Под ВЭЗ в геофизике понимается вертикальное электрическое зондирование. Целью электроразведки является поверхностное изучение грунта на определенной глубине без буровых и горных вскрышных работ местности. В основу метода положено разное электрическое сопротивление пролегающих в земле пород.
Физическая основа исследования грунта
Суть метода электроразведки заключается в измерении электрических свойств удельного сопротивления изучаемых пород (грунтов) и выявлению искомого объекта по отношению к окружающим его породам. В геофизике под удельным сопротивлением породы понимается степень ее способности пропускать ток под воздействием возникающего электрического поля. Эта величина измеряется в Ом·метрах. В скелете горных пород всегда присутствуют трещины, которые заполнены жидкостью или газом. Такие поры имеются даже внутри даже самых плотных отложений: к ним относятся метаморфические и магматические породы. За счет присутствия в трещинах влаги они являются проводниками электрического тока.
Цельные породы, в которых отсутствуют микроканалы, являются диэлектриком. Исключением являются прожилкование руды, встречающиеся в природе редко. С увеличением количества пористости и влагонасыщенности понижается удельное сопротивление материала. Примером является мокрый песок, хорошо проводящий электрический ток.
На удельное электрическое сопротивление влияют и другие факторы. К ним относятся:
- Соленость воды. С увеличением этого параметра показатель УЭС понижается.
- Температура. С ее повышением УЭС также понижается. Следует помнить, что лед является изолятором.
Очень низким УЭС обладают глинистые породы. Это связано со сложными электрохимическими процессами, которые протекают в капиллярах слоя.
Суть метода ВЭЗ
Метод ВЭЗ основан на разной величине удельного электрического сопротивления изучаемых пород почвы. Для этого изготавливается специальная установка, состоящая из питающих АВ и приемных MN электродов, а также источника тока в виде батареи. Все 4 электрода, которые представляют собой металлические штыри, забиваются в почву. После подключения источника питания в земле возникает электрическое поле. Сила проходящего тока измеряется с помощью подключенного в сеть амперметра. Вольтметром фиксируется разность потенциалов на приемных электродах. Результаты полученных измерений дают возможность судить о степени проникновения электрического тока в грунт.
Весь процесс представляет собой серию подобных измерений. Для этого после каждого замера расстояние между электродами постоянно увеличивается: так все глубже происходит проникновение тока. В результате провести исследование грунта на глубину можно примерно до 100-200 м, все зависит от мощности генератора тока.
Используемая аппаратура и погрешности
Для проведения вертикального электрического зондирования грунта используется специальная геологоразведочная аппаратура, которая бывает следующих образцов:
- АЭ-72. Прибор, работающий на постоянном токе.
- АНЧ-3. Аппаратура, используемая переменный ток при частотах 4.88 Гц.
- ЭРА-МАХ и ЭРП-1. Самые современные приборы, которые дают наиболее точные измерения.
Во время проведения работы на качество ее выполнения влияют помехи. Наиболее значительные из них происходят по следующим причинам:
- Шумы, возникающие в аппаратуре и влияющие на точность конечных результатов.
- Неточность установки электродов из-за отклонения их от заданного положения и качество их заземления.
- Влияние проходящих не вдалеке линий электропередач или железных дорог.
- Особенности рельефа местности.
На основании имеющихся нормативных документов величина погрешности не должна превышать величину 5%.
Преимущества способа
Метод вертикального электрического зондирования искусственно создаваемого поля часто применяется при геокартировании или поиске новых месторождений полезных ископаемых, а при исследования на небольшие глубины, первые десятки метров их результаты часто используются для решения инженерно-геологических и технических задач при строительстве, а так же для археологических задач.
Кроме того, практическая ценность метода выражается в следующем:
- Ведется идентификация залегающих слоев грунта с оценкой их мощности.
- Определяется величина загрязнения почвы сточными водами, различными органическими веществами или нефтепродуктами.
- Анализируется степень отфильтрованности почвы.
- Делаются выводы относительно однородности слоев грунта.
Преимуществом ВЭЗ является простота и дешевизна способа. Кроме того, в процессе ведения работы не нарушается сохранность почвенного покрова из-за отсутствия на него механического воздействия. В данном случае не требуется ведение бурения скважин или совершения почвенных разрезов. Несомненно, такой способ зондирования будет постоянно совершенствоваться, и исследования глубинных просторов станут достигать все большей величины.
