Технология зондирования методом становления поля в ближней зоне (ЗСБ) занимает ведущее место в области электромагнитных исследований геологической среды в диапазоне глубин от первых десятков до первых сотен метров. Она успешно применяется в региональной, поисково-разведочной, инженерно-геологической, гидрогеологической и экологической геофизике.
Теоретические основы метода
Зондирование становлением поля (ЗС) – метод электромагнитного зондирования с искусственным (контролируемым) источником, основанный на изучении поля переходных процессов, которое возбуждается в земле при импульсном изменении тока в источнике [Хмелевской, 1984; Ваньян, 1997].
Для возбуждения поля переходных процессов необходимо создать импульсное переключение тока в питающей (генераторной) установке. Практически создать токовый импульс сложно, поэтому наиболее широкое распространение получило ступенчатое возбуждение поля (как правило, выключение тока).
При изменении силы тока в источнике в проводящей среде возникает неустановившееся электромагнитное поле, то есть имеет место процесс становления поля. В начальный момент времени (на малых временах измерения после переключения тока в питающей петле) вторичные токи распределяются в приповерхностной части разреза. Затем, с течением времени, (на больших временах измерения после переключения тока в питающей петле) токи начинают проникать в более глубокие слои, затухая с удалением от источника.
Распространеие неустановившегося электромагнитного поля петли
Таким образом, глубина проникновения поля переходных процессов в землю возрастает с увеличением времени, прошедшего с момента выключения тока в генераторной установке, и называемого временем становления поля. При этом измеряемый в приёмной установке сигнал спадает до нуля, изменяясь сложным образом. Зависимость сигнала в точке наблюдения от времени становления называется кривой становления поля. Вид кривой становления определяется распределением проводимости в разрезе, что позволяет проводить зондирования, изучая зависимость компонент электромагнитного поля от времени. Кроме того, характер становления электромагнитного поля зависит от расстояния между источником и приёмником.
В зависимости от разноса между питающими и приёмными установками, а также от изучаемых времён процесса становления поля, различают две модификации ЗС – в дальней (ЗСД) и в ближней (ЗСБ) зонах. В методе ЗСБ измерения проводятся вблизи источника, что приводит к увеличению локальности и детальности исследования. В этом состоит одно из важнейших преимуществ метода ЗСБ.
Система наблюдений
В последние годы широкое распространение получила так называемая «профильная соосно-выносная (многоразносная) система наблюдений», в отличие от применявшейся ранее соосной установки наблюдений. Точки наблюдений (пункты расположения приемных датчиков) располагаются на профиле с равномерным шагом, без перекрытий, либо с перекрытием (крайние точки расстановки являются общими для соседних расстановок), измерения на них производятся при двух различных положениях генераторной петли.
Применение выносных зондирований имеет целью сгущение шага при одновременном уменьшении затрат на размотку генераторных петель. При этом, однако, следует помнить, что при одномерной интерпретации информационная значимость выносных зондирований уступает соосным.
Виды установок ЗСБ
Аппаратура
В число основных блоков аппаратуры метода ЗСБ входят: генераторное устройство, измерительное устройство и блок управления, обеспечивающий синхронизацию работы генератора и измерителя. ООО «Северо-Запад» при работах методом ЗСБ использует в основном аппаратуру «Цикл-8». В настоящее время выпущено более 80 комплектов этой аппаратуры, она пользуется популярностью не только в России, но и за рубежом (Белоруссия, Украина, Армения, Казахстан, Южная Корея, ЮАР, Израиль, Перу).