- •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
3.2.2. Магнитные свойства горных пород
Поскольку подавляющее большинство породообразующих минералов – диа- или парамагнетики, магнитные свойства горных пород практически полностью определяются присутствием в них ферромагнитных минералов и, прежде всего, магнетита.
По магнитной восприимчивости æ горные породы классифицируют на практически немагнитные - до 50 10-6 СГС (до 40 10-5 СИ), слабомагнитные - 50 – 500 10-6 СГС (40 – 400 10-5 СИ), среднемагнитные - 500 – 5000 10-6 СГС (400 – 4000 10-5 СИ), и сильномагнитные - более 5000 10-6 СГС (более 4000 10-5 СИ).
Общие закономерности изменения магнитной восприимчивости горных пород в зависимости от их происхождения можно определить следующим образом.
Осадочные породы в «свежем» виде, без признаков оруденения относятся к практически немагнитным. В среднем по возрастанию магнитной восприимчивости породы располагаются в следующий ряд: осадочные – метаморфические – эффузивные – интрузивные. Однако надо учитывать, что это лишь самая общая статистическая тенденция и даже внутри отдельной разновидности могут быть большие вариации магнитной восприимчивости (особенно если это связано с рудными процессами).
Для изверженных горных пород (интрузивных и эффузивных) наблюдается общая закономерность возрастания магнитной восприимчивости от кислых к основным. Граниты в большинстве случаев являются слабомагнитными, но в отдельных районах (мурманский берег, Баргузинский хребет) встречаются массивы гранитов со средней магнитной восприимчивостью до 5000 10-5 СИ (Логачев, Захаров.1973).Характерно также повышение магнитной восприимчивости в зонах контактов массивов с карбонатами. Процессы хлоритизации и серицитизации ведут к понижению æ.
Диориты и габбро встречаются как слабо, так и сильномагнитные. Для пород группы габбро-норитов характерна несколько меньшая восприимчивость. Анортозиты имеют слабую магнитную восприимчивость, поскольку имеют низкое для группы габбро содержание железа. Сильномагнитными могут быть рудные габбро, обогащенные магнетитом или пирротином, но амфиболизация приводит к уменьшению их æ.
Ультраосновные породы характеризуются наиболее широким диапазоном изменения магнитной восприимчивости. Неизмененные разности этих пород обычно слабо магнитны, но при серпентинизации освобождается часть железа из которого образуется магнетит и магнитная восприимчивость резко возрастает.
Однако необходимо учитывать, что иногда при очень высоких значениях магнитной восприимчивости горных пород над ними могут не наблюдаться магнитные аномалии. Объясняется это тем, что аномалиеобразующим свойством в магниторазведке является не магнитная восприимчивость, а величина и направление намагниченности горной породы.
Существует два вида намагниченности.
1. Индуктивная намагниченность (Ji) присутствует у всех горных пород и индуцируется магнитным полем Земли:
Ji = æ·T, (3.17)
где Т – напряжённость магнитного поля Земли; æ - магнитная восприимчивость горной породы.
Горные породы при этом намагничиваются по направлению магнитного поля Земли и увеличивают его, создавая аномалии, то есть индуктивная намагниченность всегда совпадает с направлением намагничивающего поля. Без внешнего намагничивающего поля Ji не существует.
Если рассматривать отдельные геологические тела, то величина индуктивной намагниченности зависит и от формы тела:
Ji = æ·T/(1+ æN), (3.18)
где N – коэффициент размагничивания тела.
Для длинных вертикальных штоков и пластов, намагниченных вдоль длинной оси, коэффициент N = 0, для сферических объектов N = (4/3)π, для горизонтальных цилиндрических тел, намагниченных вертикально, N = 2π, а для тонких горизонтальных пластов, намагниченных вертикально, N = 4π. Отсюда видно, что хуже всего тела намагничиваются поперек длинной оси, а длинную ось тела иногда называют направлением легкого намагничения.
2. Естественная остаточная намагниченность (Jn) присутствует только у пород, содержащих минералы-ферромагнетики. Она возникает при образовании или изменении горной породы и сохраняет в себе информацию о направлении вектора и величине напряжённости древнего магнитного поля (эпохи образования или преобразования породы). Эта намагниченность присутствует в горной породе независимо от современного магнитного поля Земли и может быть направлена различным образом (вплоть до противоположного направления современному полю).
Соотношение двух видов намагниченности принято характеризовать величиной Q – фактора (или фактора Кенигсбергера):
Q = Jn/ Ji (3.19)
Для горных пород величина Q изменяется от сотых доле единицы до 100 и более, то есть в некоторых горных породах остаточная намагниченность может преобладать над индуктивной.
Намагниченность горной породы, в результате которой возникают магнитные аномалии, представляет собой сумму векторов Jn и Ji :
. (3.20)
Если остаточная намагниченность направлена против современного поля и равна индукционной намагниченности, то при высоких значениях магнитной восприимчивости аномалии над объектом могут не наблюдаться. Примером могут служить некоторые железорудные месторождения Ангаро-Илимской группы, где над рудными телами железистых кварцитов отсутствуют магнитные аномалии, а иногда наблюдаются даже отрицательные аномалии.