Полевые испытания аппаратуры «МЧЗ-12» и «РадиоКИП-2»

Измерения на плотине Паркового пруда велись аппаратурой «МЧЗ-12» в варианте дистанционного и частотного электромагнитного зондирования. При дистанционном зондировании (ДЭЗ) приемник оставался на  месте, а генератор последовательно относился на расстояние от 5 до 50м по линии профиля, с шагом 5м. Точка записи определялась по месту расположения приемника, интервал между точками зондирования составил 10м. Технология измерений заключались в регистрации компонент эллипса поляризации переменного магнитного поля и записи цифровых данных во внутренную память прибора. При обработке полученные данные преобразовывались в ортогональные составляющие магнитного поля: Hz и Hr, по которым затем рассчитывалось эффективное и кажущееся удельное электрическое сопротивление [1]. Для определения оптимальной частоты исследования, съемка профиля производилась на частотах: 2, 8, 16  и 64 кГц. По этому же профилю были проведены подобные зондирования с аппаратурой «ДЭМП–СЧ» (ЦКБ «Геофизика», г. Красноярск) на частоте 20 кГц. Характер полученных разрезов кажущихся удельных сопротивлений показал, что на частоте 2 кГц плохо выделяются высокоомные элементы разраза, в том числе коренные породы. С увеличением частоты происходит улучшение разрешения высокоомных образований, однако  усиливается затухание сигнала в низкоомных областях. Кроме того при чрезмерном увеличении частоты, электромагнитный параметр поля в ряде точек выходит за допустимые пределы, что приводит значительной отбраковке полученных данных. Наиболее достоверные результаты с аппаратурой «МЧЗ-12» полученые на частотах 8 и 16 кГц представлены на рисунке 1.

   Рисунок 1. Геоэлектрические псевдоразрезы плотины Паркового пруда, полученные методом ДЭЗ с помощью аппаратуры «МЧЗ-12» на частотах: 8 кГц (а), 16 кГц (б) и аппаратуры ДЭМП-СЧ на частоте 20 кГц (в).     

На этом же рисунке для сравнения приведен геоэлектрический псевдоразрез, полученный с аппаратурой ДЭМП-СЧ на частоте 20 кГц. Следует обратить внимание, что на частотах 16 и 20 кГц часть результатов была отбракована из-за превышения электромагнитного параметра, поэтому наиболее оптимальной частотой ДЭЗ при измерениях различных по сопротивлению сред, является частота 8 кГц.

Опытные частотные зондирования (ЧЗ) со всеми рабочими частотами аппаратуры «МЧЗ-12» проводились на Парковой плотине по тому же профилю, при расстоянии между генератором и приемником равным 40 метров. При большем расстоянии величина сигнала на высоких частотах была соизмерима с уровнем помех, что говорит о недостаточной мощности передатчика для применяемого диполя. На данном расстоянии частотная сетка прибора не позволяет исследовать верхнюю часть разреза, поэтому для малоглубинных ЧЗ необходимо увеличивать рабочие частоты до единиц мегагерц. Для уверенной регистрации потребуется также усилить мощность излучаемого сигнала за счет улучшения характеристик передатчика и излучаемого диполя.

        Опытно-методические работы, проведенные на плотине Паркового пруда, позволяют сделать вывод, что при изучении высококонтрастных по удельному электрическому сопротивлению разрезов, наиболее оптимальным методом зондирования с аппаратурой «МЧЗ-12» является ДЭЗ на частоте 8 кГц. Это подтверждается результатами комплексных исследований на плотине Городского пруда с применением ДЭЗ и сейсморазведки методом преломленных волн (МПВ).

Рисунок 2. Геоэлектрический псевдоразрез по гребню плотины Городского пруда (аппаратура «МЧЗ-12», частота 8 кГц), совмещенный с сейсмическими преломляющими границами (получены с помощью сейсмостанции «Синус-24М»).

Представленный на рисунке 2 геоэлектрический разрез совмещенный с сейсмическими преломляющими границами, показывают хорошую корреляцию и в тоже время взаимно дополняют друг друга в плане геологической интерпретации. На геоэлектрических разрезах уверенно выделяются пониженными значениями кажущихся сопротивлений основной водослив плотины, дренажный колодец и подземный переход железобетонной конструкции. Все основные элементы геоэлектрического разреза находят свое отражение и на форме сейсмической границы.

        Испытания аппаратуры «РадиоКИП-2» также проводились на плотине Городского пруда в составе комплексного обследования, в варианте площадной съемки. Наблюдения велись на частоте французской длинноволновой станции 18,3 кГц (HWU, Le Blanc) по 5 профилям, расстояние между точками наблюдений составляли 5м. Измерялись вертикальная составляющая (Hz) переменного магнитного поля радиостанции и отношение малого и большого эллипса поляризации (b/a). По полученным данным находились значения мнимой составляющей вторичного магнитного поля (Im Hs). При построении карты площадной съемки использовалась фильтрация Фрэйзера [2], пересчитывающая мнимую составляющую вторичного поля в величины близкие по смыслу к кажущимся сопротивлениям, при этом повышение значений Im Hs соответствуют увеличению удельных сопротивлений. Из-за значительного удаления Урала от всех работающих сверхдлинноволновых (СДВ) радиостанций сигнал был слаб и нестабилен, в большинстве случаев приходилось снимать отчеты по несколько раз и вести статистическую отбраковку. Не смотря на это полученные результаты не противоречат геологической обстановке в районе плотины. Глубинность метода радиоКИП в данных условиях составляет приблизительно 25-30 метров, это говорит о том что измеренные данные соответствуют коренным породам залегающим в основании плотины. По результатам бурения известно, что к западу от плотины коренные породы представлены метаморфизованными сланцами, на восточном участке присутствуют габбро. На карте, построенной по данным радиоКИП (см. рисунок 3), наблюдается повышенные значения сопротивлений в восточной части плотины, по отношению к основной площади исследований. Это можно объяснить присутствием здесь более высокоомных магматических пород (габбро), контакт которых с менее высокоомными сланцами проходит в 10 метрах западнее подземного перехода. Зоны пониженных сопротивлений в северной и центральной части предположительно соответствуют влагонасыщенным трещиноватыми сланцами, в южной же части связаны преимущественно с техногенными металлическими объектами (канализационные люки, столбы электропередачи). На основе исследовательских работ, проведенных с помощью аппаратуры «РадиоКИП-2», можно сделать следующие выводы:

Рисунок 3. Карта параметра мнимой компоненты вторичного электромагнитного поля (Im Hs) СДВ радиостанции HWU (Le Blanc, France) на частоте 18,3 кГц. Получено с помощью аппаратуры «РадиоКИП-2» на плотине Городского пруда.

1) Метод радиоКИП на Урале имеет ограниченное применение, из-за слабых сигналов СДВ радиостанций. Желательно провести дополнительное испытание аппаратуры «РадиоКИП-2» в других регионах страны, в частности на Дальнем Востоке, где уровень СДВ сигнала на один-два порядка выше.

2) Как любой электромагнитный метод, радиоКИП критичен к наличию поблизости металлических объектов, поэтому при проведении съемки в пределах городской черты необходимо учитывать возможные помехи техногенного характера.

Литература

1. Журавлева Р.Б., Самоделкина С.А., Бакаев В.П. К выбору интерпретационных параметров при дистанционном зондировании и профилировании с аппаратурой ДЭМП-СЧ// Российский геофизический журнал, 1994, №2-4, с.67-70.

2. Fraser, D.C. Contouring of VLF-EM data: Geophysics, 34, 1969, p.958-967.

ã 2009 Davydov V.