генераторно-измерительный комплекс для глубинного

ГЕНЕРАТОРНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ
ГЛУБИННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
ЗЕМНОЙ КОРЫ И МОНИТОРИНГА
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЛЭП.
Жамалетдинов А. А., Токарев А.Д.,Шевцов А.Н. Геологический институт Кольского
научного центра РАН, Песин Л.Б. ИНЭНКО РАН, Невретдинов Ю.М. ЦФТПЭС КНЦ
РАН, Копытенко Ю.А.ИЗМИРАН, Васильев А.Н. ПГИ КНЦ РАН
.
Новизна разработанного генераторно-измерительного комплекса связана, прежде всего, с
использованием нового генератора мощностью до 100 кВт и излучателя в виде двух
взаимно-ортогональных промышленных ЛЭП, подключаемых к источнику поочередно.
Созданный источник позволяет проводить тензорные частотные зондирования глубинной
электропроводности Балтийского щита в дапазоне частот от 0.1 до 200 Гц в радиусе до
500 км от излучателя, то есть на площади порядка 300 тыс. кв. км. Последующая
интерпретация полученных результатов может осуществляться совместно с результатами
магнитотеллурических зондирований на основе единых приемов обработки. Новым
элементом в системе согласования генераторного устройства явился учет изменяющейся
с частотой индуктивности промышленных ЛЭП.
Это позволило выполнить более точную компенсацию реактивного сопротивления и
повысить ток первой гармоники в линии до 90-100 А. Разработаны специальные
программы решения прямой и обратной задачи частотного зондирования с
промышленными ЛЭП. Основными элементами новизны явился учет произвольной
конфигурации контура с проводом и учет частотной зависимости изменения плотности
тока вдоль ЛЭП, учет влияния ионосферы и токов смещения на результаты наблюдений.
Измерения сигналов выполняются, в зависимости от решаемых задач, двумя типами
современных 24-разрядных цифровых станций. Для задач глубинного исследования
строения земной коры (до глубин 40-50 км) и для геоэлектрического (геотектонического)
районирования территорий используется низкочастотная станция MVS-4DS. Для задач
исследования строения верхней части земной коры
(до глубин 5-10 км), для
прогнозирования рудных месторождений и для мониторинга
используется
высокочастотная
станция
СЧЗ-2000.Разработанный
генераторно-измерительный
комплекс для тензорного частотного зондирования земной коры с использованием
системы промышленных ЛЭП разной ориентировки не имеет прямых аналогов в России
и за рубежом.
В качестве близких по направлению работ можно отметить исследования в США по
проекту «Сангвин», где проводилось возбуждение поля с помощью двух взаимноортогональных заземленных питающих линий для задач СНЧ-радиосвязи [Бернстайн и
др., 1974]. Следует упомянуть также работы на ЛЭП постоянного тока «Кабора-Басса» в
Южной Африке [Blohm etc, 1977], на ЛЭП «Волгоград-Донбасс» в Южной России
[Жамалетдинов и др., 1982] и работы на ВЛ-401, выполненные в 1998 году для задач
КНЧ радиосвязи [Собчаков и др., 1999].Однако ни в одном из близких аналогов не
ставилась задача тензорного частотного электромагнитного зондирования земной коры.
Известные в мировой практике опыты глубинного зондирования земли с
промышленными ЛЭП основаны, главным образом, на использовании постоянного
(импульсного) тока, либо на измерении переменного поля от одной линии.
Принципиально новыми для мировой геоэлектрики являются выводы об
электропроводности коры и мантии, вытекающие из результатов количественной
интерпретации данных, полученных с использованием данного генераторно-
измерительного комплекса, такие как (1) о высокой величине полного поперечного
сопротивления литосферы для Карело-Финского сегмента, равной 4·109 Ом·м2, (2) о
слабой анизотропии электропроводности в нижней части земной коры и в верхней мантии
(коэффициент анизотропии λ близок к единице) и (3) о высокой неоднородности и
анизотропии верхней части земной коры мощностью 10-15 км (λ может достигать 1.5 –
1.8).
С применением данного генераторно-измерительного комплекса и разработанной теории
выполнены прогнозные глубинные исследования в Мончегорском медно-никелевом
районе и даны рекомендации, подтвержденные бурением. Важным направлением
применения
разработанного
генераторно-измерительного
комплекса
являются
мониторинговые исследования. На примере изучения влияния лунно-солнечных приливов
на результаты наблюдений показана возможность использования разработанной
методики глубинных зондирований с промышленными ЛЭП для поиска предвестников
землетрясений в сейсмоактивных районах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Велихов Е.П., Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Токарев А.Д., Кононов Ю.М.,Песин
Л.Б., Кадышевич Г.М., Пертель М.И., Вешев А.В., Глубинные электромагнитные
исследования с применением мощных сверхнизкочастотных радиоустановок. // Известия
РАН. Физика Земли, 1998, № 8, С 3-32.
2. Zhamaletdinov A., Shevisov A., Tokarev A., Nevretdinov Yu., Zarkhi I. Tensor EM
soundings with the use on the power transmitting lines on the Baltic shield./ 5-th International
Conference “Problem of Geocosmos”. St.Petersburg, 24-28 May 2004/ Abstract. P. 36-37