Abstract

Is the electromagnetic field theory that is borrowed from physics and based on the assumption of «pure substance» properties (independent of time and frequency), which is still widely used in geophysics, adequate to a real geological medium? It is shown that a more general phenomenological theory of the electromagnetic field is required and the theory that is still in use is the simplest approximation of such a general theory. Inversion of data for a polarised medium without accounting for polarisation leads to significant errors even when the presence of a polarisation part in the signal is not identified. The induction and polarisation fields are additive in the near zone (late stage) and exhibit different dependences on the size and configuration of the transmitter-receiver assembly. These features make it possible to separate these fields using the results of measurements acquired with assemblies of various sizes and/or configurations. These possibilities are illustrated by using the results of experimental studies.

Keywords

Induced polarization, electromagnetic soundings, induction and polarization fields separation,

Reference

  •  1) Banyan L.L. Osnovy elektromagnitnyh zondirovaniy. M.: Nedra, 1965. 110 s.

  •  2) Zhdanov M.S. Geofizicheskaya elektromagnitnaya teoriya i metody. M.: Nauchnyy mir, 2012. 678 s.

  •  3) Kameneckiy F.M., Timofeev V.M. O vozmozhnosti razdeleniya indukcionnyh i polyarizacionnyh effektov // Izv. RAN, Ser. Fizika Zemli, 1984. №12. S. 89-94.

  •  4) Kormilcev V.V. Vyzvannaya polyarizaciya v uravneniyah elektrodinamiki. Sverdlovsk: UNC AN SSSR, 1981. S. 44.

  •  5) Korobkov I.G., Evstratov A.A. Rol bazitovyh vulkano-struktur v prognoznoy ocenke almazonosnyh rayonov na vostoke Tungusskoy sineklizy // Otechestvennaya geologiya. 2012. №1. S. 40-47.

  •  6) Olenchenko V.V., Antonov E.Yu., Potapov V.V. Parametry Cole-Cole bystryh processov VP chetvertichnyh glin neftegazonosnogo rayona: materialy Pyatoy vseros. shkoly-seminara im. M.N. Berdichevskogo i L.L. Vanyan po elektromagnitnym zondirovaniyam Zemli. Kn. 2. 2011. S. 90-93.

  •  7) Trigubovich G.M., Persova M.G., Soloveychik Yu.G. ZB-elekgrorazvedka stanovleniem polya. Novosibirsk: Nauka, 2009. S. 314.

  •  8) Trigubovich GAT, Chernyshev A.V., Kuklin A.V., Kovalskiy Ya.F., Sverkunov A.S. EM-DataProcessor: operativnaya 3D-inversiya dannyh impulsnoy induktivnoy elektrorazvedki // Interekspo Geo-Sibir. 2014. T. 2. №3. S. 95-101.

  •  9) Sheynmann S.M. Sovremennye fizicheskie osnovy teorii elektrorazvedki. L.: Nedra, 1969. S. 224.

  •  10) Cole K.S., ColeR.H. Dispersion and absorption in dielectrics, 1. Alternating current field, Joum. of Chem. Phys., 1941. 9,341-351.

  •  11) Kamenetskiy FAT., 2002. Equations of the electromagnetic field in dispersive media, 16-th Workshop on Electromagnetic induction in the Earth, The College of Santa Fe, New Mexico, USA, EM 2-5.

  •  12) Kamenetskiy FAT., Trigubovich GAL, Chernyshev A.V., 2014-1. The geological medium induced polarization as an electromagnetic phenomenon, Extended Abstracts, 22nd EM Induction Workshop, Weimar, Germany, August 24-30, 2014. 4 p.

  •  13) Kamenetskiy FAT., Trigubovich GAT., Chernyshev A.V., 2014-2. Three lectures on geological medium induced polarization. G-M University of Munich, Vela Verlag, 56.

  •  14) Shcherbakov VP. and Fabian K, 2005. On the determination of the grain size distribution of superparamagnetic particles ensembles using the frequency dependence of susceptibility at different temperatures, Geophysical Journal International, 162, 736-746.

  •  15) Zhdanov ATS., 2008. Generalized effective-medium theory of induced polarization, Geophysics, 5, 197-211.

  •  16) ZhdanovM.S., 2009. Geophysical electromagnetic theory and methods, Elsevier, Amsterdam - New York - Tokyo, 848.

Что главное в геофизике: гео или физика?

Тригубович Г.М. Каменецкий Ф.М. Чернышев А.В.

Аннотация

Адекватна ли геологической среде заимствованная из физики и широко используемая в геофизике теория электромагнитного поля, базирующаяся на свойствах так называемого «чистого вещества», не зависящих от времени становления или частоты поля? Показано, что необходима более общая феноменологическая теория ЭМ поля, а применяемая теория является ее наиболее простым частным случаем. Инверсия данных для поляризующейся среды без учета поляризации приводит к значительным ошибкам, даже когда присутствие поляризационной составляющей в сигнале не диагностируется. Индукционные и поляризационные поля в ближней зоне источника аддитивны и различным образом зависят от размеров и/или конфигурации генераторно-измерительной установки, что позволяет разделить эти поля по результатам измерений с установками разных размеров и/или конфигурации. Эти возможности иллюстрируются результатами экспериментальных исследований.

Ключевые слова

. Электрическая поляризация, магнитная поляризация, электромагнитные зондирования, разделение индукционного и поляризационного полей,

Информация об авторах

Библиографическая ссылка

Тригубович Г.М. Каменецкий Ф.М. Чернышев А.В. Что главное в геофизике: гео или физика? // Геофизика. 2015. № 2. С. 69-78.

Список литературы

  •  1) Баньян Л.Л. Основы электромагнитных зондирований. М.: Недра, 1965. 110 с.

  •  2) Жданов М.С. Геофизическая электромагнитная теория и методы. М.: Научный мир, 2012. 678 с.

  •  3) Каменецкий Ф.М., Тимофеев В.М. О возможности разделения индукционных и поляризационных эффектов // Изв. РАН, Сер. Физика Земли, 1984. №12. С. 89-94.

  •  4) Кормильцев В.В. Вызванная поляризация в уравнениях электродинамики. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1981. С. 44.

  •  5) Коробков И.Г., Евстратов А.А. Роль базитовых вулкано-структур в прогнозной оценке алмазоносных районов на востоке Тунгусской синеклизы // Отечественная геология. 2012. №1. С. 40-47.

  •  6) Оленченко В.В., Антонов Е.Ю., Потапов В.В. Параметры Cole-Cole быстрых процессов ВП четвертичных глин нефтегазоносного района: материалы Пятой всерос. школы-семинара им. М.Н. Бердичевского и Л.Л. Ваньян по электромагнитным зондированиям Земли. Кн. 2. 2011. С. 90-93.

  •  7) Тригубович Г.М., Персова М.Г., Соловейчик Ю.Г. ЗБ-элекгроразведка становлением поля. Новосибирск: Наука, 2009. С. 314.

  •  8) Тригубович ГАТ, Чернышев А.В., Куклин А.В., Ковальский Я.Ф., Сверкунов А.С. EM-DataProcessor: оперативная 3D-инверсия данных импульсной индуктивной электроразведки // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2014. Т. 2. №3. С. 95-101.

  •  9) Шейнманн С.М. Современные физические основы теории электроразведки. Л.: Недра, 1969. С. 224.

  •  10) Cole K.S., ColeR.H. Dispersion and absorption in dielectrics, 1. Alternating current field, Joum. of Chem. Phys., 1941. 9,341-351.

  •  11) Kamenetskiy FAT., 2002. Equations of the electromagnetic field in dispersive media, 16-th Workshop on Electromagnetic induction in the Earth, The College of Santa Fe, New Mexico, USA, EM 2-5.

  •  12) Kamenetskiy FAT., Trigubovich GAL, Chernyshev A.V., 2014-1. The geological medium induced polarization as an electromagnetic phenomenon, Extended Abstracts, 22nd EM Induction Workshop, Weimar, Germany, August 24-30, 2014. 4 p.

  •  13) Kamenetskiy FAT., Trigubovich GAT., Chernyshev A.V., 2014-2. Three lectures on geological medium induced polarization. Г-M University of Munich, Vela Verlag, 56.

  •  14) Shcherbakov VP. and Fabian K, 2005. On the determination of the grain size distribution of superparamagnetic particles ensembles using the frequency dependence of susceptibility at different temperatures, Geophysical Journal International, 162, 736-746.

  •  15) Zhdanov ATS., 2008. Generalized effective-medium theory of induced polarization, Geophysics, 5, 197-211.

  •  16) ZhdanovM.S., 2009. Geophysical electromagnetic theory and methods, Elsevier, Amsterdam - New York - Tokyo, 848.