Добавил:

Artyom Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Novikontas Maritime College

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Geophysics Methods Костицын В. И

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

03.05.2023

Размер:

6.07 Mб

Скачать

☆

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

В.К. ХМЕЛЕВСКОЙ, В.И. КОСТИЦЫН

О С Н О В Ы

Г Е О Ф И З И Ч Е С К И Х М Е Т О Д О В

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский государственный университет»

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

О С Н О В Ы Г Е О Ф И З И Ч Е С К И Х М Е Т О Д О В

Допущено Учебно-методическим объединением (УМО) по классическому университетскому образованию Российской Федерации в качестве учебника для студентов, обучающихся по специальности 020302 «Геофизика»

Пермь 2010

УДК 550.83 ББК 26.2я73

Х65

Хмелевской В.К.

Х65 Основы геофизических методов: учебник для вузов / В.К. Хмелевской, В.И. Костицын; Перм. ун-т. – Пермь,

2010. – 400 с.: ил.

ISBN 978-5-7944-1428-8

Рассмотрены физико-геологические основы геофизических методов, принципы решения прямых и обратных задач, даны общие сведения об аппаратуре, методике и технике проведения работ, обработке и интерпретации геофизических материалов. Приведены геологические задачи, решаемые гравиразведкой, магниторазведкой, электроразведкой, сейсморазведкой, терморазведкой, ядерной геофизикой и геофизическими методами исследований скважин.

Учебник предназначен для студентов высших учебных заведений специальности «Геофизика» по дисциплинам «Основы геофизических методов» и «Введение в геофизику», а также является учебным пособием по дисциплине «Геофизика» для других геологических специальностей.

Соавторами отдельных разделов являются М.Г. Попов (1.14, 1.17, 1.23–

1.25, 2.1–2.16, 2.27–2.37), П.Ю. Пушкарев (3.13–3.16), А.Г. Яковлев (3.17, 3.18)

и В.Л. Снегирев (4.12–4.23).

Учебник подготовлен и издан в соответствии с программой развития Пермского государственного университета в категории «Национальный исследовательский университет».

УДК 550.83

ББК 26.2я73

Рецензенты: Долгаль А.С., доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории геопотенциальных полей Учреждения Российской академии наук Горный институт Уральского отделения РАН (г. Пермь); Никитин А.А., доктор физико-математических наук, заслужен-

ный деятель науки РФ, профессор Российского государственного геологоразведочного университета (г. Москва)

ISBN 978-5-7944-1428-8

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................	12
ГЛАВА 1. ГРАВИРАЗВЕДКА ...........................................................	23
1.1. Сила тяжести ............................................................................	23
1.2. Потенциал силы тяжести.........................................................	25
1.3. Производные потенциала силы тяжести................................	26
1.4. Нормальное значение силы тяжести ......................................	27
1.5. Редукции силы тяжести ...........................................................	28
1.6. Аномалии силы тяжести..........................................................	32
1.6.1. Сглаживание аномалий Буге ...........................................	33
1.6.2. Разделение наблюденного гравитационного поля
на региональное и локальное ....................................................	34
1.7. Плотность горных пород – физический параметр
эффективности гравиразведки .......................................................	35
1.8. Принципы и аналитические способы решения прямых
и обратных задач гравиразведки....................................................	37
1.9. Прямая и обратная задачи для шара.......................................	39
1.10. Прямая и обратная задачи для горизонтального
бесконечно длинного кругового цилиндра...................................	41
1.11. Прямая и обратная задача для вертикального уступа
(сброса).............................................................................................	43
1.12. Графическое определение аномалий силы тяжести
двухмерных тел с помощью палетки Гамбурцева .......................	44
1.13. Численные методы решения прямых и обратных задач
гравиразведки ..................................................................................	46
1.14. Принципы измерений силы тяжести
и гравиметрическая аппаратура....................................................	47
1.14.1. Динамические методы....................................................	48
1.14.2. Статические гравиметры................................................	49
1.15. Кварцевые астазированные гравиметры ..............................	51
1.15.1. Принцип действия кварцевой упругой системы..........	54
1.15.2. Принцип действия температурного компенсатора......	56
1.15.3. Внешний осмотр прибора перед полевыми
наблюдениями.............................................................................	56
1.15.4. Регулировка диапазона измерений ...............................	57
1.15.5. Проверка юстировки уровней .......................................	58
1.15.6. Определение цены деления отсчетного устройства....	60
1.15.7. Определение чувствительности гравиметра ................	63
1.15.8. Определение длительности переходного процесса.....	63
	3

1.15.9. Определение коэффициента надежности гравиметра. 65
1.16. Новые типы гравиметров ......................................................	66
1.17. Вариометры и градиентометры ............................................	68
1.18. Методики гравиметрических съемок ...................................	70
1.19. Создание и уравнивание опорной сети ................................	72
1.20. Методики гравиметрических наблюдений на рядовой
сети ...................................................................................................	74
1.20.1. Методика однократных измерений (МОИ)..................	75
1.20.2. Методики повторных измерений (МПИ) .....................	77
1.20.3. Методика измерения отдельных приращений
(МИОП) .......................................................................................	78
1.20.4. Оптимизация методики измерения отдельных
приращений (МИОП) .................................................................	79

1.21.Оценка точности полевых наблюдений и аномалий. Определение внутренней и внешней сходимости наблюдений.. 80

1.22.Морская, авиационная, подземная, скважинная

и другие виды гравиразведки.........................................................	83
1.23. Интерпретация аномалий силы тяжести ..............................	85
1.23.1. Качественная интерпретация.........................................	86
1.23.2. Количественная интерпретация ....................................	87

1.24.Геологическое истолкование гравитационных аномалий .. 94

1.25.Применение гравиразведки для решения различных

геологических задач........................................................................	96
1.25.1. Общая гравиметрическая съемка для изучения
земной коры и тектонического районирования.......................	96
1.25.2. Гравиразведка при региональном тектоническом
районировании............................................................................	97
1.25.3. Гравиразведка при поисках и разведке полезных
ископаемых .................................................................................	98
1.25.4. Применение гравиразведки для изучения
техногенных процессов в верхней части геологической
среды..........................................................................................	100
Вопросы для самопроверки..........................................................	100
ГЛАВА 2. МАГНИТОРАЗВЕДКА...................................................	102
2.1. Главные элементы магнитного поля ....................................	102
2.2. Единицы измерений...............................................................	105
2.3. О происхождении магнитного поля Земли..........................	105
2.4. Нормальное геомагнитное поле............................................	106
2.5. Аномальные геомагнитные поля ..........................................	107
4

2.6. Вариации земного магнетизма..............................................	108
2.7. Намагниченность горных пород и руд.................................	109
2.8. Магнитная восприимчивость горных пород и руд .............	110
2.9. Остаточная намагниченность пород и руд ..........................	112
2.10. Основные положения теории магниторазведки ................	114
2.11. Поле магнитного диполя .....................................................	115
2.12. Прямая и обратная задачи для намагниченного
вертикального бесконечно длинного столба (стержня) ............	119
2.13. Прямая и обратная задачи для вертикально
намагниченного шара ...................................................................	121
2.14. Прямая и обратная задачи для вертикально
намагниченного тонкого пласта бесконечного простирания
и глубины.......................................................................................	123
2.15. Прямая и обратная задачи для вертикально
намагниченного горизонтального цилиндра бесконечного
простирания...................................................................................	125
2.16. Численные методы решения прямых и обратных
задач магниторазведки .................................................................	127
2.17. Измеряемые параметры геомагнитного поля ....................	127
2.18. Оптико-механические магнитометры ................................	127
2.19. Феррозондовые магнитометры ...........................................	128
2.20. Ядерно-прецессионные (протонные) магнитометры........	129
2.21. Квантовые магнитометры....................................................	130
2.22. Общая характеристика методики полевой магнитной
съемки ............................................................................................	130
2.23. Способы полевой магнитной съемки .................................	132
2.24. Результаты полевой магнитной съемки .............................	133
2.25. Аэромагнитная съемка.........................................................	134
2.26. Гидромагнитная съемка.......................................................	135
2.27. Интерпретация и задачи, решаемые магниторазведкой ...	135
2.28. Количественная интерпретация данных
магниторазведки............................................................................	138
2.29. Геологическое истолкование данных магниторазведки...	144
2.30. Общие магнитные съемки Земли........................................	145
2.31. Палеомагнитные исследования...........................................	146
2.32. Магниторазведка в решении задач региональной
геологии .........................................................................................	148
2.33. Применение магниторазведки при геологическом
картировании .................................................................................	148
	5

2.34. Применение магниторазведки для поисков
железорудных месторождений ....................................................	149
2.35. Поиски месторождений рудных и нерудных
полезных ископаемых...................................................................	149
2.36. Изучение геолого-петрографических особенностей
и трещиноватости пород ..............................................................	150
2.37. Применение магниторазведки для решения инженерно-
геологических, гидрогеологических и экологических задач ....	150
Вопросы для самопроверки..........................................................	151
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА ....................................................	153
3.1. Естественные переменные электромагнитные поля ...........	155
3.2. Естественные постоянные электрические поля ..................	157
3.3. Искусственные постоянные электрические поля................	158
3.4. Искусственные переменные гармонические
электромагнитные поля ................................................................	161
3.5. Искусственные импульсные (неустановившиеся)
электромагнитные поля ................................................................	162
3.6. Сверхвысокочастотные поля.................................................	164
3.7. Биогеофизические поля .........................................................	165
3.8. Электромагнитные свойства горных пород.........................	165
3.8.1. Удельное электрическое сопротивление горных
пород..........................................................................................	166
3.8.2. Электрохимическая активность и поляризуемость
горных пород ............................................................................	168
3.8.3. Диэлектрическая и магнитная проницаемость ............	169
3.9. Общие принципы решения прямых задач
электроразведки ............................................................................	170
3.10. Нормальные поля в электроразведке .................................	172
3.11. Электрическое поле точечного источника
постоянного тока над двухслойной средой ................................	175
3.12. Принципы решения обратных задач электроразведки .....	178
3.13. Электроразведочная аппаратура и оборудование .............	179
3.13.1. Переносная электроразведочная аппаратура .............	181
3.13.2. Электроразведочные станции......................................	182
3.13.3. Аэроэлектроразведочные станции ..............................	183
3.14. Электромагнитное зондирование .......................................	183
3.14.1. Электрическое зондирование ......................................	185
3.14.2. Зондирование методом вызванной поляризации.......	189
3.14.3. Магнитотеллурические методы ..................................	190
6

3.14.4. Зондирование методом становления поля..................	193
3.14.5. Частотное электромагнитное зондирование ..............	194
3.14.6. Высокочастотные зондирования .................................	195
3.15. Электромагнитные профилирования .................................	196
3.15.1. Метод естественного электрического поля................	198
3.15.2. Электропрофилирование методом сопротивлений ...	199
3.15.3. Электропрофилирование методом вызванной
поляризации ..............................................................................	200
3.15.4. Метод переменного естественного
электромагнитного поля ..........................................................	201
3.15.5. Низкочастотное гармоническое профилирование.....	201
3.15.6. Методы переходных процессов ..................................	203
3.15.7. Аэроэлектроразведка....................................................	203
3.15.8. Радиоволновое профилирование.................................	204
3.15.9. Сверхвысокочастотные методы профилирования.....	205
3.16. Подземно-скважинные методы электроразведки..............	205
3.16.1. Поляризационные объемные методы .........................	206
3.16.2. Метод заряженного тела ..............................................	207
3.16.3. Индукционное просвечивание ....................................	208
3.16.4. Метод радиоволнового просвечивания ......................	209
3.17. Интерпретация результатов электроразведки ...................	210
3.17.1. Качественная интерпретация электромагнитных
зондирований ............................................................................	210
3.17.2. Физико-математическая количественная
интерпретация электромагнитных зондирований .................	212
3.17.3. Геолого-геофизическая количественная
интерпретация электромагнитных зондирований .................	218
3.17.4. Области применения электромагнитных
зондирований ............................................................................	221
3.18. Интерпретация результатов электромагнитных
профилирований и скважинно-подземных методов
электроразведки ............................................................................	222
3.18.1. Интерпретация данных электромагнитных
профилирований .......................................................................	223
3.18.2. Интерпретация данных скважинно-подземной
электроразведки........................................................................	226
3.18.3. Особенности геологического применения
электромагнитных профилирований и объемных
методов ......................................................................................	227
	7

Вопросы для самопроверки..........................................................	228
ГЛАВА 4. СЕЙСМОРАЗВЕДКА .....................................................	231
4.1. Основы теории упругости .....................................................	232
4.2. Упругие волны .......................................................................	233
4.3. Основы геометрической сейсмики .......................................	234
4.4. Типы сейсмических волн.......................................................	237
4.5. Сейсмические среды и границы ...........................................	239
4.6. Упругие и пьезоэлектрические свойства горных пород
и сред..............................................................................................	240
4.6.1. Скорости распространения упругих волн в
различных горных породах .....................................................	241
4.6.2. Поглощение упругих волн в горных породах..............	242
4.6.3. Типы скоростей волн в слоистых средах .....................	243
4.6.4. Сейсмоэлектрические свойства горных пород ............	244
4.7. Принципы решения прямой задачи сейсморазведки ..........	246
4.8. Прямая и обратная задача отраженной волны для
двухслойной среды с наклонной границей раздела...................	247
4.10. Принципы решения обратной задачи метода
рефрагированных волн .................................................................	264
4.11. Пьезоэлектрический и сейсмоэлектрический эффекты....	266
4.12. Сейсморазведочная аппаратура и оборудование ..............	267
4.12.1. Источники упругих волн .............................................	268
4.12.2. Каналы записи и воспроизведения .............................	269
4.12.3. Принципы устройства сейсморазведочных
станций и установок.................................................................	272
4.13. Виды сейсморазведки ..........................................................	273
4.14. Сравнительная характеристика методов отраженных
и преломленных волн ...................................................................	275
4.15. Системы наблюдений в методе отраженных волн............	277
4.16. Системы наблюдений в методе преломленных волн........	282
4.17. Организация наземных сейсморазведочных работ ...........	283
4.18. Морская сейсморазведка .....................................................	284
4.19. Скважинные и подземные сейсмические исследования ..	284
4.20. Наземный и подземный сейсмоэлектрические методы ....	286
4.21. Обработка данных сейсморазведки....................................	287
4.21.1. Ручная обработка сейсмограмм...................................	288
4.21.2. Цифровая обработка сейсмических данных ..............	290
4.21.3. Построение временных разрезов.................................	291
4.21.4. Обработка данных метода общей глубинной
8

1 / 411 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>