Электротомография (ЭТ) – Electrical Resistivity Tomography – это комплекс геофизических исследований, сочетающий в себе электропрофилирование и электрическое зондирование. Особенностью ЭТ является высокая плотность наблюдений.
Метод ЭТ считается одним из наиболее результативных в электроразведке на постоянном токе. Суть электротомографии заключается в многократном перекрытии исследуемого участка профиля измерениями при разных сочетаниях питающих и приёмных электродов, расположенных на профиле с линейным шагом.
На основании данных электротомографии строятся 2D и 3D разрезы, отражающие распределение вызванной поляризации и кажущегося сопротивления горных пород.
(изображение с сайта www.wtsgeophysical.com)
3D-разрез (изображение с сайта 3sprospect.wordpress.com)
Метод ЭТ позволяет изучать разрез на глубину до нескольких сотен метров. Однако, с увеличением глубины снижается точность полученных данных.
Краткая история развития метода
Электроразведка методом сопротивлений используется в геофизике уже более 100 лет и впервые была применена К. Шлюмберже.
В 80-х годах прошлого века были разработаны многоэлектродные системы измерений. С внедрением автоматического переключения появилась возможность полностью автоматизировать процесс измерения.
Значительный вклад в развитие будущей ЭТ был сделан русским математиком А. Н. Тихоновым, работавшим над регуляризацией обратных задач и решившим проблему томографии в простом случае 2-слойной среды.
В 90-х годах 20 века специалисты МГУ предложили метод сплошного электрического зондирования, ставшего аналогом электротомографии (в нашей стране впервые применено А. Либерманном и В.Хмелевским).
Благодаря появлению электроразведочных кос и многоканальной многоэлектродной аппаратуры появилась возможность применения одних и тех же электродов в качестве питающих и измерительных. Можно сказать, что таким образом возникла электротомография в своём современном виде.
Технология проведения электротомографии
Для ЭТ применяется многоэлектродная аппаратура (до 128 электродов, соединённых электроразведочными косами). Особенность заключается в том, что каждый из электродов может быть и приёмным, и питающим. Также используется автоматическая двумерная инверсия.
Заземление электродов обычно производится с шагом 5 м, благодаря чему достигается высокая плотность измерений (до нескольких тысяч измерений). Чем меньше шаг – тем выше детальность разреза, однако при этом снижается расстояние и глубинность исследований.
Схема подключения электродов производится в соответствии с используемой установкой (например, Шлюмберже, дипольно-осевой, Веннера и т.д.) или комплексом установок.
Рисунок из научной работы “Электротомография: аппаратура, методика и опыт применения”, Балков Е. В., Панин Г. Л и другие, СО РАН, г. Новосибирск
Далее автоматически происходит последовательное соединение разных комбинаций электродов для получения информации об удельном электрическом сопротивлении горных пород. На основании этих данных строится геоэлектрический разрез.
Применение многоканальной многоэлектродной аппаратуры даёт возможность проводить параллельные измерения на нескольких каналах, что существенно ускоряет процесс исследования (одна расстановка обрабатывается в пределах получаса).
Многоэлектродная аппаратура (изображение из учебного пособия по электроразведочной практике, том 2, под редакцией проф. В.А. Шевнина, доц. А.А. Бобачева, МГУ, 2013 год)
Одноканальная аппаратура также применяется в работе и является более дешёвой, но при этом значительно уступает многоканальной в производительности.
Методика измерений в ЭТ представляет собой последовательность подключения электродов (в качестве принимающих и питающих) для одного положения косы. Этот порядок фиксируется в протоколе.
Установленная электроразведочная коса. Фото с сайта olsonengineering.com
Электротомография проводится не только на поверхности, но и в скважинах (Borehole Resistivity Tomography – BRT), в которые опускаются электроразведочные косы. Минусом таких исследований является необходимость бурения большого количества скважин.
Оборудование для электротомографии
Для проведения ЭТ используются современные сложные системы, включающее в себя разнообразное оборудование. Как правило, сюда входят:
Виды аппаратуры разделяют на следующие виды:
– по способу переключения электродов на активные системы (коммутация на кабеле) и пассивные (вне кабеля);
– по количеству каналов (одноканальные и многоканальные).
В настоящее время в ЭТ широко применяются комплексы ERA-MULTIMAX, SGD-ETT, Омега-48, Скала-48 (Россия), Iris Instruments (Франция / Япония), AGIUSA (США) и другие.
Многоэлектродная электроразведочная аппаратура СКАЛА 48К12 (Фото с сайта geodevice.ru)
Электроразведочная коса. Фото с сайта olsonengineering.com
Полученные в результате работ данные сохраняются в подключённом компьютере или во встроенной памяти станции, и в дальнейшем обрабатываются с помощью специального программного обеспечения. Популярными являются программы Res2Dinv и Res3Dinv (Малайзия), ZondRes2D (Россия), ERTLab (Италия), AGI EarthImager 2D (США) и другие. Они производят инверсию данных и позволяют проводить моделирование и построение 2D и 3D-разрезов.
Достоинства ЭТ
Электротомография имеют следующие преимущества перед другими методами электроразведки:
- использование одних и тех же электродов и как питающих, и как принимающих;
- автоматическое переключение электродов;
- большой объём получаемой информации;
- высокая точность измерений;
- позволяет надёжно интерпретировать сложные разрезы.
Применение электротомографии в геологии
ЭТ может использоваться для:
- расчленения геологического разреза;
- выявления грунтовых вод и определения глубины залегания их уровня;
- изучения зоны разломов;
- определения областей повышенной солености или загрязнения грунтовых вод.
- выявления геологических структур;
- картирования полостей (пещер, карста, провалов);
- выявления рудных зон, многолетнемёрзлых пород, тектонических нарушений.
Широко применяется электротомография в сфере поисков и разведки полезных ископаемых, инженерной геологии и гидрогеологии, археологии, геоэкологии и т.д.
