Физические основы метода

Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) основано на изучении естественных электромаг­нитных полей широкого диапазона частот или широкого интерва­ла периодов.

Вследствие скин-эффекта глуби­на проникновения электромагнитного поля в землю тем больше, чем меньше частота или больше период колебаний Т = 1/f. Ины­ми словами, длиннопериодные колебания проникают на большую глубину и несут в себе информацию о глубинном строении, а короткопериодные вариации проникают на небольшую глубину и характеризуют верхние части геологического разреза.

Методика МТЗ сводится к длительным (иногда сутки и боль­ше) измерениям на одной точке взаимно перпендикулярных пар горизонтальных составляющих электрического (теллурического) и магнитного полей (Е_х и Н_у или Е_у и Н_х) магнитотеллурического поля различного периода (не менее 5-8 групп колебаний, отличающихся по пе­риоду в 1,5-2 раза). Для измерения электрических составляющих используют из­мерительную установку с двумя неполяризующимися электро­дами - заземлителями М и N. Между электродами, находя­щимися в поле теллурических токов (ТТ), возникает разность потенциалов. Мерой интенсивности поля ТТ служит величина E_MN = ΔU_MN/MN, которая является составляющей вектора на­пряженности поля ТТ по направлению измерительной линии. Магнитные составляющие измеряют специальными магнито­метрами, которые устанавливают в неглубоких ямках на твер­дых магнитных основаниях на расстоянии не менее 25 м от станции.

В результате обработки осциллограмм рассчитываются так называемые кажущиеся сопротивления:

, , которые для однородной среды одинаковы и равны сопротивлению полупространст­ва. Для неоднородной среды ρ_К является сложной функ­цией геоэлектрического разреза, определяемой при решении пря­мых задач МТЗ и зависящей от мощностей и сопротивлений гори­зонтально залегающих слоев.

Наблюдения выполняют в пунктах, размещенных на одинаковых расстояниях по профилю или равномерно на площади работ. В зависимости от масштаба съемки расстояния между пунктами наблюдений составляют 1-10 км.

Обработка записей магнитотеллурического зондирования заключается в выделении импульсов с амплитудами не менее 10 мм и периодами, различающимися не более чем на 10 – 20 %, измерении по ним видимых амплитуд и периодов колебаний.

По измеренным амплитудам колебаний вычисляют полные сопротивления Z и рассчитывают кажущееся сопротивление ρ_К. В результате для каждой точки зондирования на специальных бланках с логарифмическим масштабом по осям координат строятся кривые МТЗ. По горизон­тальной оси откладывается — величина, пропорциональная глубинности исследования (больше Т, больше глубина разведки), по вертикальной оси - ρ_К.

Принципы интерпретации полевых кривых МТЗ во многом аналогичны принципам интерпретации кривых ВЭЗ. Интерпретация кривых МТЗ в ос­новном количественная, иногда качест­венная. Количественная интерпретация бывает палеточной, аналитической и с помощью ЭВМ.

При палеточной интерпретации по­левые кривые МТЗ сравниваются с тео­ретическими, полученными при решении прямых задач, выстроенными в том же масштабе, что и полевые, и собранными в альбомы палеток. Теоретические кривые МТЗ, как и кривые любых зондирований, подразделяются на двухслойные, трехслойные (четырех типов - Н, К, А и Q) и т. д. Мощности и сопро­тивления слоев той палеточной кривой, которая при наложении совмещается с полевой, и являются результатами интер­претации по данной точке МТЗ. При ма­лых мощностях слоев по сравнению с глубиной их залегания эти параметры разреза иногда определяются со значительными по­грешностями, обусловленными принципом эквивалентности.

Аналитические приемы интерпретации применяются для получения обобщенных параметров разрезов с высоко- или низкоомным основанием. Так, в случае высокоомного основания, например над кристаллическим фунда­ментом, перекрытым осадочным чехлом, кривая МТЗ имеет вид, показанный на рис. 41. В этом случае по асимптоте к восходящей ветви кривой, отсекающей на линии ρ_К =1 Омм значение , или координатам минимума определяется суммарная продольная проводимость разреза. Так, S = 356 или S ≈ 520 Зная S, можно оценить глубину залегания опорного высоко­омного горизонта Н≈S ρ_Кмин.

Для массовой интерпретации кривых МТЗ применяются ме­тоды, основанные на использовании ЭВМ.