Оглавление

Предмет исследований

Измерительная система

Полевые исследования

Картирование

Глубинное зондирование

Применение по видам геологических изысканий

Технология ПМРЛН (Пассивная магнитно-резонансная локация недр) – это инновационная технология неинвазивных подземных исследований, основанная на бесконтактном изучении естественных электромагнитных полей Земли и выделении полезного сигнала из электромагнитного шума методом стохастического резонанса.

Предметом исследований с применением технологии ПМРЛН являются любые подземные неоднородности, вещественные и структурные, с присущими им уникальными резонансными частотами электромагнитного излучения.

Главным достоинством технологии, успешно аппробированным в различных украинских и зарубежных проектах, является возможность ее применения для прямых поисков различных видов полезных ископаемых и исследования участков техногенного загрязнения подземной среды различными химическими соединениями.

Измерительная система ПМРЛН

Измерительная система ПМРЛН, применяемая для полевых наблюдений, представляет собой гибридный биотехнический комплекс, включающий электронное оборудование и оператора этого комплекса, который подключен к оборудованию посредством специальных датчиков. Принцип работы всей измерительной системы заключается в достижении состояния стохастического резонанса, который, в свою очередь, достигается сложением аддитивного шума (собственный шум нервно-мышечных тканей оператора, приборный шум и принимаемое направленной антенной естественное электромагнитное излучение Земли) и опорного сигнала заданной частоты, генерируемого электронным оборудованием. Прохождение полезного сигнала наблюдается по пороговому эффекту и устанавливается по наличию адаптивной реакции нервно-мышечных тканей оператора. Относительная величина сигнала на резонансной частоте оценивается косвенным путем в соответствии с психофизическими законами, которые связывают величину ощущения с величиной действующего стимула. При этом система измерений построена на возможности управления сенсорным порогом чувствительности нервно-мышечных тканей оператора дополнительным стимульным воздействием, величину которого можно плавно изменять и измерить в реальных физических единицах.

Электронный блок измерительного комплекса снабжен опорными генераторами электромагнитных волн, процессором, собственной памятью, встроенной GPS, направленной малой электрической антенной для приема сигналов циркулярной поляризации, нейродатчиками, устройством для подключения к стандартному порту компьютера, самим компьютером, автономным питанием на 7-8 часов непрерывной работы и другими сервисными и измерительными приборами. Электронный блок измерительного комплекса достаточно компактный и удобный для работы с ним при необходимости в пешеходном варианте. С помощью электронной аппаратуры измерительного комплекса осуществляется управление процессом дистанционных измерений и регистрация сигнала на частоте резонанса.

Для исследований, связанных с конкретным веществом, предварительно определяется его резонансная частота, которая при измерениях используется как опорная, а физическая величина стимульного воздействия для достижения сенсорного порога тарируется на искусственных моделях с разными содержаниями данного вещества. Это позволяет проводить подземные исследования содержаний в горных породах многих видов минералов, химических элементов и соединений, а их результаты представлять в реальных концентрациях исследуемого вещества. Для большого количества веществ тарировочные испытания уже выполнены и получены экспериментальные зависимости интенсивности сигнала на заданной частоте от содержания исследуемого вещества.

Определение глубины залегания изучаемых объектов осуществляется по резонансным длинам волн радиочастотного диапазона по специальной методике. В расчетах учитываются резонансные свойства применяемых антенн и особенности распространения в толще горных пород циркулярно поляризованных электромагнитных волн, составляющих электромагнитные шумы Земли.

В настоящее время все полевые исследования выполняются бригадой из двух человек – непосредственно автором технологии Новик Николаем Николаевичем и обученным им оператором-ассистентом Ивлевым Дмитрием Валерьевичем. Результаты полевых измерений обоих операторов полностью воспроизводимы. При необходимости для комплектования полевых бригад возможна подготовка и других операторов. Для этого не требуются уникальные способности обучаемых.

Полевые измерения могут проводиться в пешеходном варианте и с применением любых транспортных средств. Для исследований доступны любые ландшафтные условия на суше, районы промышленной и городской застройки, акватории.

Технология  обеспечивает проведение исследований в двух режимах: в режиме картирования – для изучения подземных объектов в плане, и в режиме глубинного зондирования – для изучения подземных объектов в вертикальном измерении.

Картирование выполняется пересечением изучаемых объектов (территорий) по отдельным профилям или маршрутам. Расстояние между профилями исследований определяется в зависимости от требуемой детальности исследований и доступности местности. Частота замеров на профиле теоретически не имеет ограничений, но при использовании транспортных средств и выполнении измерений в движении зависит от скорости перемещения. При движении по профилю одним прибором записывается один параметр. Обычно это содержание какого-либо вещества. Технология позволяет выполнять также непосредственное прослеживание контактов горных пород, тектонических разломов, карстовых полостей и др.

Производительность работ при картировании зависит от детальности исследований и применяемого транспорта. В пешеходном варианте за один рабочий день возможно выполнение наблюдений с измерениями одного параметра по сети профилей общей протяженностью 6-8 км. С автомобиля такие измерения возможно выполнить по сети профилей общей протяженность до 100-150 км.

По результатам картирования составляются карты площадного распространения залежей полезных ископаемых, ореолов химического загрязнения подземных вод и грунтов в виде проекций на дневную поверхность или карт-срезов на заданной глубине.

Пример картирования:

Примеры зондирования:

увеличить рисунки

Глубинное зондирование по технологии ПМРЛН подобно стандартному каротажу позволяет изучать геологический разрез в вертикальном или наклонном измерении, но при этом не требует бурения скважин. Зондирование в зависимости от решаемых задач выполняется в точках, расположенных произвольно или по определенной сетке. Регистрация сигнала, при этом, производится с заданным шагом измерений от поверхности земли до необходимой отметки глубины или же в заданном интервале глубин. Возможный диапазон глубины исследований 0-15000 м. Разрешающая способность и минимальный шаг измерений при зондировании зависит от резонансной длины волны вещественных объектов, которые исследуются, а также от резонансных свойств антенны и изменяются от 1-2 см до нескольких дециметров.

Все замеры при зондировании являются дискретными, но при измерениях, выполненных с определенной кратностью резонансной длине волны, обеспечивается непрерывная характеристика геологического разреза в точке зондирования по изучаемому параметру.

Зондирования в каждой отдельной точке обычно выполняются по нескольким параметрам. Для всех видов проектов для характеристики геологического разреза при глубинных зондированиях обязательно производятся измерения плотности и влажности горных пород в естественном залегании, а также измерения содержания двух- трех породообразующих минералов. На всю глубину исследований или в заданном интервале глубин дополнительно производятся измерения содержания веществ, которые являются объектом поиска: различные виды минерального сырья - в геологоразведочных проектах, и химические соединения техногенного происхождения - в экологических проектах.

Производительность работ при зондировании в отдельной точке зависит от шага измерения и количества измеряемых параметров. При измерении одного параметра с шагом 10 см за рабочий день один оператор может выполнить зондирование до глубины 500-1000 м. При измерении одного параметра с шагом 1 м за рабочий день один оператор в состоянии выполнить до 10 000 пог. м зондирований.

По результатам зондирования составляются отдельные литологические колонки, геологические разрезы, структурные карты, карты глубин залегания подземных вод и другие геологические модели, в том числе и трехмерные.   

Пассивная магнитно-резонансная локация недр апробирована и  имеет успешное применение для различных видов геологических изысканий:

• поисков и разведки залежей нефти, газа, руд металлов и других полезных ископаемых;

• поисков источников подземного водоснабжения, поисков минеральных вод и изучения их химического состава;

• выявления и картирование тектонических разломов, карста и оползней;

• исследований химического загрязнения грунтов и подземных вод, выявления их источников и направления миграции;

• изучения инженерно-геологических условий строительства зданий и сооружений;

• исследования загазованности и обводнения горных пород при подземной добыче горючих и других полезных ископаемых, опережающие продвижение забоя;

• мониторинга процесса бурения скважин (контроль за положением забоя наклонных скважин во время бурения, определение глубины проникновения в пласт бурового раствора и др.);

• мониторинга перемещения водонефтяного и водогазового контактов при добыче нефти и газа;

• мониторинга распространения ореолов химического загрязнения подземных вод, понижения уровней подземных вод при откачках и другие исследования.

 На первую страницу