Induced polarisation in electromagnetic sounding on the permafrost

Abstract

Целью работы является оценка электрических свойств и параметров вызванной поляризации мерзлых пород по данным электромагнитных зондирований становлением поля (ЗСБ) с индуктивным источником (горизонтальной петлей). Электрические свойства мерзлой породы определяются ее литологическим составом, температурой, влажностью, криогенной текстурой, при этом для большинства мерзлых пород характерно явление быстро протекающей вызванной поляризации (БВП) в килогерцовом диапазоне частот. В работе дан обзор исследований проявлений БВП при электромагнитных зондированиях на мерзлоте, проведено математическое моделирование ЗСБ для разрезов мерзлых пород, характерных для дельты р. Лена, выполнена инверсия реальных данных ЗСБ, полученных с петлями разных размеров. По результатам инверсии выделено два поляризационных процесса в диапазонах 10-100 и 100-1000 мкс, сделаны оценки параметров поляризуемости, времени релаксации и постоянной с для этих процессов и расположения в разрезе поляризующихся слоев.

The aim of the work was to evaluate electrical properties and parameters of induced polarization of frozen soils with the use of transient electromagnetic (TEM) soundings with inductive source (horizontal loop). Electrical properties of frozen soil depend on its lithological composition, temperature, humidity, cryogenic texture. For most frozen soils the phenomenon of fast induced polarization (IP) in the kHz frequency range is typical. The review of studies of fast IP manifestation in electromagnetic soundings at permafrost is given in the work, the mathematical modeling of TEM soundings is performed for typical models of frozen deposits characteristic for Lena River delta, the inversion of real TEM soundings data obtained with the loops of different size is carried out. Two polarization processes visible at time delays 10-100 and 100-1000 mks are revealed, parameters of chargeability, relaxation time and power constant for these processes are evaluated together with thickness and depth of polarizable layers.