Диссертация (1103043), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Представленырешениясистемыуравнений,описывающейпроцессраспространенияимпульса, включая описание движения фронта сигнала, в зависимости от видафункции диэлектрической проницаемости.Вглаве2представленатеоретическаямодельвзаимодействиясверхширокополосного импульсного сигнала с диэлектриком, имеющимпроводимость.Учтенапроводимостьвфункциидиэлектрическойпроницаемости, определены параметры диэлектрической проницаемости,описывающие уменьшение затухания с уменьшением частоты зондирующегоимпульса. Проведены численные расчеты для сравнения квазистационарногоприближения, в котором работает метод становления поля электроразведки сточнымирешениямидлявыбранныхпараметровдиэлектрическойпроницаемости.В главе 3 приведены конструктивные особенности моноимпульсныхсверхширокополосных георадаров, и изложены полученные с их помощьюрезультаты экспериментов. Дано сопоставление результатов георадарного11зондирования с результатами зондирования другими геофизическими методамитех же объектов и описаны области эффективного применения георадарногозондирования.В заключении перечислены основные результаты диссертационнойработы и выводы.Ниже представлен краткий обзор развития дистанционных методовзондирования как введение в круг решаемых задач.Обзор развития основных дистанционных геофизических методовзондированияВ конце 19 века начались первые опыты по передаче информации врадиоволновом диапазоне.
Было обнаружено влияние среды распространенияна параметры передаваемых сигналов. С тех пор, решение обратной задачи, т.е.восстановление свойств среды по регистрации прошедших через неё сигналов,во всех диапазонах длин электромагнитных волн, не теряет своей актуальности.Для зондирования земной поверхности наиболее значимыми в настоящеевремя представляются сейсмическое и электромагнитное зондирование.
Впоследние десятилетия они являются основным источником информации оглубинном строении земной коры на суше и в акваториях. Решение обратнойзадачи восстановления параметров среды по изменениям сигналов, прошедшихчерез неё, становится проще, если есть достаточно ясное представление о том,как решать прямую задачу. Решение прямой задачи предполагает приём иобработку сейсмических или электромагнитных сигналов, прошедших черезсреду с наименьшим затуханием от источника к приёмнику, когда отражённыесигналы слабее прямого. Экспериментально прямая задача связи регистратора иизлучателя в природных средах со средней и высокой проводимостью (важнойсоставляющей комплексного коэффициента диэлектрической проницаемости),какими являются всегда содержащие флюиды грунты на большой глубине или12морская вода, несколько проще изначально решалась в сейсмике.
Если длясейсмических волн затухание при распространении убывает с ростомплотности среды, то для электромагнитных волн затухание определяется, впервую очередь, проводимостью среды распространения.Исторически, с начала 20 века, первыми для цели зондирования началиприменяться электромагнитные поля. С момента проведения первых опытов поизлучениюираспространениюрадиоволнПоповымиМаркони,электромагнитные волны стали основой для развития многих технологий.Возможность«просвечивания»горныхпородспомощьюрадиоволнустановлена еще в 1910—1911 гг. немецкими учеными Г. Лови и Г. Леймбахом.Ими же в 1912 г. предложен интерференционный метод для поиска руд и водыс помощью радиопросвечивания.
В нашей стране первые опыты поэлектроразведкеместорожденийполезныхископаемых,вкоторыхиспользовались электромагнитные волны, проводил А.А. Петровский вдвадцатых годах прошлого столетия [11].Однако, уже после Второй мировой войны более востребованными,прежде всего для поиска месторождений углеводородов на суше и на днеакваторий, стали сейсмические методы исследования. Для этого былонесколько объективных причин.Для приёма сейсмических колебаний скорость цифровой регистрации иобработки информации, например, в верхней части разреза на суше и воде,требуется быстродействие аналого-цифровых устройств, примерно на 3-4порядка меньше, чем для приёма электромагнитных волн, используемых наэтих глубинах со сравнимой разрешающей способностью.
Это существеннооблегчало конструирование приёмных устройств, когда средства цифровойрегистрации были слабо развиты.Сейсмическоеиспользованиемзондированиеконтролируемогоосуществлялось,источника,адлявосновном,сэлектромагнитногозондирования на ранней фазе развития часто использовались электромагнитные13поля естественного происхождения. Контролируемый источник сейсмическихколебанийполвекаэлектромагнитный,назадтехнологическиобеспечивающийбылосходныепрощесоздать,потребительскиечемсвойствасистемы зондирования в целом. Немаловажно и то, что знание параметровисточника, его конфигурации и места расположения существенно облегчалорешение обратной задачи и интерпретацию экспериментальных данных.Чем плотнее среда, чем больше в ней флюидов, тем меньше затухаютсейсмические колебания и, как правило, больше электромагнитные.
Этопозволяло регистрировать отражение сейсмических колебаний с большихглубин, где залегали полезные ископаемые, а с помощью электромагнитныхволн добиться таких же результатов было труднее.Особенно активно сейсмическое и электромагнитное зондирование началиразвиваться во второй половине 20 века на технологических заделах,сформированныхприсозданииисовершенствованииновыхсистемвооружений, созданных во время и после Второй мировой войны. Прямаякорреляцияпрослеживаетсямеждупрогрессомвэкспериментальныхвозможностях этих методов и успехами в создании элементной базы микро исиловой электроники, создании ЭВМ, подземных и подводных систем связи иобнаружения.По своей природе оба метода относятся к волновым косвеннымгеофизическим методам, позволяющим получать, в результате решенияобратныхзадачсейсмическогоиэлектромагнитногозондирования,информацию о параметрах среды, содержащуюся в характеристиках волн,отражённых от структурных неоднородностей [12]. Для обоих методовзначения их основных параметров в среде определяются, в большинствеслучаев, одними и теми же причинами: структурой, текстурой пород,содержанием в них флюидов, которые, в свою очередь, связаны с литологией,пористостью (пустотностью) и другими причинами, имеющими природное илитехногенное происхождение.14В результате сейсмического зондирования американскими и английскимиучёными донных отложений в Мексиканском заливе в пятидесятые годыпрошлого столетия, были открыты гигантские месторождения углеводородов.С этого момента, в развитие сейсмоакустических методов зондирования, кромебюджетных средств, в больших объёмах начали вкладываться средствапубличных нефтегазовых компаний, что и предопределило их опережающееразвитие на десятилетия.Сравнительный вклад двух методов в середине прошлого века впрактическую геологоразведку основных полезных ископаемых: нефти и газа,можно охарактеризовать так.
В то время, как сейсмические методы ужепозволяли, с приемлемой достоверностью и разрешением, обнаруживатьперспективные на содержание углеводородов участки как на суше, так и наморском дне, индукционные электромагнитные методы не обеспечивалинеобходимые для практического использования глубину зондирования иразрешающуюспособность,азондированияограничиваласьэффективностьнеизвестностьюмагнитотеллурическогопараметровисточникаизлучения и низким пространственным разрешением. Это отводило глубиннымметодамэлектромагнитногозондированиядлительноевремярольгеологоразведочной технологии второго плана. С высокой разрешающейспособностью и на достаточную для практики глубину в это время, с помощьюэлектромагнитных волн, определяли толщину льдов в Антарктиде и Арктике иискали воду в песчаных пустынях [13].Разная физическая природа сейсмических и электромагнитных волн призондированиипозволяетрассматриватьполучаемыеданныекаквзаимодополняющие и использовать оба физически независимых метода вгеологоразведке для всестороннего описания исследуемой среды.В природных горных породах, проводимость и обратная ей величина удельное сопротивление очень часто связаны с плотностью среды, от которойзависит и коэффициент акустической жёсткости.
Сейсмограмма, как правило,15контрастней чем радарограмма выделяет горизонтальные слои на глубинахпорядка 100 м и более, но неоднородности верхних слоев грунта в нейпрактически не отображаются из-за малых различий скоростей упругих волн всоседних слоях. Можно предположить, что в верхней части разреза на земнойповерхностидляданноговидагрунтаможетсуществоватьглубиназондирования, выше которой более полную информацию о структурныхсвойствах грунта даст применение электромагнитных методов зондирования, аниже которой более эффективно применять сейсмическое зондирование.
Этоособенно хорошо заметно при сопоставлении экспериментальных данных насухих грунтах и на вечной мерзлоте. При этом особенно ценным для практикиявляется расширение зоны, где сравнительная эффективность методовэлектромагнитногоисейсмическогозондированиясопоставимы,экспериментальные данные дополняют друг друга и их можно сравнивать. Длясейсмических методов такой подход предполагает повышение эффективности всредах с низкой плотностью, а для электромагнитных методов это требуетповышения глубины зондирования в средах с высокой проводимостью.Вкласседесятилетияметодовэлектромагнитногополучилинаибольшеезондирования,враспространениепоследниеметодмагнитотеллурического зондирования, использующий в качестве излучателяэлектромагнитные поля естественного происхождения и методы малоглубинного электромагнитного зондирования с исследованием переходныхпроцессов от контролируемых источников, которыми, как правило, являютсяпетли с током [14].Использованиемагнитотеллурическогозондированияограничиваетсянеизвестностью параметров источника излучений и низким пространственнымразрешением, а индукционные электромагнитные методы сравнительнотрудоёмки и, для многих приложений, не обеспечивают необходимые дляпрактическогоиспользованияглубинузондированияиразрешающуюспособность.16Плоские гармонические электромагнитные поля рассматриваются в теориимагнитотеллурических методов в диапазоне частот от 0.0001 Гц до 20 кГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
