Геофизические методы исследования

ВВЕДЕНИЕ

Геофизические методы исследований — это научно-прикладной раздел геофизики, предназначенный для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотно гляциологических и других изысканий и основанный на изучении естественных и искусственных полей Земли.
Геофизика, находясь на стыке нескольких наук (геологии, физики, химии, математики, астрономии и географии), изучает происхождение и строение различных физических полей Земли и протекающих в ней и ближнем космосе физических процессов. Ее подразделяют на физику Земли, включающую сейсмологию, земной магнетизм, глубинную геоэлектрику, геодезическую гравиметрию, геотермию; геофизику гидросферы (физику моря); геофизику атмосферы и космоса и геофизические методы исследования, называемые также региональной, разведочной и скважинной геофизикой. Предметом исследования научно-прикладных разделов геофизики является осадочный чехол, кристаллический фундамент, земная кора и верхняя мантия с общей глубиной до 100 км. Общее число геофизических методов или модификаций превышает 100 и существуют различные их классификации.
По используемым физическим полям Земли их подразделяют на гравиразведку, магниторазведку, электроразведку, сейсморазведку, ядерную геофизику и терморазведку, называемые также гравиметрическими, магнитными, электромагнитными, сейсмическими, ядерно-физическими и термическими геофизическими методами исследований.
В первых двух используют естественные, а в остальных — естественные и искусственные физические поля Земли. К естественным (пассивным) физическим полям Земли относят гравитационное (поле тяготения), геомагнитное, электромагнитное (разной природы), сейсмическое (поле упругих колебаний в результате землетрясений), радиоактивное и термическое.
К искусственным (активным) относят следующие физические поля: электрическое, электромагнитное, сейсмическое (поле упругих колебаний, вызванных искусственным путем), вторичных ядерных излучений, термическое (поле температур). Каждое физическое поле определяется своими параметрами. Например, гравитационное поле характеризуют ускорением свободного падения g и вторыми производными потенциала (Wxz, Wyz, Wzz и др.), геомагнитное поле — полным вектором напряженности Т и различными его элементами (вертикальным — Z, горизонтальным — Н и др.), электромагнитное — векторами магнитной Н и электрической Е компонент, упругое — временем и скоростями распространения различных упругих волн, ядернофизические — интенсивностями естественного Iγ и искусственно вызванных (Inγ, Iγγ и др.) излучений, термическое — распределением температур и тепловых потоков.
Принципиальная возможность проведения геологической разведки на основе изучения различных физических полей Земли определяется тем, что распределение параметров полей на поверхности или в глубине Земли, в море, океане или в воздушной оболочке зависит не только от общего строения Земли и околоземного пространства, а также происхождения или способа создания полей, т. е. от нормального поля, но также и от неоднородностей геологической среды, создающих аномальные поля.
Иными словами, геофизика служит для выявления аномалий физических полей, обусловленных неоднородностями геологического строения, связанных с изменением физических свойств и геометрических параметров слоев, геологических или техногенных объектов.
Геофизическая информация отражает физико-геологические неоднородности среды в плане, по глубине и во времени. При этом возникновение аномалий связано с тем, что объект поисков, называемый возмущающим, либо сам создает поля в силу естественных причин, например, повышенной намагниченности, либо искажает искусственное поле вследствие различий физических свойств, например, отражение упругих или электромагнитных волн от контактов разных толщ.
Если геологические и геохимические методы являются прямыми, методами близкого действия, основанными на непосредственном, точечном или локальном изучении минерального, петрографического или геохимического состава вскрытых выработками пород, то геофизические методы являются косвенными, дальнодействующими, обеспечивающими равномерность, объемный характер получаемой информации и практически неограниченную глубинность.
При этом производительность геофизических работ значительно выше, а стоимость в несколько раз меньше по сравнению с разведкой с помощью неглубоких (до 100 м) и в сотни раз меньше при бурении глубоких (свыше 1 км) скважин. 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Страхов, В. Н. Геофизика и математика. Методологические основы математической геофизики / В. Н. Страхов // Геофизика. – 2000. – № 1. – С. 3-18. – EDN TZKIRZ.
2. Введение в геофизику : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению 511000 "Геология" и специальности 011200 "Геофизика" / Ю. П. Конценебин [и др.]; Саратовский гос. ун-т им. Н. Г. Чернышевского. – Саратов : Изд-во Саратовского ун-та, 2006. – ISBN 5-292-03541-6. – EDN QKFYKT.
3. Самойлов, А. В. Геофизика / А. В. Самойлов // Приборы и системы разведочной геофизики. – 2002. – Т. 1. – № 3. – С. 40. – EDN QYOTVZ.
4. Прикладная геофизика / Министерство геологии СССР, Всесоюзный научноисследовательский институт геофизических методов разведки.. Том Выпуск 117. – Москва : Издательство "Недра", 1987. – 133 с. – EDN DXRDPH.
5. Хатухов, А. М. Геофизика и геохимия ландшафта : Конспекты лекций
6. / А. М. Хатухов. – Нальчик : Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, 2020. – 91 с. – EDN DMRLTP.
7. Геология, геофизика и минеральное сырье Сибири : Материалы 1-й научнопрактической конференции, Новосибирск, 29–31 января 2014 года / Министерство минеральных ресурсов и экологии РФ, Федеральное агентство по недропользованию, Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья. Том 1. – Новосибирск: Сибирский научноисследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, 2014. – 269 с. – EDN TBOCQR.
8. Крылов, С. С. Фракталы в геофизике : учеб. пособие / С. С. Крылов, Н. Ю. Бобров ; С. С. Крылов, Н. Ю. Бобров. – СПб. : Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. – (Геофизика/ С.-Петерб. гос. ун-т). – ISBN 5-288-03653-5. – EDN QKFEMH.
9. Михеев, С. И. Проблемы подготовки геофизиков в российских вузах / С. И. Михеев // Приборы и системы разведочной геофизики. – 2011. – Т. 38. – № 4. – С. 27-31. – EDN OONUIP.
10. Якупов, В. С. Геофизика/ В. С. Якупов ; В. С. Якупов ; Российская акад. наук, Сибирское отд-ние, Ин-т космофизических исслед. и аэрономии им. Ю. Г. Шафера, ГОУ ВПО "Якутский гос. ун-т им. М. К. Аммосова". – Якутск : Изд-во ЯГУ, 2008. – ISBN 978-5-7513-1044-8. – EDN QKICFX.
11. Прикладная геофизика / Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки. Том Выпуск 82. – Москва : Издательство "Недра", 1976. – 216 с. – ISBN 04782003. – EDN GBMGZR.
12. Чураков, Г. С. Современные информационные технологии в геофизике / Г. С. Чураков, Р. Ю. Надыршин, Е. А. Сажин // Каротажник. – 2020. – № 2(302). – С. 164-177. – EDN JLOYHG.
13. Кузнецов, О. Л. Нелинейная геофизика / О. Л. Кузнецов, А. В. Каракин, Т. В. Левченко // Наука в России. – 2005. – № 6. – С. 4-9. – EDN OXCAEL.
14. Кузнецов, О. Л. Нелинейная геофизика / О. Л. Кузнецов, А. В. Каракин, Т. В. Левченко // Наука в России. – 2005. – № 6. – С. 4-9. – EDN OXCAEL.
15. Прикладная геофизика : Сборник статей / Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки. Том Выпуск 58. – Москва : Издательство "Недра", 1970. – 256 с. – EDN OGHLAL.