Методы переменных электромагнитных полей
В электроразведке на переменном токе изучают гармонические и нестационарные электромагнитные поля.
Переменные электромагнитные поля в электроразведке создаются гальваническими и индуктивным способами, как и в методах на постоянном токе. Однако по сравнению с методами на постоянном токе при гальваническом способе возбуждения имеются существенные отличия. В этом случае переменное магнитное поле тока в линии AB индуцирует в земле вторичный ток, и в толще пород возникает сложное поле, являющееся результатом наложения токов, созданных в земле, гальваническим и индуктивным способами.
При индуктивном способе в качестве питающей линии применяют одновитковую или многовитковую рамку либо раскладывают большую контур-петлю на земле. Пропускаемый через них ток своим переменным магнитным полем индуцирует в толще пород вторичный электрический ток. В радиоволновых методах замкнутую рамку заменяют открытым контуром - излучающей антенной.
Для измерения напряженности электрического поля Е применяют, как и в методах постоянного поля, приемную линию MN, состоящую из электродов, вбитых в землю, и измерительного устройства (например, микровольтметра). Измеренная разность потенциалов, отнесенная к разносу MN, дает приближенное значение напряженности поля Е в центре отрезка MN.
Величину напряженности магнитного поля H измеряют индуктивным способом с помощью приемных рамок. Чем больше размер тела и выше его электропроводность, тем значительнее напряженность магнитного поля H по сравнению с нормальным полем. Индуктивные способы создания и измерения, электромагнитных полей в электроразведке имеют принципиальные преимущества, позволяющие не только расширять область применения методов, но и обходиться без заземлений, что очень важно при работе зимой, а также в горных районах на каменных осыпях и обнажениях.
Метод зондирования становлением поля (ЗСП)
Метод зондирования становлением поля (ЗСП) основан на изучении переходных (нестационарных) процессов, возникающих в земле в моменты включения и выключения прямоугольных импульсов тока в заземленную питающую линию или незаземленный контур.
Если на поверхности земли расположен диполь, питаемый постоянным током, то в его поле оказываются проводящие горные породы, слагающие геоэлектрический разрез. При ступенчатом выключении тока в питающем диполе его магнитное поле также ступенчато изменяется от какого-то конечного значения до нуля. Изменение первичного поля приводит к индуктивному возбуждению вторичных токов в горных породах. В начальные моменты времени они распространяются в приповерхностной части разреза, затем проникают вглубь. Соответственно характер зависимости электрического и магнитного вторичных полей от времени, на ранних стадиях переходного процесса, определяется строением верхних горизонтов геоэлектрического разреза, а на поздних стадиях - строением глубинной части разреза. Таким образом, изучение зависимости нестационарного поля от времени позволяет составить представление об изменении геоэлектрического разреза в вертикальном направлении.
Техника и методика полевых работ в настоящее время позволяют применять зондирование становлением в ближней (ЗСБЗ) и дальней (ЗСДЗ) зонах, в зависимости от расстояния между источником поля и пунктом его измерения.
При зондировании становлением поля нестационарное поле изучают в приемном диполе в промежутки выключения тока в питающем диполе, т. е. при отсутствии первичного поля. При зондировании в ближней зоне расстояние между питающим диполем и пунктом измерения не должно превышать двух- или трехкратной глубины до опорного электрического горизонта. Иногда применяют установки, в которых питающие и измерительные диполи пространственно совмещены. При зондировании в дальней зоне разнос должен в 3 - 10 раз превышать глубину до опорного горизонта.