Дисциплина Полевая геофизика ВВЕДЕНИЕ занятий по

Дисциплина «Полевая геофизика» . ВВЕДЕНИЕ

занятий по курсу «Полевая геофизика» на N п/п I II IV V Наименование темы занятий час Основные понятия и 2 положения геофизических методов разведки Гравиразведка 2 Лабораторная работа 1 2 Магниторазведка 2 Лабораторная работа 2 2 Электроразведка 5 Лабораторная работа 3 4 11/8 Контрольная работа КТ 1 Сейсморазведка 5 Лабораторная работа 4 4 Основы прогнозирования 6 нефтегазоносности по геофизическим данным. Лабораторная работа 5 10 11/14 Контрольная работа РЕФЕРАТ КТ 2 Экзамен ВСЕГО Бал Недел лы я 18 5 5 5 20 35 5 5 10 10 60 40 100 20 19 21 23 24 25 -26 27 28 -29 30 -31 весенний семестр 2017/2018 уч. год Литература: Основная: 1. Хмелевской В. К. Геофизика: Учебник. – М. : КДУ, 2012. – 320 с. 2. Никитин А. А. , Хмелевской В. К. Комплексирование геофизических методов: Учебник. – М. : ВНИИгеосистем, 2012. – 346 с. 3. Исаев В. И. Интерпретация данных гравиметрии и геотермии прогнозировании и поисках нефти и газа: учебное пособие для вузов. – Томск: изд-во ТПУ, 2010. – 172 с. Дополнительная: 1. Магниторазведка: учебник /В. В. Стогний, О. А. Гришко. – Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2016. – 346 с. 2. Методы полевой геофизика: учебное пособие / Гусев Е. В. ; ТПУ. – Томск: Изд-во ТПУ, 2012. – 216 с. 3. Сейсморазведка : учебное пособие / Г. И. Резяпов; Томский политехнический университет. – Томск: Изд -во Томского политехнического университета, 2012. – 310 с

• • • • 1. Примерные темы рефератов 1. Магниторазведка при поисках нефти и газа на Nой площади. 2. Геофизические методы, используемые при поисках ловушек неантиклинального типа на Парабельском мегавале. 3. Гравиразведка при поисках нефти и газа в пределах N-ой площади. 4. Детализационные сейсморазведочные работы на N -ой площади. 5. Магниторазведка при поисках нефти и газа на Nой структуре. 6. Гравиметрические и магнитометрические работы на поисковом этапе в районе Пудинского мегавала. 7. Электроразведка при поисках углеводородов на Северо-Васюганском мегавале. 8. Сейсморазведка при уточнении строения и изучении ФЕС основных продуктивных пластов N-го месторождения. 9. Методы полевой геофизики при изучении тектонического строения осадочного чехла в пределах N-ой площади. 10. Сейсморазведка при поисках нефти и газа на Nой площади. 11. Электроразведка при поисках залежей нефти и газа на N-ой структуре. 12. Магниторазведка, гравиразведка, сейсморазведка при поисках ловушек неантиклинального типа на N-ом месторождении. Образец содержания реферата Введение. . . 2 1. Название раздела: . . 3 1. 1 Название подраздела . . . . 3 1. 2 Название подраздела . . . . 8 2. Название раздела: . . 12 2. 1 Название подраздела . . . 12 2. 2 Название подраздела . . . . 18 Заключение. . . Оформление реферата по ГОСТ 7. 32 -2001 23 Список литературы. . . .

Преподаватель: доцент Лобова Галина Анатольевна, докт. геол. -мин. наук группа 215 Б, весна 2016/2018 К у р с «Полевая геофизика» (11 лекций, 2 контрольные работы, 6 тестов, 5 лабораторных работ (22 часа), реферат, ЭКЗАМЕН) Условия допуска к экзамену: 1. Выполнение реферата, всех лабораторных работ 2. Прием преподавателем реферата, отчетов по всем лабораторным работам Условия получения экзамена «автоматом» : 1. Выполнение лабораторных работ, и приемка отчетов преподавателем в установленные сроки. Отчет по предыдущей лабораторной работе сдается преподавателю к началу следующей лабораторной работы. 2. Положительные оценки всех контрольных работ. 3. Посещаемость лекций, лабораторных и контрольных работ не мене 75%. Оценка «автомата» ( « 3» , « 4» , « 5» ) определяется как среднее арифметическое из оценок за каждый отчет по лабораторным работам, за каждую контрольную работу. Дополнительные баллы за реферат, промежуточные тесты) Основания для высшей оценки для отчета по лабораторной работе и реферату: 1. Высокий уровень оформления. 2. Наличие анализа с привлечением сведений из учебных курсов смежных дисциплин. 3. Наличие самостоятельных выводов. 4 Слайд 6

• Полевая или разведочная геофизика - научноприкладной раздел Физики твердой Земли: предназначена 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.

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. Например: антиклинальная складка – месторождение нефти. Залежь нефти Месторождение алмазов

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: Плотность (σ) Удельное электрическое сопротивление (У. Э. С. или ρ), Диэлектрическая проницаемость (ε) Магнитная проницаемость (μ) Поляризуемость (η) Естественная радиоактивность ( ) Температуропроводность (α)

Физические свойства горных пород под влиянием Р и Т, водных растворов солей значительно меняются.

Особенно существенное преобразование вызывает глубинный метаморфизм. температура глина давление аспидный сланец кристаллический сланец гнейс кислые гранулиты Возрастает плотность, У. Э. С. , магнитность, скоростные свойства, и тем больше, чем сильнее проявляется региональный метаморфизм.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПОЛЕВОЙ ГЕОФИЗИКИ

I. По месту измерений физических полей и специфике решаемых задач выделяют отрасли разведочной геофизики: • 1. Наземная (полевая) • 2. Подземная: - каротаж и скважинная геофизика - шахтно-рудничная геофизика

3. Аэрогеофизическая аэромагниторазведки Аэроэлектроразведка

4. Морская, озерная, речная

Геотермические методы (Р + А) Ядерная геофизика (А) Радиометрия (Р) Сейсморазведка (А) Электроразведка (Р+ А) Магниторазведка (Р) Гравиразведка (Р) II. По типу измеряемых полей: Разведочная геофизика Основание (фундамент) - ПЕТРОФИЗИКА III. По природе измеряемых полей: 1. Активные методы – А (измерение искусственно создаваемых полей) 2. Пассивные методы - Р (измерение естественных полей)

IY. По области применения разведочную геофизику делят на: 1. Региональную 2. Нефтегазовую 3. Рудную 4. Нерудную 5. Инженерную

Региональные сейсмопрофили (1976 -1995 г. г. )

1. Региональный этап геофизических исследований Объекты –тектонические элементы надпорядковые или I порядка (Усть-Тымская мегавпадина, Парабельский мегавал, Нюрольская мегавпадина) Площадь исследований: 100 х150 км≈15 000 км 2 Масштаб исследований: 1: 2 500 000 или 1: 1 000 Геофизические работы проводятся вдоль отдельных региональных профилей, протяженностью до нескольких сот км. Схема расположения региональных профилей региональные сейсмические профили граница Томской области контуры положительных структур по IIa контуры отрицательных структур по IIa номера основных структур

Неготский мезапрогиб 2. Поисковый этап геофизических исследований Объекты –тектонические элементы II порядка (Неготский мезапрогиб) Площадь исследований: 30 х50 км≈1 500 км 2 Масштаб исследований: 1: 200 000 В результате работ оконтуриваются структуры III-IV порядков и ведется подсчет ресурсов. Геофизические площадные работы по сетке профилей.

Структуры IV порядка (локальные поднятия) в Томской области. Оконтурены в результате геофизических исследований на поисковом этапе.

3. Разведочный этап геофизических исследований II Объекты: тектонические структуры III-IV порядка (Малореченская антиклинальная складка) Площадь исследований: 10 х 15= 150 км 2 Масштаб исследований: 1: 50 000; 1 : 25 000 II Ведутся площадные работы + бурение для подсчета запасов

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

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). Физических полей много: барическое, электрическое, сейсмическое, термическое, гравитационное. геомагнитное, радиоактивное,

• Источниками физических полей является вся Земля в целом, все геосферы, любое геологическое тело, любая горная порода, любое искусственное сооружение. • Объекты порождают вокруг и внутри себя гравитационное, магнитное, тепловое, радиоактивное, электрическое поля, а при механическом и другом воздействии на них становятся источником полей упругих колебаний.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ 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. ГРАВИТАЦИОННОЕ - ускорение свободного падения (g) ТЕРМИЧЕСКОЕ – температура (T (K), t (0 C); тепловой поток (Вт/м 2) 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)

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); - векторное (например, поле сил тяготения или электромагнитное поле и др. ) 4. - потенциальные ( гравитационные, магнитные, электромагнитные); - поля распределений (упругих колебаний, радиоактивности, температур).

2. Напряженность геофизического поля (E) Под напряженностью понимают силу F, с которой поле действует на единичный источник (электрический заряд-q, массу- m, магнитную массу mм). Напряженность поля –величина векторная, направленная в сторону действия силы для единицы заряда в электрическом поле [вольт на метр (В/м)] для единицы магнитной массы в магнитном поле, [ампер на метр (А/м)] для единицы обычной массы в гравитационном поле [м/с2 ]

• Если источник поля точечный, то направление вектора напряженности Е в данной точке совпадает с линией, соединяющей источник и эту точку. m 0 Em • Изображение потенциального поля Для электрического и магнитного для гравитационного • Такие линии получили название линий вектора напряженности.

Поле точечного источника в однородной среде + ∆U ∆U Напряженность потенциального поля в точке М равна градиенту потенциала (изменение потенциала U на единицу длины) с обратным знаком: М E = - grad U Частная производная потенциала U по любому направлению l равна составляющей вектора напряженности по этому направлению:

3. Потенциал геофизического поля (U) Величина работы по перемещению единичной массы или заряда на элементарном прямолинейном отрезке : 1 (1) где El –составляющая вектора напряженности на элементарном отрезке. Работа по перемещению единичной массы или заряда из т. 1 в т. 2: S 2 S 1 2 S 3 (2) Если величина работы по перемещения единичной массы или заряда не зависит от траектории движения, то поле является потенциальным. Каждая точка этого поля характеризуется скалярной величиной – потенциалом (U).

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.

НОРМАЛЬНОЕ И АНОМАЛЬНОЕ ПОЛЕ Нормальное поле – это однородное геофизическое поле, отвечающее однородной геологической среде. Под нормальным полем понимают поле крупной геологической структуры или целого геологического региона 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.

В реальных геологических средах под нормальным полем понимают поле вне аномального (изучаемого) объекта, например, интрузивное образование в осадочных отложениях, где осадочные отложения являются объектом, формирующим нормальное поле, а интрузивное - аномальное поле. Пример отображения в геофизическом поле контрастного по физическим свойствам геологического объекта 1 - покровные отложения, 2 – песок, 3 – глина, 4 – известняк, 5 - интрузия

ПРИЧИНЫ АНОМАЛИЙ В ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЯХ В ГРАВИТАЦИОННОМ – от изменения плотности пород (σ) В МАГНИТНОМ - от изменения 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)

В сложных геологических условиях измеренное (наблюдённое) геофизическое поле определится по формуле: (3) где: E изм. - измеряемое геофизическое поле ( ) суперпозиция E нор. - нормальное поле E аном. - аномальное поле E пом. - поля-помехи тогда искомое аномальное поле находим: (4)

• 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.

• 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 определнии количественных характеристик полученного геофизического разреза и установлении численных значений мощности, глубины залегания, размеров геологических объектов, создавших отдельные аномалии.

• 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 геологогеофизических разрезов. Нахождение наиболее вероятного варианта называют решением обратной задачи разведочной геофизики.

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

1. Таблица 2. Изображение поля физической величины в виде графика № профиля п/п X Y h E 1 10 1 0. 5 200 2 10 8 0. 6 250 3 10 10 0. 8 225 4 10 5 0. 5 200 Е 200 0 -координата X (расстояние от пикета до пикета) - координата Y -высота h (если учитывается рельеф) -значение поля Е h 1 X

3. Изображение поля физической величины в виде план графиков

4. Изображение поля физической величины в виде изолиний

Построение геолого-геофизической модели