Геофизические методы исследования

1.

Геофизические методы
исследования

2.

Применение геофизических методов основано на использовании
естественных или искусственно создаваемых физических полей:
магнитного и гравитационного
гравиразведка),
полей
Земли
(магниторазведка
и
естественных или искусственно создаваемых электромагнитных полей
(электроразведка),
полей упругих колебаний (сейсморазведка),
термических полей (термометрия),
полей ореолов рассеяния отдельных элементов (радиометрические и
ядерно-физические методы).

3.

Электроразведка
Сейсморазведка
Наземные
(полевая
геофизика)
Магниторазведка
Геофизические
методы
Гравиразведка
Исследования в
скважинах
(буровая
геофизика)
Различные виды
каротажа

4.

Наибольшее распространение получили методы электроразведки:
Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ)
Электрическое профилирование (ЭП)
Метод вызванной поляризации (ВП)
Методы ВЭЗ и ЭП позволяют на основе определения кажущегося
сопротивления среды судить о:
литолого-петрографическом составе пород,
их влажности,
величине минерализации подземных вод,
водно-физических свойствах пород,
степени их трещиноватости и т. п.
Количественная интерпретация данных ВЭЗ и ЭП осуществляется с помощью
теоретически рассчитанных полеток, эмпирических зависимостей и
корреляционных
связей
между
измеряемыми
геофизическими
и
определяемыми гидрогеологическими параметрами и другими способами

5.

6.

Основными гидрогеологическими задачами, при решении которых эффективно
использование ВЭЗ и ЭП являются:
1)
изучение глубины залегания кровли опорного электрического горизонта,
который на разных участках может быть представлен водоупорными или
хорошо фильтрующими образованиями — кристаллическими породами
фундамента, дочетвертичными породами, перекрытыми чехлом наносов и т. п.;
2)
определение глубины залегания и мощности горизонтов различных горных
пород, слагающих геологический разрез, в том числе водоносных и
водоупорных;
3)
картирование и изучение тектонических нарушений и обводненных зон
повышенной трещиноватости;
4)
изучение литологических особенностей горных пород разреза;
5)
определение минерализации подземных вод и засоленности почв и пород;
6)
выделение участков, однородных по геологическому строению (районирование
по удельному сопротивлению горных пород);
7)
выявление водоупорных или, наоборот, хорошо фильтрующих горизонтов
горных пород среди покровных образований;
8)
определение глубины распространения открытой трещиноватости пород и
мощности коры выветривания и др.

7.

Метод вызванной поляризации (ВП) целесообразно использовать для
решения следующих задач:
1)
изучения глубины залегания и мощности водоносных и водоупорных
горизонтов;
2)
оценки общей минерализации подземных вод и засоленности пород зоны
аэрации;
3)
изучения проницаемости первого от поверхности водоносного горизонта и
обоснования экстраполяции данных опытно-фильтрационных работ; 4)
определения литологических особенностей пород и литологического
расчленения разреза песчано-глинистых отложений, особенно в условиях
распространения пестрой минерализации подземных вод.
Возможности использования метода ВП для решения гидрогеологических
задач в процессе поисково-съемочных и разведочных работ существенно
расширяются при комплексировании его с другими видами геофизических
исследований.
Глубинность исследований методом ВП не превышает 100 м.

8.

Использования методов сейсморазведки, основанных на теории
распространения упругих колебаний в различной геологической среде.
Эти методы дают наиболее точные данные о:
положении границ пород различного состава и поэтому находят
особенно широкое применение при изучении структурных
особенностей территорий,
расчленении разреза,
выявлении зон тектонических нарушений и трещиноватости,
определении глубин залегания грунтовых вод, мерзлых пород и
физико-механических свойств горных пород.
Ведущим методом сейсморазведки при решении гидрогеологических
задач является корреляционный метод преломленных волн (КМПВ).

9.

Гравиразведка, основанная на изучении естественного поля силы тяжести,
позволяет судить о распределении в земной коре масс различной плотности и,
следовательно, о геолого-тектоническом строении изучаемой площади. В
соответствии с этим гравиразведка широко применяется при тектоническом
районировании, при решении структурно-геологических задач и при
поисково-разведочных работах на различные полезные ископаемые.
В гидрогеологии
следующих задач:
гравиразведка
может
использоваться
при
территорий
картировании
и
решении
1.
гидрогеологическом районировании
складчатых структур;
2.
изучении литолого-петрографического состава и плотности пород
разреза;
3.
изучении морфологии кровли кристаллических пород фундаментов,
являющихся основанием для артезианских бассейнов, и глубины ее
залегания;
4.
выявлении карста, погребенных речных долин и зон повышенной
трещиноватости;
5.
изучении
структурных
особенностей
карбонатными и другими образованиями.
площадей,
сложенных

10.

Магниторазведка основана на изучении особенностей геомагнитного
поля, обусловленных неодинаковой намагниченностью горных пород.
Применение магниторазведки в гидрогеологических целях основано на
том обстоятельстве, что многие горные породы, характеризующиеся
хорошими водными свойствами, обладают очень низкими магнитными
свойствами. Это прежде всего породы осадочного комплекса — пески,
песчаники, известняки, доломиты и др., которые по магнитной
восприимчивости заметно отличаются от изверженных образований.
Магниторазведка обычно применяется для решения следующих задач:
1.
изучения геолого-тектонического строения
молодыми осадочными отложениями;
районов,
закрытых
2.
определения мощности отложений платформенного чехла и глубины
залегания кристаллического фундамента;
3.
изучения состава пород фундамента;
4.
выявления тектонических нарушений, сбросов, даек, жил и других
структурных элементов;
5.
изучения основных направлений трещиноватости и карстовых
проявлений.

11.

Геофизические методы дают результаты, пригодные для предварительных
ориентировочных оценок фильтрационных свойств и гидрогеологического
расчленения изучаемого разреза. Среди этих методов следует выделить:
1.
электролитический метод (резистивиметрия), используемый в
трещиноватых породах, а также в рыхлых отложениях, не содержащих
значительных количеств глинистых и пылеватых частиц;
2.
расходометрию, применяющуюся в не закольматированных глинистым
раствором стволах скважин;
3.
термометрию, проводимую в основном для изучения слабопроницаемых
разделяющих водоносные горизонты пород;
4.
акустические методы каротажа, применяющиеся в трещиноватых
породах;
5.
радиоактивный каротаж, использующийся для выделения водоносных
горизонтов и определения пористости горных пород.

12.

Наибольшее применение в практике исследований гидрогеологических скважин имеют:
методы электрокаротажа (метод кажущегося сопротивления - КС, естественных
потенциалов - ПС, боковых каротажных зондирований - БКЗ, резистивиметрия - РК )
Методы радиоактивного каротажа (гамма-каротаж — ГК, нейтронный гамма-каротаж
— НГК, каротаж по методу изотопов — МИ, гамма-гамма-каротаж — Г ГК ),
Расходометрического, акустического - АК и термометрического каротажей.
Реже пока применяются магнитный каротаж (МК) и волновой электромагнитный
каротаж (ВЭМК).
Применение комплекса каротажных работ обеспечивает решение широкого круга
вопросов, в том числе:
1.
изучение геологического строения
литологическим особенностям пород;
разрезов
и
детальное
расчленение
по
2.
выделение водоносных и водоупорных пластов и зон с определением их мощности;
3.
оценка емкостных и фильтрационных свойств водоносных пород (пористости,
пустотности, влажности, коэффициентов фильтрации и водопроводимости,
статических напоров, скоростей фильтрации, действительных скоростей движения
подземных вод);
4.
изучение степени взаимосвязи водоносных пластов и зон;
5.
оценка общей минерализации и температуры подземных вод.

13.

14.

Рекомендации по применению методов скважинной геофизики:
Изучение геологического строения разрезов и
их расчленение по
литологическим особенностям осуществляется путем использования
типовых геолого-каротажных разрезов, предварительно составленных на
основе совместного анализа каротажных диаграмм и керна.
Наиболее рациональным для этой цели является сочетание комплекса методов
кажущегося сопротивления (КС), естественных и вызванных потенциалов (ПС и
ВП), естественной гамма-активности (ГК).
Дополнительно
привлекаются методы гамма-гамма-каротажа (ГГК) и
нейтронного гамма-каротажа (НГК), особенно при изучении разрезов скальных
пород.
Вспомогательными,
но весьма перспективными оказываются также методы
икрозондирования и повторных ПС (при изучении рыхло сцементированных
разрезов).
Выявление обводненных и проницаемых пластов и зон с определением их
эффективной мощности осуществляется различными комплексами методов в
зависимости от состояния скважины и призабойной зоны - прежде всего метод
электрокаротажа с двумя зондами, микрозондирование, различные
модификации радиоактивного каротажа и метод повторного измерения ПС.

15.

Метод резистивиметрии для послойной оценки фильтрационных свойств
водоносных отложений имеет широкое практическое применение.
Определение параметров основано на использовании зависимости скорости
разбавления (опреснения) электролита, введенного в скважину, от
фильтрационных свойств пород и проводится по формуле
3,62