Influence of the pulse duration and transient measurement time on the display of the low-frequency dispersion of the earth's electromagnetic properties for marine waters up to 100 m deep
Влияние продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли в измерениях на акваториях с глубиной до 100 м

Evgeny Ageenkov, Vilui Geological Survey Expedition, PJSC "ALROSA", Elena Vodneva, Aleksandr Sitnikov, Limnological Institute, SB RAS, LLC "Siberian Geophysical Research and Production Company"
2020 Earth sciences and subsoil use  
Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. Влияние продолжительности импульса... 2020;43(1):49-58 Ageenkov E.V., Vodneva E.N., Sitnikov A.A. Influence of the pulse duration and transient... Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых 49 Geology, Prospecting and Exploration of Mineral Deposits Оригинальная статья / Original article УДК 550.370 Влияние продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных
more » ... ектромагнитных свойств земли в измерениях на акваториях с глубиной до 100 м © Е.В. Агеенков a , Е.Н. Воднева b , А.А. Ситников c a Вилюйская геологоразведочная экспедиция АК «АЛРОСА» (ПАО), г. Мирный, Россия b Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск, Россия c ООО «Сибирская геофизическая научно-производственная компания», г. Иркутск, Россия Резюме: Цель данного исследования заключалась в отображении влияния продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств геологических образований в измерениях переходного процесса электрическими линиями на акваториях с глубиной не более 100 м. Было проанализировано изменение сигнала переходного процесса ΔU(t), конечной разности сигнала переходного процесса Δ 2 U(t) и трансформанты P1(t) -отношения этих величинв зависимости от продолжительности импульса тока и продолжительности времени измерения переходного процесса для установки, состоящей из источника -горизонтальной заземленной электрической линии (AB) длиной 500 м -и приемника -трехэлектродной электрической линии (MON) длиной 500 м. Сигналы, рассчитанные для проводящей среды, сравнивались с сигналами, рассчитанными для проводящей среды с проводящим поляризующимся основанием. Проводящая среда ассоциируется с толщей морской воды в шельфовых областях с глубинами моря до 100 м и неполяризующимися геологическими слоями. Проводящее поляризующееся основание -это геологические образования, которым свойственна вызванная поляризация. Учет поляризуемости основания осуществлен введением частотно зависимого удельного электрического сопротивления формулой Коула -Коула. Сделанные расчеты показывают, что для изучения поляризационного процесса и поляризационных свойств геологической среды, перекрытой водной толщей, оптимальным условием измерений будет использование более продолжительных импульсов и регистрация сигнала до больших времен. Оптимальным условием измерений будет возбуждение переходного процесса импульсами продолжительностью не менее 4 с и регистрация сигнала в течение не менее 4 с. Для практических измерений, проходящих при буксировании установки, продолжительность времени импульсов и времени измерений влияет на количество измеренных переходных процессов в единице длины линии профиля. Соответственно, приходится ограничивать время импульса и измерений, чтобы улучшить возможности статистического выделения полезного сигнала на фоне помех. Но эти ограничения в то же время должны позволить зарегистрировать и проявление процесса гальванически вызванной поляризации в общем сигнале. Сигнал вызванной поляризации начинает преобладать в сигнале переходного процесса на более поздних временах. Ключевые слова: шельф, становление электромагнитного поля, вызванная поляризация, переходный процесс, формула Коула -Коула, аквальная геоэлектрика Информация о статье: Дата поступления 23 января 2020 г.; дата принятия к печати 27 февраля 2020 г.; дата онлайн-размещения 30 марта 2020 г. Для цитирования: Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. Влияние продолжительности импульса и времени измерения переходного процесса на проявление низкочастотной дисперсии электромагнитных свойств земли в измерениях на акваториях с глубиной до 100 м. Науки о Земле и недропользование. 2020. 2020;43(1):49-58 Науки о Земле и недропользование / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) Earth sciences and subsoil use / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) 50 Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых Geology, Prospecting and Exploration of Mineral Deposits Influence of the pulse duration and transient measurement time on the display of the low-frequency dispersion of the earth's electromagnetic properties for marine waters up to 100 m deep Abstract: The purpose of the study is to define the influence of the pulse duration and the transient measurement time on the display of the low-frequency dispersion of the electromagnetic properties of the geological formations in the transient measurements by electric lines for marine waters not more than 100 m deep. The study has analyzed the transient signal change ΔU(t), finite difference Δ 2 U(t) and transforms P1(t) (the ratio of the above values) as functions of the pulse duration and transient measurement time. The analysis has been conducted with a probe consisting of a source (a horizontal grounded electric line (AB) 500 m long, and a receiver (a three-electrode electric line (MON) 500 m long). The signals calculated for the conducting medium have been compared with the ones calculated for the conducting medium with a conducting polariziable base. The conducting medium is associated with the marine water mass in the shelf areas up to 100 m deep and non-polarizable geological layers. The conducting polarizable base includes geological formations that are characterized with induced polarization. The registration of the base polarization has been realized by introducing frequency-dependent electrical resistivity with the Cole-Cole formula. The calculations show that the optimum condition for the investigation of the polarization process and polarization properties of the geological environment covered with the water mass, is the use of longer-lasting pulses and signal registration till large time values. The optimum measurement condition is inducing the transient process with the pulses with the duration of not less than 4 s, and registering the signal for not less than 4 s. During the practical measurements taking place when towing the probe, the pulse duration and measurement time influence the number of the measured transients in a unit of the profile line length. Correspondingly, the pulse duration and measurement time have to be limited in order to enhance the possibility of the statistical enhancing of the useful signal. At the same time, these limitations should allow registering the display of the galvanic-induced polarization process in the general signal. The induced-polarization signal becomes predominating in the transient at later stages. Keywords: shelf, transient electromagnetic method, induced polarization, Cole-Cole model, aquatic geoelectric Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. Влияние продолжительности импульса... 2020;43(1):49-58 Ageenkov E.V., Vodneva E.N., Sitnikov A.A. Influence of the pulse duration and transient... Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых 51 Geology, Prospecting and Exploration of Mineral Deposits Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. Влияние продолжительности импульса... 2020;43(1):49-58 Ageenkov E.V., Vodneva E.N., Sitnikov A.A. Influence of the pulse duration and transient... Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых 57 Критерии авторства / Authorship criteria Агеенков Е.В., Воднева Е.Н., Ситников А.А. написали статью, имеют равные авторские права и несут одинаковую ответственность за плагиат. Evgenii V. Ageenkov, Elena N. Vodneva, Akeksandr A. Sitnikov are the authors of the article, hold equal copyright and bear equal responsibility for plagiarism. Конфликт интересов / Responsibility for plagiarism Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article. Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи. All authors have read and approved the final version of this manuscript. 2020;43(1):49-58 Науки о Земле и недропользование / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) Earth sciences and subsoil use / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) 58 Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых Geology, Prospecting and Exploration of Mineral Deposits
doi:10.21285/2686-9993-2020-43-1-49-58 fatcat:pagzsgl5cfbdzd6bwiw42qvxjm