Геофизика (от др.-греч. γῆ — Земля + φύσις — природа) или физика Земли — комплекс научных дисциплин, исследующих физическими методами строение Земли, процессы, происходящие в геосфере, а также специфические методы исследования упомянутых объектов и процессов.
Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочные геофизические исследования проводятся на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения. К методам разведочной геофизики относят сейсморазведку, электроразведку на постоянном и переменном токе, магниторазведку, гравиразведку, геофизические исследования скважин, радиометрию, ядерную геофизику и теплометрию.
Как правило исследования проводятся комплексом из 2 и более перечисленных выше методов, позволяющих четко и однозначно выделить физические характеристики геологических объектов.
Общие физические предпосылки.
Вопреки общепринятому мнению грунтовые воды в подавляющем большинстве случаев это вовсе не подземные «реки и озера», а горные породы, которые в силу своего строения могут содержать или пропускать через себя воду, называемые коллекторами.
Геофизики в отличие от лозоходцев и экстрасенсов ищут не «воду», а коллектора, места возможного ее нахождения исследуя геофизические поля и показатели геологической среды.
В целом физические предпосылки наличная воды следующие: коллектор должен быть проницаем, т.е. его плотность на фоне окружающих пород пониженная, так же обводненные горные породы по отношению к сухим имеют меньшее электрическое сопротивление и пониженный электрический потенциал.
В соответствии с этим мы используем комплекс из методов электроразведки и сейсмоакустики.
Площадная съемка ЕП (Естественное поле Земли)
Физический смысл этого метода основан на электрохимических процессах, происходящих в земной коре при взаимодействии горных пород с грунтовыми водами. Упрощенно, можно представить их следующим образом –грунтовые воды содержат в себе различное количество солей, которые в свою очередь в растворенном виде представляют собой отрицательные и положительные ионы солей и металлов. В пресных и солоноватых водах обычно преобладают ионы НСО3-, СО32-, Са2+, в соленых и рассольных — Сl - и Na+; ионы SO42- и Mg2+ занимают промежуточное положение. Протекая в земной коре ионы создают слабый электрический ток, который и фиксируется приборами.
Съемка производится по всей площади исследований с равномерным шагом . В результате, на основании данных полученных на площади исследований строится карта распределения потенциала ЕП по участку исследований, водоносные структуры характеризуются пониженным потенциалом и условно окрашиваются нами в синий цвет, интенсивность окраски обуславливается 2 факторами: либо водоносные структуры расположены ближе к поверхности, либо интенсивность поля создающего их водяного потока более сильная (по сути дела выше дебит и водоотдача пласта).Однако слишком яркое пятно может быть отражением только лишь поверхностной воды и не иметь под собой более глубоких горизонтов. Места пересечения водяных потоков на разных глубинных горизонтах также имеют повышенную интенсивность.
Ниже приведен пример результатов съемки ЕП :
После проведения площадной съемки ЕП позволяющей получить карту распределения потенциала ЕП и общее представление о перспективах водоносности площади исследований нами, производится профилирование «в крест» либо вдоль выделенной нами структуры через предполагаемую точку бурения с целю получения полной информации о геологическом строении, глубине залегания, количестве горизонтов их мощности(толщине).
Мы используем методы РАП (Резонансно Акустического Профилирования), и методы изучения Естественного Электромагнитного поля Земли (ЕИМПЗ) как по отдельности, так и совместно.
Метод РАП.
Метод использует для получения информации собственное акустическое поле Земли, а именно – поле акустического резонанса, возникающее в толщах горных пород под влиянием различных внешних факторов. Внешними факторами являются источники сейсмической активности земной коры, механические колебания, возникающие в результате напряжений земной толщи, движения планет и многое другое. Под влиянием вышеперечисленных внешних факторов в слоистой толще возникают поперечные упругие колебания.
Результаты профилирования РАП представляют собой глубинный, разрез удельный плотностей и позволяет достаточно точно выделить зоны пониженной плотности (коллектора) ,однако не дают информации о их водонасыщенности.
Электромагнитное зондирование
Метод основан на изучении естественного переменного электромагнитного поля Земли. Естественное электромагнитное поле содержит колебания различной частоты. За счет явления скин-эффекта более высокочастотные колебания поля быстрее затухают с глубиной, в то время как низкочастотные компоненты спектра проникают на большие глубины. Соответственно, высокочастотные составляющие поля несут информацию лишь о приповерхностной части разреза. С понижением частоты вклад более глубоких частей разреза в наблюдаемое поле возрастает, и мы получаем информацию о глубинной части геоэлектрического разреза
Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) Земли — один из методов индукционных зондирований Земли, использующий измерения естественного электромагнитного поля.
Источниками электромагнитного поля в МТЗ являются естественные источники электромагнитных колебаний в ионосфере (например, порождаемые грозовой активностью Земли и активностью Солнца (солнечный ветер)).
Глубина проникновения электромагнитного поля в среду зависит от электрической проводимости самой среды и от частоты поля (чем ниже частота, тем глубже проникает поле) — скин-эффект.
Программно аппаратный комплекс позволяет получить геоэлектрический разрез на участке исследований :
На основании полученных данных в автоматическом режиме строится геоэлектрический разрез, на котором зоны пониженного потенциала окрашиваются синим цветом ,плотные монолитные породы красным , с промежуточной градуировкой желтым и зеленым цветами соответствующих слабо и среднеуплотненным породам.
В отличие от метода РАП, метод МТЗ позволяет получить геофизическую информацию не только о плотностных неоднородностях разреза, но и о геоэлектрических характеристиках пласта в целом – простой цветовой градуировкой шкалы.
Комплексные исследования участка.
Безусловно наилучшие результаты дает комплекс из методов сейсмоакустики (РАП) и электромагнитных методов (ЕП , ЕИМПЗ) позволяющий оценить, как плотностные, так и геоэлектрические свойства геологического разреза, и как выделить коллектора по степени их разуплотнения, так и оценить вероятность их водонасыщения.
Полученные результаты площадной съемки ЕП и глубинного профилирования (РАП ,Теллурики и т.п.) создают 3х мерное представление о геологическом строении участка.
Полученные результаты площадной съемки ЕП и глубинного профилирования (РАП ,Теллурики и т.п.) создают 3х мерное представление о геологическом строении участка.
