Aplikovaná geofyzika

Tyto aplikované geofyzikální je odvětví geofyzice , která používá metody pro měření fyzikálních vlastností podloží zemi pro detekci nebo odvodit přítomnost a polohu koncentrací minerálních látek a uhlovodíků .

Geofyzikální průzkum

Geofyzikální průzkum zahrnuje studium variací fyzikálních vlastností půd v prostoru, ale také v čase:

Dějiny

Disciplína se objevila mezi válkami , aby byla zajištěna rostoucí potřeba světových uhlovodíků a minerálů .

Byli to dva bratři, Conrad a Marcel Schlumberger , kteří měli myšlenku měřit elektrické vlastnosti terénu, aby jej lépe charakterizovali, a kteří tak zrodili geofyziku.

Techniky

Elektrický odpor (kartografie)

Zásada

Elektrický táhnout je geofyzikální průzkum metodou , která umožňuje charakterizovat podloží pomocí výkladu zdánlivý odpor terénu. Měření se provádějí měřením rozdílu potenciálů (ΔV) a intenzity (I).

V terénu se průzkum provádí implantací elektrod a poté měřením zdánlivého měrného odporu. Nakonec po výpočtu elektrického odporu půdy vytvoříme mapu pozemku:

k: geometrický koeficient zařízení.

Pracovní režim Wenner alfa.JPG Wenner beta.JPG

Používají se čtyři elektrody, které jsou implantovány do země a které jsou připojeny k zařízení pro měření elektrického odporu. V závislosti na umístění vstřikovacích elektrod existují různá zařízení (viz obrázky naproti):

  • Wenner Alpha  : Injekční elektrody jsou umístěny na každé straně měřicího bodu:
  • Wenner Beta  : Injekční elektrody jsou umístěny na stejné straně měřicího bodu:

a je vzdálenost mezi dvěma elektrodami.

Poté se celé zařízení přesune do dalšího měřicího bodu.

vědět  : Existuje trik, jak ušetřit čas během velmi četných měření: protože všechny elektrody jsou identické, stačí jen posunout poslední elektrodu za první.

Elektrický panel (profil)

Popis zařízení

Nejprve implantujeme podél profilu, který chceme studovat, elektrody rozmístěné v konstantním intervalu (obvykle 5 metrů). Potom každý z nich připojíme k víceuzlu. Toto zařízení umožňuje „rozpoznat“ každou z elektrod (znát jejich umístění, pořadí atd.). Nakonec se používá multiplexor, aby bylo možné přiřadit roli každé elektrodě. Vše je připojeno k měřiči odporu, který bude provádět měření automaticky. U tohoto profilu bude použito pouze zařízení Wenner-Alpha (stejná vzdálenost mezi elektrodami).

Zásada

Elektrického panelu , stejně jako elektrický táhnout , je založen na měření rozdílu potenciálu a proudu mezi dvěma elektrodami implantovaných v zemi, pro výpočet elektrického odporu na zem.

Elektrický panel je ve skutečnosti tvořen mnoha zvukovými body. Ve skutečnosti používáme rozsah 32 elektrod k vytvoření různých rozestupů (minimálně 1,5 ma maximálně 10 m), aniž bychom museli pohybovat elektrodami; což značně zkracuje dobu měření. Díky tomuto systému je skutečně možné provést 155 různých znějících konfigurací (díky multiplexeru) a provádět měření přibližně za ½ hodiny. Těchto 32 elektrod je pouze těch, které poskytuje značka zařízení ... Můžeme také dosáhnout pólových pólových zařízení s referenční elektrodou - potenciál v „nekonečnu“ (10násobek maximální vzdálenosti) zařízení a také další injekce v „nekonečnu“ „(studna), toto zařízení umožňuje rekombinovat všechny ostatní čtyřpóly.

Elektrický průzkum (průzkum)

Cílem sondování je vědět, jak se zdánlivý odpor vertikálně mění v daném bodě na povrchu. S vědomím, že hloubka vyšetřování závisí na rozměru zařízení, provádí se posloupnost měření, pokaždé, když se zvětší délka zařízení, takže jeho zvětšení potvrdí větší hloubku vyšetřování elektrického proudu, každý hodnota zdánlivého odporu je přiřazena pseudo hloubce vzhledem k typu zařízení.

Magnetická prospekce

Na povrchu Země se magnetické pole mění v prostoru a čase. Prostorové variace jsou produkovány variacemi v magnetických vlastnostech okolních materiálů. Časové variace jsou důsledkem změny orientace Země ve vztahu ke Slunci, denní variace, sluneční aktivity a elektromagnetických interakcí v horních vrstvách atmosféry. Účelem prospekcí je zdůraznit prostorovou variabilitu magnetických vlastností materiálů (indukovaná magnetizace (dia-, para-, feromagnetická sl), remanentní magnetizace (feromagnetická sl). Je tedy třeba korigovat časovou variaci pole Místní magnetické pole během průzkumu. K tomu lze použít dva přístupy: jako základnu použijte magnetometr ve statické poloze, nebo změřte místní gradient buď pomocí gradiometru (fluxgate gradiometr) nebo duálního senzorového zařízení (optické čerpání). magnetometr proton byli první, které mají být použity. optické čerpací magnetometry umožňují zvýšené rychlosti účinku (10 až 20 Hz). feromagnetické technologie umožňuje vyšší frekvence, a to zejména zesvětluje zařízení většinou nízká spotřeba energie optického čerpacího umožňuje absolutní měření intenzity magnetického pole při rozlišení 0,1 nT při 10 Hz. Fluxgate chnology, měření je jednoosé nebo tříosé, ale s chybou přístroje, která neumožňuje dosáhnout takového rozlišení.

Protonový magnetometr (kartografie) Princip a provozní režim

Používáme protonový magnetometr  (in) k měření celkového magnetického pole, to znamená magnetického pole Země přidaného k magnetickému poli vytvořenému anomáliemi. Jelikož je však citlivost zařízení v rozmezí 1 nT, je nezbytné, aby osoba, která drží magnetometr, nemagnetická , aby nedošlo k narušení měření. Toto zařízení má hloubku vyšetřování, která se mění s nadmořskou výškou snímače.

Kromě toho se mezi dvěma profily (Round trip) provádí měření na základně, aby bylo možné stanovit časový posun magnetického pole Země. Pro zvýšení přesnosti měření jsme se rozhodli vrátit se k referenci po skončení jednoho profilu a před začátkem dalšího.

Elektromagnetické vyhledávání

EM31 (kartografie)

Tento typ metody využívá princip elektromagnetické indukce ve vodivých materiálech. O této metodě se říká, že je „aktivní“, protože je uměle vyzařováno primární magnetické pole, které je vedeno podložím a jehož modifikace měřené na povrchu nám poskytují informace o vlastnostech země. Navíc jde o kmitočtovou metodu (9,8 kHz), která má díky své geometrii (vzdálenost vysílače / přijímače: 3,66 m) nízké indukční číslo.

Popis zařízení

Ve skutečnosti používáme metodu typu Slingram , která používá dvě smyčky: odesílatele a příjemce. Použité zařízení, EM31 , bylo vytvořeno společností Geonics , která se specializuje na tento obor a je velmi spolehlivá. Na základě své geometrické konfigurace již měření příliš nepodléhají efektu kůže (účinek útlumu v závislosti na vzdálenosti signálu). Pro průzkum země jsme zvolili konfiguraci HCP (Horizontals Coplanar), to znamená, že rovina cívek je horizontální (magnetický dipól je tedy vertikální).

U takového zařízení je hloubka vyšetřování přibližně 5,5 metru (1,5násobek vzdálenosti vysílače / přijímače). Nicméně v HCP je nejvíce zohledněna hloubka s / 2 (s: povrch cívek).

Zásada

V praxi se měří magnetické pole půdy, což je pole úměrné zdánlivé elektrické vodivosti pozemku (siemens / metr).

Ve skutečnosti, když je EM31 napájen, protéká cívkami proud, který indukuje magnetické pole ( primární pole ). Toto pole šířící se v zemi naráží na vodivější zóny, ve kterých budou indukovány vířivé proudy , které samy generují nové magnetické pole ( sekundární pole ). Nakonec přijímací cívka zařízení měří součet primárního pole a sekundárního pole. To je důvod, proč je zařízení citlivější na vodivá média než na odolná média.

Pracovní režim

Hlavní výhodou této metody je, že je relativně rychlá a nevyžaduje kontakt se zemí. Postačí tedy pohybovat se po zemi po předem definované síti.

GeoRadar (profil)

GPR je elektromagnetická zařízení pro vytvoření profilu v závislosti na topografii dielektrické permitivity a vodivosti . Je to metoda podobná seismické reflexi, ale ve vodivém prostředí (pod vodou, stokami atd.) Nepoužitelná.

Popis zařízení

Zařízení se skládá z vysílače a přijímače (cívky) ve stejné vzdálenosti od měřicího bodu (vzdálenost mezi těmito dvěma jednotkami zůstává konstantní) a rozhraní s PC pro získávání měření. Můžete také přidat počítadlo ujetých kilometrů (systém namontovaný na kole) k určení ujeté vzdálenosti. Vysílaná elektromagnetická vlna je ve vysokofrekvenčním rozsahu (225 MHz). Pro každé měření je emitováno ve formě pulzu opakovaného určitý počet opakování, aby bylo možné průměrně optimalizovat přesnost měření.

Vlny mají trajektorii a rychlost ovlivněnou relativní dielektrickou permitivitou (pamatujte :), vodivostí a jejich magnetickou permeabilitou (jejichž variace mají malý vliv na naše měření). Díky přítomnosti hlíny je půda příliš vodivá, aby umožnila průchod vln. Vlna by se skutečně téměř úplně odrazila a bránila by získání informací o tom, co je níže; stejným způsobem, že kovová deska (velmi vodivý prvek) zakopaný v zemi by dokonale odrážel vlny. Je také nutné provést topografii profilu, aby bylo možné správně interpretovat získaný profil jako funkci hloubky.

Pracovní režim

Zařízení se pohybuje podél profilu a každých 10 centimetrů se provádí emise, a tedy měření.

Pomocí počítadla kilometrů stačí otočit radar, měření se provádí automaticky.

Ručně musíte položit radar na zem a zahájit měření. Kabely přenášejí měření do jednotky, takže výsledky lze sledovat přímo na profilu.

Kromě toho, aby bylo možné určit model pozemní rychlosti, je třeba provést CMP (Common MidPoint). Postačí umístit pozemní radar dostatečně daleko od anomálie a poté nad ni a postupně přesunout stranou vzdálenost mezi dvěma cívkami (přenos / příjem).

Gravimetrická prospekce

Klasickou metodou stanovení rozdílu v hmotnosti pod povrchem země je použití gravimetrie. Tento hmotnostní rozdíl je zvýrazněn anomáliemi gravitačního pole. Teoreticky s touto metodou lze měřit rozdíly gravitačního pole ve srovnání s referenčním gravitačním polem, vypočítané na referenčním elipsoidu. Metoda mikro-gravimetrie vyžaduje pravidelné návraty k základně, aby se korigoval drift způsobený rotací Země a hvězd. Gravimetr má křemennou pružinu, pohybuje se v prémiové třídě, takže jeho přeprava je drahá a riskantní. Instalace vyžaduje, aby byla dokonale svislá.

Seismické vyhledávání

Seismická reflexe

Seismický odraz využívá odrazu vln na rozhraních mezi geologickými několika úrovních. Seismický odraz může být jednokanálový nebo vícekanálový. V druhém případě je kromě zvýšení poměru signálu k šumu možné vypočítat rychlost překříženého média. Tyto informace se poté použijí k převodu dat do hloubky.

Seismická lomivost

Seismický lom využívá šíření vln podél rozhraní mezi geologické úrovni. Tato metoda je zvláště vhodná pro určité stavební a hydrologické aplikace. Umožňuje odhadnout rychlostní model a pokles vrstev. V současné době je v praktické oblasti omezena na cíle, jejichž hloubka je menší než 300 metrů, ale to je počátek objevu v roce 1956 ropného pole Hassi-Messaoud, největšího v Africe, v průměrné hloubce 3300 m.

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">