Зміст		Стор.
	Вступ ………………………………..	4
Лабораторна №1	Вивчення фізичних властивостей гірських порід ……………………....	7
Лабораторна №2	Вивчення кореляційних залежнос-тей між геофізичними параметрами	11
Лабораторна №3	Розрахунок нормального гравіта-ційного поля для заданої місцевості	19
Лабораторна №4	Рішення прямої та оберненої задачі гравіметрії для елементарних тіл......	24
Лабораторна №5	Побудова та інтерпретація кривих вертикального електричного зон-дування ……………………………...	28
Лабораторна №6	Рішення прямої та оберненої задачі магніторозвідки для кулі …..............	36
Лабораторна №7	Побудова границь відбиття сейсміч-них хвиль за даними годографів.......	40
Лабораторна №8	Геофізичні методи дослідження свердловин…………………………..	45
Лабораторна №9	Комплекс геофізичних методів при еколого-геологічних дослідженнях..	53

ВСТУП

Дисципліна «Екологічна геофізика та радіоекологія» складається з двох окремих розділів – екологічної геофізики та радіоекології. В даному практикумі наведено пояснення до лабораторних робіт, завдання та контрольні запитання до розділу “Екологічна геофізика”.

Мета і завдання екологічної геофізики як навчальної дисципліни – ознайомити студентів з геофізичними полями з точки зору екологічної небезпеки, а також із шляхами використання цих полів при вивченні геосфери.

В результаті засвоєння курсу студенти повинні знати які існують геофізичні поля, їх природу та взаємозв’язок з навколишнім середовищем, вміти використовувати геофізичні методи сейсмометрії, електрометрії, гравіметрії, магнітометрії як в наземному, так і свердловинному варіантах при вирішенні прикладних екологічних задач.

Базовими для вивчення екологічної геофізики є фізика, математика, а також предмети екологічного та геологічного спрямування.

Дана дисципліна складається з трьох змістовних модулів: 1 – Вступ до екологічної геофізики. Геофізичні поля та геофізичні методи. Фізичні властивості гірських порід; 2 – Геофізичні методи вирішення екологічних задач; 3 – Екологічні задачі, що вирішуються геофізичними методами.

До першого змістовного модуля відносяться два навчальних елементи: 1 – Вступ: мета і задачі курсу. Література. Історія розвитку геофізики. Екологічна геофізика та геофізична екологія. Класифікація геофізичних полів і методів геофізичних досліджень: 2 – Петрофізичні основи геофізичних досліджень. Прямі та обернені задачі геофізики.

До другого змістовного модуля відносяться п’ять навчальних елементів: 1 – Електричні та магнітні поля. Електричні методи вивчення геосфери; 2 – Гравітаційне поле. Гравіметричний метод вивчення геосфери; 3 – Магнітне поле. Магнітометричний метод вивчення геосфери; 4 – Сейсмічне поле. Сейсмометричний метод вивчення геосфери; 5 – Геофізичні дослідження свердловин.

До третього змістовного модуля відносяться два навчальні елементи: 1 – Екологічні задачі, що вирішуються геофізичними методами для дослідження природного середовища; 2 – Екологічні задачі, що вирішуються геофізичними методами для дослідження техногенного середовища.

Засвоєння дисципліни оцінюється наступним чином (див. таблицю).

Вид робіт, що контролюються	Номер контролю	Максимальна кількість балів
Лекційний матеріал
ЗМ 1	1	10
ЗМ 2	2 3	10 10
ЗМ 3	4	10
Разом		40
Лабораторні роботи
ЗМ 1	1	5
	2	5
ЗМ 2	3	5
	4	5
	5	5
	6	5
	7	5
ЗМ 3	8	5
	9	5
Разом		45
Індивідуальні навчальні завдання
ЗМ 1	1	5
ЗМ 2	2	5
ЗМ 3	3	5
Разом		15
Всього за курс		100

Оцінювання здійснюється за рейтинговою системою:

90-100 балів – відмінно (А);

75-89 балів – добре (ВС);

60-74 бали – задовільно (DE);

35-59 балів – незадовільно з можливістю повторного складання (FX);

1-34 бали – незадовільно з обов’язковим повторним курсом (F).

Лабораторна робота №1

Вивчення фізичних властивостей гірських порід

1.1 Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення фізичних властивостей гірських порід.

Завдання роботи – скласти таблицю даних фізичних властивостей осадових, магматичних та метаморфічних порід. Побудувати гістограми розподілу фізичних властивостей для вказаних груп порід та навести їх порівняльний аналіз.

Тривалість лабораторної роботи – 2 год. (1 пара).

1.2 Короткі теоретичні відомості

При рішенні чи моделюванні багатьох задач екологічної геофізики необхідно знати фізичні властивості гірських порід. Фізичні властивості гірських порід – це їхня здатність взаємо-діяти з природними фізичними полями Землі або штучно створеними людиною.

Верхня частина земної кори (літосфера) доступна сього-ні для безпосереднього вивчення. Вона складена гірськими породами трьох головних груп: магматичними, осадовими та метаморфічними. Фізичні властивості гірських порід можна вимірювати на взірцях, у свердловинах, гірських виробках та на відслоненнях.

До фізичних властивостей відноситься багато пара-метрів, серед яких є щільність порід, пористість, проникність, швидкість розповсюдження пружних хвиль, питомий елек-тричний опір, поляризуємість, намагніченість, магнітна сприйнятливість, радіоактивність, теплопровідність і багато інших. Неоднорідність фізичних властивостей лежить в основі дистанційного вивчення будови літосфери, гірських порід, що входять до неї, і виявлення в них фізичних аномалій. Розгля-немо деякі з названих фізичних властивостей детально.

Щільність – відношення маси породи до об’єму, який вона займає; в системі СІ вимірюється в кілограмах на кубічний метр (кг/м³). Позаситемною одиницею є г/см³ – 1 кг/м³∙10³.

Швидкість розповсюдження пружних (сейсмічних ) хвиль- характеризує пружні властивості геологічного середовища. На лабораторних роботах будемо розглядати тільки повздовжні хвилі (хвилі стискування); в ситемі СІ швидкість вимірюється в метрах за секунду (м/с). Іноді використовують км/с або км/год.

Питомий електричний опір - характеризує здатність порід пропускати через себе електричний струм; в системі СІ вимірюється в Омметрах (Ом·м).

Магнітна сприйнятливість - характеризує здатність гірських порід намагнічуватись (змінювати свій магнітний момент) під дією зовнішнього магнітного поля; в ситемі СІ вимірюється в теслах (Тл), частіше в нанотеслах (нТл).

Щоб точніше визначити значення заданої властивісті, необхідно виконати виміри на багатьох взірцях (не менше 20 значень). Потім виміряні значення потрібно математично обробити, тобто визначити середнє, побудувати криву розпо-ділу (або гістограму) та встановити закон розподілу. На підставі таких розрахунків та побудов визначається конкретне значення фізичного параметра.

На даній лабораторній роботі використаємо значення тих фізичних властивостей, що описані в довідковій літера-турі, зокрема [1,2].

1.3 Порядок виконання роботи

1 З довідкової літератури виписати фізичні властивості (щільність, швидкість, питомий електричний опір і магнітну сприйнятливість) тих порід, які задасть викладач.

2 Всі дані звести в таблицю, форма якої представлена нижче.

3 По кожному фізичному параметру (щільність, швидкість, питомий електричний опір і магнітна сприйнятливість) побудувати для порід, що будуть у таблиці, гістограми. Для цього потрібно вирахувати середнє значення.

Наприклад: мінімальне - 2.11, максимальне - 2.37. Тоді середнє буде

(2.11+2.37)/2=2.24

Середнє значення відкладаємо по вертикальній вісі, а по горизонтальній - назви гірських порід. Приклад такої гістогра-ми показано на рисунку1.1.

ρ(Ом·м)

порода

Рисунок 1.1 – Гістограма та крива розподілу фізичного параметра

4 Використовуючи середнє значення кожної групи порід одного і того ж параметра, побудувати криву розподілу (див. рис.1.1). Виконати таку побудову для кожного фізичного параметра ().

5 Звіт по роботі повинен містити:

- зведену таблицю фізичних властивостей гірських порід (аналогічно таблиці 1.1);

- гістограму та криву розподілу заданого викладачем фізич-ного параметра по групі порід (див. рис.1.1);

- висновок про криву розподілу фізичного параметра.

Таблиця 1.1 – Фізичні властивості гірських порід

По-рода

Щільність, , 103 кг/м3

Швидкість, , м/с

Питом.елек. опір ,Ом·м

Магн.сприй-нятливість , нТл

min

сер

мax

min

сер

max

min

сер

max

min

сер

max

Осадові

Глина

Кварц

….

Метаморфічні

Амфі- боліт

…

Магматичні

Габро

…