К оценке поляризационных характеристик среды по данным многочастотных измерений в методе сопротивлений на переменном токе

ISSN 2307-2091 (Print) 

ISSN 2500-2414 (Online)

 

A. F. Shestakov / News of the Ural State Mining University. 2021. Issue 1(61), pp. 102-108

https://doi.org/10.21440/2307-2091-2021-1-102-108  

Актуальность работы обусловлена необходимостью извлечения дополнительной информации при изучении поляризационных свойств геологической среды из экспериментальных данных в методе
сопротивлений на переменном токе с использованием многочастотных измерений. Во введении приводится краткий обзор литературы по проблеме изучения поляризационных свойств горных пород в частотной области и методе частотной дисперсии, успешно применяемом при поисково-разведочных работах на сульфидных и медноколчеданных месторождениях. Обсуждаются вопросы определения поляризуемости среды в частотной области и параметра поляризационного процесса, зависящего от структурно-петрофизических характеристик.
Цель работы – сравнить характерные особенности изучения поляризационных свойств среды в частотной области и установить взаимосвязь между поляризуемостью с коэффициентом частотной дисперсии электросопротивления; предложить алгоритм определения поляризационных характеристик среды по данным многочастотных измерений в методе сопротивлений на переменном токе.
Методология исследования: обоснование выбора модели вызванной электрической поляризации в частотной области и особенности ее применения для установления связи между коэффициентом частотной дисперсии и кажущейся поляризуемостью среды. Методы исследования: теоретические расчеты и сравнительный анализ полученных зависимостей от параметров модели.
Результаты работы. Обоснован выбор модели вызванной электрической поляризации в частотной области Cole-Cole для установления связи между коэффициентом частотной дисперсии и кажущейся
поляризуемостью среды. Показана возможность использования многочастотных измерений электрического сопротивления для изучения поляризационных характеристик среды на основе этой модели. Разработан алгоритм и получены выражения, позволяющие определить поляризуемость среды и параметр времени релаксации по данным измерения кажущегося сопротивления на трех частотах в методе электрозондирования на переменном токе.
Область применения. Полученные результаты могут найти применение при обработке данных кондуктивных электрозондирований на переменном токе, для корректного истолкования частотного эффекта и изучения поляризационных свойств среды, в частности при проведении исследований методом частотной дисперсии.

Ключевые слова
: электроразведка, метод сопротивлений, переменный ток, спектральная вызванная
поляризация, кажущееся электросопротивление, поляризуемость.

REFERENCES

1. Кононенко И. И., Родионов П. Ф., Человечков А. И. Применение метода ВП на переменном токе на рудных месторождениях // Фазовые и амплитудные измерения вызванной поляризации на рудных месторождениях. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. С. 86–111.
2. Заборовский А. И. Электроразведка. М.: Гостоптехиздат, 1963. 424 с.
3. Комаров В. А. Электроразведка методом вызванной поляризации. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1980. 391 с.
4. Улитин Р. В., Астраханцев Г. В. О частотной дисперсии электрического сопротивления и поляризуемости горных пород // Электрометрия при поисках сульфидных месторождений. Свердловск: УФАН АН СССР, 1968. С. 49–54.
5. Астраханцев Г. В., Улитин Р. В. Феноменологические соотношения при вызванной поляризации электропроводящих минералов // Фазовые и амплитудные измерения вызванной поляризации на рудных месторождениях. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. С. 18–22.
6. Кононенко И. И., Родионов П. Ф., Улитин Р. В., Человечков А. И. Методика и техника полевых работ и камеральной обработки в методе ВП на переменном токе // Фазовые и амплитудные измерения вызванной поляризации на рудных месторождениях. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. С. 71–85.
7. Кормильцев В. В., Мезенцев А. Н. Электроразведка в поляризующихся средах. Свердловск: УрО АН СССР, 1989. 128 с.
8. Fedorova O. I., Gorshkov V. Yu. New technique of electrical soundings: theoretical modeling and experimental application in study of state of the soil dam // Acta Geodaetica et Geophysica. 2020. Vol. 55, issue 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1007/s40328-019-00277-1
9. Шестаков А. Ф. К вопросу об использовании метода сопротивлений на переменном токе // Уральский геофизический вестник. 2018. № 1 (31). С. 42–48. https://doi.org/10.25698/UGV.2018.1.6.42
10. Shestakov A. F. On the alternating current resistivity technique with the use of the Schlumberger array // Изв. вузов. Горный журнал. 2019. № 2. C. 59–69. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2019-2-59-69
11. Pelton W. H., Wards S. H., Hallow P. G., Sills W. R., Nelson P. H. Mineral discrimination and removal of inductive coupling with multifrequency IP // Geophysics. 1978. Vol. 43. № 3. P. 588–600. http://dx.doi.org/10.1190/1.1440839
12. Revil A., Eppehimer J. D., Skold M., Karaoulis M., Godinez L., Prasad M. Low-frequency complex conductivity of sandy and clayey materials // Journal of Colloid and Interface Science. 2013. Vol. 398. P. 193–209. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.01.015
13. Revil A. Effective conductivity and permittivity of unsaturated porous materials in the frequency range 1 mHz–1GHz // Water Resources Research. 2013. Vol. 49. Issue 1. P. 306–327. https://doi.org/10.1029/2012WR012700
14. Binley A., Slater L. D., Fukes M., Cassiani G. Relationship between spectral induced polarization and hydraulic properties of saturated and unsaturated sandstone // Water Resources Research. 2005. Vol. 41, issue 12. P. 1–13. W12417. http://dx.doi.org/10.1029/2005WR004202
15. Titov K., Komarov V., Tarasov V., Levitski A. Theoretical and experimental study of time domain-induced polarization in water-saturated sands // Journal of Applied Geophysics. 2002. Vol. 50, issue 4. P. 417–433. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(02)00168-4
16. Ulrich C., Slater L. D. Induced polarization measurements on unsaturated, unconsolidated sands // Geophysics. 2004. Vol. 69, № 3. P. 762–771. https://doi.org/10.1190/1.1759462
17. Cole K. S., Cole R. H. Dispersion and Absorption in Dielectrics I. Alternating Current Characteristics // Journal of Chemical Physics. 1941. Vol. 9, issue 4. P. 341–351. https://doi.org/10.1063/1.1750906
18. Астраханцев Г. В., Улитин Р. В. Комплексная электропроводность горных пород на звуковых частотах и способы ее изучения в полевых условиях // Электрометрия при поисках сульфидных месторождений. Свердловск: УФАН АН СССР, 1968. С. 41–47.
19. Hallof P. G. A comparison of the various parameters employed in the variable-frequency induce-polarization method // Geophysics. 1964. Vol. 29. № 3. P. 425–433. https://doi.org/10.1190/1.1439376
20. Кормильцев В. В. Вызванная поляризация моделей и образцов горных пород на переменном токе // Фазовые и амплитудные измерения вызванной поляризации на рудных месторождениях. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. С. 23–34.
21. Улитин Р. В., Башмаков А. А., Скурихина В. М., Титлинов В. С. Методика поисков сульфидных месторождений методом частотной дисперсии (на примере колчеданных месторождений Урала) // Электрометрия при поисках сульфидных месторождений. Свердловск: УФАН АН СССР, 1968. С. 55–69.

Статья поступила в редакцию 25 декабря 2020 года

Лицензия Creative Commons
Все статьи, размещенные на сайте, доступны по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная