Выбор аппаратуры и методика проведения работ

Метод ВП

Исходя из выбранного метода с целью получения значений ρ_к и η_к , с учетом выбранной установки – симметричная одноразносная (СЭП-ВП), а также требований, предъявляемых к источнику тока (I_пол=0,65А, P=89Вт), требований к измерительному прибору (Rвх≥1Мом), предполагается использование следующей аппаратуры для проведения работ методом вызванной поляризации: электроразведочный генератор"АСТРА", электроразведочный измеритель "МЭРИ-24", провода для токовой и измерительной линии, электроды.

Электроразведочный генератор "АСТРА-100"

Электроразведочный генератор "АСТРА" используется для создания электромагнитного поля при проведении геофизических работ методами постоянного тока, вызванной поляризации, частотного зондирования (в том числе импедансного) и другими методами. Область применения генератора ограничивается решением гражданских задач, связанных с изучением электрических свойств грунтов и горных пород в естественном залегании. Никакие компоненты генератора и технические идеи его построения не являются секретными. Эксплуатация генератора не влечет отрицательных экологических последствий.

Основные характеристики

Максимальная выходная мощность	100 Вт
Максимальное выходное напряжение	250 В
Значения выходного тока и соответствующие диапазоны значений сопротивлений RAB	1.00 мА, 5.0 - 250 кОм 3.16 мА, 1.5 - 80 кОм 10.0 мА, 0.5 - 25 кОм 31.6 мА, 150 - 8000 Ом 100 мА, 50 - 2500 Ом 316 мА, 15 - 800 Ом 1000 мА, 5 - 100 Ом
Форма выходного тока	"меандр" (прямоугольные разнополярныеимпульсы без паузы)
КПД	До 80 %
Погрешность стабилизации на активной нагрузке	0.5 %
Длительность фронта на активной нагрузке	2 микросекунды
Диапазон рабочих температур	от - 20 OC до + 50 OC
Напряжение питания	~ 12 В (минимум 9.5 В, максимум 15.5 В)
Вес (без аккумулятора)	~ 2 кг
Габариты	200 x 173 x 113 мм
Текстовый ЖКИ	4 строки x 16 символов
Текстовая индикация	- рабочей частоты - величины выходного тока - напряжения аккумулятора - статуса (ожидание, работа, разрыв в AB, низкое напряжение питания) - сопротивления нагрузки - выходного напряжения
Звуковая индикация	- работа- разрыв в AB - низкое напряжение питания
Клавиатура	12 кнопок
Разъемы	- AB - шунт 1 Ом - синхронизация - питание
Корпус герметичный	Стандарт IP-65

Электроразведочный измеритель "МЭРИ-24"

Измеритель МЭРИ-24 (многофункциональный электроразведочный измеритель) предназначен для измерения параметров постоянного и переменного напряжения в полевых условиях при электроразведочных работах.

Компактность и простота использования прибора сочетаются с возможностями, которые до недавнего времени были присущи лишь крупногабаритным электроразведочным станциям. Область применения измерителя включает структурные, картировочные, поисково-разведочные, гидрогеологические, инженерно-геологические, археологические, геотехнические и экологические исследования.

Внешний вид измерителя МЭРИ

Прибор позволяет проводить работы следующими методами:

-методом сопротивлений;

-ВП (вызванной поляризации);

-ЕП (естественного поля);

Основные технические характеристики:

Разрядность АЦП	24 бита.
Уровень собственных шумов	не более 1 мкВ.
Максимальное входное напряжение	не более 2 В.
Входное сопротивление	5 Мом.
Встроенная энергонезависимая память	8 Мбайт.
Интерфейс синхронизации с ПК	USB 1.1
Максимальная потребляемая мощность	2 Вт.
Внутренний источник питания	6 В, 3 А.
Внешний источник питания	12 В.
Минимальное время работы от внутренних батарей	10 часов
Рабочие частоты, Гц	Первый ряд частот: 0.019, 0.038, 0.076, 0.153, 0.305, 0.610, 1.221, 2.441, 4.883, 9.766, 19.53, 39.06, 78.13, 156.3, 312.5, 625.0 Второй ряд частот: 0.021, 0.032, 0.042, 0.063, 0.083, 0.125, 0.167, 0.250, 0.333, 0.500, 0.667, 1.000, 1.333, 2.000, 2.667, 4.000, 5.333, 8.000, 10.67, 16.00, 21.33, 32.00, 42.67, 64.00, 85.33, 128.0, 170.7, 256.0, 341.3, 512.0
Дополнительный ряд частот	50, 60, 100, 120
Диапазон рабочих температур	-20 - +600 С.
Габариты	190х150х80 мм.
Масса	1.5 кг.

Провода для токовой и измерительной линии

В питающей линии необходимо использовать провода с низким электрическим сопротивлением токонесущих жил и высоким сопротивлением изоляции (типа ГПМП или ГПСМП). Сопротивление изоляции провода питающей линии погонной длиной 1 км должно быть не менее 1 МОм.

В приемной линии следует использовать легкие многожильные провода с прочной изоляцией, имеющей высокое сопротивление (типа ГСП-0,5). Сопротивление изоляции приемной линии должно быть не менее 10 МОм.

Приемные и питающие электроды

Исходя из того, что работы будут производиться на переменном токе, то неполяризующиеся электроды в приемной линии MN можно заменить на простые латунные стержни или стальные шпильки.

Порядок работ на пунктах геофизических наблюдений:

Работы методом СЭП-ВП ведутся по сети наблюдений прямоугольной формы 2,2х1 км. Профили располагаются в крест простиранию предполагаемых рудных тел. Расстояние между профилями 100 м, шаг по профилю составляет 40 м. Съемка ведется перемещением симметричной установки AMNB по профилю.

Начальник партии (отряда) или старший геофизик совместно с оператором до начала полевых работ должен ознакомиться с участком, наметить места размещения генераторной и приемной установок и пути подъезда или подхода к ним, определить места размещения питающих заземлений, а также оценить характер и уровень возможных помех.

Работа на участке начинается с монтажа питающей линии и устройства питающих заземлений. Точность наблюдений проверяется путем повторных и контрольных измерений. Повторные измерения (без изменения режимов и перестановки электродов) проводятся систематически через 10 точек в спокойном поле, через 5 – в аномальном, а также на точках, измеренных в условиях сильных помех или не согласующихся с общим ходом измеряемых величин.

Метод ЕП

ГРАФИЧЕСКИЙ МУЛЬТИМЕТР FLUKE 867B.

Высокопроизводительный мультиметр с развитыми функциями графического отображения и регистрации измерений. Графический мультиметр Graphical™ Multimeter - это удобный в использовании портативный прибор, объединяющий возможности наиболее совершенных мультиметров, а также функции отображения на дисплее трендов и форм сигналов, проверки компонентов и логических схем.

Характеристики мультиметра Fluke 867B:

Погрешность измерений постоянного тока 0,025% для наиболее важных измерений.

Большой дисплей с четкими символами одновременно показывает многочисленные числовые значения и форму сигналов. Дисплей отображает формы сигналов с диапазоном частот от постоянного тока до 1 МГц, обеспечивает четкую видимость шумов, искажений формы сигнала и переходных процессов.

Оптически изолированный интерфейс RS-232 и программное обеспечение FlukeView™ 860 обеспечивают пересылку данных в персональный компьютер для документирования, анализа и хранения. Комплект аксессуаров Fluke SC860, содержащий программное обеспечение FlukeView™ и кабель, является удобным в приобретении решением для организации обмена данными.

Система TrendGraph™ работает как электронный самописец с высоким разрешением, регистрируя данные измерений с интервалом от 1 секунды до 15 минут на протяжении до 30 часов.

Электроды для ЕП

При работе методом естественного поля особое внимание обращается на состояние неполяризующихся электродов и на правильное обращение с ними.

Необходимо следить за прочностью крепления и герметичностью изоляции медного стержня электрода в пробке и за чистотой его поверхности. Электроды должны заливаться химически чистым раствором медного купороса. Все работающие на профиле электроды должны заливаться из одной порции раствора медного купороса (для обеспечения идентичности концентрации и температуры раствора в электродах). Для уменьшения фильтрации раствора медного купороса из пористого сосуда рекомендуется раствор приготовлять с агар-агаром. Верхняя часть корпуса электрода, пробка и соединительная вилка должны быть сухими и чистыми.

Неполяризующийся электрод А.С.Полякова

В нем использован пористый сосуд конусообразной формы 5, на который сверху насажен штампованный из пластмассы корпус 4. Корпус закреплен на пористом сосуде с помощью менделеевской замазки. Медный электрод представляет собой почти полусферическое окончание медного стержня 1, диаметром около 0,8 см, в котором сверху высверлено отверстие для присоединения вилки. Медный стержень запрессован в пробке 2 при заводском изготовлении. Между пробкой и корпусом для герметизации вставляется резиновая прокладка 3.

Работы должны вестись таким образом, чтобы оба работающих в паре электрода имели, по возможности, близкие температуры. Наблюдения на профиле выполняются в течение небольшого промежутка времени. Необходимо следить, чтобы при залитых электродах медные стержни всегда находились целиком в растворе медного купороса.

Изменения поляризации электродов должны быть настолько, малыми, чтобы они не могли влиять на характер изучаемых аномалий.

Порядок работ на пунктах геофизических наблюдений

Электроразведочные работы методом ЕП способом потенциала с расстоянием между профилями 100 м и шагом по профилю - 40 м. Один конец провода закрепляют у неподвижного электрода N и подсоединяют к последнему, а катушку К с проводом и измерительный прибор переносят вместе с подвижным электродом М. Неподвижный электрод N стараются устанавливать в область с наиболее спокойным характером поля. Необходимо строго следить за тем, чтобы неподвижный электрод всегда был связан с клеммой N измерителя напряжения, а подвижный – с клеммой M. Пройдя профиль от нулевой точки пк0 до конца (обычно на длину провода в катушке), оператор возвращается к неподвижному электроду, производя контрольные наблюдения на каждой 5–10-й точке

2.5 Топогеодезическое обеспечение

Топографо-геодезическое обеспечение проводится в соответствии с выбранным масштабом съемки на поисковом участке (размером 2,2 км* 1км) М= 1:10000 расстояние между профилями составит 100м, шаг по профилю равен 40 м. Общее число профилей составит 23, число пикетов по профилю – 26. Вероятное простирание залежей марганцевых руд - субмеридианальное, поэтому система профилей располагается с запада на восток в крест простирания телу. Привязка точек наблюдения к опорной геодезической сети, как и закрепление сети точек на местности будет производиться до начала геофизических работ.

Привязка магистральных линий будет производиться от тригонометрических пунктов государственной геодезической сети с помощью теодолита. Начальные и конечные точки профилей будут привязываться относительно магистральных столбов, координаты которых уже известны, при помощи теодолитного хода. Точки наблюдения на профиле, исходя из допустимой погрешности в 5м, будут привязываться с помощью GPS навигатора. Для облегчения проведения электроразведочных работ планируется вырубка леса под магистральные линии и профиля. Точки наблюдения на профиле будут обозначаться вехой из дерева высотой 1м, на которой будет указаны номер профиля и номер пикета. Магистральные столбы будут обозначься деревянной вехой длинной 2м, с указанием координат.

Схема расположения профилей

Топографо-геодезическое обеспечение электроразведочных работ включает:

1) перенесение в натуру проекта расположения пунктов наблюдений (разбивки магистралей, профилей и.т.п.);

2) закрепление определенных пунктов соответствующими знаками;

3) определение планового положения высот пунктов наблюдений;

4) составление топографической основы для отчетных карт;

5) технический контроль и оценку точности выполнения работ.

Съемка будет производиться по предварительно разбитой сети. Разбивка всей сети будет выполняться инструментально. Привязываются магистральные, конечные и промежуточные точки, а также аномальные точки. Расстояние между точками на местности не должно отличаться от принятых в проекте не более чем на 2%. Нумерация точек наблюдения начинается от магистрали или от начала профиля.

Топографо-геодезические работы будут производиться в местной системе координат и Балтийской системе высот. Исходной планово-высотной основой принимаются пункты Государственной геодезической сети.

2.6 Обработка и интерпретация

После получения данных с электроразведочных работ, необходимо произвести следующую обработку.

Точность измерений на отдельной точке оценивается по относительной погрешности, %,

где d - относительная погрешность; х_i – измеренное значение наблюдаемой величины; х_СР – среднее арифметическое измеренных значений; п – число измерений на точке.

Средняя относительная погрешность съемки на участке работ вычисляется как среднее арифметическое из погрешностей измерений на отдельных точках. При нормальных условиях наблюдений в ВП на переменном токе средняя относительная погрешность не должна превышать 2,5% для кажущегося удельного сопротивления r_к. Первую оценку точности делают в процессе полевых работ.

Контрольные измерения проводятся при иной силе поляризующего тока или спустя некоторое время после первых измерений (на следующий день или позже). Общий объем контрольных измерений должен составлять не менее 5%, в условиях сильных помех он может достигать 20-30%.

Форма записи в журнале зависит от типа измерительной аппаратуры и должна соответствовать форме, рекомендованной инструкцией по эксплуатации аппаратуры, и способу последующей обработки данных. При ручной обработке данных она должна соответствовать форме, рекомендованной инструкцией по эксплуатации аппаратуры. При обработке на ЭВМ форма записи в журнале определяется инструкцией по эксплуатации соответствующей автоматизированной системы. Тем самым осуществляется контроль качества полевого материала.

Интерпретация ВП

В результате камеральной обработки должны быть представлены следующие материалы:

а) обзорная карта района работ с расположением участков;

б) геологическая карта, на которой указывается расположение профилей.

в) свободные планы графиков r_к, Δj_к.

е) планы и разрезы с результатами геологической интерпретации данных метода ВП (положение, размеры аномальных объектов, глубина их залегания, падение, протяженность на глубину).

В процессе камеральной обработки на основании рассмотрения материалов метода ВП в сопоставлении с геологическими, геохимическими геофизическими данными делаются заключения о природе аномалий ВП, выявляются перспективные аномалии и участки, даются рекомендации по детализации выявленных аномалий и намечаются места заложения горных выработок и буровых скважин. Во всех случаях, когда это, возможно, производится количественная интерпретация результатов, вплоть до прогнозного подсчета запасов.

Качественная интерпретация полученных данных ведется способами, изложенными в методической литературе.

Окончательным документом по проведенным работам является отчет, составляемый в соответствии с требованиями.

Качественная интерпретациязаключается в выделении анома­лий ВП и оценке геологической при­роды аномалий.Интерпретация материалов (графиков ρ_к, карт графиков ρ_к) производится в основном качественная.

Качественная интерпретация заключается в выделении на картах и графиках аномалий, в исключении искажений, связанных с влиянием рельефа и поверхностных неоднородностей, в привязке выделенных аномалий к геологическим разрезам, в корреляции аномалий от профиля к профилю по площади исследования.

Выделение аномалий, связанных с искомыми геологическими объектами, производятся на основании анализа графиков. При этом обращают внимание на минимумы и точки перегиба, на характер изменения (плавный или пилообразный). После этого осуществляется привязка аномалий к какому-то геологическому объекту. Для этого один или несколько профилей должны быть привязаны к известному геологическому разрезу. С этой целью иногда проводят специальные горные работы (проходка канав, шурфов, и т.д.).

При интерпретации полученных данных на первом этапе обычно выделяют зоны распространения высокоомных (непроводящих) объектов.

Интерпретация ЕП

При интерпретации метода ЕП в первую очередь проводят качественную интерпретацию материала съемок ЕП. Она заключается в анализе морфологии поля (позволяющем выделить локальные аномалии различных порядков), в сравнении карт ЕП с топографическими картами (для выявления фильтрационных аномалий) и т. п. При этом должна учитываться и оцениваться геологическая природа отдельных аномалий и аномальных зон, выделяться профили для количественной интерпретации.

Достоверность количественной интерпретации очень сильно зависит от степени соответствия реальных рудных тел (зон фильтрации и т. п.) простым физическим моделям (шар, цилиндр, пласт и т. д.), для которых на основе решений прямых задач разработаны приемы численного истолкования результатов. Когда необходимая априорная информация о форме объектов отсутствует, интерпретация носит больше оценочный (полуколичественный) характер.

2.7 Ожидаемый результат

Ожидается, что будут решены поставленные задачи, которые планировались в геологическом задании перед проведением электроразведочных работ, выбранной методикой. По полученным графикам параметров r_к и Δj_к, а также по корреляционным планам, предполагается надежное выделение залежей марганцевых руд, уточнение морфологии рудного тела.

Список используемой литературы:

1. Электроразведка 2 книга: Справочник геофизика, Москва: Недра, 1989.
2. Якубовский Ю. В., Ренард И. В.Электроразведка: учебник для вузов – 3-е изд – М.:Недра, 1991.
3. Электроразведка методом естественного электрического поля. Изд. 2-е, перераб. И доп. Л., «Недра», 1974.

4. Инструкции по электроразведке, Санкт-Петербург «Недра» 1981.