Гравиметрическая разведка и магниторазведка

Гравиметры и магнитометры — портативные приборы, относительно недорогие, простые при использовании. Гравиметр применяется для измерения ускорения свободного падения в конкретной точке земной поверхности. Магнитометр предназначен для измерения напряженности магнитного поля Земли в определенной точке поверхности. Оба этих прибора достаточно малы по размерам, и их можно перевозить в кузове пикапа. Магнитометром можно пользоваться для измерения с помощью летательного аппарата — такие исследования называются аэромагнитной съемкой, а также прикрепляя его к корме судна. Гравиметр же нельзя применять ни с воздуха, ни в океане в силу возникающих там вибраций.

Гравиметр очень чувствителен к изменению плотности подземных пород. Он определяет ускорение свободного падения в миллигалах. В случае, когда участок земной коры не имеет аномалий и состоит из слоя осадочных пород толщиной более 5000 фут. (1500 м), подстилаемых коренной породой, результат измерений гравиметра предсказуем (см. рис. 14.1). Толща относительно легких пород, например соляной купол или пористый риф, может быть обнаружена с помощью гравиметра по значениям силы тяжести ниже среднего. Соответственно, наличие толщи относительно тяжелых пород, расположенной близко к поверхности, например породы фундамента в центре купола или антиклинали, можно определить по значениям силы тяжести выше среднего.

Магнитометр измеряет напряженность магнитного поля Земли в единицах, называемых гауссами и нанотеслами. Он тонко чувствует наличие пород, содержащих с себе магнетит — сильно магнитный минерал. Если близко к поверхности располагается масса магнетитсодержащих пород (т. е. пород фундамента), ее можно обнаружить по наличию напряженности магнитного поля, превышающей среднюю величину на данной территории (см. рис. 14.2). Магнитометр можно использовать для определения глубины залегания пород и их состава, оценки мощности осадочных пород бассейна, а также определения местоположения сбросов, смещающих породу фундамента.

Чтобы исследовать недра с помощью гравиметра, на данный участок накладывают сетку ключевых точек. В каждой снимают показания гравиметра, затем значения наносят на основную карту и проводят изолинии тем же способом, что и на топографической карте. При аэромагнитной съемке самолет облетает две системы параллельных линий, пересекающихся под прямым углом. По данным измерений магнитного поля также можно провести изолинии. На большей части территории сила тяжести и магнитное поле будут «нормальными». При этом задача состоит в том, чтобы выявить территории с гравитационными или магнитными аномалиями.

Наличие подземного соляного купола можно установить по наземным аномалиям относительно низкой силы тяжести и низкой напряженности магнитного поля, так как соль имеет относительно низкую плотность и при этом не содержит кристаллов магнетита, в отличие от окружающих осадочных пород (см. рис. 14.3). Именно с использованием гравиметрической съемки вдоль прибрежных территорий Техаса и Луизианы были обнаружены многочисленные соляные купола.

Подземные рифы также могут характеризоваться гравитационными аномалиями в сторону как увеличения, так и уменьшения. Более высокие значения наблюдаются у плотных (неколлекторного типа) известняковых рифов, меньшие — у пористых рифов. Магнитные измерения обычно не используют для определения местонахождения рифов.

Местонахождение купола или антиклинали можно идентифицировать по высоким значениям как силы тяжести, так и магнитного поля. Это связано с наличием плотного магнетитсодержащего фундамента, находящегося близко к поверхности в центре структуры (см. рис. 14.4). Гавар, крупнейшее в мире природное месторождение нефти, было обнаружено в 1948 г. в Саудовской Аравии с помощью гравиметрической съемки. Поверхность была покрыта песчаными дюнами, но при этом наблюдалась обширная аномалия повышенной силы тяжести.

Подземный сброс со смещением по падению может привести к резкому скачку вдоль линии сброса значений и силы тяжести, и магнитного поля, так как порода фундамента на одной стороне сброса лежит выше, чем на другой (см. рис. 14.5).

Незначительные изменения на малых глубинах и сильные на больших дают одинаковые значения гравитационных и магнитных аномалий. Из-за этого сложно определить размер структуры и глубину ее залегания по аномалии.