- •Геофизика лекции для студентов 2 курса геологического факультета
- •1. Внутреннее строение Земли
- •1.1. Земная кора.
- •1.2. Мантия.
- •1.3. Земное ядро.
- •2. Геофизческие методы
- •2.1. Гравиразведка.
- •2.2. Магниторазведка.
- •Интерпретация данных.
- •2.3. Электроразведка.
- •2.3.1. Электромагнитные поля, используемые в электроразведке
- •2.3.2. Электромагнитные свойства горных пород
- •2.3.3. Электромагнитные зондирования.
- •2.3.4. Электромагнитные профилирования.
- •Аэроэлектроразведка является разновидностью индукционных методов электроразведки. Все варианты аэроэлектроразведки основаны на измерении магнитных компонент поля.
- •2.3.5. Подземно-скважинные методы электроразведки.
- •2.3.6. Интерпретация данных электроразведки
- •Интерпретация данных объемной электроразведки.
- •2.4. Терморазведка.
- •Теория терморазведки построена на основе математического и физического моделирования, натурных наблюдений и установления связей с другими полями Земли.
- •4.1.1. Радиотепловые и инфракрасные съемки
- •2.4.2. Региональные и локальные термические исследования
- •2.4.3. Поисково-разведочные термические исследования.
- •2.5. Ядерная геофизика.
- •2.5.1. Радиометрические методы разведки.
- •2.5.2.Эманационная съемка.
- •2.5.3. Подземные методы изучения естественной радиоактивности.
- •2.5.4. Определение абсолютного возраста пород.
- •2.5.5. Ядерно-геофизические методы.
- •2.6. Геофизические исследования скважин
- •2.6.1. Методы технологического контроля состояния скважин.
- •Кавернометрия.
- •Инклинометрия.
- •Прострелочные работы в скважинах.
- •2.6.2.Электрические методы исследования скважин. Метод естественного поля.
- •Метод кажущихся сопротивлений.
- •Другие методы электрометрии скважин.
- •2.6.3.Ядерные методы исследования скважин.
- •Методы изучения естественной радиоактивности горных пород в скважинах.
- •Методы скважинных исследований с искусственным облучением горных пород.
- •2.6.4. Сейсмоакустические методы исследования скважин.
- •Сейсмические методы.
- •Акустические методы.
- •2.6.5. Термический метод исследований скважин.
- •2.6.6.Магнитный и гравитационный скважинные методы.
- •2.7. Реология.
- •2.8. Экологическая геофизика.
- •2.9. Сейсморазведка.
- •2.9.1. Сейсморазведочная аппаратура.
- •2.9.2. Методика и система наблюдений в полевой сейсморазведке.
- •Виды сейсморазведки.
- •Организация наземных сейсморазведочных работ.
- •2.9.3. Особенности методики морской и других видов сейсморазведки.
- •Сейсморазведка на акваториях.
- •Скважинные и подземные сейсмические исследования.
- •Методика сейсмоэлектрических методов.
- •2.9.4. Обработка и интерпретация материалов сейсморазведки.
- •2.10. Сейсмология.
- •2.10.1. Причины и сила землетрясений.
- •Шкала сейсмической интенсивности msk-64
- •2.10.2. Прогноз и параметры землетрясений.
- •Количественные параметры интенсивности колебаний
- •2.10.3. Методика полевых сейсмологических наблюдений.
- •2.11. Комплексирование геолого-геофизических методов.
2.6.3.Ядерные методы исследования скважин.
Ядерные исследования скважин подразделяются на методы изучения естественной радиоактивности (гамма-методы) и искусственно вызванной радиоактивности, называемые ядерно-физическими или ядерно-геофизическими (гамма-гамма и нейтронные методы).
Методы изучения естественной радиоактивности горных пород в скважинах.
На изучении естественной радиоактивности горных пород основан гамма-каротаж или гамма-метод (ГМ). Это аналог радиометрии.
На диаграммах гамма-каротажа выявляются пласты с разной степенью радиоактивности. Максимумами выделяются породы и руды, содержащие уран, радий, торий, калий-40 и другие радиоактивные элементы, а также граниты, глины; минимумами - песчаные и карбонатные породы.
Спектрометрия естественного гамма-излучения, т.е. определение энергии гамма-лучей, служит для выделения в разрезах скважин пород и руд, содержащих определенные элементы, например, калий, торий, уран, фосфор и др.
Методы скважинных исследований с искусственным облучением горных пород.
В искусственных скважинных методах ядерных исследований изучаются явления поглощения, замедления, рассеяния гамма-лучей и нейтронов, а также вызванное, вторичное радиоактивное излучение. Для этого в скважину опускается глубинный зонд с источником гамма-лучей или нейтронов, облучающий горные породы. В этой же скважине за экраном (свинец для гамма-лучей или парафин для нейтронов), препятствующим прямому воздействию облучений, помещается регистратор гамма-лучей или нейтронов. В настоящее время широко используются несколько методов искусственных ядерных исследований в скважинах. Рассмотрим некоторые из них.
При гамма-гамма-каротаже (ГГК), или гамма-гамма-методе (ГГМ), измеряется рассеянное гамма-излучение, являющееся следствием облучения пород источником гамма-лучей, например, радиоактивным кобальтом, сурьмой. При взаимодействии гамма-квантов c атомами горной породы происходит ряд сложных процессов, среди которых основные - фотоэлектрическое поглощение гамма-квантов атомами вещества, комптон-эффект и др. Чем больше плотность породы, тем больше поглощение и меньше интенсивность рассеянного излучения. И наоборот, против пористых пород с малой плотностью наблюдаются максимумы на диаграммах гамма-гамма-каротажа. Поэтому основная область применения этого метода - расчленение пород по их плотности. Радиус обследуемых пород равен 10 - 15 см от оси скважины. Получаемая по данным ГГК средняя объемная плотность пород может служить для расчета их пористости и оценки коллекторских свойств.
В нейтронных методах каротажа изучаются ядерные процессы, происходящие при облучении пород быстрыми нейтронами. Если порода содержит большое количество ядер водорода (вода, нефть, газ), то быстрые нейтроны превращаются в тепловые после небольших путей пробега (до 30 см) или вблизи источника. На больших расстояниях (свыше 40 см) плотность тепловых нейтронов будет меньшей. Поскольку тепловые нейтроны подвержены радиационному захвату с сопровождающим его вторичным гамма-излучением, то с ростом тепловых нейтронов растет вторичное гамма-излучение, а там, где тепловых нейтронов мало, гамма-излучение будет слабым.
Таким образом, на больших расстояниях от источника (40 - 60 см), т.е. на зондах большой длины, в породах, содержащих тяжелые элементы, плотность тепловых нейтронов и вторичное гамма-излучение будут выше, чем в водородсодержащих породах. Радиус обследуемых нейтронными методами пород меняется от 20 до 60 см.
При нейтрон-нейтронном каротаже (ННК), или нейтрон-нейтронном методе (ННМ), измеряется плотность тепловых нейтронов или их интенсивность.
При нейтронном гамма-каротаже (НГК), или нейтрон-гамма методе (НГМ), измеряется интенсивность вторичного гамма-излучения, возникающего при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами элементов горной породы.
Нейтронные методы каротажа (ННК и НГК) применяются для расчленения геологических разрезов и особенно для выявления водород- и хлорсодержащих пород, а также оценки их пористости.
Среди искусственных методов ядерного каротажа на месторождениях твердых полезных ископаемых одним из наиболее перспективных является рентгенорадиометрический каротаж (РРК). В этом методе породы облучаются каким-нибудь радиоизотопным источником (например, селен-75, кобальт-57, железо-55 и др.). В результате облучения ядра рудных элементов возбуждаются, что сопровождается так называемым характеристическим рентгеновским излучением, энергетический спектр которого различен у разных элементов. Изучая спектры этого излучения или отношения интенсивностей в разных интервалах спектров, можно выделить в разрезах скважин руды, содержащие определенные элементы.
Рентгенорадиометрический метод можно использовать для выявления вольфрама, молибдена, меди, свинца, олова, ртути, сурьмы и многих других элементов. Этот метод позволяет не только выделить рудные зоны, но и дать оценку процентного содержания в них рудных элементов.