У підручнику, розробленому відповідно до робочої програми дисципліни "Електрична розвідка", викладено теоретичні основи геоелектричних та електромагнітних зондувань, відомості про загальний електромагнітний стан Землі, новітні методи і технології електромагнітних досліджень із використанням природних полів. Узагальнено поняття просторової інтерпретації електричних та електромагнітних методів, наведено технологію побудови геоелектричних моделей і розглянуто особливості типових геоелектричних моделей територій України. Призначено для підготовки студентів 103 "Науки про Землю". Він також може бути корисним аспірантам-геофізикам та фахіцям, що працюють у галузі геоелектрики. ЗМІСТ ВСТУП 7 1 ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ГЕОЕЛЕКТРИКИ. ЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГІРСЬКИХ ПОРІД 9 1.1 Стислі історичні відомості про розвиток геоелектрики 9 1.2 Електричні властивості гірських порід, руд і мінералів 12 1.2.1 Електричний опір гірських порід 12 1.2.2 Діелектричні властивості гірських порід 21 1.2.3 Фізико-хімічна електропровідність порід. 22 1.2.3.1 Дифузійно-адсорбційні процеси 23 1.2.3.2 Окислювально-відновні потенціали 25 1.2.3.3 Фільтраційні потенціали 29 1.2.4 Поляризованість гірських порід і руд 29 1.2.5 Електричні властивості шаруватих середовищ 32 2 ЗАГАЛЬНИЙ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ СТАН ЗЕМЛІ 38 2.1 Оболонки та їхні електричні властивості 38 2.2 Атмосферно-електричне поле 48 2.3 Змінне електромагнітне поле 58 2.4 Регіональні електричні поля Землі 64 2.4.1 Загальний стан електротелуричного поля 64 2.4.2 Добові варіації електротелуричного поля 68 2.4.3 Природа електротелуричного поля 71 2.5 Різновиди геомагнітних та телуричних варіацій 75 3 ГІПОТЕЗА ЩОДО РОЛІ ГЕОЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМУ В ПРОЦЕСІ ЕВОЛЮЦІЇ ЗЕМЛІ 88 4 ПРИНЦИПИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ЗОНДУВАНЬ 102 4.1 Основні положення та рівняння теорії електричного та електромагнітного поля 102 4.1.1 Рівняння теорії поля постійного струму 102 4.1.2 Рівняння теорії електромагнітного поля 104 4.2 Пряма та обернена задача електрометрії 106 4.3 Геометричний та індукційний принцип зондувань 107 4.3.1 Геометричний принцип зондувань 107 4.3.2 Індукційний принцип зондувань. 111 5 РОЗВ'ЯЗКИ ОСНОВНИХ ПРЯМИХ ЗАДАЧ ЕЛЕКТРОМЕТРІЇ 122 5.1 Розв'язок прямої задачі електричних зондувань 122 5.1.1 Розв'язок рівняння Лапласа 122 5.1.2 Запис розв'язку рівняння Лапласа та визначення невідомих коефіцієнтів для двошарового та тришарового середовища. 126 5.2 Розв'язок прямої задачі електромагнітних зондувань за відсутності сторонніх джерел 132 5.2.1 Модель Тихонова-Каньяра. Рівняння імпедансу для двошарового середовища 132 5.2.2 Рівняння імпедансу для багатошарового середовища 139 6 МАГНІТОТЕЛУРИЧНЕ ЗОНДУВАННЯ. ОСНОВИ МЕТОДУ 144 6.1 Основи сучасного підходу до проблем магнітотелуричного зондування 144 6.2 Точні локальні умови імпедансного типу для гармонічних полів на замкнутій границі розділу середовищ 148 6.3 Уявні тангенціальні вектори на імпедансній площині S0 і скалярні рівняння, що визначають цю поверхню 151 6.4 Точні рівняння розсіювальної поверхні в обернених задачах магнітотелуричного та магнітоваріаційного зондувань 155 6.5 Узагальнене рівняння імпедансів і обернена задача магнітоваріаційного зондування 160 6.6 Властивості поверхневих векторів A і B та особливості синхронних електромагнітних спостережень 163 7 ГЕОЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРІЗ. УЗАГАЛЬНЕНА ГЕОЕЛЕКТРИЧНА МОДЕЛЬ ЗЕМНОЇ КОРИ ТА ВЕРХНЬОЇ МАНТІЇ 167 7.1 Геоелектричний розріз 168 7.2 Узагальнена геоелектрична модель земної кори та верхньої мантії 169 7.3 Моделі "холодного" та "гарячого" геоелектричного розрізу 172 8 ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗМІНИ ПОТЕНЦІАЛІВ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛІ З ГЛИБИНОЮ 178 8.1 Про геомеханічну природу потенціалів електричного поля в земній корі 178 8.2 Відображення технологічних операцій глибокого буріння в електричних полях 183 8.3 Про можливість прогнозування зон аномального високого і низького пластового тиску за вимірами геопотенціалу 194 9 РОЗВ'ЯЗОК ОБЕРНЕНОЇ ЗАДАЧІ ГЛИБИННОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ЗОНДУВАННЯ 201 9.1 Види індукційних зондувань 201 9.2 Магнітоваріаційне зондування 204 9.3 Основні методи побудови геоелектричних моделей 207 9.3.1 Розв'язок оберненої задачі глибинного електромагнітного зондування 207 9.3.2 Розв'язок оберненої задачі глибинного електромагнітного зондування у режимі перевірки гіпотез 210 9.3.3 Тривимірне математичне моделювання електромагнітних полів 211 10 ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ЗОНДУВАННЯ ПРИ ВИРІШЕННІ ГЕОЛОГІЧНИХ ЗАДАЧ 215 10.1 Характеристика магнітотелуричного поля території України 215 10.2 Характеристика завад при реєстрації магнітотелуричного поля 217 10.3 Методика цифрової обробки польових матеріалів МТЗ і МВЗ 219 10.3.1 Методика обробки даних із використанням програмного комплексу 221 10.3.2 KOBRA_T.MTZ 222 10.4 Мультиплікативний аналіз даних МТЗ 230 11 РЕЗУЛЬТАТИ ЗАСТОСУВАННЯ МТЗ ПРИ ВИВЧЕННІ ГЕОЛОГІЧНОЇ БУДОВИ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ 243 11.1. Застосування МТЗ при вивченні геологічної будови Західноукраїнської нафтогазоносної провінції 243 11.1.1 Польові електророзвідувальні роботи МТЗ 243 11.1.2 Обробка та інтерпретація даних МТЗ 249 11.1.3 Стислий нарис комплексної інтерпретації геолого-геофізичних матеріалів 270 11.2 Застосування МТЗ при вивченні глибинної Середньопридніпровського мегаблоку УЩ 279 11.2.1 Польові електророзвідувальні роботи МТЗ 279 11.2.2 Обробка та інтерпретація даних МТЗ 281 11.2.3 Результати досліджень методами АМТЗ і МТЗ…297 11.2.4 Геологічна інтерпретація результатів МТЗ………...305 12 ГЕОЕЛЕКТРИЧНА БУДОВА ЗЕМНОЇ КОРИ ТА ВЕРХНЬОЇ МАНТІЇ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ 309 13 РЕГІОНАЛЬНІ СВІТОВІ АНОМАЛІЇ ВИСОКОЇ ЕЛЕКТРОПРОВІДНОСТІ В НАДРАХ ЗЕМНОЇ КОРИ 348 14 ГЛОБАЛЬНЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ КОЛО ЗЕМЛІ . 363 14.1 Відкриття спрайтів 363 14.2 Різновиди висотних електричних розрядів 364 14.3 Глобальне електричне коло 367 14.4 Вплив галактики 370 14.5 Атмосферна електрика та геологічні й кліматичні процеси Землі 371 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 374