Электроразведка

Электри́ческая разве́дка, или электроразведка, является одним из основных разделов разведочной геофизики — науки, относящейся к циклу наук о Земле и занимающейся изучением геологического строения земной коры и глубинных зон нашей планеты. Методы электроразведки широко применяются как при геологоструктурных исследованиях и геологическом картировании, так и при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

История

Электроразведка, как и вся разведочная геофизика, является наукой сравнительно молодой. Первые работы по применению электричества при поисках полезных ископаемых относятся к 1829 г., когда А. Фокс наблюдал на медноколчеданными месторождениями Корнуэллса (Англия) естественные электрические поля, связанные с окислительно-восстановительными процессами. Общий прогресс геофизики в конце ХIХ и начале ХХ столетия коснулся также и методов изучения геологического строения Земли; он дал толчок развитию прикладной геофизики в целом и электрических методов разведки в частности. В 1903 г. Русским инженером Е. И. Рагозиным была опубликована монография «О применении электричества для разведки рудных залежей».

В 1910 г. французский учёный К. Шлюмберже разработал метод сопротивлений, нашедший впоследствии широкое применение при геологоструктурных исследованиях. В 1919—1922 гг. шведские учёные Н. Лундберг и К. Зундберг своими работами положили начало электроразведке переменными полями и, в частности, методам, основанным на наблюдении эквипотенциальных линий электрического поля и напряжённости магнитного поля. Несколько позже в Америке был предложен метод индукции (радиор).

Большую роль в развитии теории электроразведки постоянным током сыграли исследования немецкого учёного И. Гуммеля и в особенности румынского учёного С. Стефанеску, разработавших методы расчёта электрических полей точечных источников при плоскопараллельных поверхностях раздела.

В 1924 г. основоположник отечественной электроразведки А.А Петровский провел впервые в Советском Союзе электроразведочные работы методами естественного поля (Риддерское полиметаллическое месторождение на Алтае). В 1925 г. метод эквипотенциальных линий был поставлен на переменном токе и в этой модификации в последующие годы широко опробован на сульфидных месторождениях СССР. К 1925 г. относятся также первые опытные работы по применению метода интенсивности, проведенные на Урале (Богомоловский рудник). С 1926 г. в практику электроразведочных работ входит метод индукции. С 1928 г. А. А. Петровский проводит систематические исследования в области радиоволновых методов разведки.

Таким образом, в двадцатые годы XX века электроразведку использовали в основном при поисках и разведке рудных месторождений. Однако проводившиеся работы носили в значительной мере опытный характер, объём производственных работ был невелик. В 1928—1929 гг. электроразведку начинают применять для поисков и разведки нефтеносных и газоносных структур. В последующие годы объём этих работ существенно возрастает в соответствии с общим увеличением объёма геофизических работ при поисках нефти и газа и организацией геофизической службы в нефтяной промышленности.

В 1930 г. А. С. Семенов проводит первые электроразведочные работы для решения гидрогеологических и инженерно-геологических задач.

В 1932 г. были проведены первые электроразведочные работы с целью поисков и разведки месторождений ископаемых углей. В этой области геологических исследований электроразведка получила применение как метод изучения геологической структуры угольных бассейнов и поисков угольных пластов, а также угленосных свит.

В 1960—1970-х гг. большой вклад в развитие электроразведки постоянным током внесли А. И. Заборовский, а также работы В. А. Комарова, Л. М. Альпина, В. Н. Дахнова, А. Н. Тихонова, А. П. Краева, Е. Н. Каленова, А. М. Пылаева и др. Другие же методы электроразведки развивали — Е. А. Сергеев (метод естественного тока), А.С Семенов (метод заряда), А. Г. Тархов, И. Г. Михайлов (метод индукции) и др.

Современный этап развития электроразведки можно оценить, участвуя в специализированных геофизических конференциях и семинарах, которые проводятся профильными академическими и научными институтами. В марте 2015 года в НМСУ «Горный» состоялся 12-й ежегодный Международный геофизический научно-практический семинар «[geofizika.spb.ru/news/seminarelectro18-03-2015/ Применение современных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых]», а в апреле 2015 года в Геленджике состоялась 11-ая научно-практическая конференция и выставка «[geofizika.spb.ru/news/itogi-konferentsii2015/ Инженерная геофизика 2015]» (организатор EAGE — Европейская ассоциация геоученых и инженеров).

Методы электроразведки

В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости от принципа исследования их можно разделить на следующие группы: методы сопротивлений (методы постоянного тока) и электромагнитные методы. Рассмотрим сущность методов.

Методы кажущихся сопротивлений

Методы кажущихся сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение, можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить, к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится. Увеличение разноса токовых электродов влечет увеличение глубинности исследования и является зондирующим фактором для вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Кроме ВЭЗ к группе относятся его модификации, основанные на измерении амплитуд (ВЭЗ-ВП) и фаз (ВЭЗ-ВПФ) поля вызванной поляризации, однополюсное комбинирование (ОКЭЗ) и дипольное (ДЭЗ) электрическое зондирование, а также электропрофилирование (ЭП), при котором разносы не меняются, а вся установка перемещается по профилю или площадке. В последние десятилетия метод сопротивлений применяется в модификации двух- и трехмерной томографии на постоянном токе (Electric Resistivity Tomography).

Методы сопротивлений не относятся к электромагнитным методам, так как хотя в реальности применяется не постоянный, а низкочастотный ток, но магнитное поле в данной группе методов не фигурирует. По данным методов сопротивлений можно узнать распределение в среде удельного сопротивления и вектора вызванной поляризации.

Электромагнитные зондирования применяют главным образом при региональных, структурно-картировочных и разведочных исследованиях, когда ставятся задачи расчленения геологического разреза на слои и блоки, определения последовательности залегания пластов и картирования тектонических структур, в частности при поисках месторождений нефти и газа. Электротомография применяется для задач рудной разведки, экологических и инженерно-геологических задач.

Индукционные методы

К группе методов относится огромное количество различных модификаций, суть которых можно описать следующим образом. Под влиянием переменного электрического или магнитного поля в земле за счет феномена магнитной индукции возникает электромагнитное поле. Зная точно параметры источника поля, можно измерять различные электрические и магнитные компоненты индуцированного поля, восстанавливая по ним параметры среды. В отличие от методов сопротивлений, где зондирующим параметром является разнос, в индукционных методах кроме размеров установки глубинность зависит также от частоты тока в генераторе (подгруппа частотных зондирований — ЧЗ) или от времени регистрации после выключения тока в генераторе (подгруппа зондирований становлением поля — ЗС). При переносе по профилю или площади установки с постоянными размерами, частотой или временем, получают электромагнитные профилирования.

Математический аппарат обработки данных индукционной электроразведки гораздо сложнее методов сопротивлений. При работе в области высоких частот на сигнал влияет не только электропроводность среды, но также её диэлектрическая и магнитная проницаемость.

Ввиду особенных условий выделяют в отдельную группу методы скважинной электроразведки, хотя методы геофизического исследования скважин (ГИС) не ограничиваются электроразведочными методами.

Скважинная электроразведка

Скважинной электроразведкой называют способ объёмного изучения межскважинного пространства, основанный на возбуждении и изучении поля как внутри скважин, так и на поверхности земли, а также на электромагнитном просвечивании окружающей среды между скважинами, сюда относят все варианты электрического профилирования в скважинах (ЭПС), методы вызванной поляризации (ВПС, ВПФС), естественного электрического поля (ЕЭПС, ПЕЭМПС), электрической корреляции (МЭК), погруженных электродов (МПЭ), в том числе методы электрического (МЗ) и магнитного (МЗМ) заряда, контактный и бесконтактный способы поляризационных кривых (КСПК, БСПК), а также все виды скважинного электромагнитного профилирования, основанные на изучении поля дипольного источника (ДЭМПС), незаземлённой петли (НПС), переходных процессов (МППС), радиоволновое просвечивание (РВП) и др. Скважинные модификации применяют для поисков залежей полезных ископаемых в околоскважинном и межскважинном пространствах, изучения формы, размеров и компонентного состава залежи, а также для увязки результатов наземных и скважинных наблюдений.

В «Инструкции по электроразведке» (1984) принят технологический принцип разделения методов и модификаций на группы по условиям работы. Выделяются наземные, морские, шахтно-рудничные и аэрометоды зондирования и профилирования, а также скважинные методы исследования. Все они, по существу, сводятся к трём выделенным группам.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ	СКВАЖИННАЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ	СКВАЖИННАЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
ВЭЗ	ВЭЗ-БИЭП	СЭП	БИЭП	ЭПС, МЭК	БИЭПС
ОКЭЗ	ОКЭЗ-БИЭП	КЭП, ЭП-СГ	ЭП-СГ	МПЭ, МЗ	МПЭ, МЗМ
ДЭЗ	РИЗ, ЧЗ	ДЭП	ДЭМП, ДИП	ДЭПС	ДЭМПС
ВЭЗ-ВП	ВЭЗ-ВПФ	ЭП-ВП	ВПФ	ВПС	ВПФС
-	-	ЧИМ	-	КСПК, БСПК	-
-	-	ЕЭП	ПЕЭМП	ЕЭПС	ПЕЭМПС
-	ЗС, ЗСБ	-	МПП	-	МППС
-	МТЗ	-	МТП, МТТ	-	МТПС
-	РВЗ	-	СДВР	-	РВП
-	ДИП-А, АМПП	-	ДИП-А, АМПП	-	-
-		-	-	-	-

Литература

• Электроразведка: Справочник геофизика / Под ред. А. Г. Тархова. — М., 1980
• Якубовский Ю. В., Ляхов Л. Л. Электроразведка. — Москва, «Недра», 1982
• Ваньян Л. Л. Электромагнитные зондирования. — М., 1997

Отрывок, характеризующий Электроразведка

– Allez vous… [Убирайтесь к…] – вдруг мрачно сказал Наполеон и отвернулся. Блаженная улыбка сожаления, раскаяния и восторга просияла на лице господина Боссе, и он плывущим шагом отошел к другим генералам.
Наполеон испытывал тяжелое чувство, подобное тому, которое испытывает всегда счастливый игрок, безумно кидавший свои деньги, всегда выигрывавший и вдруг, именно тогда, когда он рассчитал все случайности игры, чувствующий, что чем более обдуман его ход, тем вернее он проигрывает.
Войска были те же, генералы те же, те же были приготовления, та же диспозиция, та же proclamation courte et energique [прокламация короткая и энергическая], он сам был тот же, он это знал, он знал, что он был даже гораздо опытнее и искуснее теперь, чем он был прежде, даже враг был тот же, как под Аустерлицем и Фридландом; но страшный размах руки падал волшебно бессильно.
Все те прежние приемы, бывало, неизменно увенчиваемые успехом: и сосредоточение батарей на один пункт, и атака резервов для прорвания линии, и атака кавалерии des hommes de fer [железных людей], – все эти приемы уже были употреблены, и не только не было победы, но со всех сторон приходили одни и те же известия об убитых и раненых генералах, о необходимости подкреплений, о невозможности сбить русских и о расстройстве войск.
Прежде после двух трех распоряжений, двух трех фраз скакали с поздравлениями и веселыми лицами маршалы и адъютанты, объявляя трофеями корпуса пленных, des faisceaux de drapeaux et d'aigles ennemis, [пуки неприятельских орлов и знамен,] и пушки, и обозы, и Мюрат просил только позволения пускать кавалерию для забрания обозов. Так было под Лоди, Маренго, Арколем, Иеной, Аустерлицем, Ваграмом и так далее, и так далее. Теперь же что то странное происходило с его войсками.
Несмотря на известие о взятии флешей, Наполеон видел, что это было не то, совсем не то, что было во всех его прежних сражениях. Он видел, что то же чувство, которое испытывал он, испытывали и все его окружающие люди, опытные в деле сражений. Все лица были печальны, все глаза избегали друг друга. Только один Боссе не мог понимать значения того, что совершалось. Наполеон же после своего долгого опыта войны знал хорошо, что значило в продолжение восьми часов, после всех употрсбленных усилий, невыигранное атакующим сражение. Он знал, что это было почти проигранное сражение и что малейшая случайность могла теперь – на той натянутой точке колебания, на которой стояло сражение, – погубить его и его войска.
Когда он перебирал в воображении всю эту странную русскую кампанию, в которой не было выиграно ни одного сраженья, в которой в два месяца не взято ни знамен, ни пушек, ни корпусов войск, когда глядел на скрытно печальные лица окружающих и слушал донесения о том, что русские всё стоят, – страшное чувство, подобное чувству, испытываемому в сновидениях, охватывало его, и ему приходили в голову все несчастные случайности, могущие погубить его. Русские могли напасть на его левое крыло, могли разорвать его середину, шальное ядро могло убить его самого. Все это было возможно. В прежних сражениях своих он обдумывал только случайности успеха, теперь же бесчисленное количество несчастных случайностей представлялось ему, и он ожидал их всех. Да, это было как во сне, когда человеку представляется наступающий на него злодей, и человек во сне размахнулся и ударил своего злодея с тем страшным усилием, которое, он знает, должно уничтожить его, и чувствует, что рука его, бессильная и мягкая, падает, как тряпка, и ужас неотразимой погибели обхватывает беспомощного человека.
Известие о том, что русские атакуют левый фланг французской армии, возбудило в Наполеоне этот ужас. Он молча сидел под курганом на складном стуле, опустив голову и положив локти на колена. Бертье подошел к нему и предложил проехаться по линии, чтобы убедиться, в каком положении находилось дело.
– Что? Что вы говорите? – сказал Наполеон. – Да, велите подать мне лошадь.
Он сел верхом и поехал к Семеновскому.
В медленно расходившемся пороховом дыме по всему тому пространству, по которому ехал Наполеон, – в лужах крови лежали лошади и люди, поодиночке и кучами. Подобного ужаса, такого количества убитых на таком малом пространстве никогда не видал еще и Наполеон, и никто из его генералов. Гул орудий, не перестававший десять часов сряду и измучивший ухо, придавал особенную значительность зрелищу (как музыка при живых картинах). Наполеон выехал на высоту Семеновского и сквозь дым увидал ряды людей в мундирах цветов, непривычных для его глаз. Это были русские.
Русские плотными рядами стояли позади Семеновского и кургана, и их орудия не переставая гудели и дымили по их линии. Сражения уже не было. Было продолжавшееся убийство, которое ни к чему не могло повести ни русских, ни французов. Наполеон остановил лошадь и впал опять в ту задумчивость, из которой вывел его Бертье; он не мог остановить того дела, которое делалось перед ним и вокруг него и которое считалось руководимым им и зависящим от него, и дело это ему в первый раз, вследствие неуспеха, представлялось ненужным и ужасным.
Один из генералов, подъехавших к Наполеону, позволил себе предложить ему ввести в дело старую гвардию. Ней и Бертье, стоявшие подле Наполеона, переглянулись между собой и презрительно улыбнулись на бессмысленное предложение этого генерала.
Наполеон опустил голову и долго молчал.
– A huit cent lieux de France je ne ferai pas demolir ma garde, [За три тысячи двести верст от Франции я не могу дать разгромить свою гвардию.] – сказал он и, повернув лошадь, поехал назад, к Шевардину.


Кутузов сидел, понурив седую голову и опустившись тяжелым телом, на покрытой ковром лавке, на том самом месте, на котором утром его видел Пьер. Он не делал никаких распоряжении, а только соглашался или не соглашался на то, что предлагали ему.
«Да, да, сделайте это, – отвечал он на различные предложения. – Да, да, съезди, голубчик, посмотри, – обращался он то к тому, то к другому из приближенных; или: – Нет, не надо, лучше подождем», – говорил он. Он выслушивал привозимые ему донесения, отдавал приказания, когда это требовалось подчиненным; но, выслушивая донесения, он, казалось, не интересовался смыслом слов того, что ему говорили, а что то другое в выражении лиц, в тоне речи доносивших интересовало его. Долголетним военным опытом он знал и старческим умом понимал, что руководить сотнями тысяч человек, борющихся с смертью, нельзя одному человеку, и знал, что решают участь сраженья не распоряжения главнокомандующего, не место, на котором стоят войска, не количество пушек и убитых людей, а та неуловимая сила, называемая духом войска, и он следил за этой силой и руководил ею, насколько это было в его власти.
Общее выражение лица Кутузова было сосредоточенное, спокойное внимание и напряжение, едва превозмогавшее усталость слабого и старого тела.
В одиннадцать часов утра ему привезли известие о том, что занятые французами флеши были опять отбиты, но что князь Багратион ранен. Кутузов ахнул и покачал головой.
– Поезжай к князю Петру Ивановичу и подробно узнай, что и как, – сказал он одному из адъютантов и вслед за тем обратился к принцу Виртембергскому, стоявшему позади него:
– Не угодно ли будет вашему высочеству принять командование первой армией.
Вскоре после отъезда принца, так скоро, что он еще не мог доехать до Семеновского, адъютант принца вернулся от него и доложил светлейшему, что принц просит войск.
Кутузов поморщился и послал Дохтурову приказание принять командование первой армией, а принца, без которого, как он сказал, он не может обойтись в эти важные минуты, просил вернуться к себе. Когда привезено было известие о взятии в плен Мюрата и штабные поздравляли Кутузова, он улыбнулся.
– Подождите, господа, – сказал он. – Сражение выиграно, и в пленении Мюрата нет ничего необыкновенного. Но лучше подождать радоваться. – Однако он послал адъютанта проехать по войскам с этим известием.
Когда с левого фланга прискакал Щербинин с донесением о занятии французами флешей и Семеновского, Кутузов, по звукам поля сражения и по лицу Щербинина угадав, что известия были нехорошие, встал, как бы разминая ноги, и, взяв под руку Щербинина, отвел его в сторону.
– Съезди, голубчик, – сказал он Ермолову, – посмотри, нельзя ли что сделать.
Кутузов был в Горках, в центре позиции русского войска. Направленная Наполеоном атака на наш левый фланг была несколько раз отбиваема. В центре французы не подвинулись далее Бородина. С левого фланга кавалерия Уварова заставила бежать французов.
В третьем часу атаки французов прекратились. На всех лицах, приезжавших с поля сражения, и на тех, которые стояли вокруг него, Кутузов читал выражение напряженности, дошедшей до высшей степени. Кутузов был доволен успехом дня сверх ожидания. Но физические силы оставляли старика. Несколько раз голова его низко опускалась, как бы падая, и он задремывал. Ему подали обедать.
Флигель адъютант Вольцоген, тот самый, который, проезжая мимо князя Андрея, говорил, что войну надо im Raum verlegon [перенести в пространство (нем.) ], и которого так ненавидел Багратион, во время обеда подъехал к Кутузову. Вольцоген приехал от Барклая с донесением о ходе дел на левом фланге. Благоразумный Барклай де Толли, видя толпы отбегающих раненых и расстроенные зады армии, взвесив все обстоятельства дела, решил, что сражение было проиграно, и с этим известием прислал к главнокомандующему своего любимца.
Кутузов с трудом жевал жареную курицу и сузившимися, повеселевшими глазами взглянул на Вольцогена.
Вольцоген, небрежно разминая ноги, с полупрезрительной улыбкой на губах, подошел к Кутузову, слегка дотронувшись до козырька рукою.
Вольцоген обращался с светлейшим с некоторой аффектированной небрежностью, имеющей целью показать, что он, как высокообразованный военный, предоставляет русским делать кумира из этого старого, бесполезного человека, а сам знает, с кем он имеет дело. «Der alte Herr (как называли Кутузова в своем кругу немцы) macht sich ganz bequem, [Старый господин покойно устроился (нем.) ] – подумал Вольцоген и, строго взглянув на тарелки, стоявшие перед Кутузовым, начал докладывать старому господину положение дел на левом фланге так, как приказал ему Барклай и как он сам его видел и понял.
– Все пункты нашей позиции в руках неприятеля и отбить нечем, потому что войск нет; они бегут, и нет возможности остановить их, – докладывал он.
Кутузов, остановившись жевать, удивленно, как будто не понимая того, что ему говорили, уставился на Вольцогена. Вольцоген, заметив волнение des alten Herrn, [старого господина (нем.) ] с улыбкой сказал: