Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 1

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

Vvedenie

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory (GMIZK), nazyvaemye po-raznomu: razvedochnaya i skvazhinnaya; prikladnaya i promyslovaya; regional'naya, razvedochnaya i geofizicheskie issledovaniya skvazhin (ili karotazh), - eto nauchno-prikladnoi razdel geofiziki, prednaznachennyi dlya izucheniya zemnoi kory moshnost'yu 35 - 70 km na sushe i 5 - 10 km pod dnom akvatorii okeanov i morei.

Geofizika, kak obobshayushaya nauka, izuchayushaya Zemlyu i okolozemnoe prostranstvo s pomosh'yu estestvennyh i iskusstvennyh fizicheskih polei zanimaet sredi tochnyh i estestvennyh nauk (astronomii, fiziki, matematiki, geografii, geologii, himii) unikal'noe stykovoe polozhenie. Ona ispol'zuet dostizheniya etih fundamental'nyh nauk ili rodstvennyh im nauchno-prikladnyh disciplin (naprimer, kosmonavtiki, geodinamiki, informatiki, elektroniki, avtomatiki i dr.), stavya pered nimi nemalo problem teoreticheskogo i prikladnogo plana.

Hotya inogda geofiziku otozhdestvlyayut s Fizikoi Zemli, odnako poslednyaya nauka izuchaet lish' Zemlyu, kak planetu i ee obolochki: kamennuyu - litosferu, moshnost'yu poryadka 100 km, astenosferu, prostirayushuyusya do glubin 400 km, mantiyu - do glubin 2900 km, yadro vneshnee (do glubin 5100 km) i vnutrenne (do centra Zemli). Global'naya geofizika kak obobshayushaya fundamental'naya nauka vklyuchaet ne tol'ko Fiziku Zemli, no i geofiziku kosmosa i atmosfery, gidrosfery, a takzhe nauki, izuchayushie konkretnye fizicheskie polya Zemli: gravimetriyu, magnitometriyu, geoelektriku, seismologiyu, seismometriyu, termometriyu, yadernuyu geofiziku. Iz etih fundamental'nyh geofizicheskih nauk vydelyayutsya nauchno-prikladnye razdely. Tak, geofizika vozdushnoi obolochki vklyuchaet fiziku kosmosa i atmosfery, meteorologiyu, klimatologiyu i dr. Geofizika vodnoi obolochki (gidrosfery) sostoit iz gidrofiziki, okeanologii, fiziki morya, limnologii (izuchenie ozer), gidrologii (izuchenie rek), podzemnoi gidrosfery, glyaciologii (izuchenie lednikov) i dr. Iz geofiziki litosfery vydelilis' razvedochnaya ili prikladnaya geofizika s metodami, imeyushimi bol'shoe prakticheskoe znachenie pri poiskah i razvedke poleznyh iskopaemyh i nazyvaemymi gravirazvedkoi, magnitorazvedkoi, elektrorazvedkoi, seismorazvedkoi, termorazvedkoi, yaderno-geofizicheskoi i geofizicheskie metody issledovaniya skvazhin (GIS).

Krome nazvannyh vyshe vydelyayut i drugie obolochki (sfery) Zemli: biosferu (sferu zhizni), gumanitarnuyu sferu, noosferu (sferu razuma) i dr. Uchityvaya vse vozrastayushuyu rol' prirodnyh endogennyh (vnutrennih) faktorov, takih kak zemletryaseniya i dr. i ekzogennyh (vneshnih) faktorov, naprimer, vyvetrivanie i dr., a takzhe antropogenno-tehnogennyh sil (vzryvov, zagryaznenii okruzhayushei sredy i dr.) celesoobrazno vydelit' eshe odnu obolochku - biotehnosferu. Eto chast' atmosfery, gidrosfery, zemnoi kory, yavlyayushayasya sredoi obitaniya cheloveka i ispytyvayushaya antropogenno-tehnogennuyu nagruzku vsledstvie deyatel'nosti lyudei.

Zemlya i vse ee sfery yavlyayutsya otkrytymi, aktivno zhivushimi, dinamicheskimi, nelineinymi sistemami, tesno svyazannymi mezhdu soboi. Oni okruzheny kosmicheskim prostranstvom (fizicheskim vakuumom), nasyshennym vysokoenergeticheskimi fizicheskimi polyami impul'sno-ritmichnoi formy. Evolyuciya Vselennoi, Galaktiki, Solnca, Zemli, Biosfery soprovozhdaetsya ciklichnym obmenom veshestva (ot korpuskulyarnogo izlucheniya kosmosa do izverzheniya vulkanov), energii (ot slabyh polei v molekulah do gravitacionnyh polei sverhzvezd), a mozhet byt' i obmenom informacii mezhdu biosferoi i kosmosom (naprimer, cherez mnogochislennye ritmy Vselennoi).

Nepreryvno vozrastayushaya rol' antropogenno-tehnogennoi nagruzki, sravnimoi s prirodnymi faktorami, privodit k neobhodimosti vydeleniya iz global'noi geofiziki, naryadu s geofizikoi kosmosa i atmosfery, gidrosfery i litosfery, novoi fundamental'noi nauki - geofiziki biotehnosfery (ee mozhno nazvat' geofizicheskoi ekologiei), prednaznachennoi dlya izucheniya vliyaniya fizicheskih polei na ekosistemy Zemli.

Predmetom issledovanii geofizicheskih metodov (prikladnoi geofiziki) yavlyayutsya: glubinnye struktury zemnoi kory na sushe i okeanah (platformennye, geosinklinal'nye, riftovye oblasti, okeanicheskie vpadiny i dr.), kristallicheskii fundament, osadochnyi chehol, poleznye iskopaemye v nih, verhnyaya chast' zemnoi kory, nazyvaemaya geologicheskoi (geofizicheskoi) sredoi ili verhnei chast'yu razreza.

Cel'yu prikladnoi geofiziki yavlyaetsya vosstanovlenie stroeniya, sostava, istorii razvitiya etih ob'ektov zemnoi kory na osnove kosvennoi informacii o fizicheskih polyah.

Osnovnymi zadachami geofizicheskih issledovanii zemnoi kory yavlyayutsya sleduyushie: izuchenie sostava, stroeniya i sostoyaniya porod, slagayushih zemnuyu koru, a takzhe ih dinamiku, vyyavlenie poleznyh iskopaemyh i izucheniya geologicheskoi sredy kak osnovy dlya promyshlennogo, sel'skohozyaistvennogo, grazhdanskogo i voennogo osvoeniya i sohraneniya ee ekologicheskih funkcii, kak istochnika zhizni na Zemle putem kosvennogo izucheniya fizicheskih polei. Formal'no oni svodyatsya k obnaruzheniyu geologicheskih ob'ektov, ocenki ih geometrii, a po fizicheskim svoistvam opredelenie ih geologicheskoi prirody.

V sootvetstvii s reshaemymi zadachami osnovnymi prikladnymi napravleniyami i metodami geofizicheskih issledovanii zemnoi kory yavlyayutsya: glubinnaya, regional'naya, razvedochnaya (neftegazovaya, rudnaya, nerudnaya, ugol'naya), inzhenernaya (inzhenerno-geologicheskaya, gidrogeologicheskaya, pochvenno-meliorativnaya, merzlotno-glyaciologicheskaya) i ekologicheskaya geofizika.

Ostanovimsya na kratkoi harakteristike fizicheskih polei Zemli, ih parametrov, a takzhe fizicheskih svoistvah sredy, obespechivayushih vozmozhnost' vyyavleniya anomal'nyh ob'ektov v nei.

Kazhdoe fizicheskoe pole chislenno harakterizuetsya svoimi parametrami. Tak, gravitacionnoe pole opredelyaetsya uskoreniem svobodnogo padeniya ili sily tyazhesti ( $g$ ) i ego gradientami (g_x,g_y,g_z) i dr.; geomagnitnoe pole - polnym vektorom napryazhennosti $T$ i razlichnymi ego elementami (vertikal'nym $Z$ , gorizontal'nym $H$ i dr.); elektromagnitnoe - vektorami magnitnoi ( $N$ ) i elektricheskoi ( $E$ ) sostavlyayushimi; uprugoe - skorostyami ( $V$ ) rasprostraneniya razlichnyh uprugih voln; termicheskoe - temperaturami ( $T^\circ$ S); yaderno-fizicheskoe - intensivnostyami estestvennogo ( $J_\gamma$ ) i iskusstvenno vyzvannyh ( $J_{\gamma\gamma}$ , $J_{nn}$ ) gamma- i neitronnyh izluchenii.

Principial'naya vozmozhnost' provedeniya geologicheskoi razvedki na osnove razlichnyh fizicheskih polei Zemli opredelyaetsya tem, chto raspredelenie parametrov polei v vozdushnoi obolochke, na poverhnosti akvatorii ili Zemli, v gornyh vyrabotkah i skvazhinah zavisit ne tol'ko ot proishozhdeniya estestvennyh ili sposoba sozdaniya iskusstvennyh polei, no i ot litologo-petrograficheskih i geometricheskih neodnorodnostei zemnoi kory, sozdayushih anomal'nye polya. Anomaliei v geofizike schitaetsya otklonenie izmerennogo parametra polya ot normal'nogo, za kotoroe chashe vsego prinimaetsya pole nad odnorodnym poluprostranstvom. Pri etom vozniknovenie anomalii svyazano s tem, chto ob'ekt poiskov, nazyvaemyi istochnikom anomalii, ili vozmushenii, ili anomalosozdayushim ob'ektom, libo sam sozdaet pole v silu estestvennyh prichin, naprimer, vozbuzhdaetsya estestvennoe postoyannoe elektricheskoe pole, libo iskazhaet pole, vsledstvie razlichii fizicheskih svoistv, naprimer, otrazhenie seismicheskih ili elektromagnitnyh voln ot kontaktov raznyh tolsh. Intensivnost' anomalii opredelyaetsya kontrastnost'yu fizicheskih svoistv, otnositel'noi glubinoi ob'ekta, a takzhe urovnem pomeh.

Esli geologicheskie i geohimicheskie metody yavlyayutsya pryamymi metodami blizkogo deistviya, osnovannymi na neposredstvennom izuchenii mineral'nogo, petrograficheskogo ili geohimicheskogo sostava vskrytyh vyrabotkami gornyh porod, to geofizicheskie metody yavlyayutsya kosvennymi, dal'nego deistviya. Oni obespechivayut ravnomernost', ob'emnyi, integral'nyi harakter poluchaemoi ob'ektivnoi informacii s teoreticheski neogranichennoi glubinnost'yu. Pri etom proizvoditel'nost' eksperimental'nyh geofizicheskih rabot znachitel'no vyshe, a stoimost' v neskol'ko raz men'she po sravneniyu s razvedkoi s pomosh'yu neglubokih (do 100 m) i v sotni raz men'she glubokih (svyshe 1 km) skvazhin. Povyshaya geologicheskuyu i ekonomicheskuyu effektivnost' izucheniya nedr, geofizicheskie metody issledovaniya yavlyayutsya vazhneishim napravleniem uskoreniya nauchno-tehnicheskogo progressa v geologii i gornom dele.

Vyyavlenie geofizicheskih anomalii - slozhnaya tehnicheskaya i matematicheskaya problema, poskol'ku ono provoditsya na fone ne vsegda odnorodnogo i spokoinogo normal'nogo polya sredi raznoobraznyh pomeh geologicheskogo, prirodnogo, tehnogennogo haraktera (neodnorodnosti verhnei chasti geologicheskoi sredy, nerovnosti rel'efa, kosmicheskie, atmosfernye, klimaticheskie, promyshlennye i drugie pomehi), t.e. vsegda nablyudaetsya interferenciya polei raznoi prirody. Pri etom byvaet kak prostoe nalozhenie (superpoziciya) parametrov polei, tak i ih slozhnye, nelineinye vzaimodeistviya.

Izmeryaya te ili inye fizicheskie parametry po sistemam obychno parallel'nyh profilei ili marshrutov i vyyaviv anomalii, mozhno sudit' kak o svoistvah porod, tak i poluchit' svedeniya o geologicheskom stroenii issleduemogo massiva.

Anomalii opredelyayutsya, prezhde vsego, izmeneniem fizicheskih svoistv gornyh porod po ploshadi i po glubine. Tak, gravitacionnoe pole zavisit ot izmeneniya plotnosti porod ( $\sigma$ ); magnitnoe pole - ot magnitnoi vospriimchivosti ( $\kappa$ ) i ostatochnoi namagnichennosti ( $J_{ r}$ ); elektricheskoe i elektromagnitnoe polya - ot udel'nogo elektricheskogo soprotivleniya porod ( $\rho$ ), dielektricheskoi ( $\epsilon$ ) i magnitnoi ( $\mu$ ) pronicaemostei, elektrohimicheskoi aktivnosti ( $\alpha$ ) i polyarizuemosti ( $\eta$ ); uprugoe pole - ot skorosti rasprostraneniya ( $V$ ) i zatuhaniya ( $\beta$ ) razlichnyh tipov voln, a poslednie, v svoyu ochered', - ot plotnosti uprugih konstant (modul' Yunga ( $E$ ) i koefficient Puassona ( $\delta$ ) i dr.; termicheskoe pole - ot teplovyh svoistv: teploprovodnosti ( $\lambda_{ t}$ ), teploemkosti ( $S$ ) i dr.; yadernye - ot estestvennoi radioaktivnosti, gamma-luchevyh i neitronnyh svoistv. Fizicheskie svoistva gornyh porod menyayutsya inogda v nebol'shih predelah (naprimer, plotnost' menyaetsya ot 1 do 6 g/sm³), a inogda v ochen' shirokih predelah (naprimer, udel'noe elektricheskoe soprotivlenie izmenyaetsya ot 0,001 do 10¹⁵ Om*m). V zavisimosti ot celogo ryada fiziko-geologicheskih faktorov odna i ta zhe poroda mozhet harakterizovat'sya raznymi svoistvami, i naoborot - raznye porody mogut ne otlichat'sya po nekotorym svoistvam.

Izuchenie fizicheskih svoistv gornyh porod i svyazi ih s mineral'nym i petrograficheskim sostavom, a takzhe vodo-, gazo-, neftenasyshennost'yu yavlyaetsya predmetom issledovanii petrofiziki.

Nazad | Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Protivosumerechnye luchi i festival' planet Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane Polet nad nochnoi Zemlei – II Apollon-17: serp Zemli Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce