🗊Презентация Полевая геофизика. Вводная лекция

Дисциплина «Полевая геофизика» (заочное обучение) Лобова Г.А.

Календарный план занятий по курсу «Полевая геофизика» для группы З-2113 на весенний семестр 2015/2016 уч.год, осенний семестр 2016-2017 уч.год. Литература: 1. Хмелевской В.К., Костицын В.И. Основы геофизических методов: учебник для вузов – Пермь: Перм. ГУ, 2010. – 400 с. 2. Воскресенский Ю.Н. Полевая геофизика: Учебник для вузов. – М.: ООО «Идательский дом Недра», 2010. – 479 с. 3. Лобова Г.А. Полевая геофизика и геофизические исследования скважин: методические указания по выполнению домашнего задания по дисциплинам «Полевая геофизика» и «Геофизические исследования скважин» для студентов специальности, обучающихся по специальности 130304 «Геология нефти и газа» (заочная форма обучения) . Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 16 с. Дополнительная : 4. Ерофеев Л.Я., Вахромеев Г.С., Зинченко В.С., Номоконова Г.Г. Физика горных пород: учебник для вузов. – Томск: Издательство ТПУ, 2006. – 520 с. 5. Исаев В.И. Интерпретация данных гравиметрии и геотермии при прогнозировании и поисках нефти и газа / Учебное пособие. - Томск: изд-во ТПУ, 2010. – 176 с. 6. Нейман В. Б. Теория и методика палеотектонического анализа. – М.: Недра, 1984. – 80 с. 7. Березкин В.М., Киричек М.А., Кунарев А.А. Применение геофизических методов разведки для прямых поисков месторождений нефти и газа. – М.: Недра, 1978. – 223с. 8. Пейтон Ч. Сейсмическая стратиграфия. В 2-х частях. – М.: Мир, 1982. – 846 с.

Полевая или разведочная геофизика - научно-прикладной раздел «Физики твердой Земли»: Полевая или разведочная геофизика - научно-прикладной раздел «Физики твердой Земли»: предназначен для изучения верхних слоев Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, решения инженерно-геологических, гидрогеологических, экологических и других задач; базируется на изучении естественных и искусственно создаваемых физических полей Земли. Объектами исследования являются осадочный чехол, кристаллический фундамент, земная кора и верхняя мантия общей глубиной до 100 км.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОЛЕВОЙ ГЕОФИЗИКИ I. По условиям применения:

2. Воздушные

3. Морские

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОЛЕВОЙ ГЕОФИЗИКИ II. По физической сущности предмета исследований: 1. Магниторазведка 2. Гравиразведка 3. Электроразведка 4. Сейсморазведка 5. Термометрия 6. Радиометрия 7. Геофизические методы исследования скважин

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОЛЕВОЙ ГЕОФИЗИКИ III. По объекту и цели исследований 1. Региональные 2. Поисковые 3. Разведочные

1.Региональный этап геофизических исследований Схема расположения региональных профилей

2. Поисковый этап геофизических исследований

Структуры IV порядка (локальные поднятия) Томской области

3. Разведочный этап геофизических исследований

Основным объектом изучения полевой геофизики являются горные породы и связанные с ними полезные ископаемые, в том числе нефть и газ. Горные породы образуют геологические тела: - пликативные ( антиклинальные складки); -дизъюнктивные ( зоны разломов); - инъективные (дайки). Геологические тела имеют геометрические параметры: - размер; - форму; - положение в пространстве (глубину залегания).

Геометрические параметры геологических тел, наряду с породным составом, также обуславливают связь с полезными ископаемыми. Геометрические параметры геологических тел, наряду с породным составом, также обуславливают связь с полезными ископаемыми. Например: антиклинальная складка – месторождение нефти. Возможность изучения и картирования геологических тел обусловлено различием физических свойств горных пород и их геометрических параметров. Величина и аномальность измеренного поля определяется физическими свойствами горных пород.

Физические свойства горных пород 1. Плотность 2.Проницаемость 3.Глинистость 4.Нефте- и газонасыщенность 5. Намагниченность, магнитная восприимчивость 6.Электропроводность, поляризация 7.Теплопроводность 8.Скорость прохождения упругих волн 9.Радиоактивность

Физические свойства горных пород Основные факторы, влияющие на удельное электрическое сопротивление (У.Э.С.) горных пород: У.Э.С. у породообразующих минералов (минерального скелета). % примеси рудных и самородных элементов (проводников). Коэффициент пористости и структурной пористости. Величина У.Э.С. у пластовых флюидов (вода, УВ). Величина пластовой температуры.

Физические свойства горных пород Влияние параметров пористости на У.Э.С. горных пород а), б),в) – гранулярная пористость (преимущественно первичная , гидрофильная ) г), д), е) – трещинная, кавернозная пористость (преимущественно вторичная, гидрофобная) При постоянном Кп и У.Э.С. флюида: а) – минимальное У.Э.С е) – максимальное У.Э.С.

Физические свойства горных пород Влияние концентрации, плотности, состава растворов и их температуры на величину У.Э.С. горных пород 1. Чем выше плотность раствора, тем ниже У.Э.С. 2. При условии t=const (t=0) увеличение концентрации раствора в 10 раз уменьшает У.Э.С. В 10 раз. 3. При условии С= const (C=2) увеличение температуры на 200°С уменьшает У.Э.С. в 10 раз. 4. Состава флюида У.Э.С. нефти 109 ÷ 1016 Омм газа 1012 ÷ 1014 Омм воды 10-3 ÷ 102 У.Э.С. будет зависеть от количества связанной пластовой воды.

Физические свойства горных пород Под влиянием давления (Р) и температуры (Т), водных растворов солей изменяется строение и состав горных пород и их физические свойства. У.Э.С. сухих горных пород с увеличением давления уменьшается, а влажных – увеличивается.

Особенно существенное преобразование вызывает глубинный метаморфизм. При преобразовании горных пород: карбонаты мраморы кристаллические сланцы зерна пород приобретают ориентированность, горная порода –тонкую слоистость с появлением анизотропности. Возрастает плотность, У.Э.С., магнитность, скоростные свойства, и тем больше, чем сильнее проявляется региональный метаморфизм.

Основные геофизические понятия и определения 1) геофизическое поле и его характеристики – геофизический параметр (величина); 2) напряженность; 3) потенциал; 4) геофизическое явление.

1. Геофизическое поле Физическое (или геофизическое) поле – это форма существования материи, связывающая элементарные частицы вещества друг с другом в единые системы и перемещающие с конечной скоростью действие одних частиц на другие (т. е. осуществляющие взаимодействие этих частиц). Источниками физических полей является вся Земля в целом, все геосферы, любое геологическое тело, любая горная порода, любое искусственное сооружение.

Все объекты порождают вокруг и внутри себя физические поля: Все объекты порождают вокруг и внутри себя физические поля: гравитационное, магнитное, тепловое, радиоактивное, электрическое, а при механическом и другом воздействии на них становятся источником полей упругих колебаний.

КЛАССИФИКАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ 1. - естественное (например, гравитационное, геомагнитное, электрическое, термическое, поле естественных ядерных излучений, сейсмическое (возникшее в результате упругих колебаний при землетрясениях); - искусственное возбуждается по заданию экспериментатора.

2. -стационарное (постоянные), если в каждой точке пространства оно не меняется с течением времени; -нестационарное (переменные), если таковое изменение имеет место.

3.- скалярное (например, поле температур или поле плотностей); 3.- скалярное (например, поле температур или поле плотностей); - векторное (например, поле сил тяготения или электромагнитное поле и др.)

2. Геофизический параметр Геофизический параметр – это величина, значения которой служат для различия элементов геофизических полей. В каждой точке и в каждый момент времени геофизические параметры, характеризующие данное поле, имеют вполне определенное значение, неодинаковое в различных частях пространства. Измеряя величины (параметры) внешних физических полей, можно судить об источниках этих полей.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ ГРАВИТАЦИОННОЕ - ускорение свободного падения (g) ТЕРМИЧЕСКОЕ – температура (T (K), t (0 C); тепловой поток (Вт/м2) ГЕОМАГНИТНОЕ - полный вектор напряженности (T) и его горизонтальная составляющая (H), угол склонения (D), угол наклонения (J) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ - магнитная (H) и электрическая (E) составляющие вектора напряженности УПРУГОЕ – время и скорости распространения продольных (Vp) и поперечных (Vs) упругих волн РАДИАЦИОННОЕ – интенсивность естественного излучения (Jγ), искусственно вызванных (Jγγ, Jnn) БАРИЧЕСКОЕ – давление (Р)

ПРИЧИНЫ АНОМАЛИЙ В ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЯХ В ГРАВИТАЦИОННОМ – от изменения плотности пород (σ) В МАГНИТНОМ - от магнитной восприимчивости (κ) и намагниченности (J) В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ – от У.Э.С. (ρ) горных пород; диэлектрической (ε) и магнитной (μ) проницаемости; электрохимической активности (α) и поляризуемости (η) В УПРУГОМ – от упругих свойств (коэффициент Юнга Е) и плотности горных пород (σ) В РАДИОАКТИВНОМ - от % содержания в горной породах радиоактивных элементов ( U, Th и др.) В ТЕРМИЧЕСКОМ – от теплопроводности горных пород (λ)

Физические поля в полевой геофизике делятся на - - потенциальные ( гравитационные, магнитные, электромагнитные); Физические поля в полевой геофизике делятся на - - потенциальные ( гравитационные, магнитные, электромагнитные); -поля распределений (упругих колебаний, радиоактивности). Основные характеристики потенциального поля -напряженность E -потенциал U

Если источник поля точечный, то направление вектора напряженности Е в данной точке совпадает с линией, соединяющей источник и эту точку. Если источник поля точечный, то направление вектора напряженности Е в данной точке совпадает с линией, соединяющей источник и эту точку. Потенциальное поле изображают в виде линий лучей, расходящихся в радиальном направлении. Такие линии получили название линий вектора напряженности.

Свойства напряженности потенциального поля 1. Напряженность поля точечного источника убывает пропорционально квадрату расстояния от него. 2. Если поле создается несколькими источниками, то напряженность такого поля равна векторной сумме напряженностей, создаваемой в данной точке каждым источником в отдельности. В этом выражается важный принцип суперпозиции.

4. Потенциал геофизического поля (U)

НОРМАЛЬНОЕ И АНОМАЛЬНОЕ ПОЛЕ Нормальное поле – это однородное геофизическое поле, отвечающее однородной геологической среде. В общем случае, под нормальным полем понимают поле крупной геологической структуры или целого геологического региона, (а в магнито- и гравиразведке нормальному полю соответствует поле всей Земли) по отношению к полю, создаваемому более мелкой структурой.

Поля, обязанные локальным объектам (пластам, жилам, интрузиям, рудным телам и т.д.), называют аномальными. Поля, обязанные локальным объектам (пластам, жилам, интрузиям, рудным телам и т.д.), называют аномальными.

где: E изм.- измеряемое геофизическое поле (суперпозиция) E нор.- нормальное поле E аном.- аномальное поле E пом.- поля-помехи тогда:

Геофизические поля условно разделяются на информативные поля и поля-помехи. Геофизические поля условно разделяются на информативные поля и поля-помехи. К информативным относятся поля, отражающие влияние геологических объектов, которые необходимо выделить геофизическими методами. К помехам относят поля, вызванные такими объектами, которые для данных исследований не представляют интереса.

Конкретному геологическому разрезу всегда отвечает один геофизический разрез и физические величины рассчитываются решением прямой задачи и всегда однозначны. Конкретному геологическому разрезу всегда отвечает один геофизический разрез и физические величины рассчитываются решением прямой задачи и всегда однозначны. Конкретному геофизическому полю может соответствовать несколько вариантов геолого-геофизических разрезов. Нахождение наиболее вероятного варианта называют решением обратной задачи разведочной геофизики.

Качественная интерпретация включает выделение геофизических аномалий или разнотипных по характеру поля участков, сопоставление их с геологическими данными по району и выводы о природе таких аномалий и участков. Качественная интерпретация включает выделение геофизических аномалий или разнотипных по характеру поля участков, сопоставление их с геологическими данными по району и выводы о природе таких аномалий и участков. Количественная интерпретация заключается в определении количественных характеристик полученного геофизического разреза и установлении численных значений мощности, глубины залегания, размеров геологических объектов, создавших отдельные аномалии.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ НАБЛЮДЕНИЙ 1.Сеть наблюдений

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ НАБЛЮДЕНИЙ 2.Шаг наблюдений (густота точек)

4.Масштаб изображения Вертикальный- 2·ε Горизонтальный –в масштабе съемки или на ступень выше

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТИ НАБЛЮДЕНИЙ 3.Проектная точность наблюдений

ФОРМЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАБЛЮДЕННОГО ПОЛЯ 1. Таблица 2. График 3. План графиков 4. Карта изолиний

ФОРМЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАБЛЮДЕННОГО ПОЛЯ

ПЛАН ГРАФИКОВ Результаты электроразведки методом БДК