Б. Дипольные электрические зондирования: экваториальные, азимутальные и осевые 4 страница

6. Регистрацию вариаций магнитотеллурического поля рекомендуется проводить для различных интервалов периодов на следующих скоростях движения фотобумаги:

 

 

Период, с Скорость, мм/с

10—100 2,4 - 1

60—600 0,4 – 0,16

150—1200 0,16 – 0.06

400-3600 0,006

 

7. Для оцифровки, как правило, отбираются осциллограммы с наиболее сложной формой записи (наложение различных периодов колебаний).

3.3.6.46. Обработка аналоговых материалов магнитотеллурических исследований проводится на ЭВМ по способам векторов поляризации и наименьших квадратов с предварительной подготовкой исходного материала вручную. Трудоемкость такой подготовки, а также неизбежные погрешности амплитудно-фазовых измерений, особенно существенные на периодах выше 100 с, ограничивают применение программ для этих способов.

Более широкое распространение получили специализированные программы обработки: программа узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа, например «Период-2», и другие аналогичные. Предварительная подготовка материала сводится здесь к строгому отбору входных данных, удовлетворяющему требованиям каждой из программ, и оцифровке отобранного материала вручную в десятичном коде или в двоичном коде на полуавтоматическом преобразователе типа Ф-001. При использовании программы «Период-2» для ввода на ЭВМ отбираются и переводятся в дискретную форму с шагом Dt = 0,2 Т_тiп записи с квазисинусоидальной формой вариаций поля (Т_тiп — период, ограничивающий спектр колебаний со стороны высоких частот). Длина обрабатываемых участков выбирается такой, чтобы число отсчетов по каждому каналу было нечетным и не превышало 149. Оптимальное число отсчетов находится в пределах 81—101. Затраты машинного времени на обработку одного МТЗ в интервале Т = 10 ¸ 100 с по программе «Период-2» колеблются в пределах 0,5—1,0 ч в зависимости от длины анализируемых участков и их числа. Недостатком программы «Период-2» является ограниченность частотного диапазона анализируемых вариаций поля.

Для получения кривых МТЗ в интервале от 10 до 3000с применяют программы узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа. Для оцифровки выбираются записи со сложной формой вариаций наблюденного магнитотеллурического поля, характеризуемых наложением частот. Минимальная длина анализируемого массива составляет 512 отсчетов, оцифровка производится, как правило, на преобразователе типа Ф-001.

3.3.6.47. Магнитограммы, полученные при МТЗ с помощью цифровой электроразведочной станции ЦЭС-1, обрабатываются на ЭВМ по программам узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа. В программе обработки с помощью узкополосной фильтрации сложные вариации магнитотеллурического поля преобразуются в квазигармонические колебания. Это преобразование не искажает линейные соотношения между компонентами поля, и значения импедансов определяются по фильтрованным колебаниям. Для станций ЦЭС основная погрешность определения импеданса обусловлена ошибками вычисления ступени автокомпенсации, осложненной переходным процессом.

Программа многомерного корреляционного анализа определяет тензор импеданса частот 1/(10 Dt) ¸ 1/(327 Dt) Гц, где Dt — шаг дискретизации, с. Шаг дискретизации может быть любым. Длина одного интервала непрерывной записи составляет 1024 ординат каждой компоненты магнитотеллурического поля. Магнитотеллурические вариации подвергаются предварительной широкополосной фильтрации. Рекомендуемая полоса пропускания фильтра 1/(10 Dt)¸1/(220 Dt) Гц. Предварительная широкополосная фильтрация позволяет избавиться от промышленных помех высокой частоты и исключить периоды вариаций, анализ которых невозможен из-за ограниченности интервала регистрации.

Программа многомерного корреляционного анализа является более универсальной в сравнении с программой узкополосной фильтрации. Однако она предъявляет более жесткие требования к стационарности анализируемых процессов и требует достаточно полного их осреднения, т. е. более длительной полевой регистрации характеристик магнитотеллурического поля.

3.3.6.48. Обработка цифровых материалов МТЗ—МВЗ по программам узкополосной математической фильтрации и многомерного корреляционного анализа возможна при соблюдении следующих требований к магнитограммам:

1) тип магнитной ленты 6 или 10;

2) число каналов 4 или 5;

3) число слов в зоне на один канал 1024;

4) плотность записи не более 15 имп/мм;

5) режим записи — МТЗ (т. е. синхронизации внутренняя, градуировка МТЗ, автоматические компенсаторы включены);

6) каждая непрерывная запись на магнитной ленте должна отмечаться сменой признака «Участок» и отделяться от другой не менее чем 2 м чистой ленты. Переключения признака «Участок» в процессе записи не допускаются;

7) на одной кассете должно быть не более двух-трех «Участков»;

8) одна запись зоны должна занимать не менее 2 м магнитной ленты;

9) каждая кассета с магнитной лентой должна сопровождаться копией полевого Журнала (полученной под копирку) и содержать самостоятельные записи по всем «Участкам» этой кассеты. В паспорте магнитограммы (прил. 55) должны быть приве­дены все данные, предусмотренные инструкцией к ЦЭС-1.

Особое внимание следует обратить на регистрацию следующих данных:

1) код начального «Участка» записи на кассете;

2) время начала и конца записи каждого «Участка»;

3) режим регистрации каждого «Участка»;

4) постоянные каналов для каждого «Участка», определяемые с учетом эталонировки для выбранного на этом «Участке» режима регистрации.

Постоянные для данной ступени автокомпенсации каналов определяются в милливольтах на километр для электрических каналов и в гаммах для магнитных каналов.

Необходимо контролировать правильность подключения полюсов измерительных линий и магнитометров и отражать этот контроль в полевом журнале по схеме (прил. 56). Магнитограммы, на которых зафиксировано отсутствие признака автокомпенсации по одному из каналов или изменение градуировочной ступени автокомпенсации более чем на 3 % (проверка производится на фоне спокойного магнитного поля или на грубой чувствительности), являются браком.

3.3.6.49. По значениям модулей и фаз, основных и дополнительных импедансов строят импедансные полярные диаграммы, по модулям и фазам магнитных параметров — магнитные полярные диаграммы. Наличие импедансных полярных диаграмм в широком частотном диапазоне позволяет оценить характер неоднородности исследуемого разреза, определить значения и направления, главных импедансов и при необходимости перестроить кривые МТЗ по любому направлению.

3.3.6.50. Обработка теллурограмм в методе ТТ может выполняться различными способами, применение которых обусловливается характером теллурического поля, требованиями к конечным результатам работ и техническими возможностями (возможность использования ЭВМ). В методе ТТ регистрирующие каналы именуются следующим образом: базисная теллурограмма Е_х — канал X, Е_у — канал Y; полевая теллурограмма Е_х — канал U, Еу — канал V.

3.3.6.51. Способ сопряженных эллипсов применяется при любом масштабе съемки для получения параметров À и М и определения коэффициентов линейного соответствия а, b, с, d как в точках рядовой сети, так и в точках опорной сети. Для построения сопряженных эллипсов необходимо набрать от 20 до 35-40 векторов вариаций теллурического поля, равномерно заполняющих квадранты координатной системы. При обработке теллурограмм пунктов опорной сети число векторов вариаций должно быть увеличено до 30—50. Длины векторов вариаций должны быть не менее 15 мм. Расчеты, связанные с построением сопряженных эллипсов, фиксируются планшете миллиметровки и в журнале (прил. 57). Сопряженные эллипсы считаются достоверными, если не менее 80 % преобразованных векторов вариаций располагаются своими концами на расстояниях, не превышающих 10 % длины центрального радиуса эллипса, совпадающего по направлению с вектором вариаций.

Значение параметра À определяется как среднее из значений À^q_р, вычисляемых по формуле

 

À^q_р, = Р_их (35)

где p, q — номера базисной и полевой точек; Р_их — множитель, равный отношению постоянных Р_и / Р_х регистрирующих каналов; а, b — полуоси полевого эллипса; мм; R — масштабный коэффициент, имеющий размерность длины и выбираемый с таким счетом, чтобы полуоси эллипса имели длину от 20 до 60 мм.

Вычисление параметра À ведется в журнале (прил. 58).

Значение параметра М вычисляется по формуле

 

М = b/а. (36)

 

3.3.6.52. Способ треугольников для обработки теллурограмм применяется в тех же условиях, что и способ сопряженных эллипсов, а также тогда, когда последний в силу различных причин не дает устойчивых результатов (такой причиной, в частности, может быть перпендикулярность осей поляризации поля на базисной и полевой точках). Способ треугольников дает только значения параметра À. Диаграмма векторов вариаций при обработке теллурограмм способом треугольников должна содержать не менее 20 векторов длиной более 15 мм каждый. Приращения DХ, DJ, DU, измеренные в миллиметрах, заносятся в журнал векторов вариаций (прил. 59). Угол между векторами вариаций, образующими треугольники, должен быть заключен в пределах от 45 до 135°. Каждый вектор вариаций может быть использован не более чем в двух парах. При вычислении отношений площадей треугольников последние объединяются в две группы, содержащие каждая по 10 пар треугольников. Для каждой группы вычисляется средняя квадратичная погрешность d. Расхождение между средними отношениями площадей групп не должно превышать 15%. Параметр À вычисляется по формуле

 

À^q_{р =} (37)

 

где Р , Р , Р , Р — соответствующие постоянные регистрирующих каналов; s=(s ₁ n₁ + s₂n₂) / (n₁ + n ₂); s₁, s₂ — средние значения отношений площадей в первой и второй группах; п₁ п₂ — число треугольников в первой и второй группах; a_р, a_q — углы между приемными установками на базисной и полевой точках;

 

d= (38)

 

 

где d — средняя квадратичная погрешность параметра À^q_р; d ₁, d ₂ — средние квадратичные погрешности измерений в расчетных группах.

Все расчеты, связанные с определением параметра À^q_рпо способу треугольников, фиксируются на планшетах построения диаграмм векторов поляризации.

3.3.6.53. Наиболее универсальным способом обработки теллурограмм является способ наименьших квадратов. Его применяют в общем случае горизонтально-неоднородных разрезов, когда коэффициенты линейного соответствия являются комплексными величинами, по такой же схеме — в методах МТЗ—МТП. При этом произво­дится следующая замена в расчетных формулах:

E_x U, E_y V, H_x Y, Н_у X, Z_xy a, Z_xx b, Z_yx d, Z_yy с.

При изучении разрезов с плавными изменениями параметров, когда коэффициенты линейного соответствия а, b, с, d являются действительными числами, формулы вычислений методом наименьших квадратов упрощаются:

а =

 

b =

c =

d =

3.3.6.54. При многократных измерениях на опорных пунктах окончательные значения параметра À^q_ропределяются путем усреднения их значений. При этом отдельные значения не должны отличаться от среднего более чем на 5 %.

3.3.6.55. Первичная обработка теллурограмм обычно выполняется в полевых условиях и ограничивается определением значения параметра À^q_р.Обработка в камеральный период заключается в повторном построении сопряженных эллипсов и определении параметров À^q_р, М, коэффициентов линейного соответствия а, b, с, d. Опорные наблюдения обрабатываются полностью с применением нескольких способов обработки. В результате камеральной обработки составляются карты средней Напряженности поля теллурических токов (или карта параметра À ), минимальной (Е_min) и максимальной (Е_мах) напряженности поля, карта коэффициентов поляриза­ции М и осей эллипсов поляризации поля теллурических токов (ТТ). Среднестатический базисный эллипс строится с использованием векторных диаграмм на планшетах обработки всех точек ТТспособом сопряженных эллипсов в соответствии с методиче­скими рекомендациями.

3.3.6.56. Интерпретация материалов магнитотеллурических наблюдений включает три этапа:

1) распознавание искажений, обусловленных влиянием горизонтальной неоднородности разреза;

2) снятие искажений путем нормирования импеданса на внутреннее магнитное поле, определяемое по результатам синхронной регистрации составляющих магнитотеллурического поля;

3) интерпретация данных, полученных в нормировании на внутреннее магнитное поле, либо наименее искаженных данных, полученных в нормировании на полное магнитное поле, на основе предположения о горизонтально-однородных моделях среды.

В основе интерпретации результатов магнитотеллурических наблюдений лежит истолкование данных МТЗ.

3.3.6.57. Под искажением кривой МТЗ понимается отличие кривой, полученной в условиях реального горизонтально-неоднородного разреза, от кривой МТЗ, рассчитанной для горизонтально-однородного разреза с параметрами, соответствующими точке наблюдения.

Искажения кривых МТЗ по своей природе делятся на два типа: 1) обусловленные действием аномального электрического поля зарядов, возникающих на неоднородностях геоэлектрического разреза (гальванические эффекты); 2) обусловленные ано­мальным полем избыточных токов, возникающих при неоднородности разреза (ин­дукционный эффект).

В районах с линейной тектоникой тип искажения зависит от направления тока. Гальванические эффекты проявляются в основном на поперечных кривых кажущегося удельного сопротивления р , полученных, когда ток течет вкрест простирания структур. Для кривых р характерны: эффект S_{CM. B} (смещение правых ветвей МТЗ оси удельного сопротивления), эффект экранирования (сглаживание структур, перекрытых горизонтом высокого удельного сопротивления), краевой эффект (возникновение минимумов и перегибов на кривых МТЗ из-за канализации тока вдоль вытянутой впадины).

Индукционный эффект искажает в основном продольные кривые кажущегося удельного сопротивления р , полученные при токе, текущем в направлении простирания структуры. Для таких кривых характерно возникновение ложных минимумов и перегибов, смещение восходящих ветвей.

В районах с изометрическими структурами кривые МТЗ независимо от направления тока искажаются совокупностью гальванических и индукционных эффектов, обусловленных концентрацией тока во впадинах и обтеканием поднятий.

3.3.6.58. Искажения кривых МТЗ распознаются по ряду признаков и оцениваются по приближенным формулам в соответствии с методическими рекомендациями.

По завершении анализа искажений кривых МТЗ наименее искаженные кривые или их участки интерпретируются на основе горизонтально-однородных моделей. В районах с линейной тектоникой, когда осадочная толща не содержит промежуточных горизонтов высокого удельного сопротивления, наиболее полную и точную информацию о геоэлектрическом разрезе дают поперечные кривые МТЗ при отсутствии краевого эффекта (см. 3.3.6.57). Если осадочная толща содержит промежуточный тренирующий пласт высокого удельного сопротивления, то поперечные кривые используются лишь для изучения отложений, перекрывающих этот пласт. О подэкранных отложениях наиболее достоверную информацию дают продольные кривые МТЗ.

В районах с изометричными структурами, где кривые МТЗ искажены суммарным действием гальванических и индукционных эффектов, целесообразно интерпретировать средние кривые МТЗ.

3.3.6.59. На основе нормирования импеданса на внутреннее магнитное поле можно в значительной мере ослабить искажения кривых МТЗ, обусловленные действием эффектов краевого, индукционного, обтекания и концентрации токов, в условиях даже резко выраженной горизонтальной неоднородности разреза.

Внутреннее магнитное поле в соответствии с методическими рекомендациями определяется по результатам синхронных наблюдений составляющих магнитотеллурического поля либо (с меньшей надежностью) по одиночным зондированиям.

В зоне S внутренние магнитные поля и электрические поля связаны между собой условиями

 

Zⁱ_xy = Zⁱ_yx =

 

где Z^l_xy, Z^l_yx — импедансы в нормировании на внутреннее магнитное поле; S (х, у) — текущая суммарная продольная проводимость в точке наблюдения; Е_х, Е_у — полные электрические поля; Н_хⁱ, Нⁱ_y — внутренние магнитные поля.

По значениям Z_xy, Z_yx строятся кривые рⁱ_T в нормировании на внутреннее магнит­ное поле

 

рⁱ_xy = рⁱ_yx =

 

 

3.3.6.60. Количественная интерпретация результатов магнитотеллурических методов исследований сводится к построению обобщенной и послойной модели вертикального геоэлектрического разреза. При интерпретации кривых МТЗ определяют суммарную продольную проводимость S отложений, перекрывающих опорный горизонт высокого удельного сопротивления, мощность d отложений, перекрывающих опорный горизонт низкого удельного сопротивления, удельное сопротивление опорного горизонта р _п.

Если на кривых МТЗ имеются четкие восходящие и нисходящие ветви с углами наклона ±63° 25', минимумы и максимумы, то S и d вычисляют по формулам МТЗ. Если наклоны восходящих и нисходящих ветвей кривой МТЗ меньше ±63, значения S, d, р_п определяют по палеткам.

Среднее продольное сопротивление р_l надопорных отложений в разрезах, сводящихся к типу Н, можно рассчитать по ординате минимума кривой р_T:

 

р_l = р_T ,

 

где Р — коэффициент, зависящий от соотношений параметров разреза.

В соответствии с методическими рекомендациями используются также приемы количественной интерпретации кривых МТЗ, основанные на изучении эффективной глубины h_Т проникновения электромагнитной волны и кажущейся проводимости S_Т:

 

h_Т = S_Т =

где р_T и | Zt | — кажущееся удельное сопротивление и модуль входного импеданса, соответствующие периоду Т.

3.3.6.61. Главный и расширенный интервалы МТП приурочены к восходящей ветви кривых МТЗ, обусловленной подстилающим основанием высокого удельного сопротивления. В пределах главного интервала МТП значение суммарной продольной проводимости S с погрешностью 10 % определяют по главной формуле МТП:

 

S = 796 (39)

 

Главный интервал МТП является частью расширенного интервала МТП. В пределах расширенного интервала МТП значение S с погрешностью до 10 % определяют по расширенной формуле МТП:

 

 

S = 796 (40)

 

где T_miп — период вариаций, соответствующий минимуму кривой МТЗ. Для предварительной (приближенной) оценки границ главного и расширенного интервала МТП используются неравенства:

 

> >

где d, p_l — мощность и среднее продольное сопротивление надопорной толщи. Более точная оценка границ главного и расширенного интервалов МТП осуществляется по формулам для трехслойного разреза либо путем расчета кривых МТЗ в соответствии с методическими рекомендациями. В ходе полевых работ эти границы проверяются по опорным кривым МТЗ. Значения Т_тin, р_n, входящие в главную и расширенную формулы МТП, определяют по опорным кривым МТЗ.

3.3.6.62. Интервал h_ИНТ приурочен к нисходящей ветви кривых МТЗ, обусловленной горизонтом низкого удельного сопротивления. В пределах интервала определяется глубина h₁ залегания кровли горизонта низкого удельного сопротивления:

 

h₁ = 0,159 (40)

 

 

где | Z_T |, ÷ Z_T | — модули импеданса, соответствующие периодам вариаций T₁, Т₂. Точность определения h₁ находится в прямой зависимости от угла наклона нисходящей ветви кривой МТЗ.

Частотные границы интервала h_ИНТ для разрезов, сводящихся к трехслойному разрезу типа Н, приближенно определяются неравенствами:

 

2,8d₁² / p₁< T< (42)

 

Более точное определение границ интервала h_ИНТ осуществляется путем расчета кривых МТЗ.

По данным МТП в интервале h_ИНТ строят схему изоглубин кровли проводящего горизонта. При этом не менее 10 % значений глубин по данным МТП должно подтверждаться результатами МТЗ.

3.3.6.63. По данным МТП в интервале S_ИНТ в качестве отчетных карт и профилей строят карту и профили суммарной продольной проводимости S разреза. Сечение изолиний на карте S составляет не менее 15 % значений S, встречаемых на участке. Если в пределах площади съемки применяют как главную, так и расширенную формулу МТП, то в зонах перекрытия изолинии и графики S должны иметь разные обозначения. Измерения суммарной продольной проводимости, происходящие в местах перекрытия этих областей, считаются достоверными, если они отмечаются изолиниями и графиками, построенными как по главной, так и по расширенной формулам МТП. По данным МТП в интервале h_ИНТ строят схему изоглубин кровли проводящего горизонта. При этом не менее 10 % значений глубин по данным МТП должно подтверждаться результатами МТЗ.

3.3.6.64. Карты и профили S, полученные по данным МТЗ, МТП, КМТП, преобразуют в структурные карты и геоэлектрические разрезы поверхности опорного горизонта по формуле

 

H=р_l S - A, (43)

 

где Н — глубина опорного горизонта (от уровня моря); А — альтитуда (высота) точки записи; р_l — среднее продольное удельное сопротивление надопорной толщи.

Для определения р_l используют данные опорных МТЗ, бурения, сейсморазведки и электрических зондирований с искусственными источниками тока. По графикам зависимости р_l и S производят интерполяцию значений р_l.

3.3.6.65. В результате работ КМТП составляют карты S_эф, Е_эф, Н_эф, карты параметров S_xy, S_yx, m_хх, m_уу, n_хх,n_уу. На картах значения Е_эф, Н_эф в базисной точке принимают равными 100 условным единицам, тогда значения Е_эф, Н_эф полевых точках находят по формулам К_эф = 100 К, Н_эф = 100N. В районах со сложной тектоникой рассматриваются карты S_эф, Е_эф, Н_эф, в районах с линейной тектоникой — карты р_ху, р_ух, m_хх, m_уу, n_хх,n_уу. Для геоэлектрического разреза, не содержащего промежуточного горизонта высокого удельного сопротивления, основными являются карты S, а карты Е и Н играют второстепенную роль, так как качественно повторяют карты S. Если осадочная толща содержит промежуточный горизонт высокого удельного сопротивления, то карты и Н_эф и v_xx, v_yy играют существенную роль при изучении экранированных отложений.

3.3.6.66. Геологическая интерпретация карт, построенных по результатам наблюдений поля теллурических токов, сводится к качественному выявлению основных тектонических элементов исследуемого района. При выполнении съемки в интервале S_ИHT максимуму проводимости разреза отвечают минимумы напряженности поля ТТ, а минимумам проводимости — максимумы напряженности. При работах в интервале h_ИHT прогибы в кровле проводящих отложений отмечаются максимумами напряженности поля ТТ, а поднятия — минимумами. Поэтому чрезвычайно важно по опорным МТЗ устанавливать зоны, где короткопериодные колебания поля ТТ переходят из одного интервала в другой.