Технология магнитотеллурических зондирований (МТЗ) является лидирующей в области региональных электроразведочных исследований. Важные области ее применения — изучение перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов и оценка сейсмической опасности регионов.
Физические основы метода
Метод магнитотеллурического зондирования (МТЗ) основан на изучении естественного переменного электромагнитного поля Земли – магнитотеллурического поля (МТ-поля). Естественное электромагнитное поле содержит колебания различной частоты. За счет явления скин-эффекта более высокочастотные колебания МТ-поля быстрее затухают с глубиной, в то время как низкочастотные компоненты спектра проникают на большие глубины. Соответственно, высокочастотные составляющие поля несут информацию лишь о приповерхностной части разреза. С понижением частоты вклад более глубоких частей разреза в наблюдаемое поле возрастает, и мы получаем информацию о глубинной части геоэлектрического разреза.
Таким образом, МТЗ представляет собой разновидность индукционного частотного зондирования. В отличие от других методов индукционного зондирования (ЧЗ и ЗС), МТЗ не требует использования генераторных установок, и, в то же время, обеспечивает глубинность исследований, не достижимую в методах с контролируемым источником [Хмелевской, 1984; Жданов, 1986]. Еще одно существенное отличие МТ-методов от методов с контролируемым источником связано с необходимостью перехода от отдельных компонент ЭМ-поля к так называемым передаточным функциям, представляющим собой, по сути, отношения определенных компонент поля, измеренных в одной или двух точках. Переход к передаточным функциям позволяет исключить из рассмотрения неизвестные параметры источников естественного электромагнитного поля.
Измеряемыми величинами являются электрические (Ех и Еу) и магнитные (Нх, Ну и Нz) составляющие. Величину сопротивления среды определяет импеданс – отношение горизонтальных составляющих электромагнитного поля — электрической к магнитной (Ех/ Ну) и (Еу/ Нх) на различных периодах (частотах) колебаний поля.
Природа низкочастотного (менее 1 Гц) МТ-поля в первую очередь связана с взаимодействием исходящего от Солнца и изменяющегося во времени потока заряженных частиц (солнечного ветра) с магнитосферой и ионосферой Земли. Магнитные бури – интенсивные изменения поля (в магнитных компонентах – до многих сотен нТл), для которых характерен резкий (в течение первых часов) рост напряженности и ее последующий длительный (продолжительностью до нескольких суток) спад. Высокочастотные вариации связаны в основном с полями дальних гроз (преимущественно тропической области) и называются атмосфериками. Они наиболее интенсивны в диапазоне частот от первых Гц до первых кГц. Причем в этом диапазоне имеется ряд резонансных частот (где колебания особенно велики).
Существующие на сегодняшний день модификации метода МТЗ позволяют проводить исследования в очень широком диапазоне глубин – от первых десятков метров до первых сотен километров.
Аппаратура
Магнитотеллурические зондирования выполняются с использованием аппаратуры MTU фирмы «Phoenix Geophysics» (Канада): пятиканальных измерительных станций MTU-5 и MTU-5A, позволяющих регистрировать электрические (Ex, Ey) и магнитные (Hx, Hy, Hz) компоненты магнитотеллурического поля, а также двухканальных станций МТU-2E, регистрирующих только электрические компоненты МТ-поля (Ex, Ey). Вариации электрического поля измеряются с помощью электрических диполей длиной около 100 м со слабополяризующимися электродами PE-2, а вариации магнитного поля – с помощью индукционных датчиков МТС-50 и АМТС-30 (в режиме АМТЗ).
Методика полевых наблюдений
Вид съемки (профильная или площадная), а также сеть наблюдения определяется задачами работ.
Схема расстановки станций определяется инструкцией и условиями съёмки. Обычно расстановка осуществляется с использованием следующей методики:
· зондирования проводятся на сравнительно ровной площадке размером 100 x 100 м;
· ветровые помехи устраняются путем прикапывания электрических диполей и размещения индукционных датчиков в канавах, прикапываемых землей (вертикальный магнитный датчик забуривается в землю с помощью специального ручного бура);
· используется пятиэлектродная крестообразная электрическая измерительная установка, заземленная слабополяризующимися электродами;
· линии электрических датчиков выкладываются по буссоли;
· магнитные датчики выставляются по уровню и буссоли.
Регистрация проводится в синхронном режиме одновременно несколькими станциями. Это позволяет обрабатывать получаемый материал в так называемом “синхронном” режиме с целью подавления некоррелируемых шумов и повышения качества МТ-данных.
Время регистрации на рядовых пунктах наблюдения составляет не менее 30 минут в режиме АМТЗ, 12 часов в режиме МТЗ, 2 суток в режиме ГМТЗ (см. ниже).
Определение координат точек осуществляется в автоматическом режиме, с использованием встроенных в регистрирующий модуль GPS.