Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi koryPo sposobu provedeniya rabot geofizicheskie issledovaniya podrazdelyayutsya na sleduyushie tehnologicheskie kompleksy: aerokosmicheskie (distancionnye), polevye (nazemnye), akvatorial'nye (ili akval'nye, okeanicheskie, morskie, rechnye), podzemnye (shahtno-rudnichnye), geofizicheskie issledovaniya skvazhin (GIS). Inogda distancionnye metody izucheniya Zemli s pomosh'yu samoletov, vertoletov, iskusstvennyh sputnikov, pilotiruemyh kosmicheskih korablei i orbital'nyh stancii ne schitayut geofizicheskimi, poskol'ku pri etih rabotah preobladayut s'emki v vidimom diapazone spektra elektromagnitnyh voln (foto- i televizionnye s'emki). Odnako, krome takih vizual'nyh nablyudenii vse chashe ispol'zuyutsya distancionnye metody nevidimogo diapazona elektromagnitnyh voln: infrakrasnye, radiolokacionnye (radarnaya i radioteplovaya), radiovolnovye, yadernye, magnitnye i drugie s'emki, kotorye yavlyayutsya sugubo geofizicheskimi.
Osoboe mesto v geofizike zanimayut geofizicheskie issledovaniya skvazhin (GIS), otlichayushiesya ot prochih geofizicheskih metodov special'noi apparaturoi i tehnikoi nablyudenii i imeyushie bol'shoe prikladnoe znachenie pri dokumentacii razrezov skvazhin. Eti metody nazyvayut takzhe burovoi, promyslovoi geofizikoi ili karotazhom.
Kak otmechalos' vyshe, verhnie obolochki Zemli yavlyayutsya predmetom issledovaniya ne tol'ko geofizicheskih metodov, no i drugih nauk: geologii so vsemi razdelami, geohimii, geografii i dr. Geofizicheskie metody issledovaniya, baziruyas' na etih naukah, yavlyayutsya, prezhde vsego, geologicheskimi. Vmeste s tem, davaya drugim naukam o Zemle vsevozmozhnuyu informaciyu, oni izmenyayut sam harakter geologorazvedochnyh rabot. O bol'shoi roli geofiziki govorit, naprimer, takoi fakt: tret' assignovanii i chetvert' specialistov v geologorazvedochnyh organizaciyah svyazany s geofizikoi.
Teoriya geofizicheskih metodov issledovanii - fiziko-matematicheskaya, a sama eta prikladnaya otrasl' geofiziki i geologii otnositsya skoree k tochnym naukam v otlichie ot opisatel'noi, kakoi vse eshe yavlyaetsya geologiya. Matematicheskoe modelirovanie, t.e. reshenie geofizicheskih zadach s pomosh'yu matematiki, nastol'ko slozhno, chto zdes' ispol'zuyutsya peredovye ee dostizheniya i samyi vysokii uroven' komp'yuterizacii. Na geofizicheskih zadachah v nemaloi stepeni sovershenstvuetsya matematicheskii apparat. Matematicheskoe reshenie pryamyh zadach, t.e. opredelenie parametrov fizicheskogo polya po izvestnym fizicheskim svoistvam, razmeram i forme geologicheskih ob'ektov, hotya inogda ochen' slozhno, no odnoznachno. Vmeste s tem, odno i to zhe raspredelenie parametrov fizicheskogo polya mozhet sootvetstvovat' razlichnym sootnosheniyam fizicheskih svoistv i razmerov geologicheskih ob'ektov. Inymi slovami, matematicheskoe reshenie obratnoi zadachi geofiziki (kak i voobshe matematicheskoi fiziki), t.e. opredelenie razmerov geologicheskih ob'ektov i svoistv slagayushih ih porod po nablyudennomu polyu, ne tol'ko znachitel'no slozhnee, no i, kak pravilo, neodnoznachno.
Apparatura geofizicheskih metodov issledovaniya osnovana na ispol'zovanii mehaniki, elektroniki, avtomatiki, vychislitel'noi tehniki, t.e. sposoby izmerenii - fiziko-tehnicheskie. Pri etom instrumental'nyi uroven' ochen' vysokii, a sama apparatura cherez kazhdye 5 - 10 let polnost'yu obnovlyaetsya.
Metodika, t.e. sposob provedeniya rabot, svoditsya k profil'nym, a chashe ploshadnym geofizicheskim s'emkam. Gustota seti nablyudenii zavisit ot postavlennyh zadach, masshtabov s'emki, razmerov i glubiny zaleganiya razvedyvaemyh ob'ektov.
V rezul'tate geofizicheskih s'emok poluchayutsya grafiki i karty nablyudennyh parametrov polya. Ih obrabotka sostoit iz vsevozmozhnyh transformacii nablyudennyh polei, kachestvennogo (vizual'nogo) vydeleniya anomalii, ih fiziko-matematicheskoi interpretacii, vypolnyaemoi, kak pravilo, s pomosh'yu EVM i geologicheskogo istolkovaniya rezul'tatov. Fiziko-matematicheskaya interpretaciya vypolnyaetsya na osnove fiziko-geologicheskih modelei (FGM), priblizhenno sootvetstvuyushih real'nym geologicheskim ob'ektam. Sushnost' modelirovaniya svoditsya k approksimacii razvedyvaemyh ob'ektov apriornymi (do opyta) FGM, t.e. telami prostoi geometricheskoi formy (shar, stolb, cilindr, plast i dr.) ili slozhnoi formy s raznymi kontrastnostyami ih fizicheskih svoistv po sravneniyu s okruzhayushei sredoi. Dlya vybrannyh FGM reshayutsya pryamye zadachi i teoreticheskie materialy sravnivayutsya s nablyudennymi. Menyaya parametry FGM, v hode matematicheskogo modelirovaniya dobivayutsya minimal'nyh rashozhdenii raschetnyh i nablyudennyh polei. Poluchennye aposteriornye (posle opyta) FGM i yavlyayutsya naibolee veroyatnym rezul'tatom interpretacii. Chtoby dobit'sya bolee odnoznachnoi interpretacii, nuzhna dopolnitel'naya informaciya: svedeniya o fizicheskih svoistvah porod, naprimer, po GIS, dannye drugih geologo-geofizicheskih metodov. Processy obrabotki eksperimental'nyh dannyh i fiziko-matematicheskoi interpretacii razrabatyvayutsya v vychislitel'noi geofizike.
Geologicheskoe istolkovanie geofizicheskih dannyh osnovyvaetsya na polneishem ispol'zovanii vsei kachestvennoi i osobenno kolichestvennoi parametricheskoi geologicheskoi informacii. S ee pomosh'yu ustanavlivayutsya teoreticheskie, logicheskie ili statisticheskie svyazi mezhdu geologo-geofizicheskimi harakteristikami Sredy, poluchennye na etalonnyh i opornyh tochkah, kotorye perenosyatsya na vse ryadovye tochki nablyudeniya.
Effektivnost' razvedochnoi geofiziki v reshenii toi ili inoi zadachi opredelyaetsya pravil'nym vyborom metoda (ili kompleksa metodov), racional'noi i vysokokachestvennoi metodikoi i tehnikoi provedeniya rabot, kachestvom kak geofizicheskoi interpretacii, tak i geologicheskogo istolkovaniya rezul'tatov.
Slozhnost' geofizicheskoi interpretacii ob'yasnyaetsya kak neodnoznachnost'yu resheniya obratnoi zadachi, tak inogda i priblizhennost'yu samogo resheniya. Poetomu iz neskol'kih vozmozhnyh variantov interpretacii neobhodimo vybrat' naibolee dostovernyi, chto mozhno sdelat', esli ispol'zovat' vse svedeniya o fizicheskih svoistvah porod raiona issledovanii, ob ih litologii, tektonicheskom stroenii, gidrogeologicheskih usloviyah. Inymi slovami, lish' pri horoshem znanii geologii raiona mozhno dat' naibolee dostovernoe istolkovanie rezul'tatov geofizicheskih metodov issledovanii, chto trebuet sovmestnoi raboty geofizikov i geologov pri interpretacii. Poslednee, ochevidno, nel'zya vypolnit', esli geofiziki ne imeyut prochnyh znanii po geologicheskim disciplinam i slabo znakomy s izuchaemym raionom, a geologi ne razbirayutsya v sushnosti i vozmozhnostyah teh ili inyh metodov geofizicheskoi razvedki.
Vazhneishim metodologicheskim principom, ponimaya pod kotorym teoriyu racional'noi deyatel'nosti, dlya geofizicheskoi razvedki yavlyaetsya kompleksirovanie: mezhmetodnoe geofizicheskoe (primenenie hotya by 2 - 3-h iz perechislennyh metodov geofiziki), raznourovnevoe (aerokosmicheskie, akval'no-polevye, podzemno-skvazhinnye nablyudeniya), mezhdisciplinarnoe (ispol'zovanie geologicheskoi, gidrogeologicheskoi, biologicheskoi, medicinskoi i drugoi informacii). Metodika kompleksnyh issledovanii harakterizuetsya stadiinost'yu (perehodom ot legkih metodov k tyazhelym, ot melkih masshtabov k krupnym), vyboram tipovyh kompleksov dlya opredelennyh uslovii i reshaemyh zadach, perehodom k racional'nym ekonomicheski obosnovannym metodam resheniya konkretnyh zadach. Teoriya kompleksnoi interpretacii na baze komp'yuternyh tehnologii razrabatyvaetsya vychislitel'noi geofizikoi ili geofizicheskoi informatikoi. Cel' kompleksnoi interpretacii svoditsya k dostizheniyu odnoznachnosti geologicheskih vyvodov putem vybora, analiza, optimizacii FGM.
Vozrastanie roli geofiziki v svyazi s uvelicheniem glubin i slozhnosti razvedki mestorozhdenii vedet ne k zamene geologicheskih metodov geofizicheskimi, a k racional'nomu ih sochetaniyu, shirokomu ispol'zovaniyu vsemi geologami dannyh geofiziki. Edinstvo i vzaimodeistvie geologicheskoi i geofizicheskoi informacii - rukovodyashii metodologicheskii princip kompleksirovaniya nauk o Zemle. Ob'yasnyaetsya eto tem, chto vozmozhnosti kazhdogo chastnogo metoda geologorazvedki (geologicheskaya s'emka, burenie, prohodka vyrabotok, geofizika, geohimicheskaya razvedka i dr.) ogranicheny. Odnako, v lyubyh usloviyah geofizika oblegchaet razvedku glubokozalegayushih poleznyh iskopaemyh, osobenno v trudnodostupnyh raionah.
Sblizhenie i sovmestnoe ispol'zovanie i geologicheskoi, i geofizicheskoi informacii - edinstvennyi razumnyi i ekonomicheski celesoobraznyi put' izucheniya nedr.
Takim obrazom, obobshaya skazannoe vyshe, sleduet povtorit', chto issledovaniya zemnoi kory (prikladnaya geofizika) - eto mnogogrannaya nauchno-prikladnaya disciplina so slozhnoi strukturoi i raznymi podhodami k klassifikaciyam po:
- ispol'zuemym polyam (gravi-, magnito-, elektro-, seismo-, termorazvedka i yadernaya geofizika),
- tehnologiyam i mestu provedeniya rabot (aerokosmicheskie, polevye, akvatorial'nye, podzemnye metody i geofizicheskie issledovaniya skvazhin),
- prikladnym napravleniyam i reshaemym zadacham (glubinnaya, regional'naya, razvedochnaya, inzhenernaya i ekologicheskaya geofizika),
- vidam deyatel'nosti (teoreticheskaya, instrumental'naya, eksperimental'naya, vychislitel'naya i interpretacionnaya geofizika).
Geofizicheskie metody issledovaniya nedr nachali razvivat'sya s 20-h godov HH veka. Odnako, ee fiziko-matematicheskie osnovy zalozheny znachitel'no ran'she. Tak zhe davno nachalos' ispol'zovanie fizicheskih polei Zemli dlya prakticheskih celei. Ranee drugih metodov voznikla magnitorazvedka. Pervye svedeniya o primenenii kompasa dlya razvedki magnitnyh rud v Shvecii otnosyatsya k 1640 godu. Teoriya gravitacionnogo polya Zemli beret svoe nachalo s 1687 goda, kogda N'yuton sformuliroval zakon vsemirnogo tyagoteniya. V 1753 godu M.V.Lomonosov vyskazal mysl' o svyazi znachenii sily tyazhesti na zemnoi poverhnosti s vnutrennim stroeniem Zemli i razrabotal ideyu gazovogo gravimetra. Ego zhe raboty v oblasti seismologii, atmosfernogo elektrichestva mozhno schitat' pervymi, otnosyashimisya k geofizicheskim issledovaniyam Zemli. Pervymi rabotami po elektrorazvedke mozhno schitat' nablyudeniya R.Foksa (Angliya) v 1830 g. estestvennoi polyarizacii sul'fidnyh zalezhei i E.I.Rogozina (Rossiya), kotoryi v 1903 g. dal pervoe izlozhenie osnov etogo metoda. V 1913 g. K.Shlyumberzhe (Franciya) razrabotal metod elektrorazvedki postoyannym tokom, a v 1918 g. K.Zunberg i N.Lunberg (Shveciya) predlozhili elektrorazvedku peremennym tokom. So vremenem ustanovleniya Kulonom zakona vzaimodeistviya magnitnyh mass (1785 g.) nachinaetsya razvivat'sya teoriya zemnogo magnetizma. Pervymi sistematicheskimi razvedochnymi rabotami v Rossii i v mire byli s'emki Kurskoi magnitnoi anomalii (KMA), nachatye professorom MGU E.E.Leistom v 1894 g., a takzhe provedennye magnitnye s'emki na Urale D.I.Mendeleevym i v raione Krivogo Roga I.T.Passal'skim v konce proshlogo veka. V 1919 g. byli nachaty magnitnye s'emki na KMA. Imenno eti raboty mozhno schitat' nachalom razvitiya otechestvennoi razvedochnoi geofiziki. Teoreticheskie raboty E.Viherta (Germaniya) i B.B.Golicyna (Rossiya) v nachale etogo veka v oblasti seismologii imeli samoe neposredstvennoe otnoshenie k sozdaniyu seismorazvedki.
Sredi sovetskih uchenyh, zalozhivshih osnovy geofizicheskih metodov issledovaniya, mozhno otmetit' L.M.Al'pina, V.I.Baranova, V.I.Baumana, V.R.Bursiana, V.N.Dahnova, G.A.Gamburceva, A.I.Zaborovskogo, A.N.Kraeva, P.P.Lazareva, A.A.Logacheva, A.A.Mihailova, L.Ya.Nesterova, P.P.Nikiforova, A.A.Petrovskogo, M.K.Polshkova, E.F.Savarenskogo, A.S.Semenova, L.V.Sorokina, Yu.V.Reznichenko, L.A.Ryabinkina, A.G.Tarhova, V.V.Fedynskogo, O.Yu.Shmidta, B.M.Yanovskogo.
V nastoyashee vremya po urovnyu teorii i prakticheskomu ispol'zovaniyu otechestvennaya geofizika zanimaet peredovye pozicii v mire.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
