Методы разведочной геофизики

Сейсморазведка – геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний - сейсмических волн. Этот метод основан на том, что скорость распространения и другие характеристики сейсмических волн зависят от свойств геологической среды, в которой они распространяются: от состава горных пород, их пористости, трещиноватости, флюидонасыщенности, напряженного состояния и температурных условий залегания. Геологическая среда характеризуется неравномерным распределением этих свойств, т.е. неоднородностью, что проявляется в отражении, преломлении, рефракции, дифракции и поглощении сейсмических волн. Изучение отраженных, преломленных, рефрагированных и других типов волн с целью выявления пространственного распределении и количественной оценки упругих и других свойств геологической среды - составляет содержание методов сейсморазведки и определяет их разнообразие.

Гравиметрическая или гравитационная разведка (сокращенно гравиразведка) - это геофизический метод исследования строения литосферы, поисков и разведки полезных ископаемых, базирующийся на изучении гравитационного поля Земли. Основным измеряемым параметром этого метода является ускорение свободного падения. Метод основан на различной плотности горных пород.

Магнитометрическая или магнитная разведка (магниторазведка) — это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли.

Земля, как космическое тело определенного внутреннего строения, генерирует постоянное магнитное поле, называемое нормальным или первичным. Многие горные породы и руды обладают магнитными свойствами и способны под воздействием этого поля приобретать намагниченность и создавать аномальные или вторичные магнитные поля. Выделение этих аномальных полей из наблюденного или суммарного геомагнитного поля, а также их геологическое истолкование является целью магниторазведки. Главным магнитным свойством горных пород является магнитная восприимчивость .

Электроразведка (электрическая, или точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электромагнитных полей, существующих в Земле в силу естественных космических, атмосферных или физико-химических процессов или созданных искусственно.

К электромагнитным свойствам горных пород относятся удельное электрическое сопротивление ( ), величина, ей обратная - удельная электропроводность ( ), поляризуемость, диэлектрическая ( ) и магнитная ( ) проницаемости.

Ядерная геофизика объединяет физические методы поисков и разведки радиоактивных руд по их естественной радиоактивности (радиометрия) и поэлементного анализа горных пород путем изучения вызванной радиоактивности (ядерно-физические методы).

Для детальных геологических исследований, решения вопроса о наличии полезных ископаемых, а также для подсчетов их запасов бурят скважины, которые изучают с помощью геофизических методов исследования скважин (ГИС). ГИС необходимы также для надежной интерпретации результатов исследований полевыми геофизическими методами.

ГИС применяют для решения геологических и технических задач. К геологическим задачам, в первую очередь, относят литологическое расчленение разрезов, их корреляцию, выявление полезных ископаемых и определение параметров, необходимых для подсчета запасов. К техническим задачам относят изучение инженерно-геологических и гидрогеологических особенностей разрезов, изучение технического состояния скважин, контроль разработки месторождений нефти, газа и угля, проведение прострелочно-взрывных работ.

83.Общие черты гравиразведки и магниторазведки ( из методички Ладынина,кому надо – могу скинуть).

Гравиметрическую и магнитную разведку можно рассматривать как совокупность методов разведочной геофизики, использующих неоднородность в распределении плотности и намагниченности горных пород в литосфере для изучения ее структуры посредством измерения гравитационного и магнитного полей, вычисления аномалий этих полей и их геологической интерпретации. Такое объединение самостоятельных методов обосновывается их существенными общими свойствами.

1. Гравитационное и магнитное поля являются потенциальными.

Измеряемые силовые характеристики полей – гравитационное ускорение g, магнитная индукция T, ее составляющие по координатным осям это, соответственно, градиенты скалярных потенциалов, гравитационного V и магнитного U, и их производные по координатам:

Система координат (x, y, z) выбрана так, что ось z ориентирована

в направлении силы тяжести g, ось x на географический север, ось y

– на восток.

Оба поля вне их источников – плотностных неоднородностей

и намагниченных тел описываются гармоническими функциями:

они являются однозначными и непрерывными функциями коорди-

нат, обращаются в нуль на бесконечности и удовлетворяют уравне-

ниям Лапласа

Это позволяет использовать для анализа гравитационного и маг-

нитного полей и извлечения из них полезной информации мощный

математический аппарат теории аналитических функций. В области, занятой источниками полей, оба потенциала удовле-

творяют уравнениям Пуассона:

2V = 4π G ζ;2U = μ0 div J, (V.3) где ζ – плотность; J – намагниченность; μ0= 4π·10–7

Гн/м – магнитная и G = 6,673 10–11 м3/кг·с2– гравитационная постоянная.

2. Гравитационное и магнитное поля Земли содержат эффекты

всех источников полей: первое – распределения плотности, второе –

распределения эффективной намагниченности (с полями электриче-

ских токов

3. Интегральный характер гравитационного и магнитного полей

определяет общую для этих методов идею аномалий, т.е. отклоне-

ний в распределении полей от некоторых простых закономерностей,

характеризующих поле, которое рассматривается как нормальное.

В нормальные поля входят:

– гравитационное поле сферической Земли с массой M

– магнитное поле центрального осевого диполя с моментом M

(равное полю однородно намагниченного шара, центр которого сов-

падает с центром диполя, или полю кольцевого тока в плоскости

экватора)

4. Аномальные гравитационные и магнитные поля локальных

геологических тел в земной коре можно анализировать с использо-

ванием соотношений Пуассона. При условиях ζ = const и J = const

справедливы формулы, связывающие значения элементов аномаль-

ного магнитного поля с производными гравитационного поля.

Можно вычислять аномальные магнитные поля

произвольных по форме, положению и свойствам моделей тел

в едином алгоритме с вычислением их гравитационных эффектов,

что позволяет на основе этих решений прямых задач строить общие

методы решения обратных задач количественной интерпретации

гравитационных и магнитных аномалий.

5. Общей для гравиразведки и магниторазведки является пробле-

ма некорректности обратных задач: неоднозначности решений и их

неустойчивости по отношению к вариациям (в частности, погреш-

ностям) исходных данных. Невозможно, например, однозначно вос-

становить параметры слоистого (плоского или сферически симмет-

ричного) распределения плотности и намагниченности. Теоретиче-

ски возможны распределения ζ и J, имеющие нулевые потенциалы

и, следовательно, не создающие аномалий. Одинаковы в принципе

и условия однозначности решений (теоремы единственности).

Сходны требования к объему и характеру априорной информации,

необходимой для сужения круга эквивалентных распределений

плотности и намагниченности, не удовлетворяющих условиям тео-

рем единственности. Эти обстоятельства определяют общность ме-

тодов построения физических моделей исследуемых геологических

объектов, способов решения обратных задач и принципов содержа-

тельного геологического истолкования результатов интерпретации.

Сказанное позволяет рассматривать гравиразведку и магнитораз-

ведку во многих отношениях с общих позиций.