История метода вызванной поляризации

Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова Геологический факультет Кафедра «Геофизические методы исследования земной коры»

Реферат по курсу:

" История и методология геологических наук"

Тема: «История разработки метода вызванной поляризации» «

Выполнила: студент 1 курса Забровникова Анна Викторовна Преподаватель: доцент Г. В. Брянцева доцент А. И. Гущин Москва, 2015 год

• Введение
• История метода ВП
• Заключение
• Список использованной литературы

На сегодняшний день в электроразведке существует очень много различных методов и их модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. Методы можно разделить на две группы: методы постоянного тока, которые предназначены для верхней части разреза и электромагнитные методы — для глубинных разрезов. Методы постоянного тока основаны на пропускании в земле низкочастотного тока, и измерении напряжения, которое вызывает этот ток, с помощью пары измерительных электродов. При увеличении разноса питающих электродов увеличивается глубинность исследования. К методам этой группы относятся: вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ) и его модификации, ВЭЗ-ВП и ВЭЗ-ВПФ, основанные на измерении амплитуд и фаз поля вызванной поляризации соответственно, а также электропрофилирование (ЭП) и активно развивающаяся в последнее время электротомография на постоянном токе. В отличие от методов сопротивлений, в индукционных методах глубинность зависит не только от параметров установки, но и от частоты, для частотных зондирований (ЧЗ) или от времени становления поля после выключения тока в генераторе для зондирований становлением поля — ЗС.

В данной работе будет описываться метод вызванной поляризации, который долго оставался неизученным. Он основан на изучении явления возникновения вторичных токов в земле. А в последнее время развивается теория метода магнитного ВП, но обо всем по порядку.

Данная тема интересна мне как человеку, тесно работающему в области разведочной электроразведки. С этим методом я сталкивалась на учебных практиках в деревне Александровка, Калужской области, так и на производственной практике.

В написании данной работы, мне помогали как литературные источники, так и живые люди. Особую благодарность хотелось бы выразить Фельдману Игорю Сергеевичу, генеральному директору ООО «ЕМГЕО», помогавшему мне в описании явления магнитного ВП, которое играет не последнюю роль в развитии метода. Также им были любезно предоставлены некоторые фотографии.

История метода ВП

Земными электрическими процессами в широком смысле первым заинтересовался основатель Московского университета, великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов, который в 1753 году, вместе с Г. В. Рихманом изучали электрические (грозовые) явления в атмосфере. В 1829 году А. Фокс впервые применил электричество при поисках полезных ископаемых и зафиксировал над медноколчеданными месторождениями естественные электрические поля, связанные с окислительно-восстановительными процессами.

Метод ВП, так же как и метод сопротивлений, был запатентован ещё в 1912 году Конрадом Шлюмберже. Было выявлено, что при протекании электрического тока в гетерогенных средах, состоящих из твёрдой и жидкой фаз, в низкочастотном электрическом поле (до десятков Гц) вследствие электрохимических и электрокинетических процессов возникают вторичные электрические заряды. Однако разработка метода ВП с самого начала затруднялась тем, что электрохимические процессы, происходящие в горных породах и рудах, были вне круга интересов «большой науки». Поэтому, начиная с самого Конрада Шлюмберже, геофизики вынуждены были, исходя из собственного опыта, строить теоретические гипотезы о природе ВП, поневоле вторгаясь в сферу науки, где они были дилетантами. Причём, экспериментальный подход к выяснению закономерностей ВП преобладает до сих пор.

Следует отметить, что мощный вклад в изучении метода ВП внесли деятели Ленинградской электроразведочной школы, к числу основателей которой относится Виктор Робертович Бурсиан. Виктор Робертович был талантливым авторитетным учёным, который создавал новые методы, руководил полевыми работами и организовывал учебные процессы. Он разработал математические основы теории электроразведки с использованием искусственных полей.

В.Р. Бурсиан родился в Петербурге в семье немцев. Окончил в 1910 году физико-математический факультет Петербургского университета. Он преподавал в Политехническом институте и Петроградском университете. С 1934 года стал директором научно-исследовательского физического института (НИФИ) при ЛГУ. К сожалению, из-за того что он по национальности был немцем, он был арестован в 1937 году и через несколько лет скончался в тюремной больнице из-за болезни почек.

Судьба ученика В. Р. Бурсиана — С. М. Шейнманна, также была нелёгкой. Он, как и Виктор Робертович, провел много времени в лагерях и тюрьмах. Тем не менее, он сыграл немаловажную роль в развитии геофизики. Он занимался многими проблемами электроразведки. Много внимания он уделял методу ВП. В 1969 году он опубликовал все наиболее важные результаты своей работы в книге «Современные физические основы теории электроразведки».

В то время как уже отмечалось ранее, явление метода ВП объяснялось в основном на основе гипотез. В теории преобладала, далёкая от реальной модель, в которой горная порода представляла собой многофазную среду с набором свойств, которые уже использовались при поиске и разведке полезных ископаемых методом ВП. В то время было много работ, посвященных явлению ВП, но в них не было цельности и обобщённости. И С. М. Шейнманн исправил этот недостаток в своей монографии. Он попытался сформулировать физические основы метода.

С.М. Шейнманн рассматривал модель горной породы, состоящую из твердой и жидкой фаз, которая хорошо с точки зрения электромагнитных свойств среды аппроксимирует реальную породу и существенно упрощает все расчеты. Твердая фаза в этой модели является непроводящим минеральным скелетом, так и проводящими включениями, объем которых невелик, но которые обычно и представляют собой основной объект поисков. Жидкая фаза — это заполняющая поры вода с растворенными в ней солями. С точки зрения электроразведки лед, нефть, газы и пары воды могут быть также отнесены к твердой фазе, поскольку обладают высоким сопротивлением. В своей работе С. М. Шейнманн, в отличие от других исследователей, при рассмотрении уравнений Максвелла учел токи диффузии, возникающие при движении ионов из участков с повышенной концентрацией в участки с пониженной концентрацией и сформулировал граничные условия для этой системы, которые отличаются от классических, являясь более общим случаем, включающим их как частный. Важными результатом, полученным С. М. Шейнманном, является наличие обратной зависимости между поляризацией рудного тела и удельным электрическим сопротивлением вмещающей породы. Однако теория, созданная С. М. Шейнманном, очень сложная. И этот недочёт смог исправить другой известный Ленинградский геофизик В. А. Комаров, который сформулировал более простую для практического использования теорию.

Работы В. А. Комарова в области совершенствования и внедрения метода ВП для поисков руд и других задач отражены в его книге «Электроразведка методом вызванной поляризации», которая была дважды издана (1972 и 1980 гг.). В этой книге описаны физические основы вызванной поляризации горных пород и руд, описаны методики и установки, проведённых лабораторных и полевых измерений по изучению метода и приведены теоретические расчеты вызванной поляризации, а также принципы интерпретации аномалий ВП.

Что касается развития ВП в МГРИ, то у них ведутся активные исследования, по созданию аппаратуры начиная c 1962 г. Под руководством Л. З. Бобровникова в составе Ю. В. Аладинского, В. В. Сушкевича, В. М. Попова и других, удалось создать ряд приборов для частотного измерения ВП. Эти разработки обеспечили широкое внедрение частотного варианта ВП в практику геофизических работ. С помощью этой аппаратуры были произведены измерения на Таймыре В. П. Мельниковым и В. А. Снегиревым, с целью исследования механизмов и закономерностей вызванной поляризации в мерзлых породах.

В последнее время метод ВП широко и успешно применяться не только в рудной электроразведке, а также метод активно используется для решения гидрогеологических, экологических, инженерных, и в специальных модификациях, для косвенных поисков нефти.

Заключение

В заключение хочется отметить, что до сих пор при проведении электроразведочных работ методом ВП наблюдаются интересные и порой сложно объяснимые явления. Например, в последнее время возникла теория магнитного ВП, природа происхождения которого схожа с обычным «электрическим», но только при пропускании тока возникают вторичные магнитные токи. Это явление проявляется при проведении работ на участках, где происходит активное траппообразование, в результате чего наблюдается суперпарамагнитный эффект. На данных это отражается искажением кривых становления.

Хотя роль рекомендаций и опыта различных учёных и исследователей, работающих в данном направлении, достаточно важная, вопрос о выборе правильной технологии проведения работ, обработке и интерпретации данных ВП, остаётся актуальным по сей день.

метод вызванная поляризация нефть

1. Комаров В. А. «Электроразведка методом вызванной поляризации» .Л., Недра, 1972

2. Шейнман С. М. «Современные физические основы теории электроразведки» .Л., Недра, 1969

3. «Санкт — Петербургский университет» — журнал, № 18 (3642), 27 июня 2003 года

4. Пушкарёв П. Ю. «История отечественной электроразведки», М., 1997

5. Аппаратурно-методический практикум по курсу электроразведки, лабораторная работа на тему: Метод вызванной поляризации (ВП). М., 2013

6. http://geoneuron.ru/history_gff/electro. htm

7. http://wiki. web.ru

8. http://nw-geophysics.ru/geophysics/tech/ip/