Метод природних і телуричних струмів

Магнітотелуричним називають змінне електромагнітне поле Землі. Воно складається з телуричного (електричного) поля і магнітного поля . Зміну цього поля в часі називають магнітотелурійними варіаціями.

Природа магнітотелурійного поля тісно пов'язана з процесами, що відбуваються на Сонці. Сонце безперервно викидає в космічний простір могутні потоки заряджених частинок, що створюють так званий сонячний вітер, який взаємодіє з магнітним полем Землі. Спостерігаються також варіації атмосферного походження. Частотний спектр магнітотелуріних варіацій дуже широкий. У магнітотелурійних методах використовуються наступні типи варіацій: пульсації, бухтовидне збурення, сонячно-добові варіації і світові магнітні бурі.

Пульсації – короткострокові коливання геомагнітного поля (ККП) з діапазоном періодів від 0.2 до 1000 с. ККП поділяється на стійкі і іррегулярні. Інтенсивність стійких пульсацій в середньому збільшується із зростанням періоду варіацій, спостерігаються вони переважно вранці і вдень, а іррегулярні в нічний час. Ці варіації використовуються в електророзвідувальних методах при дослідженні осадкового чохла і кристалічного фундаменту.

Бухтовидне збурення з періодами від півгодини до двох годин. Так названі за формою імпульсів. Амплітуда варіацій росте із збільшенням широти, в середніх і низьких широтах амплітуда складає десятки і одиниці нТл.

Сонячно-добові варіації з періодом 24 години відносяться до періодичних. У середніх широтах добовий хід горизонтального магнітного поля досягає 50 нТл.

Світові магнітні бурі, викликаються особливо інтенсивними процесами, що відбуваються на Сонці. Тривалість бурі від 1 до 5 діб. Використовується «раптовий початок» тривалістю від I до 6 годин.

Магнітотелуричні методи. До магнітотелуричних методів (МТМ) відносять ряд методів електророзвідки, заснованих на вивченні природних (магнітотелуричних) полів космічного походження. Ці методи призначені для вивчення горизонтально і полого залягаючих структур. В порівнянні з іншими методами електророзвідки глибинність у них найбільша (до 500 км.). Разом з власне магнітотелуричним зондуваннями (МТЗ) до них умовно можна віднести метод телуричних струмів (МТТ), магнітотелуричні і магнітоваріаційні профілізації (МТП і МВП). Ці методи служать для картування опорних горизонтів з високим опором, наприклад, карбонатних товщ або кристалічного фундаменту.

1. Магнітотелуричне зондування (МТЗ) і його глибинний варіант (ГМТЗ) засновані на вивченні магнітотелуричних полів в широкому, такому, що змінюється на два порядки і більш, інтервалі періодів коливань. Унаслідок скін-ефекту глибина проникнення електромагнітного поля в землю тим більше, чим менше частота f або більше період коливань T = 1/f. Іншими словами, довгоперіодні «телурики» проникають на велику глибину, тобто несуть в собі інформацію про глибинну будову, а короткоперіодні варіації проходять на невелику глибину і характеризують тільки верхні частини геологічного розрізу.

Загальний вид магнітотелурограм приведений на рис.3.4. В результаті їх обробки розраховують так звані уявні опори, які для однорідного напівпростору однакові і рівні його дійсному питомому опору. Для неоднорідного середовища – складна функція геоелектричного розрізу, що визначається в результаті вирішення прямих завдань МТЗ за допомогою ЕОМ і залежить від потужностей і опорів шарів розрізу.

Криві МТЗ схожі на криві ВЕЗ (вертикального електричного зондування). При наземних і морських роботах точки МТЗ розташовують або по системах профілів, або рівномірно за площею. Відстані між точкам змінюють від 1 до 10 км.

Рис. 3.4. Загальний вид магнітотелурограми

2. Методи телуричних струмів, магнітотелуричної і магнітоваріаційної профілізації. При зйомці телуричних струмів (МТС) одночасно реєструють синхронні варіації електричних складових поля Ех і Еу на одному базисному (опорному) і на одному з рядових пунктів площі, що вивчається.

Для синхронізації робіт двох або декількох станцій, розташованих на відстані до 30 – 50 км. від базисного пункту, використовують радіостанції і спеціальні прилади – телевмикачі. В результаті обробки записів поля телуричних струмів розраховують різні телуропараметри. Наприклад, найчастіше визначають синхронні варіації поля на будь-якій рядовій і базисній точках. Цей параметр характеризує відносні значення щільності природних струмів і уявних (позірних) опорів в цих точках.

На відміну від МТС при магнітоваріаційній профілізації (МВП) на польових і базисних пунктах реєструють варіації магнітного поля.

При магнітотелуричній профілізації (МТП) на польових пунктах одночасно реєструють і електричні Ех, Еу, і магнітні Нх, Ну, Нz складовіполя. Якщо при обробці магнітотелурограм виділяти на всіх пунктах варіації приблизно одного невеликого інтервалу періодів коливань, то отримувані параметри поля характеризуватимуть розріз приблизно однієї глибини. В результаті обробки магнитотеллурограмм для кожної точки розраховують так званий імпеданс (Zxy= Ex/Hy або Zyx= Ey/Hx), який характеризує узагальнений геоэлектрический розріз.