Геофизикт VLF аргын онолын үндэслэл ба хэрэглээ
Пендахулуан
VLF (Маш бага давтамж) арга нь газрын доорх цахилгаан шинж чанарын өөрчлөлтийг илрүүлэхийн тулд маш бага давтамжтай радио долгион (ойролцоогоор 15-30 кГц) ашигладаг цахилгаан соронзон геофизикийн арга юм. Электродоор дамжуулан газарт гүйдэл шахах шаардлагатай эсэргүүцлийн геоцахилгаан аргаас ялгаатай нь VLF арга нь ерөнхийдөө идэвхгүй байдаг, учир нь энэ нь бэлэн байгаа VLF радио дамжуулагчаас (ихэвчлэн цэргийн харилцаа холбоо эсвэл навигацийн зорилгоор) долгионы эх үүсвэрийг ашигладаг. Энэхүү шинж чанараараа VLF нь янз бүрийн геологийн зорилтот газруудын анхны судалгаанд, ялангуяа хагарлын бүс, усаар дүүрсэн хагарал, сульфидын эрдэсжилт, геологийн зам зэрэг дамжуулагч байгууламжуудад практик, хурдан бөгөөд харьцангуй хямд арга юм. гүний ус.
Энэхүү нийтлэлд VLF аргын онолын үндэс , хэмжилтийн зарчим, тайлбарын аргууд, хайгуул болон хүрээлэн буй орчны геофизикийн салбар дахь ерөнхий хэрэглээний талаар авч үзэх болно.
-
VLF аргын онолын үндэс
1. Цахилгаан соронзон долгион ба индукцийн тухай ойлголт
VLF дохио нь агаар мандалд тархаж, дэлхийн гадаргуутай харилцан үйлчилдэг цахилгаан (E) ба соронзон (H) орны бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэх цахилгаан соронзон долгион юм. Эдгээр долгионууд Дэлхийг цохиход зарим энерги нь гадаргуугийн долгион хэлбэрээр тархдаг бол зарим нь газрын доорх давхаргад нэвтэрдэг. Хэрэв объект эсвэл бүс нь хүрээлэн буй чулуулгаас (жишээлбэл, нойтон шавар, усан хагарлын бүс, сульфидын судлууд) илүү өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай бол анхдагч цахилгаан соронзон орон нь дамжуулагч биет дотор хуйлралын гүйдэл үүсгэдэг.
Эдгээр хуйлралтай гүйдэл нь хоёрдогч талбар үүсгэдэг бөгөөд үүнийг багажаар илрүүлдэг. Өөрөөр хэлбэл, дамжуулагчийн анхдагч талбар болон газрын доорх бүтцэд өдөөгдсөн хоёрдогч талбарын хоорондох хариу үйлдлийн зөрүүгээс болж VLF-ийн гажиг үүсдэг.
2. Анхдагч талбарын эх үүсвэр: VLF дамжуулагч
VLF арга нь тодорхой давтамжтайгаар тогтвортой дохио дамжуулдаг өндөр хүчин чадалтай VLF дамжуулагчийг ашигладаг. Олон газарт олон VLF станцыг нэгэн зэрэг хүлээн авах боломжтой боловч операторууд ихэвчлэн дараах дамжуулагчийг сонгодог:
– дохио нь судалгааны байршилд хамгийн хүчтэй бөгөөд хамгийн тогтвортой байна,
– дамжуулагчийн чиглэл нь байны чиглэлтэй хангалттай тохирч байгаа (жишээлбэл, хайж буй алдааны чиглэлтэй перпендикуляр),
– давтамж болон тархалтын нөхцөл хангалттай.
Энэ арга нь гадаад эх үүсвэр ашигладаг тул хээрийн нөхцөлд генератор эсвэл гогцоо дамжуулагч шаарддаггүй тул судалгааг маш үр дүнтэй болгодог.
3. Чухал үзүүлэлтүүд: дамжуулах чанар ба нэвтрэлтийн гүн
VLF-ийн хариу үйлдэл нь орчны цахилгаан дамжуулах чанараас (σ) хүчтэй нөлөөлдөг. Долгион хэр хол "нэвтэрч" болохыг тооцоолоход байнга ашиглагддаг ойлголт бол арьсны гүн (δ) бөгөөд энэ нь талбайн далайц нь түүний гадаргуугийн утгын ойролцоогоор 1/e хүртэл буурах гүн юм. Энгийнээр хэлбэл:
– Эсэргүүцэл өндөр байх үед (дамжуулах чадвар бага байх үед) нэвтрэлт нэмэгддэг.
– Цахилгаан дамжуулах чанар өндөр байх үед нэвтрэлт буурдаг, учир нь талбай хурдан намждаг.
VLF давтамжтай (~кГц) энэ арга нь ерөнхийдөө гүехэнээс дунд зэргийн гүнд (геологийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан хэдэн арван метр, магадгүй түүнээс ч илүү) мэдрэмтгий байдаг. Тиймээс VLF нь хагарлын бүс, хагарал зэрэг гүехэн бүтцийг зураглахад маш тохиромжтой.
4. Хээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба туйлшрал
VLF практикт анхдагч хэмжилт нь дамжуулагч бүтцийн нөлөөгөөр соронзон орны (эсвэл талбайн хазайлт) өөрчлөлт юм. Анхдагч орон нь сунасан дамжуулагч дээр (жишээлбэл, хагарлын бүс) нөлөөлөх үед дараах өөрчлөлтийг үүсгэдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй хоёрдогч орон үүсдэг:
– хазайлтын өнцөг (газар нутгийн хазайлтын өнцөг),
– дохионы фазын (бодит) болон квадрат (төсөөлөлтэй) бүрэлдэхүүн хэсгүүд.
Фаз доторх бүрэлдэхүүн хэсэг нь харьцангуй "сайн" бөгөөд илүү шууд дамжуулагчийн хариу үйлдэлтэй холбоотой байдаг бол квадрат нь ихэвчлэн фазын нөлөө болон дамжуулагч/шавар шинж чанар, түүнчлэн геометр болон гүний нөхцөлтэй холбоотой байдаг.
-
Хээрийн хэмжилтийн зарчим
1. Судалгааны журам
VLF судалгааг тодорхой цэгийн интервалаар (жишээлбэл, 5-20 м) хэмжилтийн зам (профиль)-ын дагуу алхах замаар хийдэг. Оператор багажийг сонгосон дамжуулагч руу чиглүүлж, дараа нь станц бүрт VLF параметрүүдийг бүртгэдэг. Мэргэжилтнүүд ихэвчлэн хоёр хэмжээст аномалийн газрын зургийг гаргахын тулд олон зэрэгцээ дамжуулалт хийдэг.
VLF-ийн геометрийн түлхүүр нь: хамгийн тод гажиг нь байны траектор болон чиглэл нь анхдагч талбайн чиглэлтэй сайн огтлолцох үед гарч ирдэг. Дамжуулагчтай бараг зэрэгцээ чиглэсэн сунасан дамжуулагч бай нь ихэвчлэн сул хариу үйлдэл үзүүлдэг.
2. Үндсэн өгөгдөл: фазын болон квадрат
Орчин үеийн VLF хэрэгслүүд ерөнхийдөө хоёр үндсэн суваг үүсгэдэг:
– Фаз дотор (% эсвэл градус): анхдагч талбартай фаз доторх хариу үйлдэл.
– Квадрат (% эсвэл градус): 90° фазын зөрүүний хариу урвал.
Эдгээр хоёр суваг нь дараах шалтгааны улмаас чухал юм.
– Харьцангуй сайн ба гүехэн дамжуулагчийн хувьд фазын доторх гүйдэл ихэвчлэн тод илэрдэг.
– Сул дамжуулагч, гүн дамжуулагч эсвэл дисперс/фазын хоцрогдлын нөлөө үүсгэдэг орчинд квадрат хэлбэр нэмэгдэх хандлагатай байдаг.
3. Өгөгдлийн боловсруулалт: Фрейзер, Карус-Хжелт шүүлтүүр
Түүхий VLF өгөгдлийг бага зэргийн, шуугианаас үүдэлтэй өөрчлөлтүүдээс шалтгаалан уншихад ихэвчлэн хэцүү байдаг. Хоёр түгээмэл боловсруулалтын арга нь:
– Фрейзер шүүлтүүр
Градиентийн өөрчлөлтийг тодруулснаар фазын доторх өгөгдлийг илүү тайлбарлах боломжтой хэлбэрт хувиргах. Үр дүн нь ихэвчлэн дамжуулагчийн байрлалтай харгалзах оргилуудтай муруй юм.
– Карус-Хжелт шүүлтүүр
Дамжуулагчийн харьцангуй байршил болон гүнийг дүрслэхийн тулд гүйдлийн нягтралын псевдо-зүсэлтийг үүсгэдэг. Орчин үеийн ERT эсвэл EM шиг "жинхэнэ" урвуу биш боловч энэхүү шүүлтүүр нь ялангуяа шугаман бүтцийн хувьд хурдан тайлбарыг хөнгөвчилдөг.
-
VLF-ийн гажигийн тайлбар
1. Дамжуулагчийн аномалийн ерөнхий шинж чанарууд
Хагарлын бүс гэх мэт шугаман дамжуулагч нь ихэвчлэн дараах хэв маягийг үүсгэдэг.
– тэмдгийн өөрчлөлт (тэг гарц) үе шат,
– налуу болон гүнээс хамааран тэгш хэмтэй эсвэл тэгш бус оргилууд/ховилууд,
– аномали нь жинхэнэ дамжуулагчаас үүдэлтэй юу эсвэл зүгээр л өнгөц топографийн/олон янз байдлын нөлөөллөөс үүдэлтэй юу гэдгийг тодорхойлоход тусалдаг квадратын хариу урвал.
Хүнд хэлбэрийн гажиг нь ихэвчлэн дараахь зүйлийг илтгэнэ.
– өндөр дамжуулах чанар (жишээ нь, сульфидын эрдэсжилт эсвэл нойтон шавар),
– гүехэн дамжуулагч,
– дамжуулагчийн чиглэлтэй харьцуулахад дамжуулагчийн "хамгийн тохиромжтой" чиглэл.
2. Хоёрдмол утга ба хязгаарлалтууд
VLF арга нь ойлгох шаардлагатай хязгаарлалтуудтай:
– Дамжуулагчийн хамаарал: өгөгдлийн чанар нь дохионы хүч болон тархалтын хөндлөнгийн оролцооноос хамаарна.
– Соёлын чимээ шуугианд мэдрэмтгий: цахилгааны шугам, утсан хашаа, хоолой, төмөр зам болон бусад дэд бүтэц нь хуурамч гажиг үүсгэж болзошгүй.
– Өвөрмөц бус тайлбар: аномали нь гүн, налуу, дамжуулах чанарын янз бүрийн хослолоос үүдэлтэй байж болно.
– Хязгаарлагдмал гүн: ерөнхийдөө гүехэн-дунд зэргийн байнд үр дүнтэй; илүү гүн байнд бусад цахилгаан соронзон долгион эсвэл геоцахилгаан аргууд шаардлагатай.
Тиймээс VLF нь анх таних эсвэл зураглалын арга болгон ашиглахад тохиромжтой бөгөөд дараа нь 2D эсэргүүцэл/ERT, IP, соронзон эсвэл өрөмдлөг гэх мэт бусад аргуудаар баталгааждаг.
-
Геофизикт VLF аргыг хэрэглэх нь
1. Хагарал ба хугарлын бүсийн зураглал
VLF-ийн хамгийн түгээмэл хэрэглээ бол ус, шавар эсвэл өөрчлөлтөөс болж дамжуулагч бүтцийн бүсийг илрүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, газрын гүний дулааны хайгуулд хагарал, ан цав нь шингэний зам болж ажилладаг; VLF нь эдгээр замыг гадаргуу дээр хурдан зураглахад тусалдаг.
2. Газрын доорх усны хайгуул
Гидрогеофизикийн хувьд VLF-ийг дараахь зүйлийг олоход ашигладаг.
– хатуу чулуулгийн ан цав (хатуу чулуулгийн уст давхарга),
– усыг барьж авдаг литологийн контактууд,
– илүү их усаар ханасан, илүү их цахилгаан дамжуулдаг цаг агаарын нөлөөлөлд өртсөн бүс.
Энэ аргыг ихэвчлэн метаморфик эсвэл магмын чулуулгийн бүсэд худгийн өрөмдлөгийн илүү ирээдүйтэй байршлыг тодорхойлоход ашигладаг.
3. Ашигт малтмалын хайгуул
VLF нь их хэмжээний сульфид, бал чулуу эсвэл тодорхой өөрчлөлтийн бүс зэрэг дамжуулагч эрдэсжилтийг илрүүлж чаддаг. Нөөцийн үнэлгээний үндсэн арга биш боловч VLF нь дараах тохиолдолд үр дүнтэй байдаг:
- дамжуулагч венийн ул мөрийг тогтоох,
– эрдэсжилтийг хянадаг бүтцийн чиг хандлагын зураглал,
– дэвшилтэт зорилтуудыг тодорхойлохын тулд томоохон газар нутгийг хурдан судлах.
4. Байгаль орчин ба инженерийн геофизик
Байгаль орчны судалгаанд VLF нь дараахь зүйлийг тодорхойлоход тусалдаг.
– далан/далан дээрх шүүрэлтийн зам,
– хөрсний гулсалтад өртөмтгий, усаар ханасан хөрсний бүсүүд,
– хэрэв дамжуулах чанар нь эсрэг тэсрэг байвал утааны бохирдлын шинж тэмдэг.
VLF-ийг геотехникийн судалгааны эхний үе шатанд гадаргуугийн ойролцоох дамжуулагч гетероген чанарыг хурдан зураглагч болгон ашиглаж болно.
-
Дүгнэлт
VLF арга нь дамжуулагч гадаргуу дээрх бүтцийг илрүүлэхийн тулд маш бага давтамжийн дамжуулагч ашигладаг идэвхгүй цахилгаан соронзон арга юм. Үүний онолын үндэс нь цахилгаан соронзон индукц дээр суурилдаг: анхдагч орон нь дамжуулагч дотор гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд фаз ба квадратын өөрчлөлтөөр хэмжигддэг хоёрдогч орон үүсдэг. Хурдан хээрийн судалгаа, хямд өртөг, хагарал, хугарал зэрэг шугаман бүтцийг тодруулах чадвартай тул VLF нь маш их хэрэгтэй байдаг. гүний усны хайгуул, геологийн бүтцийн зураглал, ашигт малтмалын эрэл хайгуул, байгаль орчны хэрэглээ. Гэсэн хэдий ч түүний тайлбар нь хоёрдмол утгатай бөгөөд соёлын чимээ шуугианд мэдрэмтгий тул VLF-ийн үр дүнг баталгаажуулахын тулд бусад геофизикийн аргуудтай хослуулах хэрэгтэй.
Хэрэв та хүсвэл би төлөвлөлтөөс аномалийн зураглал хүртэлх VLF судалгааны урсгалын жишээ хэсгийг нэмж оруулах эсвэл стандарт ишлэл бүхий бүрэн шинжлэх ухааны өгүүллийн бүтцийг үүсгэж болно.
