Геофизика

Геофи́зика или физика Земли — комплекс научных дисциплин, исследующих физическими методами строение Земли, процессы, происходящие в геосфере, а также специфические методы исследования упомянутых объектов и процессов.

Классификация

Геофизика состоит из следующих основных разделов:

• физика твёрдой Земли (сейсмология, гравиметрия, магнитология, геоэлектрика, геотермия, тектонофизика, петрофизика),
• физика водоемов или гидрофизика (океанология, моря, озёра, реки, льды, подземные воды и т. д.),
• физика атмосферы и околоземного космического пространства (метеорология, климатология, аэрономия, физика ионосферы, атмосферная оптика и т. д.).

Подразделяется на фундаментальную и прикладную (разведочную геофизику). Отдельно выделяются методы поисков и разведки месторождений пользных ископаемых, промышленную геофизику, или геофизические методы исследований скважин, и шахтную геофизику.

Разведочная геофизика

Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочные геофизические исследования проводятся на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения. К методам разведочной геофизики относят сейсморазведку, электроразведку на постоянном и переменном токе, магниторазведку, гравиразведку, геофизические исследования скважин, радиометрию, ядерную геофизику и теплометрию.

Сейсморазведка

Сейсморазведка — раздел разведочной геофизики, включающий методы изучения строения Земли, основанные на возбуждении и регистрации упругих волн. Породы земной коры различаются по упругим свойствам — коэффициенту Пуассона, скорости продольных и поперечных волн и плотности. На границах слоев с различными упругими свойствами возникают вторичные волны, содержащие информацию о геологическом строении.

Для регистрации колебаний упругих волн применяют специальные устройства — сейсмоприёмники, преобразующие колебания частиц почвы в электрический сигнал. Полученная информация собирается на графиках, называемых сейсмограммами, обрабатывается и получает геологическое толкование. В результате строение земной коры изображается в виде разрезов и карт, на которых определяется место возможного скопления полезных ископаемых.

Гравиразведка

Гравиразведкой (гравиметрией) называется раздел разведочной геофизики, изучающий изменение ускорения свободного падения в связи с изменением плотности геологических тел. Гравиразведка активно применяется при региональном исследовании земной коры и верхней мантии, выявлении глубинных тектонических нарушений, поиске полезных ископаемых — преимущественно рудных, выделении алмазоносных трубок взрыва. Гравиразведка позволяет изучать состав горных пород, и их положение в геологическом разрезе, например для магматических с ростом основности возрастает концентрация железистых соединений и плотность.

Для проведения гравиразведки применяются гравиметры, чувствительные приборы, измеряющие ускорение свободного падения. Единицей измерения этой величины является Гал или более употребительные мГал или мкГал. Крупные геологические тела характеризуются аномалиями в десятки и даже сотни мГал.

Магниторазведка

Магниторазведка — раздел разведочной геофизики, исследующий магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. С целью поисков месторождений полезных ископаемых магниторазведка применяется в виде наземной, морской или аэромагнитной съёмки. Магнитная съёмка проводится, как правило, по сети параллельных линий, или профилей. После ввода необходимых поправок строится карта магнитного поля в виде графиков или изолиний. На карте могут находиться области спокойного поля и магнитные аномалии — локальные возмущения магнитного поля, вызванные неоднородностями магнитных свойств горных пород. Магниторазведка проводится с целью выявления аномалий как непосредственно связанных с полезным ископаемым, так и с контролирующими залежь тектоническими и стратиграфическими структурами.

Электроразведка

Электроразведка — раздел разведочной геофизики, основанный на измерениях электромагнитного поля. Методы электроразведки позволяют изучать параметры геологического разреза, измеряя параметры постоянного электрического или переменного электромагнитного поля. Методы электроразведки разделяются:

1) по характеру источника электромагнитного поля

• методы искусственного поля;
• методы естественного поля.

2) по типу источника электромагнитного поля

• методы постоянного тока;
• методы низкочастотного электромагнитного поля;
• методы высокочастотного электромагнитного поля.

Примером электроразведки может служить исследование методом вызванной поляризации.

Геофизическое исследование скважин

Геофизические исследования скважин (ГИС) — исследования бурящихся, промысловых и других скважин геофизическими методами с целью изучения разреза скважины для последующей качественной и количественной геологической оценки, как самой скважины, так и месторождения в целом.

Комплекс ГИС включает в себя множество методов, которые можно условно разделить на несколько больших и не очень разделов, в зависимости от типа изучаемых физических параметров пород. Работы проводят с помощью геофизического оборудования. Методов каротажа и ГИС довольно много.

Они включают в себя:

• Электрический каротаж — объектом исследований являются электрические свойства горных пород.
• Ядерно-геофизические методы каротажа, основанные на изучении поведения ионизирующих излучений в скважине.
• Акустический каротаж.
• Газовый каротаж.
• Термокаротаж.
• Инклинометрия.
• Кавернометрия.
• Радиоактивные методы (гамма-каротаж и гамма-спектральный каротаж, нейтронный каротаж).

Существуют и некоторые другие отдельные виды геофизических работ в скважинах.

Наиболее широкое применение геофизических исследований скважин приходится на нефтегазовую промышленность:

• Каротажи.
• Контроль за разработкой месторождения.
• Перфорация.