Геологія. Літологія. Предмет та завдання цих наук.

Геологія - наука про землю. Літологія - наука, що вивчає осадові гірські породи. Петрографія – наука, що вивчає магматичні р.п. Головні завдання літологічних досліджень: 1) вивчення особливостей та закономірностей просторового розподілу на Землі осадових гірських порід; 2) на основі виявлених закономірностей пошуки родовищ корисних копалин генетично, парагенетично та просторово пов'язаних з осадовими породами. Завданням геології є послідовність геологічних подій.

Сучасні погляди на походження Всесвіту, Сонячної системи та Землі в ній.

Всесвіт, який ми зараз спостерігаємо, містить лише 1/9 від тієї речовини, з якої, згідно з розрахунками, має бути утворена маса Всесвіту. Отже, від нас приховано 8/9 маси її речовини. У формі Всесвіту, що спостерігається, виникло близько 20 млрд років тому.

Теорії: 1. «Розбігання» галактик та його скупчень. Доказ цього явища пов'язане з добре відомими з фізики ефектом Доплера, що полягає в тому, що спектральні лінії поглинання в спостережуваних спектрах об'єкта, що віддаляється від нас, завжди зміщується в червоний бік, а наближаються в блакитну. 2. Реліктове випромінювання. Арно Пензіас і Роберт Вілсон за допомогою рупорної антени виявили фонове електромагнітне випромінювання на довжині хвилі 7,35 см, однакове в усіх напрямках і не залежить від часу доби. Це випромінювання еквівалентне випромінюванню абсолютно чорного тіла з Т~2,75K. 3. Хімічний склад Всесвіту становить за масою ¾ водню та ¼ гелію. Решта елементів не перевищують у складі Всесвіту навіть 1%. У такій пропорції 3:1 H 2 і He утворилися в перші хвилини Великого Вибуху.

Форма та розміри Землі (геоїд, тривісний еліпсоїд).

Земля має форму двовісного еліпсоїда. Перше стиснення на полюсах. 2 стиснення екваторіальне. Довжина екватора 40075 км; Радіус 6377 км; Маса 5,9737 *. Геоїд – це деяка уявна поверхня стосовно якої сила тяжіння спрямована перпендекулярно.

Геофізичні поля Землі (гравітаційне, магнітне, електричне, теплове); їхнє походження.

Гравітаційне поле Землі - поле сили тяжіння, зумовлене тяжінням Землі та відцентровою силою, викликаною її добовим обертанням. Характеризується просторовим розподілом сили тяжіння та гравітаційного потенціалу.

Магнітне поле Землі - магнітне поле, що генерується струмами в рідкій частині ядра. Магнітні полюси не співпадають із географічними ні за знаками, ні за координатами. Дрейф магнітних полюсів відбувається протягом усієї геологічної історії Землі. Магнітне відмінювання - це кут між напрямком магнітної стрілки і напрямом географічного меридіана. Магнітний спосіб - кут, на який відхиляється стрілка під дією магнітного поля Землі у вертикальній площині. У північній півкулі кінець стрілки, що вказує на північ, відхиляється вниз, у південній - вгору. Типи магнітних полів: нормальне, змінне, аномальне.

Електричне поле землі. Іоносфера під дією радіаційного поля сонця набуває позитивного заряду. Проміжні шари між літосферою (-) та іоносферою (+) – ізолятор. Тому виникають грози і б'ють зверху донизу (від + до -).

Теплове поле землі. Джерела: 1) тепло, отримане від Сонця; 2) тепло з надр Землі (тепловий потік); 3) радіоактивний розпад; 4) припливи та відливи; 5) рух плит. Геотермічний градієнт – це скільки підвищення температури при зануренні на одиницю відстані (м). Геотермічна ступінь – це відстань, яку необхідно опуститися, щоб температура підвищилася на . Пояс сталості температури - та глибина, де температура дорівнює середньорічний (незмін).

ГЕОГРАФІЯ
ЗЕМЛЯ У КОСМІЧНОМУ ПРОСТОРІ

МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛІ

Земля має магнітне поле дипольного типу, начебто в її центрі розташований гігантський смуговий магніт. Конфігурація цього поля повільно змінюється, мабуть, внаслідок руху розплавленого матеріалу у зовнішньому ядрі Землі на глибинах понад 2900 км.Головне магнітне поле обумовлено джерелами, розташованими у глибинах Землі. На відповідне коливання головного магнітного поля накладаються швидкі, але незначні зміни, викликані електричними струмами в іоносфері. Електричні властивості іоносфери пов'язані з присутністю в ній заряджених частинок, що виникають при іонізації атмосфери сонячним випромінюванням. Вітри, що дмуть в іоносфері у присутності постійного магнітного поля Землі, призводять до виникнення електричних струмів, які, у свою чергу, створюють додаткове змінне магнітне поле. Крім цих регулярних магнітних коливань, спостерігаються також обурення, зумовлені пере одичними сонячними спалахами - джерелами ультрафіолетових та рентгенівських променів та обуреного потоку заряджених частинок сонячного вітру. Ця радіація збільшує іонізацію і викликає додаткові електричні струми в іоносфері. Часом сонячний вітер настільки ефективно взаємодіє з геомагнітним полем, що формує кільцевий електричний струм від стану в кілька радіусів земної кулі; це призводить до зменшення головного магнітного поля; такі магнітні обурення відчуваються у всьому світі ті, але найсильніше виявляються у полярних районах. У періоди синіх магнітних збурень виникають особливо інтенсивні полярні сяйва, а також часто порушується радіозв'язок. Дослідження магнітного поля Землі використовуються для вивчення фізичного стану глибоких надр та процесів, що відбуваються у високих шарах атмосфери. Магнітне поле також відіграє важливу роль у сферах, віддалених від поверхні Землі на тисячі кілометрів; в їх межах інтенсивний потік частинок, захоплених магнітним полем, створює серйозні проблеми для аерокосмічних досліджень. Сонячні та галактичні космічні промені, незважаючи на їхню високу енергію, відхиляються магнітним полем Землі ще до того, як потрапляють у межі атмосфери. У будь-якій точці Землі магнітне поле характеризується його інтенсивністю та напрямком, кут якого з горизонтальною площею називається магнітним нахилом (І). Якщо спроектувати поле на горизонтальну площину, напрямок у першому наближенні буде орієнтований з півночі на південь, але у загальному випадку утворюватиме деякий кут із справжнім напрямком географічного меридіана; це відхилення носити назву магнітного відхилення ( D ). Амплітуда, або напруженість, магнітного поля називається повною магнітною інтенсивністю ( F ). Магнітне поле може бути представлене двома взаємно перпендикулярними компонентами: горизонтальною (Н) та вертикальною ( Z ). Якщо вектори, що показують інтенсивність і напрямок горизонтальної компоненти в різних точках Землі, нанести на карту, то видно, що вони розходяться від точки поблизу Південного полюса і сходяться в точці поблизу Північного люса. Ці точки називаються відповідно Південним і Північним магнітними полюсами. На полюсах магнітне поле спрямоване вертикально.

Лінію, на якій магнітне поле спрямоване горизонтально, називають магнітним екватором.

Магнітні полюси не збігаються з географічними і швидко переміщуються. Північний магнітний полюс знаходиться у північних водах Кана ди. Його координати 1900 р. були 69° пн. ш. та 97° зап. д., 1950 р. - 72° пн. ш. та 96° зап. д., 1980 р. - 75° пн. ш. та 100° зап. д., 1985 р. - 77° пн. ш. та 102° зап. д. Південний магнітний полюс 1985 р. мав координати 65,5° пд. ш. та 139,5° ст. д. Пряма лінія, проведена через ці магнітні полюси, не проходить через центр Землі. Вимірювання геомагнітного поля показують, що на поверхні Землі в цілому воно може бути представлене як поле магніту, поміщеного в центрі планети. Його ще називають полем магнітного диполя. Дві точки, в яких вісь диполя перетинає земну поверхню, називають геомагнітними полюсами. На початку 1990-х років геомагнітний екватор був нахилений до географічного екватора на 12°. Північний геомагнітний полюс мав координати 79° пн. ш. та 70° зап. д., а вісь диполя знаходилася від центру Землі на 460 км у напрямку Тихого океану (18° пн. ш., 148° ст д.). Повна магнітна напруженість на геомагнітних полісах дорівнює приблизно 0,6 гаус, на магнітному екваторі напруженість приблизно вдвічі менша.

Гравітаційне поле Землі з високою точністю описується законом всесвітнього тяжінняНьютон. Прискорення вільного падіння над поверхнею Землі визначається як гравітаційною, і відцентрової силою, обумовленої обертанням Землі.

Магнітне поле над поверхнею Землі складається з постійної (або мінливої ​​досить повільно) «головної» та змінної частин; останню зазвичай відносять до варіацій магнітного поля. Головне магнітне поле має структуру, близьку до дипольної.

Магнітне поле Землі тягнеться до відстаней трьох земних радіусів. Воно приблизно відповідає полю однорідно намагніченої кулі з напруженістю поля 55,7 А/м (0,70 Е) у магнітних полюсів Землі і 33,4 А/м (0,42 Е) на магнітному екваторі. Навколопланетний простір Землі фізичні властивості якого визначаються її магнітним полем та його взаємодією з потоками заряджених частинок космічного походження, тобто із сонячним вітром називається Магнітосфера. З денного боку вона простягається на 8-14 радіусів, з нічної – витягнута на кілька сотень радіусів, утворюючи т.з. магнітний хвіст Землі. У магнітосфері знаходяться радіаційні пояси. [Протяжними магнітосферами володіють Юпітер та Сатурн. Магнітосфери Меркурія, Венери, Марса яскраво не виражені.

Магнітні полюси - це точки на земній поверхні, де магнітна стрілка розташовується по вертикалі, тобто де магнітний компас не застосовується для орієнтування країн світу. Їхнє становище постійно змінюється у просторі. В даний час вони не співпадають з географічними південний магнітний полюс знаходиться в Антарктиді, біля узбережжя Тихого океану, а північний – у Канаді у Канадському арктичному архіпелазі. За геологічні часові відтинки, за палеомагнітними даними, виявляються навіть магнітні інверсії, тобто звернення полярності. У магнітних полюсах сходяться магнітні меридіани – проекції силової лінії геомагнітного поля поверхню Землі.

У магнітного поля Землі спостерігаються вікові, добові та нерегулярні зміни (варіації), у т. ч. магнітні бурі. Це сильні обурення магнітного поля, які можуть тривати кілька діб та викликаються впливом посилених потоків сонячної плазми (сонячного вітру) на магнітосферу Землі.

Електричне поле над поверхнею Землі в середньому має напруженість близько 100 В/м і спрямоване вертикально вниз - це так зване поле ясної погоди, але це поле відчуває значні (як періодичні, так і нерегулярні) варіації.

Будова Землі має низку географічних наслідків

• внутрішні процеси, що відбуваються в надрах Землі є одним із важливих джерел енергії, що надходить у географічну оболонку;
• щільність Землі визначає силу земного тяжіння, що забезпечує збереження водної та повітряної оболонок;
• взаємодії оболонок Землі зумовили виникнення комплексної географічної оболонки з її важливим компонентом, як живе речовина;
• сферична форма оболонок зумовлюють нескінченність та єдність простору.

Навколо Землі існують різні геофізичні поля: магнітне, гравітаційне, електричне, геотермічне та ін, що впливають на процеси в географічній оболонці.

4.1. Магнітне поле Землі

Земля – великий магніт, навколо якого існує магнітне поле. Область навколоземного простору, фізичні властивості якого визначаються магнітним полем Землі та його взаємодією з потоками заряджених частинок космічного походження, називають магнітосферою(Рис. 19). Вона асиметрична формою. Її зовнішній кордон – магнітопауза(шириною близько 200 км) з денного боку розташовується на висоті 10-14 земних радіусів (магнітосфера стиснута під ударами сонячного вітру), а з нічної тягнеться до висоти 900-1000 земних радіусів (магнітосфера витягнута, утворюючи «хвіст»). З віддаленням від Землі неоднорідність магнітосфери згладжується, напруженість її слабшає, а поза магнітопаузи магнітне полі Землі втрачає здатність захоплювати заряджені частки. Завдяки існуванню магнітосфери магнітна стрілка компаса встановлюється у напрямі магнітних силових ліній. Велике коло, у площині якого знаходиться магнітна стрілка компаса, називається магнітним меридіаномцієї точки. Магнітні меридіани не утворюють на земній поверхні правильної сітки і сходяться у двох точках, званих магнітними полюсами.Вони не збігаються з географічними полюсами і повільно змінюють своє місце розташування, «дрейфуючи» зі швидкістю 7 – 8 км/год. Тому на географічних картах їх зображують не крапками, а кружками. Магнітний полюс північної півкулі в 1985 р. знаходився в Північному Льодовитому океані, серед островів Канадського Арктичного архіпелагу (77°36" пн. ш. і 102°48" з. д.); магнітний полюс південної півкулі - в Індійському океані, біля узбережжя Антарктиди, біля Землі Вікторії (65 ° 06 "пд. ш. і 139 ° 00" с. д.). Магнітні полюси є антиподальними точками. Перший їх зміщується у бік Північного полюса, другий – у бік Австралії. Очікується, що приблизно 2185 р. магнітний і географічний полюси в північній півкулі опиняться в одній точці.

Рис. 19. Головна частина магнітосфери Землі (за М. М. Єрмолаєвом)

Магнітне поле Землі характеризується трьома елементами земного магнетизму: магнітним відмінюванням, магнітним нахиленням та напруженістю.

Магнітне відмінювання- Кут між істинним напрямком на північ, тобто географічним меридіаном, і напрямом північного кінця магнітної стрілки. Магнітне відмінювання буває східне та західне. При відхиленні північного (синього) кінця магнітної стрілки компаса на схід від географічного меридіана відмінювання називається східнимі має знак "плюс" (позитивне), при відхиленні на захід - західнимта має знак «мінус» (негативне). Магнітне відмінювання обов'язково вказується на всіх топографічних картах. Наприклад, магнітне відмінюванняМоскви близько +8 ° (рис. 20). Щоб дізнатися напрямок географічного меридіана, треба від напрямку північного кінця магнітної стрілки компаса відрахувати на захід (проти годинникової стрілки) 8°. При цьому синій кінець стрілки компаса вкаже напрямок на північ. Лінії однакового магнітного відмінювання називаються ізогонами.Їхнє значення змінюється від 0° до ±180°. Нульову вигону називають агонічною лінією.Вона розділяє області східного і західного відмінювання, проходячи через обидва географічні та обидва магнітні полюси. На ній стрілки компаса вказують на географічні полюси, оскільки географічний та магнітний меридіани збігаються.

Магнітний спосіб– кут між горизонтальною площиною та магнітною стрілкою, вільно підвішеною на горизонтальній осі. Воно буває позитивне у північній геомагнітній півкулі та негативне у південній. Магнітний спосіб змінюється від 0° до +90°. На магнітних полюсах воно дорівнює + 90 ° і -90 °, тому магнітна стрілка компаса займає вертикальне положення: у північній півкулі синій кінець стрілки спрямований вниз (+90 °), у південному - червоний (-90 °). Магнітні полюси визначають як крапки з нахилом ±90°. Лінії, що з'єднують точки з однаковим магнітним нахилом, називають ізоклінами.Нульова ізокліна – магнітний екватор– проходить приблизно вздовж географічного екватора: трохи на південь – у західній півкулі, трохи на північ – у східній. Він ділить Землю на дві геомагнітні півкулі.

Сила магнітного поля характеризується напругою.Величина її збільшується від магнітного екватора до полюсів. У північній півкулі вона більша, ніж у південній, а загалом запаси енергії магнітосфери більші. У деяких районах Землі напруженість реального магнітного поля через неоднорідність внутрішньої будови Землі відрізняється від нормального (теоретичного) поля, тобто такого, яке було б у Землі, якби вона була однорідно намагніченою кулею. Ці відхилення називають магнітними аномаліями.Великі світові аномалії спостерігаються у Східному Сибіру, ​​у районі Зондських островів тощо; регіональними є Курська, Криворізька та ін., а локальних багато.

Рис. 20. Магнітне відмінювання

Магнітне поле Землі складається з двох магнітних полів різного походження – постійного та змінного. Головна складова – постійне поле (99% за величиною). Його утворення зумовлено динамічними процесами у ядрі Землі. Постійне поле більш менш стійке, і йому притаманні правильні коливання – добові, річні, вікові. Змінне поле(1% за величиною) викликано зовнішніми причинами – впливом сонячного вітру та пов'язаними з ним електричними струмами у магнітосфері та верхніх шарах атмосфери. Вони викликають, зазвичай, непериодические різкі обурення всіх елементів земного магнетизму, тобто. магнітні бурі,які супроводжуються полярними сяйвами, погіршенням радіозв'язку на коротких хвилях, радіоперешкодами, погіршенням самопочуття людей і т. д. Незважаючи на деяку безладність, магнітні бурі посилюються навесні та восени, слабшають влітку та взимку.

Значення магнітосфери дуже велике. Вона виконує ізолюючу роль для корпускулярної сонячної радіації, сонячний вітер її обтікає. Так що магнітосфера - головний невидимий «броньовий заслін» планети. Однак у невеликій кількості сонячна плазма з денного боку в полярних районах просочується в магнітосферу, а потім у верхні шари атмосфери – так звану іоносферудо висот 80-100 км. Для всіх заряджених частинок, що просочилися, магнітосфера виявляється своєрідною пасткою. Потрапивши в неї, заряджені частинки рухаються замкнутими траєкторіями вздовж магнітних силових ліній, утворюючи радіаційні пояси",внутрішній (протонний) з максимальною концентрацією частинок на висоті 3 – 4 тис. км над екватором та зовнішній (електронний) – на висоті близько 22 тис. км. Таким чином, магнітосфера – наша «магнітна парасолька». Пропускаючи до Землі променисту енергію Сонця електромагнітної природи, вона затримує корпускулярну радіацію, захищаючи географічну оболонку і живе від загибелі.

Експериментально доведено залежність функцій рослин (розташування насіння, коріння, темпу їх зростання та врожайність) та тварин (перельоти птахів, міграції риб, комах) від орієнтації їх у магнітному полі. Це явище в органічному світі отримало назву магнітотропізму.Медико-біологічні статистичні матеріали (частота серцево-судинних нападів у людей, поширення інфекційних захворювань, травматизму на виробництві, аварій на дорогах тощо) свідчать про зв'язок перерахованих явищ із змінами магнітного поля Землі.

Вивчаючи природні магнітні поля, слід забувати про штучних електромагнітних полях, створюваних промисловими установками, телецентрами, ЛЕП тощо. буд. Механізм впливу магнітних полів на біологічні об'єкти – явище дуже складне, і розшифровка його – справа майбутнього. Магнітні бурі діють і технічні системи – енергетичні, трубопроводи та інших., у яких виникають навантаження.

Магнітне поле Землі допомагає орієнтуватися у просторі дослідним партіям, кораблям, підводним човнам, літакам, туристам. При використанні компаса для визначення сторін обрію необхідно обов'язково вводити поправку на магнітне відмінювання. На кораблях зараз використовуються гірокомпаси, які одразу показують напрямок географічного меридіана. За деякими змінами магнітного поля можна передбачити наближення магнітної бурі, що важливо знати зв'язківцям, капітанам кораблів та іншим фахівцям, з якими здійснюється локаційний зв'язок, а також медикам. Локальні магнітні аномалії вказують на родовища залізорудних з корисними копалинами, для пошуків їх широко застосовують магнітометричні методи розвідки.

Таке загалом вплив геомагнітного поля на природні процеси Землі.

Міністерство освіти та науки

Російський державний університет

нафти та газу імені І.М.Губкіна

Кафедра геології

Курсова робота

НА ТЕМУ: Геофізичні поля Землі

теплове поле магнітне зондування

Вступ

Теплове поле Землі

1 Параметри теплового поля Землі

2 Застосування терморозвідки

Поле сили тяжіння

1 Параметр поля сили тяжіння

2 Інтерпретація та завдання, що вирішуються гравіметричною розвідкою

3 Застосування гравіметричної розвідки

Магнітне поле Землі

1 Про походження магнітного поля Землі

2 Головні елементи магнітного поля

3 Магнітометрична, або магнітна, розвідка

4 Намагніченість гірських порід та їх магнітні властивості

5 Застосування магніторозвідки для картування, пошуків та розвідки корисних копалин

Електромагнітне поле Землі

1 Електромагнітні поля

2 Електромагнітні властивості гірських порід

3 Електромагнітна розвідка

4Особливості застосування електромагнітних зондувань

Список літератури

теплове поле магнітне зондування

Вступ

Геофізика- Комплекс наук, що досліджують фізичними методами будову Землі. Геофізика в широкому сенсі вивчає фізику твердої Землі (земну кору, мантію, рідке зовнішнє та тверде внутрішнє ядро), фізику океанів, поверхневих вод суші (озер, річок, льодів) та підземних вод, а також фізику атмосфери (метеорологію, клі .

До геофізичних полів відносяться:

Теплове поле землі.

Поле сили тяжіння.

Магнітне поле Землі.

Електромагнітне поле Землі.

1. Теплове поле Землі

Земля належить до групи холодних небесних тіл. У космічний простір вона випромінює менше енергії, ніж отримує ззовні. На її поверхню впливає величезний енергетичний потік, що надходить від Сонця. За даними М.Д.Хуторського, він становить 5,5 * 10 24 Дж на рік, що у 10 тис. разів більше за власне теплове поле Землі. Близько 40% цієї енергії відбивається у космічний простір. Лише 2% енергії йде на руйнування гірських порід.

Про те, що в надрах Землі температура значно вища, ніж у приповерхневому шарі, вчені знали давно, спираючись на такі факти, як вулканічна діяльність, наявність гідротермальних джерел. Все це свідчить про власні енергетичні ресурси Землі.

.1 Параметри теплового поля Землі

а) геотермічний градієнт.

Б) геотермічний ступінь.

У) коефіцієнт теплопровідності.

Г) теплоємність.

Д) густина теплового потоку.

Е) величина теплогенерації.

Геотермічний градієнт характеризує зміну температури гірських порід на одиницю відстані. Залежно від того, змінюється температура по площі або у вертикальному розрізі, виділяють горизонтальний та вертикальний геотермічний градієнт.

Величина обернена геотермічного градієнта називається геотермічним щаблем. Вона характеризує довжину інтервалу порід, у якого температура підвищується однією градус.

За даними Б.Гуттенберга, геотермічний градієнт у різних точках земної кулі відрізняється. Його максимальне значення більш ніж у 15 разів перевищує мінімальне, що свідчить про різну ендогенну активність регіонів та різну теплопровідність складових їх гірських порід.

Здатність порід проводити тепло характеризує коефіцієнт теплопровідності (К), який дорівнює кількості тепла, що переноситься через одиницю поверхні за одиницю часу при градієнті температур, що дорівнює одиниці.

Найбільш повну характеристикутепловому полю дає щільність теплового потоку, який дорівнює добутку геотермічного градієнта коефіцієнт теплопровідності.

У середньому на планеті щільність теплового потоку становить 75 мВт/мм, не відрізняючись значно для континентів та океанів. Відхилення теплового потоку від середніх значень отримали назву аномалій, які поділяються на регіональні та локальні.

.2 Застосування терморозвідки

У різних природних умовах одержувані геотермічні профілі та карти служать для оконтурювання багаторічномерзлих та талих гірських порід з різними тепловими властивостями; вивчення динаміки підземних вод; прогнозу наближення вибою виробок обводнених зон та вирішення інших завдань

2. Поле сили тяжіння

.1 Параметр поля сили тяжіння

Основним вимірюваним параметром поля сили тяжіння є прискорення вільного падіння g, яке визначається або абсолютно, або відносно.

Гравіметрична або гравітаційна розвідка (скорочено гравірозвідка) – це геофізичний метод дослідження земної кори та розвідки корисних копалин, заснований на вивченні розподілу аномалій поля сили тяжіння Землі поблизу земної поверхні, акваторіях, у повітрі. Поле сили тяжіння обумовлено переважно Ньютонівським тяжінням Землею всіх тіл, які мають масою. Так як Земля сферично неоднорідна, та ще й обертається, то поле сили тяжіння на земній поверхні непостійне. Ці зміни малі і вимагають високочутливих приладів для їх вивчення. Основними параметрами гравітаційного поля є прискорення сили тяжіння і градієнти (зміни прискорення за різними напрямками). Величини параметрів поля сили тяжіння залежать, з одного боку, від причин, зумовлених тяжінням і обертанням Землі (нормальне поле), з другого боку - від нерівномірності зміни щільності порід, що становлять земну кору (аномальне поле). Ці дві основні причини зміни сили тяжіння на Землі стали основою двох напрямків гравіметрії: геодезичної гравіметрії та гравітаційної розвідки.

.2 Інтерпретація та завдання, що вирішуються гравіметричною розвідкою

В результаті гравірозвідки виходять карти та графіки аномалій Буге ∆, на яких виділяються латеральні щільні неоднорідності гірських порід, що залягають на різних глибинах. Позитивним аномаліям відповідають більш щільні, а негативним - менш щільні породи, але вони є суперпозицію гравітаційних полів, зумовлених аномалосоздающими об'єктами різних по глибині структурних поверхів.

Інтерпретація даних гравірозвідки буває якісною та кількісною та супроводжується геологічним тлумаченням результатів. При якісній інтерпретації виділення аномалій ведеться візуально чи статистичними прийомами. При кількісній, розрахунковій інтерпретації визначаються місце розташування епіцентрів (проекції на земну поверхню) аномалостворювальних об'єктів, глибини залягання їх центрів, форми, розміри, надлишкові щільності.

.3 Застосування гравіметричної розвідки

Гравірозвідка застосовується для вирішення широкого кола завдань, пов'язаних з дослідженням глибинної будови Землі, принаймні верхньої мантії та земної кори, з регіональним тектонічним районуванням суші та океанів, пошуково-розвідувальними роботами на багато корисних копалин, вивченням геологічного середовища.

Також гравірозвідка застосовується для пошуків і розвідки нафтових структур, вугільних басейнів, рудних і нерудних корисних копалин.

Розглянемо коротку характеристикуцих областей застосування гравірозвідки. Гравірозвідка застосовується для розвідки наступних нафтових структур: соляних куполів, антиклінальних складок, рифтових масивів, куполоподібних платформних структур.

Найбільш сприятливі для розвідки соляні бані, оскільки сіль відрізняється низькою щільністю (ρ=2,1г/см 3) порівняно з навколишніми породами та різкими крутими схилами. Соляні куполи, що знаходяться в Урало-Ембенському районі, Дніпрово-Донецькій западині та інших районах, виділяються ізометричними інтенсивними негативними аномаліями, за якими можна судити не тільки про їхнє розташування та форму, а й про глибину залягання.

Антиклінальні складки виділяються витягнутими ізолиній аномалій частіше позитивного, рідше негативного знака в залежності від щільності порід, що залягають в ядрі складок. Інтерпретація результатів якісна, рідко кількісна.

Багато родовищ нафти і газу присвячені рифтовим масивам, але розвідка останніх методом гравірозвідки є нелегкою. Для розвідки рифтових вапняків серед осадових теригенних порід використовується аналіз як регіональних, і локальних аномалій, причому рифтові вапняки виділяються, зазвичай, позитивними аномаліями.

Високоточна гравірозвідка застосовується для вивчення режиму експлуатації родовищ нафти та газу, а також підземних газосховищ. У зв'язку з розвідкою вугільних родовищ гравіметрія застосовується як визначення меж вугільного басейну, так безпосередніх пошуків окремих родовищ і пластів вугілля, які відрізняються низькою щільністю (ρ≤2г/см 3).

Гравірозвідка застосовується в комплексі з іншими геофізичними методами та для розвідки рудних та нерудних копалин, причому вона залучається як для великомасштабного картування та виявлення тектонічних зон та структур, сприятливих заляганню тих чи інших копалин, так і для безпосередніх пошуків та розвідки родовищ. Тому для виявлення гравірозвідка з успіхом застосовується.

3. Магнітне поле Землі

.1 Про походження магнітного поля Землі

Походження магнітного поля Землі намагаються пояснити різними причинами, пов'язаними із внутрішньою будовою Землі. Найбільш достовірною та прийнятною гіпотезою, що пояснює магнетизм Землі, є гіпотеза вихрових струмів у ядрі. Ця гіпотеза заснована на тому встановленому геофізичному факті, що на глибині 2900 км під мантією (оболонкою) Землі знаходиться рідке ядро ​​з високою електричною провідністю. Завдяки так званому гіромагнітному ефекту та обертанню Землі під час її утворення могло виникнути дуже слабке магнітне поле. Наявність вільних електронів у ядрі та обертання Землі у такому слабкому магнітному полі призвело до індукування в ядрі вихрових струмів. Ці струми, у свою чергу, створюють (регенерують) магнітне поле, як це відбувається у динамомашинах. Збільшення магнітного поля Землі має призвести до нового збільшення вихрових потоків у ядрі, а останнє – до збільшення магнітного поля тощо. Процес подібної регенерації триває доти, поки розсіювання енергії внаслідок в'язкості ядра та його електричного опору не компенсується додатковою енергією вихрових струмів та іншими причинами.

.2 Головні елементи магнітного поля

У будь-якій точці земної поверхні існує магнітне поле, яке визначається повним вектором напруженості T. Уздовж вектора T встановлюється підвішена у центру ваги магнітна стрілка. Проекція цього вектора на горизонтальну поверхню і вертикальний напрямок, а також кути, складені цим вектором з координатними осями, мають назву головних елементів магнітного поля (рис. 1).

Якщо вісь хпрямокутної системи координат направити на географічну північ, вісь у- на схід, а вісь z- по схилу вниз, то проекція повного вектора T на вісь zназивається вертикальною складовою та позначається z. Проекція повного вектора T на горизонтальну площину називається горизонтальною складовою (H). Напрямок H збігається із магнітним меридіаном. Проекція H на вісь хназивається північною (або південною) складовою; проекція H на вісь yназивається східною (західною) складовою. Кут між віссю хі складовою H називається відмінюванням і позначається D. Прийнято вважати східне відмінювання позитивним, західне - негативним. Кут між вектором T і горизонтальною площиною називається нахиленням і позначається J. При нахилі донизу північного кінця стрілки нахилення називається північним (або позитивним), при нахилі південного кінця стрілки - південним (або негативним). Взаємозв'язок отриманих елементів магнітного поля Землі виражається за допомогою формул:

Сім елементів земного магнітного поля можна виразити через будь-які три складові. При магнітній розвідці вимірюють лише одну-дві складові поля (зазвичай, Z, H або T).

Рис. 1. Елементи земного магнітного поля

Розподіл значень елементів магнітного поля на земній поверхні зазвичай зображується як карт ізоліній, тобто. ліній, що з'єднують точки з рівними значеннями тієї чи іншої параметра. Ізолінії відмінювання називаються ізогонами, ізолінії способу - ізоклінами, ізолінії H або Z - відповідно ізодинамами H або Z. Карти будують на 1 липня і називають їх картами епохи такого-то року. Наприклад, на рис.2 наведено мапу епохи 1980 р.

Рис. 2Повна напруженість магнітного поля Землі для епохи 1980 р. Ізолінії Т проведено через 4 мкТл (з книги П.Шарма "Геофізичні методи в регіональній геології")

3.3 Магнітометрична, або магнітна, розвідка

(скорочено магніторозвідку) - це геофізичний метод розв'язання геологічних завдань, заснований на вивченні магнітного поля Землі. Магнітні явища та наявність у Землі магнітного поля були відомі людству ще в давнину. Також давно ці явища використовувалися людьми для практичної діяльності (наприклад, застосування компаса). З другої половини ХІХ ст. Вимірювання напруженості магнітного поля проводилося для пошуків магнітних руд.

Від інших методів геофізики магніторозвідка відрізняється найбільшою продуктивністю (особливо аеромагніторозвідка). Магніторозвідка є найбільш ефективним методомпошуків та розвідки залізорудних родовищ.

.4 Намагніченість гірських порід та їх магнітні властивості

Регіональні та локальні магнітні аномалії залежать від інтенсивності намагнічення порід J як сучасним (індукована намагніченість J i), так і давнім (залишкова намагніченість J r) магнітними полями, тобто природні. це векторна сума J = J i + J r. Індукована намагніченість будь-якого зразка породи дорівнює J i = kT, де k (каппа) – його магнітна сприйнятливість, а T – повний вектор постійного геомагнітного поля. Однак цей зразок несе в собі інформацію про ту намагніченість, яка існувала в момент утворення породи і складним чином змінювалася до теперішнього часу. Її називають залишковою (J r). Разом із ставленням Q=J r /J i залишкова намагніченість кількісно характеризує властивість породи зберігати або змінювати намагніченість за весь свій вік, можливо, що становить багато мільйонів років.

Прикладом матеріалів і руд, що мають сильне магнітне поле навіть при екрануванні від земного магнітного поля, є штучні магніти або природні зразки магнетиту, у яких намагніченість стійка за рахунок залишкової.

.5 Застосування магніторозвідки для картування, пошуків та розвідки корисних копалин

Пошуки і розвідка залізорудних родовищ - завдання, яке найкраще вирішується магніторозвідкою. Дослідження починаються з проведення аеромагнітних зйомок масштабу 1:100 000. Залізородні родовища виділяються дуже інтенсивними (сотні та тисячі гам) аномаліями Z(T). Деталізація аномалій проводиться наземною зйомкою. У цьому ведеться як якісна, а й кількісна інтерпретація, тобто. оцінюється глибина залягання магнітних мас, простягання, падіння, розміри залізовмісних пластів, інколи ж за інтенсивністю намагнічення навіть якість руди.

Найбільш сприятливі для розвідки магнетитові руди, менш інтенсивними аномаліями виділяються гематитові родовища.

4. Електромагнітне поле Землі

.1 Електромагнітні поля

До природних змінних електромагнітних полів відносяться квазігармонічні низькочастотні поля космічної (їх називають магнітотелуричними) та атмосферної (грозової) природи ("телурики" та "атмосферики").

Походження магнітотелуричних полів пояснюється впливом на іоносферу Землі потоку заряджених частинок, що посилаються космосом (переважно, корпускулярним випромінюванням Сонця). Викликані різною активністю Сонця та сонячним вітром періодичні (11-річні), річні, добові варіації магнітного поля Землі та магнітні бурі створюють обурення у магнітосфері та іоносфері. Внаслідок індукції на Землі і виникають магнітотелуричні поля. У цілому нині ці поля инфранизкой частоти (від 10 -5 до 10 Гц). Теоретично показано, що у таких частотах скін-ефект проявляється слабко, тому магнитотеллурические поля проникають у Землю до глибин десятки і перші сотні кілометрів. Найбільш стійкими, постійно та повсюдно існуючими в ранкові та денні години, особливо влітку та в роки підвищеної сонячної активності є короткоперіодичні коливання (КПК) з періодом від одиниць до ста секунд. Поля інших періодів спостерігаються рідше.

Вимірюваними параметрами є електричні (E x ; E y) і магнітні (H x ; H y ; H z) складові напруженості магнітотелуричного поля. Їх амплітуди і фази залежать, з одного боку, від інтенсивності варіації телуричного і геомагнітного полів, з другого, від питомого електричного опору порід, що становлять геоелектричний розріз.

По виміряним взаємно перпендикулярним електричним і магнітним складовим можна розрахувати однорідного напівпростору (нормальне поле) за допомогою наступної формули, отриманої в теорії електророзвідки:

ρ=αT*(E x /H g) 2

де T - період коливання, - коефіцієнт розмірності. Він дорівнює 0,2, якщо T виміряно с, E x в мВ/км, H в нанотеслах (нТл), ρ в Ом*м. Над неоднорідним середовищем отримане за цією формулою УЕС називається уявним (КС або ρ z).

Походження природних змінних полів атмосферної природи пов'язані з грозової активністю. При кожному ударі блискавки в Землю (по всій поверхні Землі в середньому щомиті число блискавок дорівнює приблизно 100) збуджується електромагнітний імпульс, що поширюється на великі відстані. У цілому нині під впливом гроз у верхніх частинах Землі повсюдно і існує слабке грозове полі, яке називають шумовим. Воно складається з періодично повторюваних імпульсів (цугів), що носять квазісинусоїдальний характер з переважаючими частотами від 10 Гц до 10 кГц і напруженістю електричної складової в долі мВ/м.

Середній рівень поля "атмосфериків" схильний до помітних добових і сезонних варіацій, тобто. вектори напруженості електричної (E) і магнітної (H) складових не залишаються постійними за амплітудою та напрямом. Однак середній рівень напруженості (E ср, H ср) протягом десятка секунд залежить від питомого електричного опору шарів геоелектричного розрізу, над яким ведуться спостереження. Таким чином, параметрами "атмосфериків", що вимірюються, є різні складові E ср і H ср.

4.2 Електромагнітні властивості гірських порід

До основних електромагнітних властивостей гірських порід відносяться: питомий електричний опір (ρ), електрохімічна активність (α), поляризуемість (ƞ), діелектрична (ɛ) та магнітна (µ) проникності. Параметрами ρ, ɛ, µ, а також частотою поля визначається коефіцієнт поглинання поля середовищем.

4.3 Електромагнітна розвідка

(точніше електромагнітна розвідка) поєднує фізичні методи дослідження геосфер Землі, пошуків та розвідки корисних копалин, засновані на вивченні електричних та електромагнітних полів, що існують у Землі або через природні космічні, атмосферні, фізико-хімічні процеси, або створені штучно.

Електромагнітні властивості геологічних середовищ, що вміщає середовища, пластів, об'єктів, а також геометричні параметри останніх є основою для побудови геоелектричних розрізів. Геоелектричний розріз над однорідним за тією чи іншою електромагнітною властивістю напівпростором прийнято називати нормальним, а над неоднорідним – аномальним. На виділенні аномалій і ґрунтується електророзвідка.

Внаслідок різноманіття полів, їх частотно-часових спектрів, електромагнітних властивостей гірських порід електророзвідка відрізняється від інших геофізичних методів великою кількістю методів (понад 50). За фізичною природою їх можна згрупувати у методи природного змінного електромагнітного поля, поляризаційні (геоелектрохімічні), опорів, індукційні низькочастотні, високочастотні, надвисокочастотні, біогеофізичні.

4.4 Особливості застосування електромагнітних зондувань

Незважаючи на те, що всі методи електромагнітних зондувань призначені для розчленування горизонтально і порожнистого шаруватих середовищ, їх геологічні можливості різні і залежать, насамперед від глибинності, що проектується, і розв'язуваних завдань.

За допомогою електромагнітного зондування вирішуються такі завдання:

ü визначення потужності та складу покривних та корінних осадових відкладень, глибини залягання фундаменту, що дуже важливо для структурно-геологічного об'ємного картування;

ü оцінка геометричних параметрів та фізичних властивостей масивів гірських порід, що становлять великий інтерес для інженерно-геологічного, мерзлотно-гляціологічного, гідрогеологічного картування;

ü пошуки пластових, як правило, нерудних корисних копалин. При структурних дослідженнях на суші та морях до глибин 5 – 10 км.

5. Висновок

На основі досліджуваного матеріалу можна зробити висновок, що геофізичні поля Землі широко використовуються при вивченні геологічної будови окремих ділянок земної кори, пошуків і розвідки родовищ корисних копалин.

6. Список літератури

1. Геофізичні методи дослідження/За ред. В.К.Хмелевського. - М: Надра, 1988.

Геофізичні методи дослідження свердловин. Довідник геофізики. - М: Надра, 1883.

Бондаренко В.М., Демур Г.В., Ларіонов А.М. Загальний курс геофізичних методів розвідки. - М: Надра, 1986.

Гравірозвідка. Довідник геофізики. - М: Надра, 1990.

Магніторозвідка. Довідник геофізики. - М: Надра, 1990.

Сейсморозвідка. Довідник геофізики у двох книгах. - М: Надра, 1990.

Електророзвідування. Довідник геофізики у двох книгах. - М: Надра, 1989.

Шарма П. Геофізичні методи у регіональній геології. - М: Мир, 1989.