Основные направления геофизических исследований

Напомним, что геофизика в своем развитии использует данные других наук, в частности физики, математики, астрономии, кристаллографии, геохимии, да и геологии. Геофизические методы основаны на использовании физических характеристик отложений (удельного сопротивления, природной радиоактивности, остаточной намагниченности горных пород и т.д.) при их расчленении на слои и сопоставлении.

Большое влияние во второй половине XX века и на развитие геофизики оказали результаты космических исследований и развитие теории тектоники плит. Направления геофизических исследований достаточно разнообразны. Так, например, сейсмология изучает землетрясения как природные так и техногенные, их механизмы возникновения и последствия, распространение сейсмических волн, все виды движений земной коры, которые регистрируются сейсмографами на суше, под землей, на дне океанов и морей. Такое направление сейсмологии, как инженерная сейсмология, занимается. выбором сейсмически безопасных мест для строительства проектируемых сейсмостойких сооружений. Особенно это актуально в России на дальнем Востоке и в Закавказье.

Сейсмические методы широко используются для изучения внутреннего строения Земли в целом и ее структуры на разных глубинах. Особо следует отметить, что на основе результатов сейсмических исследований установлено, что Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Использование цифровых сейсмографов сыграло огромную роль в изучении земных недр и позволило регистрировать землетрясения. По данным об изменениях скоростей волн была составлена трехмерная схема строения мантии. Морская геофизика проводит исследования в морях и океанах, решая самые разнообразные задачи.

Гравиметрия занимается изучением гравитационного поля Земли. Локальные вариации этого поля, связанные с плотностными неоднородностями в пределах земной коры, используются для определения положения рудных тел. Гравиразведка в этом отношении достаточно эффективный метод.

Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков.

Магниторазведка достаточно эффективный метод как расчленения толщ, так и выделения блоков с повышенными значениями магнитных параметров, что может быть связано с теми или иными месторождениями полезных ископаемых таких как, железных и железо-титанистых руд, сульфидных, золотых и т.д. Расчленение пород в буровых скважинах на основании измерений удельного сопротивления горных пород и пористости называется электрокаротаж, на основании измерений их радиоактивности – гамма–каротаж.

Изучение остаточной намагниченности горных пород называют палеомагнитным методом; он основан на том, что магнитные минералы, выпадая в осадок, распластовываются в соответствии с магнитным полем Земли той эпохи которая, как известно, постоянно менялась в течении геологического времени. Эта ориентировка сохраняется постоянно, если порода не подвергается нагреванию выше 580 оС (т.н. точка Кюри) или интенсивной деформации и перекристаллизации. Следовательно, в различных слоях направление магнитного поля будет различным. Палеомагнетизм позволяет т.о. сопоставлять отложения значительно удаленные друг от друга (западное побережье Африки и восточное побережье Латинской Америки).

Геоэлектрика изучает изменяющуюся с глубиной электропроводность Земли путем наблюдений за изменениями магнитного поля. Взаимодействие вариаций магнитного и электрического полей, обусловленных как естественными, так и искусственно индуцированными токами, используется в магнитотеллурическом зондировании при разведке полезных ископаемых и для изучения строения нижней части коры и верхней мантии. Это предопределило бурное развитие электроразведки.

Геотермические исследования основаны на измерении теплового потока и теплопроводности, а также радиоактивности вблизи поверхности, которые затем экстраполируются на глубину. Тепловое излучение Солнца оказывает незначительный эффект на недра Земли. Точно так же энергия, высвобождаемая при землетрясениях и приливном трении, мала по сравнению с геотермальными потерями тепла. Предполагается, что главный источник тепла в Земле обусловлен радиоактивным распадом долгоживущих радионуклидов, а также высвобождением гравитационной энергии и распадом короткоживущих радионуклидов. Современный тепловой поток Земли подвержен большим изменениям. На материках он зависит от радиоактивности коренных пород, причем на долю мантии приходится примерно половина общего теплового потока. В океанах он вдвое больше, чем на материках, и обусловлен, главным образом, конвекцией в мантии. Реология занимается изучением остаточных деформаций и течения вязких и пластичных материалов. Применительно к Земле это обычно означает исследование вязкости внутренних слоев и ее изменений во времени, а также глубинных движений вдоль разломов, перемещений литосферы относительно астеносферы, субдукции литосферных плит, трещинообразования в горных породах, крипа и т.п.

Мы осветили только некоторые важнейшие методы геофизических исследований. Все эти направления не только развиваются самостоятельно, но и тесно переплетены друг с другом взаимно дополняя друг друга и не только дополняя, но и дополняя другие методы исследования такие как геохимические, минералогические и другие. Геофизические методы исследования важнейший блок всего комплекса методов изучения Земли, ее внутренних и внешних оболочек, планет земной группы и космического пространства