El sondeo de radio (sondeo de ondas de radio, RVZ) es un grupo de métodos de exploración geofísica de ondas de radio basados en el uso de fenómenos que ocurren durante la propagación de ondas de radio en el espesor de la Tierra y sobre su superficie. Se utiliza para estudiar las características de la estructura de la corteza terrestre, la prospección, evaluación y exploración de depósitos minerales, el estudio de las propiedades geológicas y de ingeniería de las rocas, la inspección de edificios y estructuras, etc. Las modernas tecnologías de radiosondeo permiten medir simultáneamente tres parámetros electromagnéticos de las rocas: resistividad eléctrica , susceptibilidad magnética y constante dieléctrica .
Cuando las ondas de radio se propagan en un medio, se observan fenómenos similares a la propagación de la luz en vidrio, agua y otros medios transparentes o translúcidos, ya que la luz es la misma oscilaciones electromagnéticas con una frecuencia muy alta. Desde la antena emisora (transmisor, generador) ubicada en el espesor de las rocas o en su superficie, las ondas de radio se propagan en todas las direcciones. Las características de la amplitud y frecuencia de la radiación están determinadas por el diseño de la antena y su posición. La disipación de la energía de las ondas de radio en el espacio se produce como la distancia desde la antena del emisor de acuerdo con una ley exponencial.
Los métodos de reconocimiento de ondas de radio se basan en el estudio de los procesos de propagación en rocas de ondas electromagnéticas , cuyas frecuencias varían de décimas a decenas de MHz.
A diferencia de los campos electromagnéticos de frecuencias bajas y sonoras, los campos electromagnéticos de frecuencias de ondas de radio se caracterizan por algunas características debido a la influencia de la constante dieléctrica del medio y las corrientes de desplazamiento . El campo electromagnético está determinado en gran medida por las propiedades eléctricas del medio de propagación, que absorbe la energía de las ondas de radio, induciendo corrientes secundarias de varias densidades según la conductividad de las rocas.
La propagación de la energía electromagnética en las capas rocosas va acompañada de los fenómenos de absorción e inducción , cuya intensidad aumenta tanto con el aumento de la frecuencia de las ondas de radio como con el aumento de la conductividad del medio. Cuando las ondas de radio se propagan en un medio no homogéneo, también ocurren fenómenos como la reflexión, la refracción y la difracción de las ondas, obedeciendo a las leyes de la óptica geométrica.
El método de sondeo de ondas de radio se basa en la observación de la absorción y el debilitamiento del campo electromagnético asociado a ella [1] .
La disipación de la energía de las ondas de radio en el espacio se produce como la distancia desde la antena del emisor de acuerdo con una ley exponencial. El campo de ondas de radio en cualquier punto del medio sondeado está determinado por la magnitud de los componentes eléctricos ( E ) y magnéticos ( H ) y la dirección de la onda. En valor absoluto, las componentes del campo E y H están relacionadas entre sí por la relación Z = |E|/|H|. El valor de Z se llama impedancia.
La absorción de la energía de las olas por el suelo viene determinada por el coeficiente de absorción k” (o α o β según diferentes autores) y se calcula a partir de las relaciones |E| = |E 0 |e –k”R y |H| = |H 0 |e –k”R . Aquí |E| y |H| - valores medidos de vectores de intensidad de campo en puntos de medición, | mi 0 | y | H 0 | - la magnitud de la intensidad de campo en las antenas transmisoras, k” - el coeficiente de absorción de las ondas de radio por las rocas, R - la distancia del transmisor al receptor y e - la base del logaritmo natural. La energía de las ondas de radio absorbidas por la roca se utiliza para calentar la roca.
Reflexión y refracción de ondas de radio en el contacto de capas . La naturaleza descrita del debilitamiento de la intensidad del campo de ondas de radio permanece constante mientras las propiedades petrofísicas de las rocas de las capas ρ, μ y ε permanezcan sin cambios. Si la composición litológica de las capas o su humedad cambia, entonces las propiedades petrofísicas también cambian, y se observa un reflejo parcial de las ondas de radio en el límite entre las capas, y las partes transmitidas de las ondas de radio experimentan refracción, cambiando su intensidad, dirección de movimiento y velocidad (y longitud de onda - l).
Coeficiente de reflexión . Cuando la dirección de movimiento de la onda de radio es perpendicular al plano de contacto, la intensidad de campo en la parte reflejada de la onda con respecto a la onda incidente se puede calcular utilizando el coeficiente de reflexión K neg . Este coeficiente está determinado por la relación de los valores de la resistencia de onda (impedancias) de las capas de roca en contacto y se toma con un signo más (+).
K negativo = ( Z 2 - Z 1 ) / ( Z 2 + Z 1 ) .
Índice de refracción . En la parte de la onda que pasa por el contacto, la intensidad de campo cambia con respecto a la onda incidente. La magnitud de este cambio está determinada por el índice de refracción Kpr. Este coeficiente también depende de la relación de las resistencias de onda (impedancias) de las capas en contacto y se expresa mediante la fórmula:
Kpr = ( 2 Z 2 )/( Z 2 + Z 1 ) .
Interferencia de ondas de radio. La interferencia es un fenómeno que ocurre cuando se suman dos o más ondas. Este fenómeno se utiliza en los radiosondeos, ya que al realizar las mediciones, parte de las ondas de radio de las antenas transmisoras (generador, emisor) viajan por el aire a lo largo de la superficie terrestre, mientras que la otra parte viaja a lo largo de la superficie, pero bajo la superficie terrestre. . Parte de la onda penetra en profundidad, se propaga en las rocas, se refleja desde los límites de contacto u otros obstáculos y regresa a la superficie terrestre, formando una onda reflejada (Fig. 1).