Вопрос 3 Интерпретация данных электроразведки и решаемые задачи

Как и в других методах геофизики, существуют качественные и количественные приемы интерпретации данных электроразведки. При качественной интерпретации ведут визуальное выделение аномалий, позволяющее оценить наличие и положение разведываемых объектов. В результате количественной интерпретации определяют их глубины залегания, геометрические размеры и электромагнитные свойства. Наиболее ответственным этапом интерпретации является геологическое истолкование результатов, которое будет тем достовернее, чем полнее используются не только данные, полученные разными геофизическими методами, но и главным образом вся возможная геолого-гидрогеологическая информация.

Интерпретация электромагнитных зондировании

Качественная интерпретация. Как известно, в результате электромагнитных зондировании (ЭМЗ) получают кривые зависимости кажущихся сопротивлений или поляризуемостей (η_к) от параметров глубинности . При качественной интерпретации в результате визуального анализа кривых определяют число слоев в разрезе, типы кривых. Выявленные электрические горизонты сопоставляют с геологическими слоями. По данным площадных ЭМЗ строят карты типов кривых ВЭЗ, иногда абсцисс и ординат экстремумов на кривых. По профильным наблюдениям строят разрезы кажущихся сопротивлений, а по данным ВЭЗ кроме них — разрезы кажущихся продольных проводимостей для выявления хорошо проводящих слоев или кажущихся поперечных сопротивлений

для выделения плохо проводящих слоев. При построении этих разрезов по вертикали откладывают параметр глубинности, проставляют или и проводят изолинии. Анализ этих материалов позволяет дать общую характеристику и степень изменчивости геоэлектрических разрезов в плане и по глубине. Кривые ЭМЗ на участках, где изолинии на разрезе почти параллельны, не искажены горизонтальными неоднородностями, их используют для количественной интерпретации.

Количественная интерпретация. При количественной интерпретации ЭМЗ получают послойные мощности сопротивления , поляризуемости ), и (или) суммарные обобщенные мощности Н, продольные проводимости и среднее удельное сопротивление ρ_l , поперечное сопротивление и среднее удельное сопротивление . Существуют графоаналитические, палеточные и машинные способы интерпретации ЭМЗ.

1. С помощью графоаналитических способов по асимптотическим и экстремальным значениям кажущихся сопротивлений находят некоторые обобщенные параметры. Например, если к правой ветви кривых ЭМЗ, полученных над опорным горизонтом высокого сопротивления, например кристаллическим фундаментом, провести асимптоты, то по точкам их пересечения с горизонтальными линиями, ординаты которых у 1; 10; 100 (рис. 4.13), можно определить суммарную продольную проводимость толщи по следующим формулам:

(4.15)

где — координаты любых точек асимптоты. Существует и

ряд других графоаналитических приемов определения различных параметров разреза.

2. Применяют также палеточные методы интерпретации ЭМЗ. Палетки — это набор теоретических кривых. Для разных методов ЭМЗ их рассчитывают с помощью ЭВМ. Процесс количественной интерпретации сводится к совмещению экспериментальной (полевой) кривой, вычерченной на прозрачном бланке, с одной или несколькими теоретическими кривыми из альбома палеток. Разумеется, полевые и теоретические кривые должны быть построены в одинаковых масштабах. Рассмотрим принципы применения палеток на примере интерпретации кривых ВЭЗ.

Проще всего интерпретировать двухслойные кривые ВЭЗ. Для этого, соблюдая параллельность осей координат двухслойной палетки и бланка с полевой кривой, совмещают ее с одной из теоретических кривых. Иногда полевая кривая не совпадает ни с одной из теоретических, а располагается между двумя соседними. В этом случае параметры получают путем интерполяции. Индексы сопротивлений и глубин на палетке (крест палетки) отсекают на осях координат полевого бланка сопротивление верхнего слоя и его мощность . По модулю совпавшей теоретической кривой , зная , получаем

При интерпретации трехслойных полевых кривых их совмещают с теоретическими кривыми соответствующих типов и одинаковой формы. Добившись наиболее точного совмещения полевой кривой с теоретической, по индексам на палетке определяют , а по параметрам совпавшей теоретической кривой — модули . Отсюда легко получить приближенные значения мощности и примерное сопротивлениевторого слоя. При v приближенные значения мало отличаются от истинных, а при различия могут быть значительными. Многослойные кривые также могут быть проинтерпретированы трехслойными палетками. Правда, чем больше слоев, тем точность интерпретации меньше. В этом случае целесообразно проводить интерпретацию с помощью ЭВМ.

Ускоренную интерпретацию кривых ЭМЗ проводят с помощью одной-двух для каждого метода номограмм-палеток, подготовленных В. К. Хмелевским. Они представляют собой комбинацию двухслойной палетки соответствующего ЭМЗ и вспомогательной палетки, которая заменяет вышезалегающие породы слоем с такими эквивалентными мощностью и сопротивлением чтобы электромагнитное поле на земной поверхности оставалось одним и тем же по интенсивности и структуре.

При интерпретации трехслойной кривой с помощью номограммы-палетки сначала с двухслойной палеткой совмещают левую ветвь полевой кривой, оценивают параметр , а на бланке проставляют крест палетки с координатами (рис.4.14). Затем с двухслойной палеткой совмещают правую ветвь , а положение точек h₁, ρ₁ на номограмме дает возможность определить следующие параметры: (для кривых типа ), для кривых типа , которые и являются искомыми параметрами интерпретируемой полевой кривой. После совмещения правой ветви с двухслойной палеткой на полевой бланк можно перенести второй крест с координатами Эта эквивалентная точка служит для дальнейшей интерпретации кривой ВЭЗ, если число слоев на ней больше трех.

3. Интерпретация ЭМЗ с помощью ЭВМ отличается более высокой точностью, а самое главное — быстротой и объективностью в получении основных параметров разреза.

4. Решение обратной задачи электроразведки неоднозначно, т.е. полевая кривая может быть совмещена с несколькими теоретическими, а значит, может получиться несколько приближенных значений и т. д., иногда значительно отличающихся друг от друга. Эта неоднозначность интерпретации кривых зондировании является следствием так называемого принципа эквивалентности (или некорректности решения обратной задачи зондировании). Сущность принципа эквивалентности сводится к тому, что для некоторых соотношений сопротивлений и мощностей слоев геоэлектрического разреза изменения и в определенных пределах могут не изменять вид кривой. Поэтому для точного определения мощностей всех горизонтов надо знать их сопротивления так же, как при гравиразведке нужно знать плотность, а в магниторазведке — магнитную восприимчивость.

5. В результате интерпретации электромагнитных зондировании строят геоэлектрические разрезы так же, как по скважинам строят геологические. По горизонтали откладывают центры зондировании, а вниз по вертикали — глубины до выявленных горизонтов и мощности слоев. В центре слоев проставляют значения сопротивлений. Слои с примерно одинаковыми сопротивлениями объединяют в отдельные горизонты, в том числе опорные, т.е. такие, у которых мощности и сопротивления мало изменяются по профилю или площади.

Кроме того, по данным зондирований строят структурные карты по кровле опорных горизонтов высокого или низкого сопротивления и карты мощностей тех или иных слоев. Сопоставляя их с геологическими данными, можно говорить о соответствующих структурных геологических картах.

Особенности применения электромагнитных зондировании. Несмотря на то что все методы электромагнитных зондировании предназначены для расчленения горизонтально- и полого-слоистых сред, их геологические возможности разные и зависят прежде всего от проектируемой глубинности и решаемых задач (см. п. 4.3). Для малоглубинных (до 100 м) исследований целесообразно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП (если есть уверенность в изменении поляризуемости разных слоев); ВИЗ в условиях повышенных (больше 100 Ом м) сопротивлений и при плохих условиях заземления; РВЗ, РЛМ (ИМР) в разрезах высокого (больше 1000 Ом м) сопротивления, например, при изучении льдов, мерзлоты, поисках подземных вод в пустынях. При разведке глубин до 500 м можно применять ВЭЗ, ВЭЗ-ВП, а также ЗСБ и ЧЗ (особенно при наличии в разрезе карбонатных или галогенных экранов высокого сопротивления), РЛМ (при ледовой и мерзлотной разведке). При структурных исследованиях на суше и морях до глубин 5— 10 км иногда используются ДЗ, а чаще магнитотеллурические методы и прежде всего МТЗ, а также ЗСД и ЗСБ. Изучение глубинной неоднородности Земли можно проводить с помощью глубинных МТЗ (ГМТЗ).

Каждую из названных задач можно решать несколькими методами. Вследствие неоднозначной интерпретации и их разной физической природы целесообразно применять два-три зондирования, например, в таких сочетаниях: ВЭЗ и ВЭЗ-ВП; ВЭЗ и ЧЗ; ВЭЗ и ЗС; ВЭЗ и РЛЗ; МТЗ, ЗС и ВЭЗ. В любых условиях при решении разных задач для более однозначной интерпретации электромагнитных зондировании необходима дополнительная информация по параметрическим скважинам из расчета хотя бы одна — пять скважин на сто точек зондировании при изменении глубины разведки от первых километров до десятков метров соответственно. Эффективность электромагнитных зондировании повышается при комплексировании их с сейсморазведкой и гравиразведкой.