ПЕТРОФИЗИКА

Петрофизика (физика горных пород) — прикладной раздел наук о Земле, находящийся на стыке геологии (петрологии, литологии, наук о полезных ископаемых, гидрогеологии, инженерной геологии, геокриологии и др.), геофизики (глубинной, региональной, разведочной, инженерной, экологической), а также физических исследований Земли и физики вещества. Петрофизика изучает различные физические свойства горных пород, взаимосвязи их между собой и с физическими полями Земли. В «западной» терминологии петрофизика-более широкое понятие и включает интерпретацию данных Геофизических исследований скважин(ГИС).

• исследования природы каждого из многочисленных геофизических свойств горных пород, зависимости их от естественных и техногенных факторов;
• построение физической модели среды как непосредственно через измеренные свойства, так и по данным физико-математической интерпретации результатов различных геофизических методов;
• построение физико-геологических моделей среды (ФГМ) в ходе геологического истолкования геофизических материалов.ческие свойства горных пород определяются прежде всего свойствами самих фаз, их количественным соотношением в породе и взаимодействием. Такие физические свойства твердой фазы, как плотность, магнитные, электрические, упругие, тепловые, ядерные, определяются, в основном, атомным строением химических элементов минералов, из которых состоит порода, соотношением твердой, жидкой и газообразной фаз, температурой и зависят от геологических факторов: термодинамических условий образования магматических пород, степени их метаморфизма, условий накопления осадочных пород, структурно-текстурных особенностей массивов пород. Используемые в геофизике физические поля Земли определяются перечисленными геофизическими свойствами горных пород.

Петрофизика (физика горных пород) — дисциплина есте­ствознания, в которой изучают закономерности изменения физи­ческих свойств горных пород и связи между этими свойствами.

Физические свойства горных пород — это их способность вза­имодействовать с естественными физическими полями Земли (гравитационным, магнитным, тепловым) или с искусственно созданными физическими полями (волновым, радиоактивным, нолем давлений флюидов, оптическим и другими), создаваемы­ми в горных породах.

Физические свойства однородных и однофазных горных пород и минералов в значительной мере обус­ловлены строением атомов химических элементов их слагаю­щих. Так, электрические, тепловые, а также диа- и парамагнит­ные свойства пород определяются строением внешней электрон­ной оболочки; ферромагнитные — внутренней электронной обо­лочки; радиоактивные — строением ядра; плотность и упру­гость— строением ядра и внешней электронной оболочки [6J.

Физические свойства гетерогенных и многофазных горных пород (например, обломочных, глинистых и карбонатных), помимо свойств атомов, в значительной мере опре­деляются степенью неоднородности пород, которая может быть охарактеризована емкостными, капиллярными и газо-, гидроди­намическими свойствами.

Верхняя часть земной коры (литосфера), доступная сегодня для непосредственного изучения, сложена горными породами ipex главных групп: магматическими, осадочными и метамор­фическими.

Имеется существенное различие физических свойств пород как между названными группами, так и внутри каждой из них.

Неоднородность физических свойств лежит в основе возмож­ности дистанционного изучения строения литосферы, слагающих ее горных пород и выявление в них полезных ископаемых с по­мощью геофизических методов.

Каковы место и роль петрофизики при геофизических иссле­дованиях?

Технологический цикл любого геофизического исследования состоит из трех этапов:

1) измерения параметров физического поля в неоднородной среде;

2) геофизической интерпретации результатов этих измерений с целью определения физических свойств и построения веро­ятной геометрии физической модели изучаемой среды;

3) геологической интерпретации физической модели и построе­ния физико-геологической модели изучаемой среды. В результате измерения свойств физического поля с по­мощью чувствительных датчиков мы получаем сведения о кажу­щихся параметрах физического поля. Конструкция датчика (прибора), его принцип построения и метрологические характе­ристики основные звенья этого этапа геофизических исследо­ваний.

В основе геофизической интерпретации лежат методы и ре­зультаты решения прямых геофизических задач — палетки, номограммы, формулы, позволяющие учесть влияние различ­ного вида неоднородностей и главным образом ближней зоны.

Основой для геологической интерпретации геофизических данных служат петрофизические связи, позволяющие перейти от неоднородностей, обусловленных физическими свойствами среды, к геологическим объектам, сложенным горными поро­дами определенных литологических свойств.

При региональных исследованиях в качестве элементов фи­зико-геологической модели выступают ассоциации горных пород,, крупные структурные единицы и стратиграфические подразде­ления, которые определяются своим комплексом физических свойств, диапазоном их изменения.

Построение надежной физико-геологической модели требует использования комплексных геофизических исследований и при­влечения априорной геологической информации. И то и другое нуждается в подтверждении обоснованными петрофизическими связями. От этого зависит конечный итог геофизических иссле­дований— уровень понимания геологического строения региона, надежность поисков месторождений полезных ископаемых, про­мышленная оценка запасов этих ископаемых.

Разработка методических основ и приборов для изучения физических свойств горных пород началась одновременно с со­зданием и развитием методов прикладной геофизики. Однако петрофизика как самостоятельная дисциплина сфор­мировалась лишь в начале 60-х годов. В 1962 г. вышел первый учебник В. Н. Кобрановой, были опубликованы обобщающие работы в области петрофизики.