Связь разведочной геофизики с другими разделами естествознания

Разведочная геофизика основана на измерении естественных (геомагнитных, гравитационных, электромагнитных, геотермических, ядерно-физических полей и упругих колебаний) и искусственно создаваемых полей (электрогенераторами, взрывами и невзрывными источниками, источниками ионизирующих излучений), изменения которых определяются неоднородностью состава, строения, изменчивостью свойств земной коры и процессами, в ней происходящими. Методы искусственных полей обладают большей разрешающей способностью и достоверностью, естественных полей — более высокой экономической эффективностью.

Геофизические исследования проводятся из космоса и в атмосфере со спутников, самолётов и вертолётов (космогеофизическая и аэрогеофизическая разведка), на акваториях с морских судов (морская геофизическая разведка), на земной поверхности (полевая геофизика), под землёй (в скважинах; см. Геофизические исследования в скважинах) и в других подземных горных выработках — подземная, или шахтно-рудничная, геофизика.

Разведочная геофизика тесно связана с науками о Земле: общая и региональная геология, стратиграфия, инженерная геология, поиски и разведка полезных ископаемых, минералогия, петрография, горные науки, а также с физическими, математическими и техническими науками. При выборе методики исследования большую роль играет решение прямой задачи разведочной геофизики, направленной на изучение распределения в пространстве (или во времени) конкретного параметра поля (или его компонента) для заданной физико-геологической модели, характера и расположения источников поля.

Прямая задача решается путём математического либо физического моделирования. Основой интерпретации геофизической информации служит решение обратной задачи, когда по пространственно-временному распределению геофизического поля определяют строение и свойства изучаемого объекта. Наиболее ответственным и трудоёмким этапом является геологическая интерпретация, при проведении которой геофизическая информация используется в сочетании с данными других видов наблюдений (бурение, геохимия и др.).

В зависимости от вида исследуемого поля или его отдельных параметров выделяют различные модификации методов разведочной геофизики. При гравиметрической разведке измеряют ускорение силы тяжести или производные потенциала силы тяжести (вариометрия); при магнитной разведке — модуль полного вектора индукции геомагнитного поля либо его компонентов или их производные (магнитная градиентометрия). Сейсмическая разведка основана на изучении скорости распространения и поглощения отражённых сейсмических волн (отраженных волн метод и его основная модификация — общей глубинной точки способ), преломлённых волн (преломленных волн метод) либо на одновременной регистрации нескольких типов волн (многоволновая сейсмика). В зависимости от решаемых задач используются различные компоненты частотного спектра сейсмических волн: для региональных задач — низкие частоты (глубинное сейсмическое зондирование), для локальных исследований — высокочастотная часть спектра (высокоразрешающая сейсмика, геоакустика).

Геотермические методы базируются на изучении характеристик теплового поля Земли, создаваемого тепловым потоком, идущим с глубин, и локальными источниками (горячие воды, экзотермические реакции в горных породах и др.).

Методами электрической разведки исследуются потенциал или напряжённость постоянного электрического поля (например, методы сопротивления и др.) либо амплитудные и фазовые характеристики электрического или магнитного компонента переменного электромагнитного поля (методы становления поля, вызванной поляризации, частотного зондирования, магнитотеллурические и др.). Ядерно-физическими методами исследуют ионизирующие излучения (естественные или искусственно вызванные) в горных породах. Измеряют гамма-излучение в интегральном и спектральном вариантах (гамма-спектрометрия), потоки нейтронов различной энергии (нейтронометрия) и др.

Специфическим разделом разведочной геофизики являются геофизические исследования в скважинах (ГИС). Наиболее эффективны методы электрометрии (каротаж сопротивления, диэлектрический каротаж и др.), геоакустики (акустический каротаж, акустическое прозвучивание) и ядерно-физические методы (импульсный нейтронный и ядерно-магнитный каротаж, гамма-спектрометрия и др.).

Широко используются геофизические методы контроля технологии бурения и технического состояния скважин (инклинометрия, кавернометрия, определение качества цементирования обсаженных скважин, прогноза буримости пород, зон аномального пластового давления и методы вскрытия пластов — перфорации и бокового отбора керна) и методы ликвидации аварий при бурении (определение мест прихвата и его ликвидация). Важным разделом разведочной геофизики являются способы изучения физических свойств и вещественного состава горных пород и полезных ископаемых и связи этих свойств с минералогическими, петрофизическими и другими характеристиками. Изучение закономерностей изменения физических свойств в пространстве является основой для построения геолого-геофизических моделей для правильной интерпретации геофизических съёмок в различных целях.

Методы разведочной геофизики являются важнейшей составной частью технологии всех стадий геологоразведочного процесса и служат информационной основой в первую очередь для его оптимизации. При региональном изучении глубинных зон земной коры наиболее эффективно применение аэрокосмических методов (оптических, радиоволновых, аэрогамма-методов, аэромагнитной и аэроэлектроразведки) и глубинных полевых и морских методов. При поисках месторождений превалирует комплексное использование полевых методов (сейсморазведка, электроразведка, гравии магнитометрия в сочетании с наблюдениями в скважинах).

Конечной целью на этой стадии является определение мест заложения скважин, прямой прогноз строения геологического разреза и контуров месторождений. На стадии оценки месторождений и подсчёта запасов широко применяются методы ГИС и подземной геофизики. Рациональным является комплексирование разведочной геофизики с геохимическими методами. Геофизические исследования позволяют сократить объём дорогостоящих буровых работ и более достоверно вести подсчёт запасов месторождений полезных ископаемых.