Введение в геофизику

Лекция 1. Тема: Предмет геофизики. Основные понятия и определения. Структура разделов, содержательная часть модулей…

Заложение основ геофизики восходят в давние времена, но как самостоятельная наука геофизика стала оформляться в XIX веке, а окончательно сформировалась уже в ХХ столетии. Основой геофизики являлись такие фундаментальные науки, как физика, геология, математика и астрономия. Она тесно связана с геодезией, геохимией, а в части методов и технологий геофизических наблюдений с радиотехникой – радиоэлектроникой. Связь геофизики с другими естественными науками отображена на схеме, рис. 1.1.

Рис.1.1. Связь геофизики с другими естественно-научными науками

Разведочная 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. 1.2).

		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. 1.2 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 исследовать особенности аномальных значений поля, приуроченных к тем или иным полезным ископаемым, или элементом геологической среды, подверженным воздействию экзогенных (оползень, карст) и/или эндогеннх (землетрясение, извержение вулкана), а также антропогенных (загрязнение подземных вод, тепловые аномалии в мегаполисах).

Цель применения методов полевой геофизики – получить над исследуемым объектом аномалию и в последующем выполнить геологическое истолкование этой аномалии. Этот процесс достаточно сложный. Поэтому система знаний полевой 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) Получения 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 (наблюденной 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 пределами. 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. Полевую геофизику в целом и любой ее раздел можно представить как информационно-измерительный тракт (Рис 2).

Структура геофизического поляв 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 со 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.

Рис. 1.3 Схема процесса геофизических работ

Пример отображения в геофизическом поле, контрастного по физическим свойствам геологического объекта показан на рис 1.3.

Рис.1. 4 Пример отображения в геофизическом поле, контрастного