ГЕОФІЗИКА

В С Т У П

Курс лекцій ставить собі за мету ознайомити студентів із:

§ предметом і методами геофізичних досліджень та продемонструвати їхній зв'язок з геологічними науками (геологічним картуванням, пошуками та розвідуванням корисних копалин, мінералогією та петрографією тощо);

§ фізичними властивостями гірських порід та методами їхнього визначення;

§ сучасною класифікацією методів, які застосовують під час вивчення верхньоє частини літосферного простору;

§ історичним нарисом розвитку геофізичних методів і їхньою роллю під час проведення конкретних геологічних досліджень.

Підкреслено, що найкращих результатів можна досягнути тільки у процесі комплексних геолого-геофізичних досліджень об'єктів.

Курс містить методику проведення магнетометричних, гравіметричних, електрометричних та в дещо скороченому вигляді сейсмометричних і ядерно-геофізичних досліджень, які зараз повсюдно застосовують у геологічних дослідженнях.

У результаті студент повинен вміти:

§ вибирати комплекс геофізичних методів, який сприяє вирішенню конкретних геологічних завдань;

§ виконувати елементарні розрахунки геофізичних полів над певними об'єктами;

§ графічно зображати і виконувати якісну та кількісну інтерпретацію геофізичних матеріалів, що має надати суттєву допомогу під час вирішення конкретних геологічних завдань;

§ продемонструвати можливості застосування ядерно-геофізичних методів для вирішення різноманітних геолого-геофізичних завдань.

Лабораторні заняття призначені виробленню вміння розв’язувати конкретні практичні задачі, які потребують знань фізичних властивостей гірських порід, грунтових вод, а також вміння користуватися відповідними розрахунками і методами інтерпретаціє геофізичних матеріалів.

Нижче наведено конкретний зміст лекцій за методами досліджень, які застосовують під час проведення інженерно-геофізичних робіт.

Е Л Е К Т Р О Р О З В І Д У В А Н Н Я

Електричні методи розвідування та їхня класифікація. Електричні властивості порід (питомого електричного опору, електричної проникності, поляризаційності, елетрохімічної активності) та їхня залежність від електричних властивостей мінералів, що складають породу, поруватості, водонасиченості, тиску, температури тощо.

Методи електророзвідування на постійному струмі. Поняття позірного (видимого) опору та найвживаніші схеми спостережень.

Метод вертикального електричного зондування (ВЕЗ). Можливості його застосування та методика виконання робіт: вибір довжини лінії живлення та міри її зростання (А_n B_n /А_n-1 B_n-1), апаратура тощо. Зображення результатів зондування – побудова кривих ВЕЗ, їхня якісна та кількісна інтерпретація.

Приклади застосування методу зондування для вирішення різноманітих геологічних завдань.

Методи профілювання (симетричне, з подвійними розносами /відстанями/, серединних градієнтів, комбіноване, дипольне /двопільне/, кругове), суть методу, методика проведення робіт, апаратура і обладнання, зображення одержаних матеріалів (графіки застосування методів для вирішення різних геологічних завдань).

Опрацювання матеріалів електропрофілювання (побудова графіків ρ_п , кореляційних планів, карт однакових опорів та полярних діаграм), якісна та кількісна інтерпретація результатів методу.

Застосування електропрофілювання для вирішення різноманітних геологічних завдань.

Метод природного електричного поля (ПЕП). Причини утворення полів різного походження, методика знімання та інтерпретація отриманих матеріалів. Царина геологічного застосування методу.

Метод спричинених потенціалів, його сутність та мезарядженого тіла, еквіпотенціальних ліній. Суть методу, методика проведення робіт, апаратура та обладнання, зображення результатів. Застосування методів для вирішення різних геологічних завдань.

Метод спричинених потенціалів, його сутність та методика проведення робіт (апаратура та обладнання, вибір мірила знімання, схеми спостережень, точність досліджень тощо). Зображення результатів, їхня якісна та кількісна інтерпретація. Приклади застосування методів для вирішення різних геологічних завдань.

М А Г Н Е Т О Р О З В І Д У В А Н Н Я

Геофізичні методи досліджень. Історія їхнього виникнення. Переваги і недоліки порівняно з геологічними методами. Елементи магнетного поля Землі та їхній розподіл на земній поверхні. Нормальні та аномальні геомагнетні поля та зміна їхніх елементів з часом. Побудова карт ізопор.

Магнетні властивості гірських порід, методика їхнього визначення та залежність від різних чинників: кількості магнетних мінералів у породі, температури тощо.

Методика проведення магнетного знімання, вибір параметрів досліджень, густина та форма мережі спостережень, аппаратура, точність вимірювання тощо.

Зображення результатів магнетного знімання (побудова графіків, мап графіків, мапи ізодинам планів векторів), їхня якісна і кількісна інтерпретація (аналітичний, палетковий та комп’ютерний методи).

Приклади конкретного застосування матеріалів магнетометричних досліджень для вирішення різноманітних геологічних, інженерно-геологічних та археологічних щзавдань (вивчення земноє кори, тектонічне районування, палеомагнетні дослідження, пошуки залізноє руди та інших рудних і нерудних корисних копалин, пошуки структур, геологічне картування, мікромагнетне знімання).

Г Р А В І М Е Т Р І Я

Гравітаційне поле Землі та його складові. Потенціал сили тяжіння. Нормальні і аномальні гравітаційні поля та їхні зміни з часом.

Щільність гірських порід та її залежність від: мінерального складу, поруватості, шпаруватості, вивітрілості порід, їхньої глибини залягання, віку, ступеня метаморфізму тощо.

Методика проведення гравіметричних досліджень, яка передбачає вибір: параметра для вимірювання, густоти та форми мережі спостережень, апаратури, точності вимірювань, засобів виконання робіт тощо.

Опрацювання польових матеріалів та головні види поправок. Зображення результатів знімання (графіки, плани графіків та ізоліній) та правил їхньої побудови.

Основи теорії інтерпретації гравітаційних полів. Якісне та кількісне інтерпретування за допомогою аналітичних формул, графічних методів та ЕОМ.

Межі застосування матеріалів гравіметричних вимірювань для вирішення різноманітних геологічних завдань: пошуків корисних копалин, які відрізняються за своєю щільністю від навколишніх порід, структур, сприятливих для накопичення нафти і газу, геологічного картування тощо.

С Е Й С М О Р О З В І Д У В А Н Н Я

Сейсмологія та сейсморозвідування. Елементи теорії пружності та геометричної сейсміки. Типи сейсмічних хвиль та умови їхнього утворення і поширення у верхніх шарах земної кулі.

Пружні властивості гірських порід і їхня залежність від геологічних чинників (складу порід, їхньої поруватості, шпаруватості, водонасиченості, щільності, віку, температури, глибини залягання тощо).

Поняття сейсмічного каналу та переносна сейсмічна апаратура, яку використовують у випадку порівняно незначних (до 100 м) глибин досліджень: сейсмостанція, сейсмоприймач, збуджувач пружних хвиль, електроживлення.

Методика проведення сейсмічних досліджень методами відбитих (МВХ) та заломлених (МЗХ) хвиль. Умови можливого їхнього застосування. Системи спостережень методами сейсмічного профілювання та зондування, сейсмічного "просвітлювання" та каротажу.

Боротьба з перешкодами, що не мають геологічної природи. Точність досліджень.

Побудова годографів прямої, зустрічної, накладеної хвиль та зведеного годографа. Системи спостережень. Найпростіші методи побудови сейсмічних границь.

Приклади застосування сейсморозвідування для вирішення геологічних завдань: вивчення будови земної кори, тектонічне вимірюрайонування областей, пошуки структур, перспективних на нафту і газ тощо.

Я Д Е Р Н О-Г Е О Ф І З И Ч Н І М Е Т О Д И

Використання природної та наведеної радіоактивності для вирішення геологічних завдань. Методика виконання наземного і повітряного гамма- і гамма-спектрометричне знімання. Геологічні завдання та царина застосування польових ядерно-геофізичних методів. Радіометричне визначення віку Землі.

Г Е О Ф І З И Ч Н І Д О С Л І Д Ж Е Н Н Я С В Е Р Д Л О В И Н

(К А Р О Т А Ж)

Головні методи геофізичних досліджень у свердловинах та їхня класифікація.

Електричні методи каротажу (УО, ПС, БКЗ, БК, ВП, діелектричний та індуктивний каротаж).

Радіоактивні (ядерні) дослідження у свердловинах (гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж, нейтронні методи каротажу). Методи визначення речовинного складу гірських порід і руд у свердловинах.

Якісна та кількісна інтепретація (тлумачення) матеріалів каротажу (кореляційна схема, зведений геолого-каротажний розріз).

Царина застосування різноманітних методів каротажу.

Л І Т Е Р А Т У Р А

1. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Под редакцией Н.В.Дортман. М., Недра, 1976.

2. Двуліт П.Д. Курс гравіметрії. Львів, 1998.

3. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравитационная разведка. М., "Недра", 1988.

4. Якубовский Ю.В., Ляхов Л.Л. Электроразведка. М.,Недра, 1988.

5. Литвиненко О.К. Геологическая интерпретация геофизических данных. М., Недра, 1983.

6. Гурвич И.И., Боганик П.Н. Сейсмическая разведка. М., Недра, 1980.

7. Толстой М.Н., Тимошин Ю.В. и др. Основы геофизических методов разведки. Київ, "Вища школа", 1985.

8. Логачев А.А., Захаров В.П. Магниторазведка. Л., Недра, 1979.

9. Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая разведка. М., Недра, 1976.

10. Радиоактивные элементы в горных породах. Новосибирск, Наука, 1976.

11. Основы методологии комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений. М., Недра,1978.

12. Горбунов Л.М. и др. Геофизические методы поисков и разведки. Л., "Недра", 1982.

13. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М., Недра, 1982.

14. Вахромеев Г.С. Основы методологии и комплексирования геофизических исследований при поисках рудных месторождений. М., Недра, 1978.Кличникова В.А. и др.). Алма-Ата, 1970.

15. Комаров В.А. Электроразведка методом вызванной поляризации. Л., Недра, 1980.

16. Семенов А.С. Электроразведка методом естественного электрического поля. Л., Недра, 1980.

17. Руководство по применению методов переходных процессов в рудной геофизике // Под ред. Каменецкого Ф.М., Л., Недра, 1977.

18. Гамма-методы в рудной геологии // Под ред. Очкура А.П., Л., Недра, 1976.