Физическая сущность метода
Метод основан на регистрации импульсной электромагнитной эмиссии, возникающей в породах под воздействием различных полей напряжений, образуемых различными геологическими объектами и процессами.
Породы, излучая и переизлучая электромагнитные сигналы, постоянно посылают информацию о своем состоянии и процессах, протекающих в них. Чем интенсивнее процесс излучения электромагнитной энергии, тем более вероятно наличие зон аномальной концентрации механических напряжений в земной коре.
1. Природа естественного импульсного электромагнитного поля Земли.
Импульсное электромагнитное поле состоит их трёх источников:
внешнего - солнечная радиация и космические поля;
внутреннего - обусловливается геологическими процессами под или непосредственно на дневной поверхности;
техногенного - разного рода промышленные и бытовые излучения.
Диапазон частот такого интегрального импульсного э.-м. поля от первых герц до мега- и даже гигагерц.
Для целей геологии изучается естественное импульсное электромагнитное поле, генерируемое именно внутренними источниками. На нём и остановимся.
Известно достаточно много процессов и явлений, в результате или в течение которых возникает электромагнитное излучение или электромагнитная эмиссия
(применяются оба термина). Одним из них является пьезоэлектрический эффект минералов и горных пород.
Собственно, именно с него А.А.Воробьев и начал исследовать поле, названное ЕИЭМПЗ. Затем это продолжили В.Н. Саломатин с коллегами
и ученики Воробьева из школы Томского политеха и сейчас подобные работы ведутся в России и Украине, Германии, Израиле (судя по публикациям).
Другим достаточно мощным источником служат тектонические напряжения массива горных пород, особенно на уровне давлений, предшествующих
образованию трещин. Третьим значимым источником выступают различные электрические и электрохимические процессы в породных массивах
(изменения двойного электрического слоя, электронная эмиссия при движении растворов, химические преобразования минералов и пород).
Остальные источники исследованы гораздо слабее либо их вклад достаточно ограниченный. Я по своему опыту на первое место всё-таки поставил бы
динамику и направленность тектонических напряжений в земной коре. В результате образуется скачкообразный всплеск электромагнитного излучения,
который и называется импульсом электромагнитного поля. Он характеризуется резким увеличением амплитуды и энергии излучения и очень коротким
(мили- и микросекунды) временем проявления. Частота следования импульсов ЕИЭМПЗ от первых герц до 20 килогерц, этим поле ЕИЭМПЗ отличается от
атмосферных и техногенных источников. В поле ЕИЭМПЗ отсутствует какая-либо периодичность, характерная для техногенных излучателей, что служит
для разделения этих источников.
2. Особенности поля ЕИЭМПЗ
Экспериментальными исследованиями различных авторов установлено, что при нагружении кристаллических пород давлением возрастает количество,
энергия и амплитуда импульсов ЕИЭМПЗ и перед началом хрупких деформаций достигает максимума. Как только наступает фаза разрушения
(образование трещин), количество импульсов резко (вертикально) уменьшается вплоть до нуля и затем незначительно возрастает до некоторого уровня,
на котором и остаётся. При продолжении нагружения явление повторяется. Если же образования трещин не происходит (например, не хватило давления),
то общий уровень поля ЕИЭМПЗ в напряженном массиве выше, чем в окружающих породах. При растягивающих усилиях механизм образования импульсов аналогичен.
Недавние исследования пластичных пород (глин и суглинков) показали идентичность процессов с кристаллическими породами, хотя общий уровень ЕИЭМПЗ оказался
несколько ниже. Электромагнитное излучение обладает способностью распространения в твердых породах на значительное удаление от источника,
при этом его амплитуда и энергия изменяется достаточно слабо. (Не могу привести конкретные показатели, не встречал еще в литературе, а сам не знаю,
как подступиться. Это важно, поскольку таким образом может быть обоснована глубинность метода, о чём сейчас говорить трудно). Если же на пути
распространения электромагнитного излучения встречается участок замачивания пород либо зона пустоты (обводнённые и сухие трещины и т.п.), то
интенсивность излучения очень резко уменьшается, а при мощной зоне оно вообще рассеивается или поглощается (почему - сейчас объяснять не буду,
надо залезать в физику), эксперименты это подтверждают. Этой особенности пока достаточно для изучения некоторых геологических процессов, хотя
иные возможности применения метода далеко не исчерпаны.
3. Достоинства и ограничения метода ЕИЭМПЗ.
Главными достоинствами является его высокая производительность по сравнению с другими электроразведочными методами.
Так, время измерения занимает первые секунды, больше тратится на переходы между точками. Построение и интерпретация карт также занимает весьма
приемлемое время. Таким образом, используя метод ЕИЭМПЗ можно выделять интересующие участки, на которых ставить иные более дорогие и трудозатратные
методы. Из недостатков следует отметить сложность его применения для оценки глубины залегания аномалеобразующих объектов.
4. Перспективы метода ЕИЭМПЗ.
Сам по себе метод не является панацеей для решения задач. Он носит качественный, а не количественный характер (хотя исследования в этом направлении ведутся).
Он очень эффективен в комбинации с иными геофизическими методами. Хороший результат дает использование связки ЕИЭМПЗ-ВЭЗ, таким образом достигается
объемность исследований. В других случаях используют агнитометрию и ЕИЭМПЗ, т.е., для каждой задачи - оптимальная комплексность. В этом случае
метод ЕИЭМПЗ имеет высокую перспективность. Его широкое применение даст возможность более детально узнать о поле ЕИЭМПЗ и совершенствовать приборную базу.
На главную