Геофизические методы исследований

Методика и техника изучения физических полей составляет геофизические методы и технологии. Существуют геофизические методы исследований, предназначенных для наблюдений в атмосфере, на земной поверхности, в скважинах и шахтах, на поверхности и в глубине водоёмов.
Созданы разделы геофизики, связанные с промышленной деятельностью человека: разведка и добыча полезных ископаемых, освоение морей, климатология и пр.

Науки геофизического цикла (разделы) общей и разведочной геофизики в зависимости от используемых геофизических полей

Магниторазведка
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.

Методика магниторазведки
Основными методами магниторазведки являются:
полевые (наземные, пешеходные или автомобильные);
воздушные (аэромагниторазведка);
морские (гидромагнитные) съемки;
подземные и скважинные наблюдения.

Наземная полевая магнитная съемка
Полевые магнитные съемки бывают площадными и маршрутными.
Суть площадного метода исследований - в покрытии участка равномерной сетью профилей.
Участок делается по возможности прямоугольным. Если участок большой, он разбивается на квадраты примерно 20х20 метров и отрабатывается по этим квадратам. Предварительно в начале и в конце каждого профиля устанавливаются колышки, каждому профилю присваивается порядковый номер. Начинаются измерения с самого крайнего профиля №1, затем 2 и т.д. Вдоль профиля натягивается мерная лента или шнур, оператор делает для измерений остановку согласно выбранному расстоянию между точками, например, через 0,5 метра. Показания магнитометра на каждой точке записываются на магнитный носитель, а при его отсутствии – в журнал, с отметкой номера профиля и номера точки на профиле. Проход по профилям для экономии времени выполняется «змейкой».

Маршрутные (поисковые) работы много проще: поисковик просто ходит с магнитометрам по участкам, которые он считает перспективными по произвольным маршрутам и через произвольно же выбираемые интервалы останавливается и выполняет измерения магнитного поля.

Наземная полевая магнитная съемка с помощью пешеходных магнитометров весом 5-6 кг.

Аэромагнитные съемки проводят с помощью самолетов или вертолетов, на которых устанавливают автоматические магнитометры. Для исключения или существенного снижения влияния магнитного поля носителя на показание прибора чувствительный элемент буксируют на трос-кабеле в выносной гондоле или устанавливают на длинной выносной штанге. Полеты проводят со скоростью 100—200 км/ч на постоянной высоте 50—200 м или с обтеканием рельефа местности.
Гидромагнитная съемка в океанах, морях и на озерах ведется как на специальных судах. Датчик поля буксируется на кабеле длиной свыше 100 м в специальной немагнитной гондоле либо вблизи дна, либо на некоторой глубине.

Сейсморазведка
Основана на изучении упругих волн в горных породах. На границах геологических слоев упругие волны отражаются и преломляются, что позволяет изучать строение Земли без бурения скважин и отбора образцов.
Сейсморазведка традиционно используется для поиска нефти и газа на суше и море, а также при строительстве, в экологии и гидрогеологии.

Источники упругих волн
Молот
Падающий груз
Взрывные источники
Вибрационные установки

Падающий груз
По команде с сейсмостанции держатель груза раскрывается и груз начинает падать. Момент его касания земли отмечается специальным устройством и передается как отметка момента возбуждения на сейсмостанцию.

Взрывные источники
Заряд тротила или гексогена погружается в скважину и происходит детонация. При взрыве выделяется газ под высоким давлением и его движение образует упругие волны.

Вибрационные установки
Гидравлическое устройство, управляющее движением тяжелой плиты. Под давлением масла плита сотрясает почву, создавая сложное упругое колебание.
Вибрационные источники слабее взрывных, но более безопасные, дешевые и удобные.
Обычно одновременно работает не один, а группа из четырех виброустановок.

Вибрационные установки

Приемники упругих волн
Приемник – это преобразователь упругих колебаний в электричество.
Данные с сотен приемников попадают в по сейсмическому кабелю на станцию.
После обработки получается глубинный разрез - аналог геологического.

Электроразведка
Электроразведка - часть разведочной геофизики, в которой с помощью электромагнитных полей изучают строение Земли с целью поиска полезных ископаемых и решения других прикладных задач.
Электроразведка основана на различии электромагнитных свойств разных пород.

В электроразведке сейчас насчитывается свыше пятидесяти различных методов и модификаций, предназначенных как для глубинных исследований, так и для изучения верхней части разреза. В зависимости от принципа исследования их можно разделить на следующие группы: методы сопротивлений (методы постоянного тока) и электромагнитные методы.

Методы сопротивлений
Методы сопротивлений основаны на пропускании в земле с помощью пары электродов известного постоянного тока и измерении напряжения, вызванного этим током, с помощью другой пары электродов. Зная ток и напряжение, можно вычислить сопротивление, а с учетом конфигурации электродов можно установить, к какой части подповерхностного пространства это сопротивление относится.

Индукционные методы
К группе методов относится огромное количество различных модификаций, суть которых можно описать следующим образом. Под влиянием переменного электрического или магнитного поля в земле за счет феномена магнитной индукции возникает электромагнитное поле. Зная точно параметры источника поля, можно измерять различные электрические и магнитные компоненты индуцированного поля, восстанавливая по ним параметры среды.

Скважинная электроразведка
Скважинной электроразведкой называют способ объёмного изучения межскважинного пространства, основанный на возбуждении и изучении поля как внутри скважин, так и на поверхности земли, а также на электромагнитном просвечивании окружающей среды между скважинами.

Электроразведочная станция
Электроразведочная станция - комплект передвижной аппаратуры, предназначенный для производства электроразведочных работ. Состоит из генераторной группы и полевой измерительной лаборатории. В состав генераторной группы входят генераторы постоянного или переменного тока с приводом от отдельного двигателя или двигателя транспортного средства.
Полевая измерительная лаборатория состоит из входных измерительных преобразователей (датчиков электрического или магнитного поля), промежуточных преобразователей (усилителей, аттенюаторов, фильтров, накопителей, детекторов и др.) и выходных устройств, позволяющих вести регистрацию в аналоговой (главным образом осциллографами) или цифровой форме.

Внешний вид электроразведочной станции

Подземные электроразведочные работы
Основной целью электроразведочных работ является выявление с помощью электрических и электромагнитных полей геологических особенностей строения и физического состояния геологической среды, представляющих опасность для ведения горно-технических работ.

Методы электроразведки
Экспресс-метод. Получение оперативной информации о наличии и степени аномальности исследуемого участка.
Детализационные методы. Установление природы, выявленных экспресс – методами, аномалий; определение положения аномалиеобразующих тел в пространстве.
Дополнительные методы. Получение общих сведений о состоянии ВЗТ, над-и подсолевых отложений, тектонических особенностей строения.