Метод магнитотеллурического зондирования основан на изучении естественного переменного электромагнитного поля Земли или так называемого магнитотеллурического поля. За счет скин-эффекта высокочастотная составляющая быстро затухает с глубиной и несет информацию лишь об области, близкой к поверхности. На низких частотах глубина проникновения поля увеличивается, в результате чего можно получить данные о глубинной части геоэлектрического разреза. Таким образом, магнитотеллурическое зондирование является разновидностью индукционного частотного зондирования.
Суть метода магнитотеллурического зондирования заключается в следующем. По наблюдениям, производимым в одной точке, определяют показатели, характеризующие соотношения между спектрами электрического и магнитного полей. Зависимость этих показателей от периода изображают в виде амплитудных и фазовых кривых метода магнитотеллурического зондирования, представляющих собой частотными характеристиками исследуемого разреза. За счет скин-эффекта эти кривые отражают изменение удельного сопротивления горных пород с изменением глубины. В результате интерпретации кривых магнитотеллурического зондирования определяют послойные или обобщенные параметры геоэлектрического разреза. Сочетание данных результатов данных определений дает возможность воссоздать структурную карту по поверхности опорного горизонта.
В методах электроразведки, базирующихся на исследовании полей, изменяющихся во времени согласно гармоническому закону, глубинность исследований зависит од двух факторов – расстояние до источника и частота колебаний поля. В рамках метода магнитотеллурического зондирования расстояние до источников магнитотеллурического поля считается бесконечно большим, а глубинность исследований определяется только скин-эффектом. Чем меньше частота колебаний поля, тем глубже оно проникает в землю. Помимо этого, толщина скин-слоя определяется сопротивлением среды. В высокоомной среде поле затухает с глубиной медленнее, чем в низкоомной среде.
Одной из главных особенностей метода магнитотеллурического зондирования является то, что параметры источника неизвестны и изменяются с течением времени. Для магнитотеллурического поля нам неизвестны ни сила тока в источнике, ни геометрический коэффициент установки. То есть, на основе измерений любой отдельной составляющей магнитотеллурического поля не удастся получить характеристику геоэлектрического разреза.
Именно А.Н. Тихонов нашел решение этой проблемы в 1950 году, предложив использовать характеристики, включающие отношение компонент магнитотеллурического поля. Одной из основных характеристик, применяемых в рамках метода магнитотеллурического зондирования, является импеданс (Z). Он определяется как отношение сопряженных (взаимно-ортогональных) компонент горизонтального электромагнитного поля Ex и Hy или Ey и Hx. Импеданс представляет собой комплексное число, характеризующее только геоэлектрический разрез, и не связанное с источником. По значениям компонент магнитотеллурического поля на поверхности Земли можно рассчитать импеданс, а затем определить сопротивление полупространства.
Кроме импеданса применяются и другие отношения, такие как отношение вертикальной и горизонтальной компонент магнитного поля или отношение одноименных компонент в полевой и базовой точках. Такие приемы лежат в основе многочисленных модификаций метода магнитотеллурического зондирования. Все эти отношения являются частотно-зависимыми и могут рассматриваться как частотные характеристики Земли, поэтому их называют передаточными функциями.
Как известно, магнитотеллурическое зондирование является разновидностью индукционного частотного зондирования. Но в отличие от других методов, таких как классический метод частотного зондирования или зондирование методом становлением поля в ближней зоне, для метода магнитотеллурического зондирования не требуется применение генераторных установок. При этом данный метод предоставляет такую глубинность исследований, которую невозможно достигнуть в рамках методов с контролируемым источником. Еще одним значимым отличием метода магнитотеллурическое зондирования от методов с контролируемым источником является необходимость перехода от отдельных компонент электромагнитного поля к передаточным функциям. Переход к передаточным функциям позволяет исключить из рассмотрения неизвестные параметры источников естественного электромагнитного поля.
© digitrode.ru