Материал: Электроразведка. (Для крусача) Метод ВП
6
вертикального
зондирования
,
а
также
на
осуществимость
измерений
как
в
режиме
одиночных
,
так
и
периодических
однополярных
импульсов
тока
.
Полевые
работы
Е
.
А
.
Сергеев
и
Н
.
Н
.
Рагулин
не
провели
из
-
за
нехватки
средств
.
В
послевоенные
годы
профессор
В
.
Н
.
Дахнов
и
его
сотрудники
разработали
методику
измерений
полей
ВП
в
скважинах
(
электролитический
каротаж
),
получившую
широкое
распространение
при
каротаже
скважин
на
угольных
месторождениях
и
в
некоторой
мере
на
нефтяных
месторождениях
.
Характерная
черта
этой
методики
заключается
в
том
,
что
измерения
выполняются
в
непосредственной
близости
от
токового
электрода
с
помощью
одно
-
или
двухэлектродного
потенциал
-
зонда
,
причем
интерпретируются
по
графикам
потенциала
ВП
[83-85,
319].
Применение
электролитического
каротажа
обеспечило
выделение
угольных
пластов
в
тех
случаях
,
когда
они
мало
отличаются
по
удельному
электрическому
сопротивлению
и
когда
другие
электрометрические
методы
неэффективны
[40, 41, 79].
Внедрение
электролитического
каротажа
в
практику
стимулировало
научный
интерес
к
явлению
ВП
.
В
50-
х
годах
в
Московском
нефтяном
институте
*
и
во
Всесоюзном
научно
-
исследовательском
институте
геофизических
методов
разведки
(
ВНИИгеофизика
)
разносторонне
исследована
ВП
и
дано
теоретическое
объяснение
этому
явлению
[83, 166, 167, 174 - 177].
*
Ныне
Московский
институт
нефтехимической
и
газовой
промышленности
имени
И
.
М
.
Губкина
.
6
Одновременно
были
предприняты
опытные
работы
по
методу
ВП
и
на
рудных
месторождениях
.
В
1948
г
.
на
Урале
сначала
Г
.
П
.
Саковцев
(
Свердловский
горный
институт
),
затем
А
.
С
.
Поляков
(
ВИРГ
)
провели
исследования
,
в
свое
время
намеченные
,
но
не
осуществленные
Н
.
Н
.
Рагулиным
.
При
этом
А
.
С
.
Поляков
показал
преимущество
схемы
срединного
градиента
по
сравнению
со
схемой
прослеживания
изолиний
потенциала
ВП
и
подтвердил
целесообразность
использования
предложенного
К
.
Шлюмберже
параметра
PP.
Этот
параметр
в
дальнейшем
назван
поляризуемостью
,
и
обозначен
η
).
В
1949
г
.
на
месторождениях
Среднего
Урала
были
изучены
зависимости
ВП
от
поляризующего
тока
и
времени
зарядки
,
на
основании
которых
А
.
С
.
Поляков
сделал
вывод
о
необходимости
применять
длительную
зарядку
и
большую
силу
тока
,
чтобы
обеспечить
достаточное
значение
измеряемых
сигналов
ВП
.
А
.
С
.
Поляков
также
показал
преимущество
измерений
мгновенных
значений
напряжения
ВП
после
отдельных
импульсов
тока
перед
измерением
средних
значений
напряжения
ВП
,
осуществляемым
с
помощью
пульсатора
в
режиме
периодических
импульсов
тока
,
как
это
делали
,
следуя
примеру
К
.
Шлюмберже
.
А
.
С
.
Поляков
рассмотрел
возможные
источники
возникновения
ВП
рудных
залежей
и
горных
пород
и
подчеркнул
,
что
«
к
вопросам
интерпретации
полевого
материала
по
данному
методу
следует
подходить
с
большой
осторожностью
,
так
как
наряду
с
поляризацией
рудных
тел
может
наблюдаться
довольно
значительная
поляризация
и
вмещающих
пород
» [221,
с
. 38].
В
1950-1951
гг
.
опытные
работы
проведены
экспедициями
ВИРГ
в
Казахстане
и
на
Алтае
,
Свердловским
горным
институтом
на
Урале
,
Ташкентским
политехническим
институтом
в
Узбекистане
.
Мнения
о
перспективах
и
формах
применения
метода
ВП
оказались
противоречивыми
.
Недостаточная
изученность
закономерностей
ВП
привела
к
разногласиям
в
истолковании
наблюдавшихся
эффектов
.
Серьезной
проблемой
было
признано
выделение
аномалий
ВП
,
порождаемых
рудными
телами
,
на
фоне
поляризации
вмещающих
пород
.
Г
.
П
.
Саковцев
выполнил
специальные
лабораторные
исследования
над
моделями
рудных
тел
и
теоретические
расчеты
,
чтобы
оценить
возможное
в
полевых
условиях
значение
аномалий
ВП
.
Он
пришел
к
заключению
,
что
в
силу
весьма
малой
плотности
поляризующего
тока
,
действующей
на
поверхности
рудного
тела
,
и
соответственно
малой
э
.
д
.
с
.
ВП
«
в
полевых
условиях
при
разносах
установки
500
м
и
токе
I = 10
А
вызванная
поляризация
оруденения
практически
отсутствует
и
наблюдается
7
лишь
поле
приэлектродных
зон
» [245,
с
. 35].
Под
полем
приэлектродных
зон
понимался
эффект
выравнивания
потенциалов
горных
пород
,
которые
за
счет
изменения
концентрации
растворов
в
приэлектродных
зонах
приобрели
высокий
положительный
потенциал
вблизи
положительного
токового
электрода
и
отрицательный
-
вблизи
отрицательного
электрода
.
Эта
идея
была
близка
к
гипотезе
А
.
С
.
Полякова
,
утверждавшего
,
что
«
основной
причиной
образования
вызванных
потенциалов
горных
пород
в
рассмотренном
случае
является
накопление
зарядов
в
неоднородном
поле
,
существующем
вблизи
питающих
электродов
» [221,
с
. 37].
Теоретическое
подтверждение
идеи
дал
Ю
.
П
.
Булашевич
,
показавший
,
что
«
при
условии
физической
и
химической
неоднородности
среды
необходимость
существования
подобных
зарядов
является
простым
следствием
макроскопической
теории
поля
» [35,
с
. 58].
Полевые
работы
,
выполненные
в
1952-1953
гг
.
на
месторождениях
Рудного
Алтая
Ю
.
С
.
Рыссом
и
автором
,
подтвердили
возможность
получения
значительных
аномалий
ВП
над
рудными
телами
,
и
в
Каменской
геофизической
экспедиции
метод
ВП
стал
применяться
для
разделения
электроразведочных
аномалий
,
обусловленных
электронопроводящими
рудными
объектами
и
ионопроводящими
«
карманами
»
наносов
,
обводненными
тектоническими
зонами
и
т
.
п
.
Объяснение
аномалиям
ВП
пытались
найти
в
эффекте
объемной
поляризации
сульфидных
вкрапленников
.
В
1953
г
.
американский
геофизик
Д
.
Блейл
[338]
все
наблюдаемые
эффекты
ВП
объяснил
влиянием
рассеянной
рудной
минерализации
(
поляризацию
ионопроводящих
горных
пород
он
отвергал
).
На
большую
роль
вкрапленности
указывал
,
исходя
из
теоретических
соображений
,
и
немецкий
геофизик
В
.
Бухгейм
[342, 343],
изучавший
поляризацию
при
возбуждении
ее
переменным
током
различной
частоты
.
Ю
.
П
.
Булашевич
теоретически
оценил
роль
вкрапленности
и
сделал
важный
вывод
о
возможности
создания
заметных
полей
ВП
рудными
зонами
с
достаточной
концентрацией
сульфидной
вкрапленности
[34].
С
1954
г
.
разработкой
метода
ВП
занялся
вновь
организованный
Всесоюзный
научно
-
исследовательский
институт
методики
и
техники
разведки
(
ВИТР
).
Группе
сотрудников
,
в
том
числе
М
.
В
.
Семенову
и
автору
этих
строк
,
уже
имевшим
опыт
полевых
и
лабораторных
исследований
ВП
,
было
поручено
создать
надежную
аппаратуру
,
изучить
закономерности
ВП
горных
пород
и
руд
,
опробовать
этот
метод
на
различных
месторождениях
и
оценить
его
практические
возможности
.
Л
.
М
.
Иоффе
сконструировал
несколько
видов
экспериментальной
аппаратуры
,
которая
обеспечила
осциллографическую
запись
спада
напряжения
ВП
после
импульсов
постоянного
тока
.
С
этой
аппаратурой
М
.
В
.
Семенов
,
Л
.
С
.
Хлопонина
и
Н
.
А
.
Пишпарева
разносторонне
исследовали
ВП
электронопроводящих
минералов
и
ионопроводящих
горных
пород
[53,
137].
Одновременно
в
содружестве
с
Каменской
геофизической
экспедицией
ВИТР
провел
опытные
работы
на
безрудных
участках
и
полиметаллических
месторождениях
Рудного
Алтая
.
В
итоге
были
собраны
материалы
,
позволившие
уточнить
закономерности
ВП
горных
пород
и
руд
,
сформулировать
требования
к
аппаратуре
и
предложить
методику
истолкования
результатов
полевых
измерений
.
Последняя
основывалась
на
обнаруженной
устойчивости
поляризуемости
безрудных
пород
,
превышение
верхнего
предела
которой
оказалось
надежным
признаком
влияния
электронных
проводников
.
Полевые
данные
свидетельствовали
о
причинной
связи
выявляемых
аномалий
ВП
с
зонами
рудной
минерализации
[53, 122, 123, 140, 242].
В
1957-1958
гг
.
метод
ВП
был
опробован
на
разнообразных
рудных
месторождениях
в
Грузии
,
Центральном
Казахстане
,
на
Кольском
полуострове
.
Полученные
данные
позволили
рекомендовать
метод
для
производственного
применения
как
эффективное
средство
поисков
месторождений
,
представленных
сульфидными
рудами
,
особенно
вкрапленными
,
которые
являются
трудным
объектом
для
других
геофизических
методов
.
Для
внедрения
метода
ВП
ВИТР
в
1958
г
.
изготовил
10
комплектов
приставок
,
8
позволивших
использовать
для
проведения
работ
методом
ВП
распространенные
тогда
в
геофизических
организациях
электроразведочные
потенциометры
ЭП
-1
и
бензоэлектрические
зарядные
агрегаты
[109].
В
1960
г
.
выпуск
партии
таких
приставок
был
организован
О
.
М
.
Шаповаловым
в
Челябинской
экспедиции
.
В
Казахстане
были
изготовлены
приставки
к
электронному
стрелочному
компенсатору
ЭСК
-1,
которые
в
дальнейшем
были
усовершенствованы
и
приспособлены
для
работ
в
режиме
разнополярных
импульсов
[235].
Изготовление
упрощенной
аппаратуры
позволило
многим
экспедициям
провести
опытно
-
производственные
работы
и
убедиться
в
целесообразности
применения
метода
ВП
.
Внедрению
метода
ВП
способствовали
публикации
методических
указаний
[143],
освещающих
опыт
практического
использования
метода
ВП
.
Одновременно
были
предприняты
меры
для
организации
серийного
выпуска
специальной
аппаратуры
.
В
1959
г
.
ВИТР
,
ВНИИгеофизика
и
Мытищинский
приборостроительный
завод
(
МПЗ
)
совместно
разработали
опытный
образец
станции
ВП
-59
с
осциллографической
записью
измеряемого
напряжения
на
фотобумагу
[211 ].
В
1960
г
.
на
МПЗ
был
налажен
серийный
выпуск
станций
ВП
-59,
получивших
широкое
распространение
в
СССР
и
за
рубежом
.
В
последующие
годы
ВИТР
и
МПЗ
разработали
новые
виды
автомобильной
,
облегченной
и
переносной
аппаратуры
:
ВП
-62,
ВПО
-62
и
ВПП
-67.
Одновременно
А
.
С
.
Поляков
и
Н
.
И
.
Воскобойник
[2231
сконструировали
регистратор
,
позволяющий
записывать
напряжение
ВП
на
бумажную
ленту
.
В
1958-1961
гг
.
сотрудники
ВИТР
разработали
основы
скважинных
вариантов
метода
ВП
[258-260].
В
последующие
годы
скважинные
варианты
опробованы
во
многих
районах
СССР
.
Для
обеспечения
скважинных
работ
ВИТР
и
МПЗ
разработали
электроразведочную
станцию
ВПС
-63,
серийно
выпускаемую
МПЗ
с
1964
г
. [268].
Еще
в
1957-1958
гг
.
сотрудники
МГРИ
М
.
И
.
Плюснин
и
А
.
Ф
.
Постельников
предложили
методику
непрерывных
измерений
кажущейся
поляризуемости
[217],
которая
удачно
была
опробована
на
месторождениях
вкрапленных
руд
,
но
лишь
в
последнее
время
нашла
надежное
техническое
подкрепление
в
виде
автоматической
аппаратуры
,
разработанной
в
объединении
«
Сибцветметавтоматика
»
В
.
Ф
.
Лебедевым
,
В
.
Р
.
Шефером
и
В
.
И
.
Иголкиным
.
Массовый
выпуск
аппаратуры
позволил
осуществить
повсеместное
внедрение
метода
ВП
в
геологоразведочную
практику
.
Работники
производственных
организаций
на
Рудном
Алтае
(
В
.
А
.
Белаш
,
Я
.
В
.
Маркушин
),
Урале
(
О
.
М
.
Шаповалов
),
Кавказе
(
А
.
Е
.
Гезин
),
в
Норильске
(
А
.
М
.
Волыхин
),
Средней
Азии
(
А
.
Н
.
Балашев
,
И
.
И
.
Попов
,
В
.
И
.
Могильников
)
не
только
активно
осваивали
новый
электроразведочный
метод
,
но
и
внесли
важный
вклад
в
его
принципиальные
теоретические
и
экспериментальные
положения
.
А
.
Ф
.
Кондратенко
и
Г
.
Я
.
Шайдуров
(
Красноярск
)
разработали
несколько
видов
оригинальной
аппаратуры
и
заметно
повлияли
на
выбор
технических
решений
,
реализованных
в
новой
аппаратуре
,
выпускаемой
заводами
и
подготавливаемой
к
серийному
выпуску
[150-152].
В
решении
вопросов
теории
метода
и
электрохимической
природы
процессов
ВП
сыграли
значительную
роль
сотрудники
вузов
и
научно
-
исследовательских
институтов
:
И
.
И
.
Рокитянский
, A.
Ф
.
Постельников
,
Д
.
А
.
Фридрихсберг
,
М
.
П
.
Сидорова
, B.
В
.
Кормильцев
,
Б
.
И
.
Геннадиник
,
Р
.
В
.
Улитин
,
Г
.
Н
.
Михайлов
,
Э
.
Н
.
Кузьмина
,
Г
.
П
.
Нечаева
,
В
.
В
.
Жаворонкова
,
В
.
С
.
Моисеев
и
другие
.
Фронт
применения
метода
ВП
в
последние
годы
включил
в
себя
исследования
в
рудниках
,
на
нефтегазовых
,
пегматитовых
,
бокситовых
месторождениях
,
при
решении
инженерно
-
геологических
задач
благодаря
работам
С
.
В
.
Бадаляна
[12-14],
А
.
В
.
Куликова
,
З
.
Д
.
Кругловой
[163, 165],
М
.
И
.
Голода
[72, 73],
Н
.
А
.
Гладкова
[70],
В
.
А
.
Ряполовой
[244]
и
многих
других
.
Публикации
теоретических
и
экспериментальных
работ
профессора
Фрайбергской
горной
академии
(
ГДР
)
В
.
Бухгейма
[37, 38, 342, 343]
привлекали
внимание
советских
9
геофизиков
и
послужили
толчком
для
исследований
процессов
ВП
на
переменном
токе
.
С
I960
г
.
такие
исследования
проводятся
в
Институте
геофизики
Уральского
научного
центра
АН
СССР
Г
.
В
.
Астраханцевым
и
Р
.
В
.
Улитиным
[8, 9, 283, 284].
В
последующие
годы
аппаратура
,
методика
и
теоретические
аспекты
амплитудных
и
фазовых
способов
регистрации
процесса
ВП
успешно
разрабатывались
во
МГРИ
(
Л
. 3,
Бобровников
,
В
.
П
.
Мельников
,
В
.
А
.
Попов
и
другие
),
ВНИИгеофизике
(
А
.
В
.
Куликов
,
Е
.
А
.
Шемякин
),
КазВИРГ
(
В
.
Ф
.
Сарбаш
,
В
.
И
.
Лемец
),
СКВ
Казахского
опытно
-
экспериментального
завода
геофизических
приборов
(
В
.
Д
.
Жильников
),
Институте
мерзлотоведения
СОАН
СССР
(
Б
.
И
.
Геннадиник
) [64, 192, 276, 286, 287, 318].
В
1972
г
.
была
разработана
электроразведочная
станция
ИНФАЗ
-
ВП
,
предназначенная
для
фазовых
измерений
ВП
в
диапазоне
частот
от
0,3
до
78
Гц
,
затем
в
1975
г
.
переносная
аппаратура
ВПФ
,
дающая
техническую
базу
для
широкого
внедрения
метода
ВП
на
переменном
токе
[120, 276, 286].
За
рубежом
удачную
аппаратуру
измерений
на
импульсном
и
периодическом
переменном
токе
создали
в
США
и
Канаде
А
.
Брант
,
Р
.
Болдвин
,
Г
.
Сигел
,
Ф
.
Халлоф
.
С
начала
50-
х
годов
частные
фирмы
«
Ньюмонт
» (Newmont Mining Co), «
Мак
-
Фар
» (McPhar
Geophysics Ltd), «
Шарп
Инструменте
» (Sharp Instruments)
и
другие
успешно
применяли
метод
ВП
при
поисках
рудных
месторождений
.
Несколько
позднее
американские
ученые
нашли
путь
к
поискам
с
помощью
метода
ВП
подземных
вод
[218, 395].
1959
г
.
оказался
исключительно
«
урожайным
»
на
интереснейшие
публикации
.
Появилась
статья
Р
.
Болдвина
[332]
и
монография
под
редакцией
видного
американского
геофизика
Дж
.
Вэйта
[388],
освещавшие
результаты
десятилетней
работы
большого
коллектива
специалистов
.
Дж
.
Шафл
[403]
описал
экспериментальные
исследования
поляризации
ионопроводящих
сред
.
Д
.
Маршалл
и
Т
.
Мэдден
[380]
теоретически
Рис
. 2.
Затраты
в
мире
на
геофизические
работы
в
1950-1969
гг
. (
по
Ж
.
Бертину
[336]).
Методы
: 1 -
ВП
, 2 -
сопротивлений
, 3 -
электромагнитные
индукционные
, 4 -
магниторазведка
, 5 -
гравиразведка
, 6 -
радиоактивные
, 7 -
сейсморазведка
; 8 -
скважинные
работы
; 9 -
другие
работы
; 10 -
общие
затраты
.
10
объяснили
явление
ВП
.
Канадский
геофизик
Г
.
Сигел
[404]
предложил
эффективный
способ
теоретических
расчетов
полей
ВП
в
объемно
поляризуемых
средах
.
Югославский
геофизик
Ф
.
Шуми
[411]
показал
практическую
результативность
рудничных
вариантов
метода
ВП
.
С
середины
60-
х
годов
метод
ВП
вышел
на
первое
место
в
мире
среди
геофизических
методов
,
применяемых
при
поисках
рудных
месторождений
(
рис
. 2).
В
1970
г
.
объем
работ
методом
ВП
в
денежном
выражении
составлял
более
половины
общих
затрат
.
Ведущие
зарубежные
геофизические
фирмы
: «
Синтрекс
» (Scintrex), «
Мак
-
Фар
инструменте
» (McPhar Instruments), «
Феникс
Джеофизикс
(Phoenix Geophysics), «
Хантек
»
(Huntec), «
Кроун
Джеофизикс
» (Crone Geophysics) -
выпускают
на
мировой
рынок
разнообразную
аппаратуру
для
метода
ВП
.
Крупнейшие
горнорудные
корпорации
,
такие
как
«
Ньюмонт
Майнинг
», «
Кеннекот
» (Kennecot Cupper Co), ACAPKO (American Smelting
and Refining Co),
выполняют
научные
разработки
и
широко
применяют
метод
ВП
во
многих
районах
мира
[341, 367, 388].
В
Канаде
,
США
,
Ирландии
,
Перу
,
Австралии
,
Южной
Родезии
,
Филиппинах
,
Иране
,
Турции
и
других
странах
с
помощью
метода
ВП
открыты
полиметаллические
,
медные
и
редкометалльные
месторождения
[354, 355, 358,
359, 366, 369, 371, 389, 391, 393, 399, 419].
Видный
вклад
в
развитие
научных
основ
метода
ВП
и
его
геологоразведочное
применение
внесли
геофизики
социалистических
стран
:
Ж
.
Дойков
[90, 353],
Я
.
Грунторад
[363],
Г
.
Носке
[385, 386],
Ф
.
Шуми
[411-413],
В
.
Выждя
[418]
и
другие
.
В
последние
годы
помимо
многочисленных
статей
появились
крупные
обобщающие
работы
по
методу
ВП
[336, 415].
Одновременно
наметился
качественный
скачок
в
развитии
метода
ВП
.
Экспериментальные
исследования
О
.
М
.
Шаповалова
,
В
.
Ю
.
Черныша
,
А
.
П
.
Карасева
,
М
.
В
.
Семенова
,
Г
.
И
.
Березина
и
других
показали
,
что
поляризация
геологического
тела
протекает
в
несколько
этапов
,
каждый
из
которых
характеризуется
определенным
временем
«
релаксации
»:
от
микросекунд
до
нескольких
суток
[115, 233].
Благодаря
О
.
М
.
Шаповалову
возникла
методика
изучения
дифференциальной
поляризуемости
,
а
стремление
избавиться
от
электродинамических
эффектов
в
ранней
стадии
переходного
процесса
уступило
место
целенаправленному
измерению
и
интерпретации
таких
процессов
[305-307].
Нелинейные
эффекты
ВП
,
специфическим
образом
связанные
с
минеральным
составом
поляризуемых
тел
,
обнаружены
при
низких
плотностях
тока
не
только
в
лабораторных
,
но
и
в
полевых
условиях
.
А
.
А
.
Смирнову
,
Л
.
М
.
Иоффе
,
Л
. 3.
Бобровникову
,
В
.
А
.
Попову
,
В
.
В
.
Сушкевичу
удалось
практически
доказать
возможность
применения
параметров
нелинейных
процессов
для
распознавания
аномалий
ВП
[144, 146,
203].
Оригинальный
метод
изучения
частотных
характеристик
разработан
К
.
Зонге
[424].
Несомненную
научную
новизну
и
практическую
перспективу
имеет
метод
изучения
магнитного
поля
вторичных
токов
ВП
,
предложенный
и
развиваемый
более
10
лет
Г
.
Сигелом
[407].