Geoelektrické stejnosměrné metody
Odporové profilování
1. Odporové metody
Fyzikální princip odporových metod vychází z Ohmova zákona: U=R*I, kde U je napětí na vodiči o odporu R, kterým prochází proud I. Vodič může mít tvar válce či hranolu o průměru S a délce l, tudíž R=ρ*l/S, kde ρ je měrný elektrický odpor (rezistivita). Za předpokladu že proud zavádíme do země v jednom bodě, tak se šíří poloprostorem od zdroje a využíváme modifikovaného Ohmova zákona, z něhož lze odvodit vzorec pro potenciál U ve vzdálenosti r od bodového proudového zdroje A: U=I*ρ/2*π*r.
Elektrický potenciál U je skalární veličina, tudíž lze účinky zdrojů sčítat nebo zjišťovat potenciální rozdíl ∆U mezi dvěma body. Při odporových měřeních zavádíme proud do země nejčastěji pomocí dvou zdrojových (proudových) elektrod A a B. Napětí ∆U měříme mezi dvěma měřícími elektrodami M a N. Mezi elektrodami A a B je zapojen zdroj proudu a ampérmetr, mezi elektrodami M a N je měřidlo potenciálního rozdílu napětí ∆U. V terénu obvykle nenacházíme pod zemí homogenní prostředí. Vypočtený měrný odpor je ovlivněn přítomnými geologickými nehomogenitami, a proto zavádíme termín zdánlivý měrný odpor ρz, který lze spočítat vzorcem: ρz=k*∆U/I, kde k je konstanta uspořádání (2π/(1/AM-1/BM-1/AN+1/BN)), ∆U potenciální rozdíl a I proud. Existuje mnoho uspořádání elektrod hodících se pro různé účely. Uvedu zde jen několik nejdůležitějších: symetrické Schlumbergerovo, symetrické Wennerovo, kombinované a dipólové.
Odporové profilování
Při elektrickém odporovém profilování se pohybuje skupina s elektrodami a měřící aparaturou podél profilu a se zvoleným krokem provádí se měření ρz pro konstatní hloubkový dosah. Nad kontaktem dvou prostředí o rozdílných měrných odporech ρ1 a ρ2 mohou nastat tři případy. Obě měřící elektrody mohou být v prostředí ρ1, jedna elektroda v prostředí ρ1 a druhá v prostředí ρ2 a nebo mohou být obě měřící elektrody v prostředí ρ2. Teoretické odporové křivky získame ze vztahu pro zdánlivý měrný odpor ρz=k*∆U/I.
Vertikální elektrické sondování (VES)
Vertikální elektrické sondování (VES)
Při vertikálním elektrickém sondování se vybere vhodný bod a na něm se sledují změny ρz s hloubkou. Hlubší dosah metody získáme větší vzdáleností proudových elektrod. Efektivnost VES závisí na mocnosti geoelektrických vrstev a na velikosti změn odporu na jejich rozhraních. Geoelektrické řezy pro horizontálně zvrstvené prostředí mohou být dvojvrstevné, trojvrstevné, popřípadě čtyřvrstevné i vícevrstevné.
Odporový řez sestaven z inverze v programu resist. Obrácené černé trojúhelníky značí polohy VES sond. Hodnoty v grafu odpovídají jednotlivým odporům v Ωm z inverze.
Zdroj: Vlastní zpracování.
Multielektrodové sondování/profilování
ERT
Multielektrodové sondování/profilování (ERT)
Multielektrodová varianta odporové metody je moderní, sondážně-profilová metodika měření, vhodná zejména pro detailní mělký průzkum. Podél měřeného profilu (nebo jeho části) jsou rozmístěny s ekvidistantním krokem stabilní elektrody, jejichž počet závisí na délce proměřovaného úseku a vzdálenosti mezi elektrodami. Postupné zapojování různě vzdálených elektrod jako proudové a potenční dvojice umožňuje podrobné sledování odporových poměrů v různých hloubkách podél profilu. Z hlediska efektivnosti terénního měření a zpracování dat je nezbytné používat mikroprocesorem řízenou aparaturu s digitálním zápisem dat, speciální kabely a přepínače umožňující zapojování příslušných kombinací elektrod.
Mikroprocesorem řízená aparatura ARES II pro multielektrodové sondování od firmy GF Instruments.
Zdroj: Vlastní foto.
Elektroda na multielektrodovém kabelu.
Zdroj: Vlastní foto.
Potenciálové metody
2. Potenciálové metody
Potenciálové metody se velmi podobají odporovým metodám. Také zde používáme dvě proudové elektrody A,B a dvě měřící elektrody M,N. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že se zde neměří zdánlivý měrný odpor ρz, ale výsledky jsou zobrazovány v křivkách potenciálu, gradientu potenciálu atp. V praxi jsou využívané při velmi podrobném vyhledávání rudních ložisek a k řešení speciálních hydrogeologických problémů.
Metoda nabitého tělesa
Metoda nabitého tělesa
Při měření se do zkoumaného objektu zavádí elektrický proud pomocí uzemněné proudové elektrody, přičemž druhá proudová elektroda je umístěna ve velké vzdálenosti mimo proměřovaný prostor. Vlastním měřením se snímá potenciál takto vytvořeného elektrického pole. Velikost potenciálu a tvar izolinií pak umožňují stanovit rozsah a tvar zkoumaného tělesa a jeho spojení s jinými tělesy. Tato metoda existuje v závislosti na řešeném problému ve dvou variantách: rudní a hydrogeologická.
V rudní variantě je proudová elektroda uzeměna v hloubce, kde je zastiženo vrtem vodivé rudní těleso. Z tvaru ekvipotenciálních linií a povrchu země lze poté interpretovat úložné podmínky, tvar a protažení tělesa. V modifikaci ponořené elekrody je proudová elektroda zapuštěna do vrtu, ve kterém nebylo rudní těleso zastiženo. Z naměřených údajů lze vyčíst odporové poměry v okolí vrtu, které mohou naznačovat přítomnost rudních těles, která vrt nezastihl. Modifikace ponořené elektrody se používá k vyhledávání hluboko uložených tenkých vodivých poloh. V hydrogeologické variantě je proudová elektroda uzemněna ve vrtu v kolektoru. Podzemní voda v kolektoru je následně dotována vodivým roztokem NaCl čímž se vytvoří vodivá zóna roztoku s vysokou koncentrací protažená ve směru proudění podzemní vody. Použitím metody lze zjistit směr a rychlost proudění podzemní vody.
