Классификация методов электроразведки, основанных на применении вариаций естественного электромагнитного поля Земли (ЕЭМПЗ)

В АМТ-методах магнитные поля всегда измерялись с применением высокочастотных индукционных датчиков. В современных станциях типа АКФ-4 (разработка НИИЗК СПбГУ), МТU-5 (Phoenix Geophysics), LEMI (разработка Львов) МТ и АМТ измерения выполняются с применением широкодиапазонных индукционных датчиков и высокочастотных (100 кГц и выше) систем аналого-цифрового преобразования (АЦП) в широком динамическом диапазоне (до 24 бит). Это позволяет получать полную кривую МТ-АМТ-зондирования с применением одной измерительной станции в диапазоне частот 10^-3÷10³ Гц и шире. Для глубинных электромагнитных зондирований (ГЭМЗ), где применяются длиннопериодные вариации, вплоть до суточных, измерения магнитного поля производятся с применением вариометров системы Брюнелли или с помощью феррозондовых магнитометров. В практике аудиомагнитотеллурических зондирований АМТЗ, для изучения наиболее верхних слоев геоэлектрического разреза, в настоящее время все шире применяются измерения полей удаленных сверхдлинноволновых радиостанций. Это позволяет расширить частотный диапазон зондирований до десятков мегагерц.

Область применения магнитотеллурических методов, представленных в таблице 1-1, чрезвычайно широка. Могут быть выделены следующие основные направления научных и прикладных работ в магнитотеллурике.

• Глубинные магнитотеллурические зондирования (ГМТЗ) применяются для исследования строения Земной коры и Верхней мантии на глубинах от первых единиц до многих сотен километров (периоды от 10 с до суточных вариаций периодом порядка 10⁵ с). Для глубинных исследований, наряду с магнитотеллурическими, используются магнитовариационные зондирования, основанные на использовании только геомагнитных вариаций на мировой сети обсерваторий. Период используемых в этом случае вариаций геомагнитного поля достигает 11 лет и более, вплоть до вековых вариаций. Современная технология ГМТЗ включает также проведение АМТ зондирований в точках наблюдения. В этом случае диапазон периодов охватывает от 10^-4 с до 10¹⁰ с, то есть примерно 14 порядков.
• Структурные магнитотеллурическое зондирования (МТЗ) в комплексе с магнитотеллурическим профилированием (МТП) и магнитовариационным профилированием (МВП) применяются для изучения геологического строения осадочных платформенных чехлов, для поиска и картирования нефтеперспективных территорий на глубинах от сотен метров до первых десятков километров (периоды от 1 с до 10⁴ с).
• Магнитотеллурические и аудиомагнитотеллурические зондирования (МТЗ-АМТЗ) применяются для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых на глубинах от первых сотен метров до нескольких километров (периоды от 10^-3 с до 10³ с):
• рудные: уран, никель, медь, платина и др.;
• нерудные: фосфор, соли, алмаз, графит, керамическое сырьё, стройматериалы и др.
• горючие: угли, нефть, газ и др.
• Аудиомагнитотеллурические зондирования (АМТЗ) применяются для решения гидрогеологических задач и поиска геотермальных источников на глубинах от первых десятков до многих сотен метров и первых километров (частоты от 1 Гц до 10⁴ Гц).
• АМТЗ в комплексе с радиоэлектромагнитным профилированием (РЭМП) применяются для решения инженерных задач на глубинах от единиц до первых десятков и сотен метров (частоты от 1 Гц до 10⁷ Гц).

Физическая основа МТ-АМТ методов электромагнитного частотного зондирования заключается в одновременной регистрации сопряженных горизонтальных компонент переменного электромагнитного поля на поверхности Земли (взаимно-ортогональных электрических и магнитных, компонент Е_x,H_y и Е_y,H_x). На этапе обработки путем спектрального анализа вычисляются гармонические составляющие компонент поля Е_x(ω), Е_y(ω), H_xω), H_y(ω) и рассчитывается матрица основных (Z_xy, Z_yx) и дополнительных (Z_xx, Z_yy) компонент тензора импеданса, описываемых ниже, в разделе 8.3.

Кажущееся сопротивление рассчитывают, используя значения основного импеданса и . Соответствующие формулы для расчета кажущегося сопротивления по вещественным значениям импеданса, описанные ниже, в разделе 4, имеют вид и , (1.1)

где Т – период в секундах; Е_x(y) – напряженность электрического поля в В/м; H_x(y) - напряженность магнитного поля в А/м.

Дополнительные импедансы и , а также вертикальную компоненту магнитного поля H_z применяют для изучения горизонтально-неоднородных, 2-х и 3-х мерных сред. В случае горизонтально-однородной среды эти компоненты поля равны нулю в том случае, если первичное поле также является однородным и удовлетворяет модели Тихонова-Каньяра, описанной в разделе 5.