Раздел 1-А – введение в геофизику

ТЕМА: Предмет геофизики. Основные понятия и определения. Структура разделов, содержательная часть модулей.

 

Геофизика -совокупность прикладных наук относящихся к изучению распределения в земной коре геофизических полей с целью поисков, оценки и разведки месторождений полезных ископаемых. Структуру разведочной геофизики по направлениям, видам работ и используемым геофизическим полям можно отобразить схемой (рис. 1).

 

		Разведочная геофизика
По направлению работ		По видам работ		По используемым геофизическим полям
Полевая геофизика Скважинная геофизика (меж и околоскваженное пространство) Подземная геофизика (шахтная) Геофизическое исследование скважин (каротаж или ГИС) Аэрогеофизика Аквагеофизика		Структурная геофизика Нефтяная геофизика Угольная геофизика Рудная геофизика Инженерно-геологическая и гидрогеологическая геофизика Экологическая геофизика		Гравитационная разведка Сейсмоакустическая разведка Магнитная разведка Электромагнитная разведка Радиационная разведка Тепловая разведка

Рис. 1 Классификационная схема разведочной геофизики

 

Под геофизическим полем следует понимать материальную среду, в которой определенным образом распределяются физические потоки. То есть поле испытывает в земной коре деформации (усиление или ослабление) в зависимости от физических свойств геологических объектов. Поскольку геологическая среда является гетерогенной (неоднородной), то деформация геофизических полей происходит повсеместно и задача разведочной геофизики, а, следовательно и всех еёприкладных разделов, исследовать особенности аномальных значений поля, приуроченных к тем или иным геологическим, геоэкологическим и другим объектам.

Цель применения методов геофизики – получить над исследуемым объектом аномалию и в последующем выполнить истолкование этой аномалии. Этот процесс достаточно сложный. Поэтому система знаний геофизики требуют изучения таких наук как физика, геология (литология, геохимия, структурная геология), математика, информатика, радиотехника и радиоэлектроника. Обязательное знание закономерностей изучения физических свойств пород (петрофизика).

Полный цикл геофизических исследований включает:

1) Полевые геофизические наблюдения, цель которых зарегистрировать сигналы геофизических полей с соответствующей аппаратурой;

2) Получение сведений и проведения измерений физических свойств горных пород;

3) Решение прямой геофизической задачи (физическое или математическое моделирование);

4) Решение обратной геофизической задачи с целью получения геофизического разреза или геофизической карты;

5) Трансформацию геофизического разреза в геологический посредством петрофизических связей.

Прямая геофизическая задача - это получение теоретической кривой (графика) над объектом заданной геометрической формы с конкретными физическими параметрами. Задача решается путем математического или физического моделирования.

Обратная геофизическая задача -это интерпретация результатов полевых измерений с целью получения полного представления о геологических свойствах, геометрической форме и физических параметрах изучаемого объекта. Задача решается путем сопоставления полевой (наблюдённой кривой) с теоретическими кривыми (метод подбора). При неоднозначности решения требуется привлечение дополнительных геолого-геофизических данных.

Как правило, регистрируемые геофизические параметры являются интегральными показателями изучаемой среды, где наибольший вклад в суммарное аномальное поле выполняют те объекты, которые наиболее контрастны по физическим свойствам и соответственно являются большими по геометрическим размерам.

Выявление таких локальных объектов производят специальными интерпретационными приёмами. Наиболее простой способ заключается в вычитании из аномального поля нормального поля. Считается, что вмещающая объект геологическая среда является нормальным полем и аномалию создает только исследуемый локальный объект. Прикладную геофизику в целом и любой ее раздел можно представить как информационно-измерительный тракт (Рис 2).

Структура геофизического поля в соответствии с его определением формируется физическими процессами относящихся к действию гравитационных и магнитных масс, электрофизических и электродинамических процессов и т.д. Принято различать нормальное и аномальное поля. Нормальное поле в идеальном случае это поле в однородной изотропной среде т.е. в природном объекте, где изменение физических свойств во всех направлениях одинаково, например: вода, песок. В реальных геологических средах под нормальным полем понимают поле вне аномального (изучаемого) объекта, например, интрузивное образование в осадочных отложениях, где осадочные отложения являются объектом, формирующим нормальное поле, а интрузивное - аномальное поле. Пример отображения в геофизическом поле контрастного по физическим свойствам, то есть аномального, геологического объекта показан на рис 3.

Рис. 2 Схема процесса эколого-геофизических работ

 

 

Рис 3. Пример отображения в геофизическом поле контрастного