Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 2

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

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

V pryamyh zadachah geofiziki dlya prostyh FGM (odnomernye sredy, kogda fizicheskie svoistva menyayutsya v odnom napravlenii, naprimer, gorizontal'no-sloistaya sreda, nekotorye dvumernye ili trehmernye, naprimer, dlinnyi cilindr ili shar v odnorodnoi srede) imeyutsya analiticheskie svyazi mezhdu P_a i P_o . Dlya bolee slozhnyh FGM, blizkih k real'nym, opredelenie P_a po P_o proizvoditsya priblizhennymi chislennymi metodami. Odnako prakticheski vse resheniya nastol'ko slozhny, chto dazhe s pomosh'yu komp'yuterov mozhno poluchit' ih daleko ne dlya vseh FGM.

Reshenie obratnyh zadach chashe vsego provoditsya metodom sravneniya. Sushnost' ego zaklyuchaetsya v tom, chto eksperimental'nye krivye, grafiki ili karty anomal'nyh parametrov posledovatel'no sravnivayutsya s sootvetstvuyushimi graficheskimi materialami, rasschitannymi v hode resheniya pryamoi zadachi na komp'yuterah dlya apriornyh (do opyta) FGM. Oni vybirayutsya v hode OGD i kachestvennoi (vizual'noi) interpretacii, kogda na graficheski predstavlennyh anomal'nyh polyah vyyavlyayutsya anomalii, korreliruyutsya anomalii i sopostavlyayutsya so vsei imeyusheisya geologo-geofizicheskoi informaciei. Menyaya parametry modeli (fizicheskie svoistva i geometricheskie harakteristiki) i provodya raschety pryamyh zadach v avtomaticheskom ili dialogovom rezhime raboty na komp'yutere, dobivayutsya nailuchshego sovpadeniya eksperimental'nyh i teoreticheskih dannyh. Parametry sovpadayushei teoreticheskoi modeli (FS i GFH), nazyvaemoi aposteriornoi (posle opyta) FGM, schitayutsya naibolee veroyatnymi dlya approksimacii razvedyvaemogo ob'ekta (P_o ).

Matematicheskoe reshenie pryamyh zadach, t.e. opredelenie parametrov fizicheskogo polya po izvestnym fizicheskim svoistvam, razmeram i forme geologicheskih ob'ektov, hotya i 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, 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. Eto ob'yasnyaetsya nekorrektnost'yu obratnyh zadach matematicheskoi fiziki, kogda malym izmeneniyam P_a mogut sootvetstvovat' bol'shie izmeneniya P_o.

Reshenie obratnyh zadach (OZ) i obrabotka geofizicheskih dannyh (OGD) sostavlyayut samyi otvetstvennyi cikl geofizicheskih issledovanii - interpretaciyu, ili istolkovanie, rezul'tatov, t.e. vosstanovlenie fiziko-geometricheskih parametrov ob'ektov (P_o) po sozdavaemym imi anomaliyam (P_a). Interpretaciya geofizicheskih dannyh provoditsya v ramkah FGM i daet nekotoroe ekvivalentnoe reshenie, kotoroe v neblagopriyatnyh geologo-geofizicheskih usloviyah, naprimer, dlya ob'ektov malyh razmerov, raspolozhennyh na bol'shoi glubine, mozhet rezko otlichat'sya ot istinnogo. Dlya povysheniya tochnosti geofizicheskoi interpretacii neobhodimo imet' dopolnitel'nuyu informaciyu: rezul'taty neskol'kih geofizicheskih metodov, opornye skvazhiny, dannye GIS v nih i dr.

Nakonec, zaklyuchitel'nym etapom geofizicheskogo processa, konechnoi cel'yu issledovanii yavlyaetsya geologicheskaya interpretaciya (GI) ili obrashenie fiziko-geometricheskih parametrov ob'ekta (P_o = FS + GFH) v geologo-geometricheskie (P_g = GS + GGH). Esli perevod geometricheskih harakteristik, poluchennyh v rezul'tate geofizicheskih issledovanii (GFH), v geologicheskie (GGH) ponyaten, hotya i proizvoditsya s raznymi pogreshnostyami, to obrashenie fizicheskih svoistv (FS) vyyavlennyh ob'ektov v geologicheskie (GS) - problema ochen' slozhnaya. Ee reshenie provoditsya v ramkah petrofiziki, t.e. nauchnoi discipliny, nahodyasheisya na styke petrologii i fiziki gornyh porod, prednaznachennoi ustanavlivat' teoreticheskie, evristicheskie i statisticheskie svyazi mezhdu FS i GS. Trudnosti zdes' prezhde vsego v tom, chto esli FS vyrazhaetsya kolichestvenno (hotya i s pogreshnostyami), to GS daleko ne vsegda mozhno formalizovat' v vide chisel.

Osnovnymi geologicheskimi svoistvami yavlyayutsya: litologiya (L), strukturno-teksturnoe stroenie (S-T), flyuidonasyshennost' (F), harakterizuyushie sootvetstvenno mineral'nyi i petrograficheskii sostav tverdoi sredy, ob'em, harakter stroeniya pustot, por, treshin i prochnost' porod; soderzhanie v nih vozduha (gaza), nefti, vody.

Litologiya plastichnyh i ryhlyh osadochnyh porod chislenno mozhet byt' vyrazhena, naprimer, v vide arifmeticheskogo ryada chisel: ot L = 1, 2, 3 dlya tyazhelyh, srednih, legkih glin, dalee takih zhe suglinkov (4, 5, 6), supesei (7, 8, 9), peskov (10, 11, 12), a takzhe galechnikov (13) i valunov (14). V etom ryadu L proporcional'na srednemu diametru tverdyh chastic ( $d _{ sr}$ ), kotoryi yavlyaetsya osnovnym diagnosticheskim priznakom plastichnyh i ryhlyh osadochnyh porod.

Pustotnost' porody mozhet byt' vyrazhena cherez poristost' i treshinovatost', t.e. otnoshenie ob'ema por i treshin k ob'emu tverdoi fazy ( $n = V _{ p} / V _{ tf}$ ).

K strukturno-teksturnym osobennostyam porody otnosyatsya deformacionno-prochnostnye svoistva: modul' deformacii ( $E _{ def}$ ), predel prochnosti na szhatie ( $\sigma _{ szh}$ ) i dr.

Flyuidonasyshennost' mozhno oharakterizovat' cherez koefficienty gazo-, nefte-, vodonasyshennosti, ili otnosheniya ob'emov etih faz k ob'emu vsei porody ( $K _{ g} , K _{ n} , K _{ v}$ ), koefficienty fil'tracii ( $K _{ f}$ ), pronicaemosti ( $K _{ \mu }$ ) i dr.

Fiziko-geologicheskie svyazi mnogofaktorny, poetomu ih luchshe vsego opredelyat' s pomosh'yu mnogomernoi korrelyacii. S etoi cel'yu dlya lyubogo geologicheskogo svoistva izuchaemogo raiona nado poluchat' uravnenie mnogomernoi svyazi, nazyvaemoe uravneniem regressii, s ryadom geofizicheskih svoistv. Naprimer, koefficient neftenasyshennosti mozhno opredelit' po formule: $K _{ n} = aV _{ p} + b \rho + c \eta$ , gde $a, b, c$ - koefficienty, kotorye nahodyatsya v hode etalonirovaniya (obucheniya) na uchastkah s izvestnymi $K _{ n}$ , skorostyami prodol'nyh voln ( $V _{ p}$ ), udel'nymi elektricheskimi soprotivleniyami ( $\rho$ ) i polyarizuemostyami ( $\eta$ ) neftenosnyh porod izuchaemogo raiona. Po odnomu geofizicheskomu svoistvu mozhno pytat'sya opredelit' ryad geologicheskih s pomosh'yu odnomernyh uravnenii lineinoi svyazi. Odnako nadezhnost' takih raschetov nevysoka.

Takim obrazom, geofizicheskie issledovaniya predstavlyayut soboi posledovatel'nost' operacii:

$PR \rightarrow OGD \rightarrow OZ \rightarrow GI,$

pozvolyayushuyu poluchit' cepochku sootvetstvuyushih parametrov:

$P _{ n} \rightarrow P _{ a} \rightarrow P _{ o} (FS + GFH) \rightarrow P _{ g} (GS + GGH).$

Takaya posledovatel'nost' geofizicheskih issledovanii s naborom informativnyh parametrov raznoi prirody nazyvaetsya informacionnoi model'yu geofiziki.

Kazhdaya iz chetyreh operacii geofizicheskogo processa harakterizuetsya svoei pogreshnost'yu, zavisyashei ot ryada faktorov. Obshaya pogreshnost' nablyudenii ravna summe pogreshnostei, t.e. skladyvaetsya iz pogreshnostei nablyudenii ( $\delta _{ n}$ ), procedur obrabotki ( $\delta _{ ogd}$ ), resheniya obratnoi zadachi ( $\delta _{ oz}$ ) i geologicheskoi interpretacii ( $\delta _{ gi}$ ). Pogreshnosti nablyudenii i obrabotki naibolee upravlyaemy, vzaimopogashaemy. Pogreshnosti $\delta _{ oz}$ ostanutsya bol'shimi, dazhe esli svesti k minimumu pogreshnosti nablyudenii i obrabotki, tak kak v etom sluchae pered geofizikami stoit trudnopreodolimaya nekorrektnost' resheniya obratnoi zadachi. Bol'shie oshibki v $\delta _{ gi}$ budut, esli geologicheskoe svoistvo opredelyaetsya tol'ko po odnomu geofizicheskomu parametru.

Poetomu kompleksirovanie metodov i povyshenie tochnosti resheniya OZ za schet ispol'zovaniya bolee tochnyh FGM, vse bolee moshnyh komp'yuterov, ispol'zovaniya metodov regulyarizacii nekorrektnyh zadach (umen'shenie neodnoznachnosti) i drugih priemov yavlyaetsya usloviem povysheniya tochnosti geofizicheskih issledovanii. Vmeste s tem lish' pri polneishem ispol'zovanii vsei geologicheskoi informacii, kogda geologicheskoe istolkovanie provoditsya geofizikami i geologami sovmestno, mozhno ozhidat' naibol'shego effekta v izuchenii nedr Zemli.

Sushestvuyut razlichnye vidy klassifikacii geofizicheskih metodov issledovaniya zemnoi kory po:

ispol'zuemym polyam (gravi-, magnito-, elektro-, seismo-, termogeofizika i yadernaya geofizika);
tehnologiyam i mestu provedeniya rabot (aerokosmicheskie, polevye, akvatorial'nye, podzemnye metody i geofizicheskie issledovaniya skvazhin);
prikladnym, celevym 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).

Osoboe mesto v geofizike zanimayut geofizicheskie issledovaniya skvazhin (GIS), otlichayushiesya ot prochih geofizicheskih metodov special'noi apparaturoi, tehnikoi provedeniya nablyudenii i imeyushie bol'shoe prikladnoe znachenie pri dokumentacii razrezov skvazhin i ih ekspluatacii pri dobyche nefti i gaza.

Kak otmechalos' vyshe, verhnie obolochki Zemli yavlyayutsya predmetom issledovaniya ne tol'ko geofiziki, 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 geologo-razvedochnyh rabot. O bol'shoi roli geofiziki govorit, naprimer, takoi fakt: tret' assignovanii i chetvert' specialistov v geologo-razvedochnyh organizaciyah svyazany s geofizikoi. Vmeste s tem vazhneishim metodologicheskim principom, pod kotorym ponimaetsya teoriya racional'noi deyatel'nosti, dlya geofizicheskoi razvedki yavlyaetsya kompleksirovanie: mezhmetodnoe geofizicheskoe (primenenie hotya by dvuh-treh iz perechislennyh metodov geofiziki), raznourovnevoe (aerokosmicheskie, akval'no-polevye, podzemno-skvazhinnye nablyudeniya), mezhdisciplinarnoe (ispol'zovanie geologicheskoi, gidrogeologicheskoi, biologicheskoi, ekologicheskoi, medicinskoi i drugoi informacii). Metodika kompleksnyh issledovanii harakterizuetsya stadiinost'yu (perehodom ot prostyh metodov k bolee trudoemkim, ot melkih masshtabov k krupnym), vyborom 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 v ramkah vychislitel'noi geofiziki ili geofizicheskoi informatiki. 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. V lyubom sluchae geofizika oblegchaet razvedku glubokozalegayushih poleznyh iskopaemyh, osobenno v trudnodostupnyh raionah, a takzhe izuchenie geologicheskoi sredy s inzhenernymi i ekologicheskimi celyami. Sblizhenie i sovmestnoe ispol'zovanie geologicheskoi, geofizicheskoi i geohimicheskoi informacii - edinstvenno razumnyi i ekonomicheski celesoobraznyi put' izucheniya nedr.

V nastoyashei rabote rassmotreny osobennosti geologo-geofizicheskogo kompleksirovaniya kak v obshem sluchae, tak i primenitel'no k takim vidam prikladnoi geofiziki, kak glubinnaya, regional'naya, razvedochnaya, inzhenernaya i ekologicheskaya. Pervye chetyre vida prikladnoi geofiziki sushestvuyut davno, dostatochno horosho razrabotany i neodnokratno rassmatrivalis' v uchebnikah i uchebnyh posobiyah. Ekologicheskaya zhe geofizika, prednaznachennaya dlya izucheniya strukturnyh narushenii, himicheskogo i fizicheskogo zagryazneniya prirodnoi sredy, predstavlyaet soboi novyi nauchno-prikladnoi razdel geofiziki. Osnovy ekologicheskoi geofiziki zalozheny v sformirovavshihsya metodah prikladnoi geofiziki, poskol'ku ekologicheskie aspekty prisutstvuyut v glubinnoi, regional'noi, razvedochnoi i osobenno inzhenernoi geofizike. V glave 6 nastoyashei raboty oni vydeleny v vide novogo geofizicheskogo napravleniya - ekologicheskoi geofiziki.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: 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 Samyi bol'shoi kamen' v nashei Solnechnoi sisteme Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

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