- •1. Предмет и методы полевой геофизики
- •2. Гравиразведка
- •2.1. Сила притяжения и ее потенциал
- •2.2. Сила тяжести на поверхности Земли
- •Практическое задание № 1
- •2.3. Вторые производные потенциала силы тяжести и их физический смысл
- •Единицы измерения в гравиразведке
- •2.4. Изменение силы тяжести внутри Земли
- •2.5. Изменения гравитационного поля во времени
- •2.6. Нормальное поле силы тяжести
- •Нормальные значения вторых производных потенциала.
- •2.7. Методы измерений ускорения силы тяжести и устройство гравиметров
- •2.7.1. Классификация методов измерений
- •2.7.2. Динамические методы измерений силы тяжести
- •2.7.3. Статические методы измерений силы тяжести
- •Общее устройство кварцевых астазированных гравиметров.
- •Чувствительная система гравиметра.
- •Подготовка гравиметров к работе
- •2.8. Методика гравиметрической съемки
- •2.8.1. Общие положения
- •2.8.2. Опорная сеть
- •2.8.3. Рядовая сеть
- •2.8.4. Методика топо-геодезического обеспечения гравиметрических работ
- •2.9. Камеральная обработка данных съемки
- •2.9.1. Первичная обработка данных
- •9.2.2. Окончательная обработка
- •1. Поправка за высоту точки стояния прибора.
- •3. Поправка за влияние окружающего рельефа
- •2.10. Решение прямой и обратной задач гравиразведки
- •2.10.1. Способы решения прямой задачи.
- •2.10.2. Способы решения обратной задачи.
- •Практическое задание № 3
- •2.10.3. Построение контактной поверхности
- •Практическое задание № 4
- •Контрольные вопросы
- •3. Магниторазведка
- •3.1. Магнитное поле земли
- •3.1.1. Дипольное поле Земли и элементы вектора геомагнитного поля
- •3.1.2. Магнитосфера и радиационные пояса Земли
- •3.1.3. Структура геомагнитного поля
- •3.1.4. Вариации геомагнитного поля
- •3.1.5. Нормальное магнитное поле
- •3.1.6. Генеральная магнитная съемка и магнитные карты
- •Практическое задание № 5
- •3.1.7. Природа магнитного поля Земли
- •3.1.8. Элементы вектора Та
- •3.1.10. Условия и область применения магниторазведки
- •3.2. Магнетизм горных пород
- •3.2.1. Магнитные свойства минералов
- •3.2.2. Магнитные свойства горных пород
- •3.2.3. Палеомагнетизм и археомагнетизм
- •3.3. Способы измерения магнитногополя
- •3.3.1. Классификация способов измерений магнитного поля
- •3.3.2. Оптико-механические магнитометры.
- •3.3.3. Феррозондовые магнитометры.
- •Протонные магнитометры.
- •Квантовые магнитометры.
- •3.3.6. Индукционные и криогенные магнитометры.
- •3.4. Методика полевых работ и обработка полевых данных
- •3.4.1. Методика полевых магнитных съемок
- •3.4.2. Обработка данных магнитной съемки
- •3.5. Различие и взаимосвязь гравитационных и магнитных аномалий
- •3.5.1. Особенности гравитационных и магнитных аномалий
- •3.5.2. Определение величины и направления вектора намагничения геологических тел по наблюденным гравимагнитным аномалиям
- •Практическое задание № 6
- •Контрольные вопросы
- •4. Электрические методы разведки
- •4.1. Физико-геологические основы и классификация методов электроразведки
- •Метод сопротивлений
- •4.2.1. Нормальные поля точечных и дипольных источников
- •4.2.2. Электрическое профилирование (эп).
- •Над вертикальным пластом. Установка (в см) а2в6m2n.
- •4.2.3.Вертикальные электрические зондирования
- •Практическое задание № 7
- •Факторы, определяющие электрические свойства горных пород
- •Методы электрохимической поляризации
- •Метод естественного электрического поля
- •- Медный стержень; 2 – пробка; 3 – резиновая прокладка; 4 – пластмассовый корпус; 5 – пористый сосуд.
- •Практическое задание № 8
- •4.3.2. Метод вызванной поляризации
- •Электромагнитные и магнитотеллурические методы
- •Общие принципы электромагнитных зондирований.
- •Дистанционные и частотные зондирования
- •Магнитотеллурическое зондирование
- •Контрольные вопросы.
- •5.1.2. Устойчивое и подвижное радиоактивное равновесие
- •5.1.3. Единицы измерения радиоактивных величин.
- •5.2. Способы регистрации радиоактивных излучений
- •5.2.1. Газонаполненные детекторы излучения
- •5.2.2. Сцинтилляционные счетчики
- •5.2.3. Полупроводниковые счетчики
- •5.3. Основы полевой гамма-спектрометрии
- •5.3.1. Принцип раздельного определения u(Rа), Тh, к.
- •5.3.2. Факторы, влияющие на результаты γ-спектрометрии
- •5.3.3. Обработка и интерпретация материалов аэрогамма-съемки
- •5.3.4. Характеристика аэрогамма-спектральных аномалий
- •Контрольные вопросы.
- •6. ТерМические методы разведки
- •6.1. Физико-геологические основы терморазведки
- •6.1.1. Тепловые и оптические свойства горных пород.
- •6.1.2. Принципы теории терморазведки
- •6.1.3. Тепловое поле Земли
- •6.2. Аппаратура для геотермических исследований
- •6.3. Методика работ и области применения терморазведки
- •Контрольные вопросы
- •7. Возможности методов полевой геофизики при поисках нефтегазовых месторождений
- •7.1. Применение гравиразведки
- •1.Локальные структуры тектонического типа.
- •2.Локальные структуры аккумулятивного типа
- •7.2. Применение магниторазведки
- •7.2.1. Отражение месторождений углеводородов в региональном магнитом поле
- •7.2.2. Возможности магниторазведки при поисках залежей углеводородов.
- •Применение электроразведки для поисков нефтеперспективных объектов
- •7.3.1. Геоэлектрическая модель залежи углеводородов
- •7.3.2. Применение методов электроразведки для поисков нефтегазовых структур
- •Комплексирование методов полевой геофизики для поисков нефтеперспективных объектов
- •7.4.1. Физико-геологические модели залежей углеводородов
- •7.4.2. Комплексирование геофизических методов при нефтегазопоисковых работах.
- •Практическое задание № 9
- •Справочные сведения к выполнению работы.
- •4. Контрольные вопросы.
- •Литература
Единицы измерения в гравиразведке
Таблица 2.1
Величина |
Единицы СИ |
Единицы СГС |
Внесистемные и соотношения |
Гравитационная постоянная k |
6,673 10-11 М3/(КГ С2) |
6,673 10-8 СМ3/(Г С2) |
|
Гравитационный потенциал (V) |
М2/С2 |
СМ2/С2 |
|
Сила тяжести (Vz = Δg) |
М/С2 = = Галилео |
СМ/С2 = = Гал (Гл) |
1 мГл = 10-3 Гл, 1 мГл = 10-5 м/с2. |
Вторые производные потенциала (Vzx, Vzz, Vzy …..) |
1/С2 |
1/С2 |
1 Этвеш (Е) = 10-9 1/с2, 10 Е = 1 мГл/км. |
Третьи производные потенциала (Vzxx, Vxxx, Vzzz , …) |
1/(С2М) |
1/(С2СМ) |
|
Из рассмотренных шести производных Vxy, Vxz, Vyz и VΔ измеряются при помощи гравитационных вариометров и иногда используются в разведочных целях. Производные Vzx, Vxy можно еще измерить с помощью гравитационных градиентометров.
Из первых производных потенциала измеряется только Vz с помощью гравиметров. Из шести вторых производных Vzy, Vzx, Vxy и VΔ измеряются при помощи гравитационных вариометров. Производные Vzx , Vzy можно также измерить с помощью гравитационных градиентометров. Единицы измерения гравитационного потенциала и его производных приведены в таблице 2.1.
2.4. Изменение силы тяжести внутри Земли
Если считать Землю однородным по плотности шаром, то потенциал внутри шара достигает максимума в его центре (рис. 2.4), плавно уменьшаясь при приближении к поверхности шара и за его пределами. Сила притяжения в центре шара равна нулю и с возрастанием ρ ее значение увеличивается пропорционально расстоянию от центра шара до его поверхности. С удалением от центра потенциал и сила притяжения уменьшаются обратно пропорционально соответственно первой и второй степени расстояния. Т. е. потенциал притяжения однородного шара и его первые производные являются конечными и непрерывными функциями во всем пространстве.
Вторая производная на поверхности шара терпит разрыв и изменяется скачком на ±4πkσ (плюс при переходе из внутренней области во внешнюю, минус – при переходе извне вовнутрь). Соответственно, во внутренней области действует уравнение Пуассона, а во внешней – уравнение Лапласа (см. свойства потенциала). Таким образом, потенциал и все его производные вне притягивающих масс являются гармоническими функциями.
Рис. 2.4. Изменение потенциала и его производных для однородного шара.
В области притягивающих масс в некоторых точках или сам потенциал, или его производные теряют свою непрерывность (не гармонические). Эти точки называются особыми точками. Для потенциала и всех его производных особой точкой является центр, а для вторых производных – еще и поверхность тела. Но особые точки потенциала и его производных могут находиться не только внутри притягивающего тела, но и на его поверхности.
Рис. 2.5. Графики изменения силы тяжести внутри Земли
по данным различных авторов.
На поверхности они совпадают с ее геометрическими особенностями – точками излома границ, угловыми точками. Зная положение особых точек, иногда можно определить геометрические параметры притягивающего тела.
Как показывают расчеты, реальную Землю нельзя считать однородным шаром. Зная среднее значение ускорения силы тяжести на поверхности Земли и ее радиус, можно рассчитать среднюю плотность Земли, которая равна 5,52 г/см3. Однако многочисленные измерения и расчеты показывают, что средняя плотность земной коры равна 2,8 г/см3, а для верхней мантии среднее значение плотности 3,3 г/см3. Это означает, что плотность
внутри Земли меняется с глубиной. В зависимости от принятого закона изменения плотности с глубиной различные авторы получают разные графики (рис. 2.5) изменения силы тяжести с глубиной. Большинство исследователей придерживаются мнения, что на границе ядра Земли сила тяжести имеет небольшой максимум, а затем быстро уменьшается к центру.