2.11.5.2. Методы разведочной (полевой) геофизики.

Перечень основных методов разведочной геофизики и их краткая характеристика приведены в табл. 24.

Гравитационные методы, гравиразведка. Физической основой гравиразведки является способность различных по плотности горных пород создавать различные изменения в гравитационном поле. На Земле сила тяжести зависит не только от плотности слагаемых данный участок Земли горных пород, но и от широты пункта наблюдения, а также ряда других факторов. Поэтому для геологоразведочных целей вычисляют аномалии, как результат измерения, из которого вычтено поле идеализированной Земли. В результате гравиметрических работ получают количественные и качественные плотностные характеристики исследуемого объекта в виде схем, карт, разрезов, распределения особых точек и других.

Таблица 24.

Основные методы разведочной геофизики

Физическое поле	Физическое свойство	Метод и его разновидности	Измеряемый параметр
Гравитационное	Плотность (σ), пористость (kп)	Гравиметрическая разведка,	Ускорение притяжения и вторые производные потенциала притяжения
Магнитное	Магнитная восприимчивость (א).Остаточное намагничивание (Jr)	Магнитная разведка	Модуль полного вектора магнитного поля, компонента напряженности магнитного поля (вертикальная).
Электрического тока постоянного, или переменного	Электрическое (омическое) сопротивление (ρ)	Электропрофилирование Электрозондирование	Распределение потенциала электрического поля на земной поверхности и внутри скважин. Электрический и магнитный веторы переменного электромагнитного поля
Упругих (сейсмических) колебаний	Модуль Юнга (Е) Коэффициент Пуассона (σ) Скорость распространения продольных упругих колебаний (ν)	Сейсмологические исследования строения земной коры. Корреляционный метод изучения землетрясений (КМИЗ). Сейсморазведка методом преломленных волн (МПВ), в т.ч. корреляционным (КМПВ). Сейсморазведка методом отраженных волн (МОВ) и др.	Время (сек) и скорость распространения отраженных и преломленных волн от пункта возбуждения, до пункта приема колебаний.
Термическое	Теплопроводность (λ). Теплоемкость (С)	Съемка земной поверхности в инфракрасных лучах (10-20 мкм)	Радиационная температура
Электро- магнитное	Радиоактивное излучение	Гамма - съемка,	Радиоактивность

Гравиразведка наиболее эффективна при изучении вертикальных и субвертикальных границ раздела плотностей, при поисках хорошо локализованных объектов. Важными достоинствами гравиразведки является ее относительная дешевизна и оперативность проведения.

Магнитные методы (магниторазведка) основаны на различии в интенсивности намагничивания горных пород в магнитном поле, благодаря чему в окружающем их пространстве возникают магнитные аномалии. Магнитные свойства пород меняются и в толщах, перекрывающих залежь нефти в ее окрестностях под действием мигрирующих углеводородов. Это позволяет применять магниторазведку как прямой метод поисков нефти.

Магниторазведка относится к числу рекогносцировочных, поисковых методов благодаря своей дешевизне и оперативности. Обычно ею решаются следующие задачи.

• Изучение общего геологического строения земной коры в районах закрытых молодыми осадочными отложениями, или водами морей, тектоническое районирование таких территорий.

• Трассирование разломов, даек, жил и других геологических тел, контролирующих месторождения нерудных полезных ископаемых;

• Микромагнитные наблюдения с целью определения главных направлений трещиноватости и тектонических напряжений в осадочных толщах.

Электрические методы (электроразведка) основаны на изучении аномалий распределения электрических характеристик недр. Существует два вида электрических характеристик горных пород – электрическое сопротивление и электрическая поляризуемость – способность среды накапливать и отдавать электрические заряды.

В зависимости от применяемых электрических токов различают электроразведку методами постоянного тока и методами переменного поля.

К методам постоянного тока относятся:

• электропрофилирование – измерение удельного сопротивления пород на одной, или двух глубинах по заранее заданным направлениям. Применяется при решении структурных задач, выявления и прослеживания контактов пород с различными электрическими свойствами.

• электрозондирование – определение мощности и глубины залегания горизонтальных, или полого залегающих слоев, отличных по электрическому сопротивлению. Глубина исследования, в зависимости от задач и применяемых методик – от нескольких метров до нескольких километров.

• метод естественного поля – применяется для поисков рудных (сульфидных) месторождений;

Методы переменного поля разделяются на методы токов низкой (до 1000 герц) и высокой частоты. В настоящее время методы электроразведки применяют для решения широкого круга геологических задач, основные из которых, следующие.

• При региональных исследованиях - определение глубины залегания слоев повышенной проводимости в нижней части коры и верхней мантии, кристаллического фундамента, разломов в фундаменте и осадочном чехле, расчленение осадочного чехла, прослеживание зон выклинивания литологических комплексов;

• При детальных работах – изучение рельефа поверхности фундамента, выделение и прогнозирование локальных структур в осадочном чехле, поиски локальных подсолевых структур, картирование надвигов и поднадвиговых структур, поиски рифов, литологически, стратиграфически и литологически экранированных ловушек

• Прямые поиски нефти как области с аномально высоким удельным сопротивлением.

Бросая в воду камешки, следи за кругами, ими образуемыми, иначе бросание это будет пустой забавою Козьма Прутков.

Сейсмические методы. Главная группа из геофизических методов изучения недр, но они и самые дорогостоящие. Именно с помощью сейсмических методов геофизикам удалось обнаружить в недрах границы раздела и выделить основные геосферы. Сейсмика изучает поле упругих сейсмических волн. При землетрясениях такие волны в течение 10 – 20 мин пронизывают всю планету. По выражению Б.Б.Голицына землетрясения являются «фонарем, освещающим внутреннее строение нашей планеты». Возникнув в очаге (гипоцентре) землетрясения (сейсмического возмущения) упругие волны распространяются с определенной скоростью по всем направлениям путем упругих перемещений частиц среды. Их скорость в различных породах различна. В целом распространение сейсмических волн описывается законами оптики. На границах разделов с разными скоростями их распространения, упругие волны испытывают отражение и преломление. Поэтому наряду с прямыми волнами регистрируются волны отраженные и преломленные, которые прошли большее расстояние от источника возмущения. Величина запаздывания возмущения характеризует глубину залегания сейсмической границы (рис. 2.4).

При сейсморазведочных работах возмущение создается различными взрывными и невзрывными методами, и чем сильнее возмущение, тем более глубокие недра удается изучить. Методы сейсморазведки классифицируются по различным признакам. Внутри основных методов выделяют их модификации, которые также иногда называют самостоятельными методами. Наиболее употребительны из них следующие:

• МОВ – метод продольных отраженных волн, в котором выделяются метод общей глубинной точки (ОГТ), метод регулируемого направленного приема (РНП) и др. Метод отраженных волн используется для определения глубины и характера залегания границ раздела, выявления ловушек. При благоприятных условиях –для получения данных о литологии, фациальном составе пород, и даже характере флюидов в поровом пространстве.

• МПВ - метод преломленных волн – универсальный метод, главной особенность которого является большой диапазон глубин – от минимальных до 10-15 км.

Существует множество неупомянутых методик сейсморазведки. Остановимся только на 3D – объемной сейсморазведке – трехмерной сейсморазведке – модификация метода отраженных волн по системе многократных перекрытий, отличающаяся от 2D (обычной, профильной) сейсморазведки плотной изометричной, или почти изометричной сетью наблюдений. Ее высокая геологическая эффективность достигается благодаря высокой детальности и точности сейсмических изображений среды. Сейсмические трассы задаются по сетке 12,5х25 м – 25х50 м в плане. Так как съемка такой плотной сетью очень дорога, применяются также экономичные варианты сейсморазведки с сетью, разреженной до пределов обеспечивающих уверенное решение геологической задачи.

Рис. 2.4. Схема записи сейсмических волн с помощью сейсмической станции по Т.Гиллули (Гаврилов Г.П., 1989)

Многомерная сейсморазведка – иногда так называется повторная 3D сейсморазведка, сейсмический мониторинг геологической среды. Многомерная сейсморазведка проводится с целью более детального изучения геологических объектов и слежения за параметрами волнового поля в процессе разработки месторождений.

Радиометрические методы основаны на изучении различных проявлений естественной радиоактивности. Если не считать руды радиоактивных элементов, наибольшей радиоактивностью обладают кислые изверженные породы (граниты). Среди осадочных пород наибольшей радиоактивностью обладают калийные соли и ангидриты, наименьшей – каменная соль, гипс, ангидрит, хемогенные известняки. Высока радиоактивность и глин, которая обусловлена высокой удельной поверхностью глинистых частиц, обеспечивающих сорбцию в бассейнах осадконакопления значительного количества радиоактивных элементов и присутствием радиоактивных элементов (например, калия) в скелете некоторых глинистых минералов. Промежуточной радиоактивностью обладают песчаники, органогенные известняки. Чем больше глинистость пород, тем больше и его радиоактивность. Радиометрическая съемка существует как в авиационном (аэрогамма – съемка), так и наземном варианте (авто – гамма и пешеходная гамма – съемка). Для многих месторождений нефти и газа характерны пониженные значения гамма активности, что часто объясняется более грубыми осадками с пониженной глинистостью в сводах антиклинальных складок.