Метод естественного электрического поля в океане

В начале 20-х годов прошлого века профессором ЛГИ А.А. Петровским был разработан и применен метод естественного электрического поля – ЕП. Впоследствии он и его ученики расширяли область применения этого геофизического метода, уточняли представления о процессах, вызывающих образование естественных электрических полей над рудными залежами. В Советском Союзе было получено много материала для описания полей как рудного, так и нерудного происхождения на поверхности суши.  Однако, в последние годы этот метод был рассмотрен в новом ключе, открыты широкие возможности для поиска месторождений гидротермальных полиметаллических сульфидов (ГПС) на дне океана. Метод  успешно реализуется в Атлантическом, Тихом океанах. Использование его совместно с другими видами исследований позволило открыть ряд крупных морских рудных полей полиметаллических сульфидов, таких, как Логачёв (1994), Ашадзе (2003), Краснов (2004), Семёнов (2007), Зенит-Виктория (2008), Петербургское (2010), Ириновское (2011), и т.д.

Как методика проводимых работ, так и сами процессы, формирующие электрические поля, существенно отличаются для морских условий и для суши.

            Как правило, на поверхности земли основным способом образования полезного при разведке электрического поля сульфидов, является электрохимический. В этом случае в пределах электронного проводника по вертикали должен изменяться окислительно-восстановительный потенциал окружающего флюида (это обусловлено поступлением из воздуха окислителя - атмосферного кислорода в приповерхностную часть разреза). Окислительно-восстановительные процессы приводят к образованию у рудного объекта близвертикальной поляризации, то есть возникновению положительно и отрицательно заряженных областей, что отражается на потенциале, фиксируемом оборудованием на поверхности.

Способ образования естественного электрического поля  в акватории на месторождении ГПС, имеет существенные отличия. В окислительной среде находится та часть рудного тела, которая контрастирует с богатой окислителем-кислородом морской водой, тогда как восстановительная обстановка приурочена к местам выхода глубинных потоков, насыщенных восстановителями – водородом Н₂, оксидом серы SO₂, сероводородом Н₂S, метаном CН₄. Это вновь приводит к формированию анодной и катодной зон – то есть возникает электрическая поляризация, которая может быть зафиксирована аппаратурой. Расположение положительных и отрицательных полюсов  (областей) связано с конфигурацией кратеров курильщиков и может принимать различные очертания. Также на поле влияют фильтрационные процессы, происходящие в проницаемой флюидами толще донных осадков, и диффузионные процессы, связанные с различной минерализацией потоков воды.

Рис. 1. Схема формирования естественного электрического поля

          Помимо более сложной морфологии самого поля, существуют другие особенности, связанные с его измерением, с факторами негеологической природы. В морской воде (хороший проводник) электрическое поле  быстро затухает, поэтому, при глубине расположения ГПС 3-4 км, наблюдения необходимо вести непосредственно у дна, в пределах 50-100 метров. Это обязывает использовать буксируемый кораблем глубоководный аппарат с косой с неполяризующимися (как и в наземном варианте метода) электродами. Из установок потенциала и градиента наиболее предпочтительна первая. В ее случае практически не играет роль наклон косы из-за буксировки, тогда как измерения градиента будут иметь паразитную горизонтальную составляющую, когда необходимо измерять вертикальный градиент. Все измерения необходимо проводить по профилям, имеющим субширотное простирание, чтобы не фиксировать электрическое поле, вызванное индукционными наводками геомагнитного поля. Измерения сопровождаются определением скорости движения глубоководного буксируемого аппарата («РИФТ-3», производства ФГУНПП «Севморгео»). Это позволит учесть помеху, опять же, обусловленную индуктивными наводками геомагнитного поля, вызванного движениями косы (зависимость потенциала от скорости - линейная).

            Измерения ведутся при наличии достаточно длинных кос, чтобы буксируемый аппарат не наводил электромагнитные помехи, и расстояние между электродами М и N составляло примерно 70 метров. Результаты измерений представляются в виде графиков изменения потенциала вдоль профиля и карт равных значений потенциала.

Рис. 2. Схема изолиний ЕП, контуры рудных тел и глубина над рудным узлом «Семенов».

            Все эти важные моменты были определены в результате трудоемких методических работ ПМГРЭ в Центральной Атлантике. Учет таких деталей позволил получить качественные данные как для действующих курильщиков, так и уже неактивных рудных полей. Ближайшие годы метод будет служить на благо отечественной геологоразведке  и промышленности в связи с реализацией многолетней программы по разведке ГПС, что несет большие перспективы нашей стране.

           Спасибо за предоставленный материал и разъяснения сотруднику ПМГРЭ Каулио В.М.