Электрические зондирования с комбинированной и симметричной установками над геологическими неоднородностями: математическое моделирование и экспериментальные примеры

Ольга Ивановна Федорова

doi:10.17308/geology.2021.3/3653

Ольга Ивановна Федорова Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН http://orcid.org/0000-0001-9882-8313

DOI: https://doi.org/10.17308/geology.2021.3/3653

Ключевые слова: Электрические зондирования, комбинированная установка, симметричная установка, разрез кажущихся сопротивлений, геоэлектрическая неоднородность, краевые эффекты

Аннотация

Введение: При решении геологических и инженерно-геологических задач широко применяются электрические зондирования на постоянном токе с использованием четырехэлектродных симметричных установок AMNB – Шлюмберже (S) и Веннера (V), что позволяет для горизонтально-слоистых сред достаточно уверенно определять мощность и удельное сопротивление слоев. Геологические неоднородности, присутствующие в среде, создают краевые эффекты, отражающиеся на разрезах кажущихся сопротивлений дополнительными аномальными областями и влияющие на погрешность количественной интерпретации. Для уменьшения краевых эффектов была предложена методика электрических зондирований с комбинированной установкой AMN+NМА В→∞, в которой проводятся двойные измерения относительно центрального приемного заземления (М). Методика: Выполнено математическое моделирование зондирований с установками AMNB (S) и AMN+NМА над локальными объектами: шаром, полушаром, аппроксимирующими геоэлектрические неоднородности. Проведены экспериментальные исследования на двух объектах, используя комбинированную и, для сравнения, симметричную установки. Результаты: По рассчитанным теоретическим разрезам кажущихся сопротивлений показано, что приповерхностные и погруженные локальные неоднородности четко оконтуриваются комбинированной установкой с минимальным проявлением краевых эффектов. На разрезах, полученных симметричной установкой, имеются краевые эффекты, и нижняя граница объекта плохо определяется. Экспериментальные примеры выявили различия в структуре разрезов кажущихся сопротивлений для рассматриваемых установок, которые зависят от геологических особенностей среды. Над средой с горизонтальной слоистостью разрезы близки по структуре. Результаты инверсии отличаются в основном разной вертикальной мощностью слоев. Над коренными породами с большим удельным сопротивлением, в приконтактных зонах кривые зондирования и результаты инверсии могут значительно отличаться. Выводы: Исходя из проведенного моделирования и экспериментов, можно заключить, что комбинированная установка AMN+NМА имеет некоторые преимущества по сравнению с широко применяемой AMNB установкой и может использоваться для электрических зондирований верхней части геологического разреза, а также в электротомографии горных пород.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биография автора

Ольга Ивановна Федорова, Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН

к. г.-м. н., с. н. с., Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН, Екатеринбург, Российская Федерация

Литература

1. Loke M. H., Barker R. D. Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudosection by a quasi-Newton method. Geoelectrical Prospecting, 1996, vol. 44, pp. 131–152. DOI
2. Santos F. A., Sultan A. S. On the 3-D inversion vertical of vertical electrical soundings: application to the South Ismailia area – Cairo Desert Roud, Cairo, Egypt. Journal of Applied Geophysics, 2008, vol. 65, pp. 97–110. DOI
3. Shima H. The effects on reconstructed images surrounding resistivity structures in resistivity tomography. Report, presented at 59 th Annual International SEG Meeting, Dallas, 1989.
4. Loke M. H. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. 2009, URL
5. Bobache A. A., Marchenko M. N., Modin I. N., Pervago E. V., Urusova A. V., Shevnin V. A. Novyye podkhody k elektricheskim zondirovaniyam gorizontal'no- neodnorodnykh
sred [New approaches to electrical soundings of horizontally inhomogeneous media]. Fizika Zemli – Physics of the Solid Earth , 1996, no. 12, pp. 1075–1086. (In Russ)
6. Shestakov A. F. Fedorova O. I., Sposob geoelektrorazvedki [Method of geoelectrical exploration]. Patent RF no. 2581768, Declared no. 2014147521/28 25.11.2014, Published 20.04.2016, Bulletin no. 11. (In Russ)
7. Fedorova O. I. Elektricheskiye zondirovaniya s kombinirovannoy trekhelektrodnoy ustanovkoy AMN+NMA [Electrical sounding with the combined three-electrode AMN + NMA
array]. Izvestiya vuzov. Gornyi zhurnal – Izvestiya vuzov. Mining Journal, 2018, no. 1, pp. 115–119. DOI
8. Fedorova O. I. Matematicheskoye modelirovaniye elektricheskikh zondirovaniy nad vertikal'nym plastom s kombinirovannoy i simmetrichnoy ustanovkami [Mathematical modeling of electrical sounding over vertical layer with combined and symmetric arrays]. Ural'skiy geofizicheskiy vestnik – Ural Geophysical Bulletin, 2020, no. 3, pp. 37–43. DOI
9. Olga Ivanovna Fedorova, Vitaliy Yurievich Gorshkov New technique of electrical soundings: theoretical modeling and experimental application in study of state of the soil dam. Acta Geodaetica et Geophysica, 2020, no. 55, pp. 1–9. DOI
10. Kenneth L. Cook, Robert G. Van Nostrand Interpretation of resistivity data over filled sinks. Geophysics, 1954, vol. XIX, no. 4, pp. 761–70.
11. Zaborovsky A.I. Elektrorazvedka [Electrical prospecting]. Moscow, Gostoptekhizdat publ., 1943, 444 p. (In Russ)
12. Bobachev A. A. IPI2Win(MT) v2.0 User’s Guide. Moscow State University, 2002, URL