рудного объекта определяется по размеру долгоживущей аномалии.

Частотное зондирование.

Используется преимущественно синусоидный ток частотой от 60Гц до 11 кГц. Этот метод аналогичен ВЭЗ установка применяется аналогично методу ВЭЗ. т.е. их электродная 2-ух разносная симметричная. Рассчитывается сщ=kДU/I. K - коэффициент устан. Зависимости от питающей линии. Сщ получают для каждой излучаемой гармоники.

Сейсморазведка.

Изучает распространение в з.к. упругих волн. Упругие волны создаются ударом или взрывом. Забуриваются скважины под слой рыхлых отложений (зона малых скоростей ЗМС) ЗПС - зона переходных скоростей находиться под зоной ЗМС. Заряд закладывается в скважину, она тампонируется и осуществляется взрыв. Взрывная волна распространяется во все стороны от источника. f-1/T Гц - частота. Кроме записи есть профиль волны. Установки в сейсморазведке. Установки фронтального или центрального типа. Фронтальные если датчики сесморазведки устанавливаются по всему одну сторону от взрыва. Чувствительным элементом в разведке является катушка индуктивности, он прикреплен подвижно. Механические колебания почвы преобразуются в электрические колебания электромагнитные колебания с помощью сейсмических цифровых станций преобразуются в цифровой код, который заноситься на магнитную ленту. В пространственной разведке используется крестовая. Взрывы перемещаются по профилю. В одной установке м/б 48 сесмоперемен. Иногда м/б меньше 24. иногда увеличивается до 96. Провода от сйсмопримеников сплетаются в косу. Образуется сейсмическая коса. С целью осреднения условий заземления. В таких наблюдения используется группирование, часто 6 - 10 сейсмопримеников. Сесмоприемники имеют резонансную частоту

30 - 40 Гц. Сейсмические границы характеризуются k отражения который зависит от скорости и плотностных свойств слоев. Упругая волна, достигает отражения от нее может преломиться. Изучается в сейсморазведке отраженные и преломленные волны. Схема расп-й упругих колебаний в виде линий перпендикулярных фронту волны называется лучевая диаграмма. Запись колебаний называется трасса волны. Годограф - это график зависимости времени перехода упругой волны от координаты. Форма годографа гиперболическая t=. Набор трасс для одной установки называется сейсмограмма. Такая установка использовалась в методе отраженных волн (МОВ). Наиболее используемый сейчас метод метод общей глубинной точки (МОГТ). Здесь используются установки многократного перекрытия. Эта установка характеризует вертикально место точек среды в центре ”О” устан. Для одной точки получают годограф гипербалического вида. Чем глубже граница тем положе годограф. Набор трасс для такой установки называется сейсмограмма ОГТ. Прослеживается годограф обычно по первой фазе, вводят поправку за первоступление волны Дt=г₁-г₀.

8. Метод общей глубинной точки МГОТ

Кол-во взрывов равно кол-ву сейсмопр. М 1:50000 на поисковом этапе. Расстояние м/у 250 - 125м. М/у профилями 1000 - 2000 метров. Профиль делается в крест простирания структуры. Набор трасс для одной установки называется сейсмограмма ОГТ. Такая установка применяется по профилю с шагом съемки. На разведочном этапе 25000 М и расстояние м/у профилями 1000 - 500 метров. Кол-во трасс в установке ОГТ называется кратность прослеживания (n). Она м/б 4, 6, 12, 24, 48.одна площадь это 30 - 50 профилей длинной 3 - 5 км (до 40). Обработка данных по одной площади продолжается в течении года.

График обработки данных сейсморазведки. Основные процедуры : 1 Редактирование сейсмотрасс и сейсмограмм. 2 Ввод статистических поправок. 3 Ввод кинематических поправок. 4 Скоростно анализ. 5 Фильтрация,

6 Деконволюция - обратная фильтрации. 7 Построение временного разреза. 8 Прослеживание сейсмических горизонтов. 9 Построение структурной карты. 10 Геолого-геофизическая интерпретация. 1) каждая трасса разбивается по времени ч/з 1-2 мск. Получают 3 - 6 тыс. отчетов. В памяти машины храниться в виде специальных таблиц. В этикете или каталоге трассы 128 слов, туда заносится вся информация о трассе. На этапе редакции эта информация заносится в каталоги информации о трассе: № профиля, № т. ОГТ, № трассы, в сейсмограф, № сейсмограммы, вноситься поправка за рельеф. Редакция предполагает анализ качества трассы , анализ проводиться посейсмограно. Они просматриваются либо на компьютере либо распечатываются распечатывается каждая 10-я сейсмограмма и анализируется. Качество записи некачественное трассы бракуются, стираются или заменяются следующей трассой. 2)Статистические поправки - это поправки за рельеф. Есть взрывные скважины, достаточно часто расположенные около устья скважин установок сейсмопримеников которые регистрируют отметку момента взрыва. От взрыва до поверхности з.к.tв - вертикальное tв интерполируется до уровней поверхностей с разным шагом между изолиниями. На поверхности получают какое - то время. Полученное по результатам интерполяции время на уровне поверхности и сеть статистическая поправка. Она вводится в трассу, это будет поправка за рельеф. Это время умножается на 2 (туда и обратно). 3) Ввод кинематических поправок - поправка за кривизну годографа. годграф стремиться при вводе поправок Дt, он транс-ся в линейный Дt - кинематическая поправка. После привязки к горизонтному уровню все трассы синфазно суммируются и получается одна трасса . которая используется при построении временного сейсмического разреза. Она называется суммотраса. 4) выполняется с целью уточнения з-на изменения скорости. Для этого строиться горизонтальные и вертикальные спектры по этим же сейсмограммам. Используют формулу . Для каждого годографа рассчитывается 16 - 20 теоретических годографов. Они выходят из одной точки. В виде маски накладываются на годограф. По каждому теоретическому гадографу точке соприкосновения с трасами снимается, значение амплитуды сейсмограммы сигнала. Они суммируются j - кол-во теоретических годографов. Полученный график - это спектр скоростей. Такой расчет маска выполняется с определенным шагом (16-20мс). Значение скорости берется по акустическому каротажу. Относительно среднего значения задается интервал (в нем 16 - 20 точек в каждой точек рассчитывают значение скорости). Полученный спектр разворачивается, затем маска передвигается выше и снова откладывается спектр. Всего получают 150 графиков и получают уточненный закон изменения скорости V_ср. Полученное изображение - вертикальный спектр скоростей. Строиться и горизонтальный спектр скоростей. Расчет: маска накладывается на сейсмогр. Разрез в заданном интервале, расчет в этом интервале последовательный для каждой сейсмограммы. Спектры вдоль этого горизонта. Иногда горизонтальный спектр изображается в виде сейсмических сигналов и V судят по амплитуде сигналов. 5 выполняется с использованием преобразования Фурье (используют широко полосные прямоугольные фильтры). Исходные сейсмические сигналы (U от F) раскладываются в ряд на гармонические составляющие. (? sin или cos). Получаем спектр сигнала, где S(t) амплитуда составляющих (гармонических) диапазон F от 100/120 Гц в экспериментальных условиях до 250 Гц. При преобразовании фильтрации - линейчатый спектр центральная часть - 30 - 40 Гц (несущие частоты), ответственные за видимые f колебания. Фильтрация выполняется в частотной области, получаем W=S*E. W - выходной спектр, S - спектр сигнала, E - спектр фильтра. F бывает трапецивидынй, прямоугольный. Затем применяется обратные преобразования фильтрации и получаем выходной сейсмический сигнал.

9. Деконволюция

Деконволюция - обратная фильтрация - выполняется с целью восстановления сигнала. Когда сигнал распределяется по разрезу, он видоизменяется; высокие колебания затухают более интенсивно, поглощаются в близь поверхностной части разреза, высокие колебания распределяются на большую глубину. Также компоненты высоких колебания запаздывают по отношению компонентам низких колебаний. При расширении сигнала растет видимы период, подает интенсивность сигнала, видоизменяется фазовый спектр сигнала (по сравнению с взрывным сигналом). У каждого гармонического колебания своя начальная фаза, спектр этих фаз называется фазовый спектр (он видоизменяется с глубиной). Для улучшения качества сигнала на глубине выполняют деконволюцию, с целью восстановления сигнала (наш сигнал сворачивается с желаемым и получается выходной:

U_наш(t)*V_жел(t) = U_вых(t)).

желаемый сигнал V(t) - это или берется взрывной сигнал, либо этот сигнал рассчитывается на верхней части разреза (рассчитывается функция автокорреляции). Она является ноль фазовой, т.е. имеет нулевой фазовый спектр, иначе говоря, все гармонические колебания начинаются в нуле, либо имеют max, это помогает сместить компоненты высоких колебаний, или их начальную фазу в нулевые отметки фазового спектра. Также используются теоретические спектры (они имеют специальные интегральные формулы: косинусоиды умножаются на экспоненту). Цель деконволюции повысить интенсивность высоко частотных компонентов, сузить зону видимости сейсмического сигнала (т.е. уменьшить мощность пласта, отражающего в анализируемом разрезе).

Построение временного сейсмического разреза.

После введения всех поправок в сейсмограф (статистическая, кинематическая, выполнен скоростной анализ, фильтрация и деконволюция) - выполняется их сумма (суммируют все трассы сейсмограммы) и получается для 1-ой сейсмограммы сумма трасс, ее положения - центр установки УГТ из сейсмограмм получается суммированная трасса, которая разворачивается на временном разрезе, располагается вниз. Набор сумм трасс для одного профиля - временный сейсмический разрез. На временном сейсмическом разрезе есть оси синфазности они отражают сейсмические горизонты - границы. После построения временного сейсмического разреза прослеживают оси маркирующих горизонтов по которым строят структурные карты и карты изохор. Временный сейсмический разрез перестраивают в глубинный или делают прослеживание по временному разрезу, строят карту изохор. Для определенного горизонта в каждой точке оси синфазности снимается время (с), точка выберется в центре амплитуды. Обычно на карту выносятся время (с)точка г₀ вводится поправка за первовступление. Эта карты изохор с использованием данных по скорости перестраивается в карту изоглубин. Скорость либо задается частотой значения скорость на всю карту (берется по скважинам, данным по акустическому каротажу), либо сначала строят карту скоростей по результатам скоростного анализа. В каждой точке (t) * V и получаем глубину. Получаем структурную карту с изолиниями - стратоизогибсы.

Главным отчетным документом сейсморазведки является временный сейсмический разрез, карта изопахит по отраженному горизонту и структурная карта. Главным отчетным документом является структурная карта. На них оконтуриваются положительные и отрицательные структуры I - II порядка и имеют название. Ш - названия не имеют по результату проводят предварительный контур. Забуривают скв. в центре а др. в периферии. Далее исследованное месторождение показывают более слож. Характер газоносности. Контур ВНК уточняется. Для уточнения фрмы стр-ры в пределах купола на разведочном этапе проводят более детальные исследования которые включают в себя сейсморазведку в масштабе 1:25000 и дополнительные легкие методы: магниторазведка, радиометрия, гравиразведка в благоприятных условиях, т.е. не пересеченная местность. На очень сложных объектах выполняются площадные исследования. D - точность, 2D сейсморазведки: разведочный этап, 3D - сейсморазведка: пространственные методы, где используются пространственные системы наблюдений - сгущается сеть наблюдений. На отдельных вспомогательных этапах и сложных этапах выполняется 4D сейсморазведка, сгущается сеть пространственных сейсморазведок 125м или 10м м/у точками.

Геологическая интерпретация данных сейсморазведки.

Выполняются по сейсмограммам, по временным сейсмическим разрезам, по каратам геологических параметров и по структурным картам. Основные направления геологической интерпретации. 1 Сейсмостратиграфия, 2 Структурно - формационная интерпретация, 3 Сейсмо - литология (сейсмо фациальный анализ), 4 Прогнозирование геологического разреза, 5 Динамический анализ (энерго - анализ) временных сейсмических полей. горный порода геологический разведка

Динамический анализ. Выполняется по сейсмограммам, тогда он более точный, более надежный, либо по временным сейсмическим разрезам. Анализируется 1 Форма сейсмического сигнала. Анализ формы сигнала может дополняться исследованиями: размера интервала сейсмического сигнала, спектра сейсмического сигнала. 2 Характеризуется энергия сигнала. Считается: а) по амплитуде первой фазы, б) суммирование всех амплитуд где N число дискретов в интервале проявляющихся сигналов, в) по функции авто корреляции, г) как в спектрах скоростей сумма на сейсмограмме вдоль гадографа наилучшим образом апроксимирующего наблюдаемый объект и построенный по первой фазе сигнала. Главное суммирование называется синфазное или фазо - частотное порслеживание. Частота имеется ввиду видимая иногда несущая с построением спектра. д мгновенная фаза интегральная сумма амплитуд для частотного диапазона. Это наиболее характерная фаза (в интервале видимого сигнала). Мгновенная частота считается как сумма амплитуд в пределах косинусоиды наиболее конкретно проявляющейся в спектре.

Физико-геологическая модель залежи углеводорода , характер ее проявления в динамических параметрах. В контуре нефти - газаностности параметры плотности г.п. и V упругих волн уменьшаются (м/с): плотность на 0,1 - 0,15 км/м², скорость на 100 - 200 м/с (до 300 - 500 м/с). это связано с тем, что в присутствии углеводородов вторичные преобразования в коллекторе в основном ведут к растворению цемента. Иногда образуются поры выщелачивания. Углеводороды обладают консервирующими свойствами, т.е. пористость в песчаниках сохраняется. Увеличивается за счет преобладания процесса растворения. Растворение выполняется ниже залежи и слой называется запечатывающим. Размер ловушки от 5 - 10 м до 150 - 200 м 3С - 3 - 4 м. И меньше здесь резко растет скорость в 1,7 - 2 раза. Часть минералов растворенных в ловушке выноситься за контур залежей, где формируются вертикальные зоны высокой скорости - суб вертикальные кольцевые зоны. УВ имеют тенденцию прослеживаться ч/з покрышки. В результате над залежами создается зона диффузионного потока углеводородов - диффузионно-фильтрационная зона. 1 Ореол вторжения УВ скорость и плотность меняется значительно. Зона первичного ореола. Вторичный ореол - по зонам трещиноватости более интенсивно идет преобразование минералов снижение плотности и скорости, плотность до 0,3, скорость до 500 м/с. Близьповерхностно в зоне смены восстановительной обстановки на окисление прошедших ряд вторичных изменений, которые достаточно проявляются в геофизических полях. Могут проявляться в результате в результате преобразования железистых минералов (гематит). Плотность и скорость несколько падают но появляется дополнительный параметр большой изрезанность магнитного поля. В первичном ореоле образуется сульфидные минералы (пирит). Неоднородность в контуре залежи и в 1-ом ореоле растущего поглощения сейсмического сигнала. Более интенсивно поглощаются высоко частотные компоненты. Сигнал расширяется. При достаточно мощной залежи проявляется отражение в зоне запечатанного слоя. 1 интервал проявления сигнала растет, 2 частота видимая падает, 3 интенсивность падает, 4 энергия падает в виде относительной аномалии на фоне относительной. Аномалия на разрезе называется аномалия яркого пятна.

10. Структурно - формальная интерпретация

Главный разработчик А.И. Мушин. Опорным формационым комплексом в соответствие ставиться сейсмо - формационный комплекс. Формация - сейсмоформация, свита - сейсмосвита, фация - сейсмофация. Основные аппараты: СВАН - свананализ - спектрально временной анализ следствие преобразования фильтрации. Берется сейсмический разрез: делиться на блоки в каждом блоке по 10 - 20 сумма трасс. Этот отдельный блок 10 - 20 трасс 9 - 10 (иногда 20) фильтрами, считается спектр сейсмического сигнала, диапазоном частотного на более 90 Гц. Этот спектр разбивается на интервалы по 10 герц и выбирается для каждого диапазона частот по 10 Гц. Фильтры используются прямоугольные (узкополосные) и треугольные (с максимом на 10 герцевой, потом 20 герцевой компоненте ). По этим трассам по характеру имеющегося сигнала анализируется расположение в пачке пород песчаных и глинистых компонентов. Низко частотные компоненты будут соответствовать песчаным породам. Высокочастотные - в верхней части пачки. Такая интерпретация (т.е. выявление циклитов) выполняется как для отдельных пачек так и для свит и для формационных комплексов. На временых сейсмических разрезах можно выделить элементарные мезо, мега, макро, уровня циклиты. Мезоциклиты - может характеризовать свиту либо осадки яруса, мегациклиты - осадки системы, макроциклиты - весь разрез осадочных отложений в осадочном бассейне.

Гис - геофизические исследования в скважинах (каротаж скважин).

Гис это исследование геофизических параметров вдоль ствола в скважине. Геофизический зонд d = d_скв. Внутри него геофизическая аппаратура чаще всего электроды, чаще датчики. Размер от см, до 8 - 10 метров. Сначала зонд опускают к забою и измерения ведутся при подъеме. Запись осуществляется с помощью каротажной станции. Какой - либо параметр записывается в определенном масштабе, перописцем записывается определенная кривая на бумажной ленте. Существуют цифровые записи.

Поляризация собственная (потенциал собственной поляризации).

Естественного поля. В скв. опускаются электрод второй на поверхности. Проницаемые пласты отмечаются отрицательными аномалиями. В условиях терригенного разреза естественный потенциал определяется дифуззионно - фильтрационно или абсорбиционно. Используеться для обнаружения в разрезе песчаных пластов, т.е. те которые обладают открытой пористостью. Сочетая + и - аномалии может быть различными, зависит от абсорбционной способности вмещающих пород и собственных диффузионых свойств песчаника. Характерны для наших бассейнов. В скв. записывается буровой разрез в нем наиболее подвижные + заряды, они интенсивно абсорбируются глинами, в результате вдоль глинистых пластовустанавливаются + заряды. Для томской области наиболее характерны аномалии 60 - 80 мв. В песчаниках + заряды интенсивно проникают в пласт, в результате по краю песчанного участка устанавливаются - отрицательные заряды или слабые +. Над песчанными толщами устанавливаются слабоинтенсивные аномалии 10 - 20 мв, для - 40 - 60 мв.

Кажущееся сопротивление - аналог кажущегося метода электропрофилироания. Один из электродов располагается около устья скв. а скв. опускается 3 электрода. Зонды делятся: потенциальные, градиенд. Потенциальная когда расстояние м/у опускаемыми электродами одинаково. Градиентная - когда расстояние м/у 1-ым и двумя практически R₁ >R₂. Град. бывают прямые и обратные, подошвенные и кровельные. Прямой 123 обратный наоборот 321.

БКЗ - налог метода ВЭЗ. В скв. опускается зонд состоящий из 8-и малых зондов, развер самого маленького порядка 1 мм, самого большого около 8мм. Зонд включает потенциал и градиент зонды. В первой точке измерений (центр зонда) получается 8 замеров по которым строится кривая БКЗ. - сопортивление, _с бурового раствора, _зп - характеризует запечатывающий слой (зона проникновения). Возникает если необсаженная скв. буровой раствор под давлением нагнетается в скв. и частично проникает в проницаемые пласты. Если скв. обсаженная то в затрубное пространство нагнетается цемент и он тоже проникает в проницаемые пласты. _п - сопротивление пласта. Существуют палеточнеы интерпретации для БКЗ (в основном вся информация интерпретируется эвм) значение ЗП чтобы перфорировать пласт.

13. Метод КС

Определение кровли подошвы пласта по кривым КС. потенциал зон обычно обозначается _* A и _*М. Прямой последовательный зонд А - М, градиент зон А- О или О - А. Каждый из них по своему отбивает кровлю и подошву пласта. Прежде чем определять мощность пласта, его положение кровли и подошвы надо обязательно выяснить тип зонда, который применяется при проведении метода КС.

Метод ГК (гамма каротаж). Поле радиоактивности называется полем распределения радиоактивности. Определяется (распределением) содержанием в породе урана и тория (иногда К⁴⁰), изучение ГК - это изучение естественно радиоактивности вдоль ствола скв. При распаде образуется , , - излучение. , , - недолго живущие и излучение определяется наличием -квантов следовательно гама каротаж. Для измерения используется в скв. используются счетчики Гейгера. Измеряется мощность дозы радиоактивного излучения в мкР/ч. Фоновая: осадочные области - 10 - 14 мкР/ч. (до 20), складчатые зоны - 40 мкР/ч. (до 80). Для человека опасны не мощность а перепады и искусственные изотопы. В осадочных разрезах на кривых ГК наиболее контрастно проявляются глины. Если разрез известково-песчан-глинистый- извест. 10 - 15 мкР/ч.это связано с остаточной органикой. < значение - алевриты, песчаники 13 - 4 мкР/ч. и самые слабые угли.

ГГК - гамма-гаммо каротаж (каротаж повседневной радиоактивности). Породу облучают гамма квантами принимают вторичное гамма излучение. Гамма кванты взаимодействуют с электронами на К-ой оболочке т.к. энергия связи у этого электрона с ядром самая маленькая. Он получает квант происходит возбуждение состояния 2 взаимодействия. 1) фотопоглощение, 2) комптон эффекты. 1) квант целиком поглощается электроном. 2) Часть энергии кванта поглощается электроном а часть остается и он продолжает лететь. В 2-ух случаях электрон может, полкучив энергию, перейти на соседнюю оболочку. Это его неродная оболочка следствие ч/з некоторое время он превращается в квант испускания - характерного излучения. По этой энергии можно определить элемент.

ГГК - плотностной, ГГК - силектвный. ГГК-П - эффект камптона. Вторичное излучение обратно порпорционально плотности пород. Интенсивность взаимодействия г.п. с квантами порпорционально эффектному порядковому номеру пород 5-ой степени (Z - эффективное). Z⁵ чем выше порядковый номер тем выше плотность породы.