VẬT lý địa CHẤN tham do dien

PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐỊA ĐIỆN MỤC ĐÍCH NHIỆM VỤ •Mục tiêu phương pháp thăm dò điện xác định phân bố tính chất điện trở suất mơi trường bên mặt đất cách thực phép đo đạc mặt đất Từ giá trị đo đạc này, đánh giá phân bố tính chất điện trở suất mơi trường bên mặt đất Điện trở suất mơi trường liên hệ chặt chẽ với tham số địa chất khác như: đặc điểm khống sản ,hàm lượng chất lỏng, độ xốp, độ bảo hồ nước đá…Phương pháp thăm dò điện trở suất thực lâu đời ứng dụng cách rộng rãi nhiều lĩnh vực khác như: địa chất thuỷ văn khảo sát tìm kiếm khống sản, khảo sát địa kỹ thuật, đặc biệt gần sử dụng lĩnh vực mơi trường Cơ sở vật lý phương pháp Nghiên cứu khác biệt tính chất điện đất đá phụ thuộc trường điện từ vào tính chất Dáng điệu tính chất trường điện từ đất đá định nguồn gây trường tính chất điện từ đất đá Đối với loại đất đá bất kỳ, tính chất điện từ phản ánh định lượng khách quan thành phần khống vật, thạch học điều kiện nằm chúng, Định luật vật lý sử dụng khảo sát điện trở suất định luật Ohm chi phối truyền dẫn dòng điện mơi trường Phương trình định luật Ohm dạng vector cho dòng điện dẫn mơi trường liên tục sau: I j= 4πl a ρ Hình 1.2: Mô hình điện cực cầu (1.2) j =− ρ gradU = − ρI dl ⇒ dU = − 4π∞ l δU l ρ δr l U (∞) − U (l ) = ∫ dU = l Do đó: U (l ) = Iρ 4πl Iρ 4πl UM = Iρ 1 ( − ) 2π AM BM UN = Iρ 1 ( − ) 2π AN BN ⇒ ∆U = ∆U ρ =k I Iρ 1 1 ( − − + ) 2π AM BM AN BN K = 2π 1 1   − − +   AM BM AN BN   , k: hệ số thiết bò (1.5) 2.1 Mô hình thăm dò điện Thu số liệu tính toán xử lý số liệu, điều khiển (Máy tính) Số liệu  Giá trò cường độ dòng điện ∆U ρb = k I Giá trò hiệu điện Nguồn điện Vôn kế v N A M Dòng điện Mặt cắt (máy in) B 2.2 Một vài hệ thiết bò đo thông dụng A o M N B Hệ cực đo Schlumberger a l A M o a a A M a B N o na Hệ cực đo Wenner a B N a L = AB: Khoảng cách hai cực phát a = MN: Khoảng cách hai cực thu o : Điểm lấy giá trò đo Hệ lưỡng cực xuyên tâm Phương pháp ảnh điện phương trình phương pháp sử dụng: (JTJ + uF)d = JT g Với : F = fxfxT + fzfzT fx: lọc tuyến tính theo phương nằm ngang fz: lọc tuyến tính theo phương thẳng đứng J: ma trận chứa đạo hàm phần u: hệ số suy giảm d: véctơ trạng thái g: véctơ nghòch đảo Phương pháp Quasi-Newton cho phép hệ số suy giảm giá trò lọc tuyến tính thay đổi • Ji+1 = Ji + uidiT yi = yi+1 - yi • Với ui = (∆yi – Bidi)/diT di ∀ ∆yi : Giá trò biến đổi mô hình hai lần lặp • • • • • • • • • • • 5.3.2 Phương Pháp Điện Trở Ngang T –Phương pháp dạng biến thể phương pháp độ dẫn dọc S K.M Ten ứng dụng đo sâu điện chiều –Lý luận tương tự phương pháp độ dẫn S, khác quan tâm đến khái niệm điện trở ngang T T = h.ρ –Điện trở ngang Ta Ta+∆a lớp đất đá có bề dày h = a h = a + ∆a : Ta = a.ρ a Ta+∆ a = (a + ∆ a).ρ a+∆ a – Điện trở ngang ∆T lớp mỏng có chiều dày ∆a : ∆ T = Ta+∆ a – Ta = (a+ ∆ a)ρ a+∆ a - aρ a = a.∆ρ + ∆ a.ρ a+∆ a – Vậy ta suy biểu thức tính tốn điện trở suất : ∆ T = ∆ a.ρ ∆ a = a.∆ρ + ∆ a.ρ a+∆ a nghĩa : a.∆ρ + ∆a.ρ a + ∆a ∆a.ρ ∆a = a.∆ρ + ∆a.ρ a + ∆a ⇒ ρ ∆a = ∆a hay viết A1 B1 ( ρ a + ∆ a − ρ a ) + ( A2 B2 − A1 B1 ) ρ a + ∆ a ρ ∆a = ( A2 B2 − A1B1 ) •Cơng thức chuyển dạng tiện lợi cho việc lập trình tính tóan A2 B2 ρ a+ ∆a − A1 B1 ρ a T ρ ∆a = A2 B2 − A1 B1 –Khi giải đốn đường cong đo sâu điện, ta cần áp dụng cơng thức cho cặp giá trị ρbi ρbi+1 từ đầu cuối đường cong thực địa •Cũng đề cập phương pháp độ dẫn dọc S, phương pháp điện trở ngang T xảy tượng ρT ≤ nhánh xuống đường cong đo sâu giảm nhanh Khi gặp trường hợp lại quay trở lại sử dụng cơng thức phương pháp độ dẫn dọc S để khắc phục 5.4 Áp dụng tính tóan I V C1 d P1 a P2 a Fig.1 a C2 Lập bảng số liệu ứng với giá trị AB/2 -Tính trước giá trị hệ số thiết bị -Thu thâp giá trị cường độ dòng điện hiệu điện ghi vào bảng số liệu -thay đổi vị trí điện cực đo đạc hết bảng -Vẽ đường cong điện trở suất biểu kiến PHIẾU ĐO SÂU ĐIỆN ĐỐI XỨNG HỆ THIẾT BỊ WENNER Tuyến đo: Điểm đo : Cao độ : Ngày đo : Người đo : Tọa độ : STT AB/2 MN/2 K I (mA) V (mV)  1.5 0.5 6.28318       2 0.666667 8.377573       3 12.56636       4.5 1.5 18.84954       25.13272       37.69908       15 62.8318       25 8.333333 104.7197       10 40 13.33333 167.5515       11 65 21.66667 272.2711       13 100 33.33333 418.8787       14 150 50 628.318       15 250 83.33333 1047.197       17 350 116.6667 1466.075       18 500 166.6667 2094.393       19 750 250 3141.59       21 1500 500 6283.18       ρ Các đường cong phân tích AB/2 STT AB/2 Ro Bkiến độ thấm depth bề dày RoS RoT Ro 1902   1.3 1.3 1902.0 1902.0 1902.0 2.5 2100   1.7 0.3 3598.4 2892.0 2892.0 3.2 2050   2.1 0.5 1889.3 1871.4 1889.3 4.2 1640   2.8 0.7 1000.0 328.0 1000.0 5.5 1170 0.33 3.6 0.9 607.5 -348.5 607.5 1020   4.6 1.0 693.8 470.0 693.8 832   5.9 1.3 505.7 174.0 505.7 12 691   7.9 2.0 458.1 268.0 458.1 16 590   10.6 2.6 410.2 287.0 410.2 10 20 582   13.2 2.6 552.1 550.0 552.1 11 24 575   15.8 2.6 542.4 540.0 542.4 12 35 428   23.1 7.3 274.7 107.3 274.7 13 45 327   29.7 6.6 179.1 -26.5 179.1 14 60 187   39.6 9.9 81.9 -233.0 81.9 15 75 143   49.5 9.9 73.7 -33.0 73.7 16 100 114   66.0 16.5 70.9 27.0 70.9 17 130 96   85.8 19.8 62.9 36.0 62.9 18 200 110   132.0 46.2 150.9 136.0 136.0 19 280 164   184.8 52.8 -721.6 299.0 299.0 20 340 220   224.4 39.6 -370.7 481.3 481.3 Thăm dò điện 2D, 3D • Giới hạn lớn phương pháp đo sâu điện khơng tính đến bất đồng ngang giá trị điện trở suất đối tượng bên mơi trường mặt đất Một mơ hình xác cho mơi trường bên mặt đất mơ hình 2D, đó, giá trị điện trở suất mơi trường thay đổi theo phương thẳng đứng dọc theo phương tuyến khảo sát • Về mặt lý thuyết, khảo sát điện trở suất 3D mơ hình phân tích 3D cho kết xác gần gũi vời mơi trường thực tế Tuy nhiên, giai đoạn nay, phương pháp khảo sát 2D thơng dụng nhất, lẽ kết hợp hai yếu tố kinh tế kỹ thuật Phương pháp đo đạc 2D Những trở ngại khảo sát điện trở suất • Điện cực tiếp địa xấu Vấn đề thường xảy vùng có nhiều đá hay đất khơ, nơi khơng thể cắm sâu điện cực vào mơi trường mội trường q khơ làm cho việc phát dòng bị hạn chế • Dòng thấm Thành cơng phương pháp điện trở suất phụ thuộc vào dòng điện chạy qua khu vực khảo sát vậy, lớp đỉnh có giá trị điện trở suất q cao, khó có đủ dòng điện chạy qua tòan mơi trường Ngược lại, lớp đỉnh có giá trị điện trở suất q thấp, dòng điện bị bẫy lớp này, vậy, khơng có đủ thơng tin đòi hỏi cho lớp phía • Các nhầm lẫn thực địa Các nhầm lẫn xuất ngun nhân khác nhau: Các sai số máy móc q trình quan sát thực địa, điện cực tiếp địa xấu mơi trường khơ cát đá, nối tắt điện cực điều kiện q ẩm vật thể kim lọai (như hàng rào, ống nước,…) nhầm lẫn khác gắn sai đầu nối • Các giới hạn vật lý phương pháp điện trở suất, Trong lúc khảo sát 2-D 3-D nghịch đảo liệu mở rộng phạm vi vấn đề thực địa giải cách sử dụng phương pháp điện trở suất Vẫn định luật vật lý đặt giới hạn chắn kỹ thuật này… Độ phân giải phương pháp điện trở suất suy giảm theo quy luật hàm mũ với chiều sâu • Tính khơng nghiệm Chúng ta biết rằng, có nhiều mơ hình tạo đáp ứng thoả mãn với liệu quan sát giới hạn độ xác liệu mơ hình đo sâu điện 1D vấn đề tương đương tương hổ biết tốt Các vấn đề dạng khác xảy mơ hình 2D 3D • Gia tăng khoảng cách điện cực khơng ln ln gia tăng chiều sâu khảo sát Thơng thường giả thiết rằng, khoảng cách điện cực gia tăng vùng mơi trường bên nhạy cảm thiết bị gia tăng Trong lúc điều với hầu hết thiết bị, có ngoại lệ quan trọng định, đặc biệt điều khơng thiết bị pole-dipole lưỡng cực tình trạng định [...]... cho thực tế mà thơi) nên cần phải dựa vào nhiều cơ sở khác như điều kiện địa chất vùng nghiên cứu, các số liệu đo đạc địa vật lý khác (địa chấn, địa từ…) để tăng độ chính xác trong q trình chọn nghiệm thích hợp 5.2 Bài tốn thuận và nghịch trong thăm dò điện 1 đơn vò diện tích ρ1,h1 ρ2,h2 ρn-1,hn-1 ρn,hn Phân lớp ngang • Các tham số đặc trưng cho lát cắt điện phân lớp ngang Xét mơi trường phân lớp... điện là một trong những phương pháp địa vật lý được phát triển khá hồn chỉnh và chiếm giữ vị trí khá vững chắc trong các phương pháp thăm dò địa vật lý hiện nay • điện trở suất biểu kiến của mơi trường phân lớp ngang có thể được biểu diễn dưới dạng : ρ b = f(ρ 1, ρ 2, ρ 3, , ρ n, h1, h2, , hn-1 ; r) • r càng lớn thì dòng điện càng có khả năng thấm sâu xuống lòng đất do bởi độ sâu này có thể được xác... dạng A và H) hoặc T (dùng cho các đường cong dạng K và Q) khơng đổi • Ngun lý tương đương S (dùng cho các đường cong A – H): hi Si = = const ρi • Ngun lý tương đương T (dùng cho các đường cong K – Q) : Ti = hi ρi = const • Vì vậy, ứng với một đường cong điện trở suất thực địa ta sẽ có rất nhiều đường cong lý thuyết, mỗi đường cong lý thuyết này đặc trưng cho một lát cắt, tức đây là một bài tốn đa nghiệm... tồn bộ thiết bị đến các điểm đo kế tiếp, 4.5 Phương pháp thăm dò từ tellua • Nhiệm vụ của phương pháp là nghiên cứu địa vật lý cấu tạo, một trong những nhiệm vụ quan trong là nghiên cứu nền điện tựa ở đáy tầng đá trầm tích Thơng qua việc nghiên cứu các nhiễu động điện từ trường từ lòng đất do sự bức xạ của sóng điện từ, từ tầng điện ly truyền xuống mặt đất • Ngun tắc của phương pháp : Càng tăng chu kỳ... điện : h = m.r với m là hệ số thấm dòng tùy thuộc vào các yếu tố địa chất khu vực A1 A M O N B ρ 1 , h1 ρ 2 , h2 ρ 3 , h3 ρ n-1 , hn-1 ρ n , hn H.5 – Môi trường phân lớp ngang B1 Hình dạng các đường cong 3 lớp tiêu biểu logρb logρb Dạng A Dạng H ρ3 ρ3 ρ1 ρ2 ρ1 ρ2 logr logρb ρ2 logr logρb Dạng K Dạng Q ρ1 ρ1 ρ2 ρ3 ρ3 logr logr 5.1 Ngun lý Tương Đương trong Phương Pháp Đo Sâu Điện • Hình dạng các đường... thì độ sâu nghiên cứu thay đổi phụ thuộc vào sự thay đổi kích thước thiết bị trong khi vẫn cố định điểm ghi 4.2 Phương pháp đo mặt cắt điện • Nhiệm vụ của phương pháp là xác định các yếu tố hình học và tham số điện của các lớp đất đá theo mơ hình mơi trường tồn tại các bất đồng nhất ngang • Thiết bị đo đạc : thiết bị bốn cực đối xứng (dùng nghiên cứu các vỉa dày), thiết bị nửa Schlumberger, thiết bị... Phương pháp thăm dò từ tellua 2b Phương pháp thăm dò điện tần số cao 2c Phương pháp thăm dò điện tần số thấp 4.1 Phương pháp đo sâu điện • Nhiệm vụ của phương pháp là xác định các yếu tố hình học và tham số điện của các lớp đất đá theo mơ hình mơi trường phân lớp song song • Thiết bị đo đạc : thiết bị bốn cực đối xứng (dùng nghiên cứu các vỉa dày), thiết bị Schlumberger, Wenner; thiết bị mặt cắt liên... xác định được điện trở suất dọc trung bình ρd và điện trở suất ngang ρn trung bình  ∑h  H N −1 i ρ d = = S  Si ∑   i =1  N −1  Ti ∑  T = Ni =−11 ρ n = H  hi ∑  i =1  i =1 N −1 ⇒ ρn 〉 ρd • tham số bất đẳng hướng λ >1 λ= ρn ST = ρd H ... điện trở suất biểu kiến tuyến Độ sâu (m) -5 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -7 -7 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 -5 -7 -1 0 - 20 -1 -1 -2 0 -2 -2 -2 -3 0 -3 -3 -3 170 160 150 140 130 4 3 3 2 2 1 1 120... –Kiên Lương Điểm đo Điểm đo Điểm đo Điểm đo Điểm đo Kết giải đoán Độ sâu (m) -5 -1 -1 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -6 -6 -7 -7 0 0 0 0 0 0 0 0 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20... 5 Phương Pháp Đo Sâu Điện : • Đo sâu điện phương pháp địa vật lý phát triển hồn chỉnh chiếm giữ vị trí vững phương pháp thăm dò địa vật lý • điện trở suất biểu kiến mơi trường phân lớp ngang