Содержание.

Введение

Практика проводилась с целью практического закрепления теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Общая геофизика». Основное внимание акцентировалось на изучении основных принципов работы геофизических приборов, определении физических параметров среды и обработке полученных результатов.

Задачей практики является:

1. 
   Разбивка и привязка профилей
   
2. 
   Нахождение физических параметров среды с помощью геофизических приборов
   
3. 
   Обработка полученных данных
   
4. 
   Интерпретация полученных данных
   

Практика проходила на полигоне учебных практик в поселке Сосновка с 23.06.08 по 6.07.08 года.

Краткая характеристика места проведения работ.

Сосновский полигон размером - 200 х 300 м расположен у западной окраины поселка Сосновка на склоне крутизной в верхней, северной части ~ 5^о , в нижней - южной ~ 2^о. Поверхность полигона состоит из песчанно-глинистых пород. В составе пород этого комплекса наиболее существенное место занимают метаморфические сланцы с небольшой долей магматических и субвулканических образований. Состав этих пород, вероятно, был средним, близким к андезитам. Возраст песчано-глинистых отложений соответствует нескольким десяткам тысяч лет, (времени окончания последнего крупного голоценового оледенения). На глубине 10-20 см прослои псаммитовых и псефитовых пеплов извергнутых, действующими вулканами Ксудачем 100 лет назад ~ и несколько сотен лет ранее Ксудачем и Опалой. Полигон входит в зону активной сравнительно долгоживущей геотектонической структуры - Паратунского грабена, заложение которого относится к началу плейстоцена, порядка 1,5 млн. л.н. Следы древних и свежих оползней и обвалов, блуждание русел мелких и средних водотоков в пределах Паратунского грабена свидетельствуют о недавней и современной периодической активизации структуры в целом и неравномерности деформаций её отдельных участков.

Глава 1. Аппаратура.

Протонный магнитометр ММП-203

Пешеходный магнитометр ММП-203 предназначен для измерений модуля магнитной индукции Т. Измерения основаны на принципе прецессии протонов. Находясь во внешнем магнитном поле Т, протоны прецессируют – участвуют в сложном движении, при котором их ось вращения описывает конченую поверхность, вращаясь вокруг силовых линий поля.

Магнитометр характеризуется относительно высокой чувствительностью (погрешность отсчитывается ±1нТл), большим диапазоном измерений (20 – 100 мкТл), относительно высоким быстродействием (продолжительность одного измерения до 3 с), меньшей по сравнению с М-33 массой (до 6км) и значительно меньшей энергоемкостью (питание от батарей сухих элементов с напряжением 13±3 В; потребляемая мощность около 2 Вт). Прибор может работать при температурах от -30 до +50 ^оС. Систематическая погрешность измерений не превышает ±2 нТл. Средняя квадратичная ошибка одного измерения 1,5 нТл. Время установления режима до 60 с. Результат измерений (в нТл) выдается на пятизначный цифровой индикатор. В комплект прибора ММП-203 наряду с магниточувствительным преобразователем (МЧП) входят: измерительный блок, штанги и ранцевая подвеска. МЧП при измерениях укрепляют на штангах и соединяют с измерительным блоком кабелем.

Мерой поля является частота свободной процессии протонов вокруг силовых линий измеряемого поля. В качестве протоносодержащей жидкости использовался керосин, залитый в сосуд цилиндрической формы. Полезный сигнал формируется в двух соосных, встречно включенных бескаркасных катушках, размещенных в сосуде. Для выявления прецессии протонов рабочее вещество поляризуется (намагничевается) сильным магнитным полем, создаваемым постоянным током в тех же катушках. Поляризующее поле должно быть примерно перпендикулярным к измеряемому полю вектора магнитной индукции.

Кварцевый анестезированный гравиметр «Дельта-2»

Главной частью прибора является упругая кварцевая система, состоящая из трех основных частей; чувствительного элемента – вертикального сейсмографа, измерительного устройства и приспособления для температурной компенсации. Чувствительный элемент системы – астазированный вертикальный сейсмограф Голицына состоит из маятника, удерживаемого в равновесии силой закручивания нитей подвеса и упругой главной силой пружины. Главная пружина своим верхним концом крепится к рычагу, а нижним концом – к мостику маятника. Измерительное устройство системы состоит из рамки, которая вращается на нитях. На концах рамки имеется два стержня, к которым прикреплены диапазонная и измерительная пружины. Верхние концы пружины прикрепляются к подвижным штокам измерительного и диапазонного устройств. Приспособление для температурной компенсации состоит из нити прикрепленной верхним концом к станине, а нижним концом - к рычагу, могущему вращаться на нитях, другой конец рычага связан с верхним концом главной пружины. Нити подвеса должны располагаться на одной прямой.
Принцип действия системы заключается в изменении силы тяжести, маятник будет отклоняться от первоначального положения равновесия до тех пор, пока силы, вызванные деформацией пружины и нитей подвеса маятника не уравновесят изменения силы тяжести.

Георадар «ОКО» АВ-250

Георадар состоит из следующих блоков:

1. 
   Антенный блок – сменный, состоит из приемного и передающего блоков, каждый из которых питается от отдельного блока питания (на Антенный блок устанавливается два блока питания, которые входят в комплект поставки каждого Антенного блока, с никель-метеллогобридными аккумуляторными батареями напряжением 12 В и ёмкостью 2.0 или 3.8 А/ч каждая). Для антенных блоков питание подается по интерфейсному кабелю.
   
2. 
   Блок управления – предназначен для управления георадаром и выработки необходимого напряжения для питания ноутбука.
   
3. 
   Оптический преобразователь – используется для преобразования оптического сигнала.
   
4. 
   Регистрирующее устройство (ноутбук)
   
5. 
   Блок питания с зарядным устройством – состоит из аккумуляторной батареи и устройства контроля
   
6. 
   Датчик перемещения (или измеритель пути)
   

Работа георадара основана на свойстве радиоволн отражаться от границ раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью. В отличие от классической радиолокации, в георадаре радиоимпульсы излучаются не в пространство, а в среды с большим затуханием радиоволн, при этом радиоимпульсы отражаются от предметов (металлических и не металлических), а так же участков сред, имеющих отличную от среды диэлектрическую проницаемость. В локаторах подповерхносного зондирования, применяются широкополосные сигналы, образованные импульсами высоко частотного сигнала, состоящие лишь из нержавеющей нескольких или даже одного периода высокочастотных колебаний (однопериодные импульсы или моноимпульсы). Для формирования таких импульсов используется возбуждение широкополосной передающей антенны перепадом напряжения. Этот георадар работает в диапазоне 100÷1000МГц, при этом деятельность зондирующего импульса составляет 1÷5нс.

Полевой радиометр СРП 68-01
. Для наземной (пешеходной) гамма-съемки использовали полевой радиометр со стрелочным индикатором на выходе. Кроме того, с помощью наушников можно осуществлять звуковую индикацию импульсов. Конструктивно прибор состоит из выносного зонда, пульта управления и питания от сухих анодных батарей.

Для того чтобы по шкале измерительного микроамперметра можно было определить интенсивность гамма-излучения I_γ, радиометры градуируют. С этой целью используют образцовый излучатель радия, помещаемый в коллиматор для создания узкого пучка гамма-излучения.

Для изучения концентрации радона в подпочвенном воздухе используют эманометр типа РГА-01. Он состоит из сцинтилляционного счетчика альфа-частиц, а так же насоса и набора зондов, с помощью которых ведется отбор в камеру подпочвенного воздуха с глубины до 1 м.. Чем выше в камере концентрации радона, тем больше альфа-частиц фиксирует счетчик и тем выше показания шкалы прибора обычно измеряется в эманах или Бк/м³. Радиометры и эманометры питаются от анодных батарей или аккумуляторов. Шкалу прибора градуирует с помощью специальных эталонов, характеризующих концентрацию радона подпочвенном воздухе.

Глава 2. Методика проведения работ

2.1. Описание геодезической съемки, разбивка, привязка, и маркировка профилей, пикетов и пунктов наблюдения.

Топографо-геодезические работы непосредственно наземных магнитных съемок включают в себя:

• 
  Разбивку профилей и пунктов наблюдений на местности;
  
• 
  Разбивку профилей для проведения измерений;
  
• 
  Закрепление пунктов наблюдений на местности;
  
• 
  Определение координат и высот пунктов наблюдений; привязка участка съемки к ближайшим пунктам государственной геодезической сети или к другим геодезическим пунктам;
  
• 
  Закрепление выявленных в результате съемки перспективных аномальных зон.
  

Ориентировка съемочных профилей с учетом геологического строения участка, рельефа и задачи съемки. Профиль задаётся простым угломерным прибором (Теодолитом), разбивка их с помощью мерной ленты. Съемочные профиля прокладывались перпендикулярно к широте. При разбивке магистральных линий через каждые 25 метров вбиваются колышки с надписями номеров пикетов, на которых простым карандашом четко надписывается номер профиля и номер пункта наблюдений. Нумерация профилей проводилась с запада по восток, а нумерация пикета с севера на юг.

2.2. Методика магнитометрических наблюдений, шаг съемки, снятие отсчетов, контроль вариаций магнитного поля, ввод поправок за вариации магнитного поля, контрольные измерения, среднеквадратичная ошибка, точность съёмки, обоснования выбора сечения изодинам.

Для проведения магниторазведочных измерений, как описывалось в главе 2.1., разбивалась сеть наблюдений ориентированная с севера на юг.

Пешеходную магнитную съемку проводили с помощью портативного протонного магнитометра типа ММП-203.

Выбор системы наблюдений. На территории полигона Сосновка была проведена маршрутная (профильная) магнитная съемка. Данный участок был разбит на 5 профилей длиной 150м., расстояние между профилями – 25м. Измерения вектора магнитной индукции по профилю проводились с шагом в 5м.

Контрольный пункт. Для контроля над стабильностью работы прибора была выбрана контрольная точка с определенным значением поля. На контрольном пункте брали отсчеты перед выходом на полевые наблюдения, в конце работы и во время проведения измерений каждые 30 мин. По полученным результатам был построен график вариации магнитного поля (Приложение 4). С помощью, которого было найдено значение ΔТ_вар.

Контрольные измерения. Для оценки реальной точности съемки ведут контрольные повторные наблюдения на 25% рядовых точек и на 100% опорных точек. Вычисляют среднюю квадратичную ошибку по формуле: , где δ – разность результатов основного и контрольного измерений на одной из точек; n – число точек двойных измерений. Контрольные измерения проводят так, чтобы в сравниваемых результатах измерений систематические погрешности были бы по возможности исключены.

Снятие отсчетов. Оператор двигался в направлении северного магнитного полюса и шёл вдоль пикетов. Отсчет брался каждые 5 метров. Результаты вектора магнитной индукции заносились в журнал магнитометрических наблюдений (Приложение 4).

2.3. Методика гравиметрических наблюдений, снятие отчетов, контроль сползания 0-пункта, контрольные наблюдения.

Под методикой гравиразведки понимают выбор метода и аппаратуры, осуществление комплекса мер и операций для изучения поля силы тяжести, которая обеспечила бы выявление ожидаемых аномалий и решение поставленной геологической задачи.

На пункте гравиметр вынимали из транспортировочного гнезда и устанавливали по уровню. Вращение ручки отчетного устройства подводили подвижную световую полосу до совмещения с нулевым штрихом окулярной шкалы. Совмещения производили так, что бы нулевой штрих шкалы был как раз в середине. После того, как было достигнуто совмещение, записывали показания счетчика. Измерения проводились на контрольной точке и на рабочей (точка 2), результаты были занесены в журнал гравиметрических наблюдений (Приложение 7). На каждой точке бралось по три отсчета с интервалом в одну минуту.

Обязательным требованием при работе с гравиметром является учет смещения 0-пункта прибора. Считая, что характер смещения 0-пункта на определенном для данного прибора отрезке времени линейный, его разбрасывают пропорционально времени наблюдений. Поэтому необходимы точки для постоянной коррекции показания гравиметра.

2.4 методика проведения геолокаций, положение и протяженность профиля, параметры записи.

Для георадиолокационного зондирования намеченного профиля выполнялись следующие шаги:

1. 
   Установление приемно-передающего блока в начальную точку выбранной траектории.
   
2. 
   Перемещение антенного блока вдоль профиля со скоростью, не превышающая рекомендованной программой для каждого конкретного набора параметров измерений (на скорость перемещения по профилю влияют следующие параметры; шаг зондирования, накопление измерений, количество точек по глубине). Если скорость перемещения по профилю превысит рекомендуемую, некоторые трассы сигналов не будут записаны в файл профиля. Верхняя часть пропущенных трасс в окне модуля измерений окрашивается в красный цвет. Рекомендованная скорость отображается в правом верхнем углу окна профиля измерений в верхней сроке, текущая скорость перемещения радара по профилю отображается там же, только в нижней строке.
   
3. 
   Во время перемещения антенного блока по профилю ставились отметки в характерных точках местности для последующей привязки изображения к внешним ориентирам.
   
4. 
   По окончании зондирования профиля информация была сохранена
   

Исследуемый участок протяженностью 150 м. был пройден со следующими параметрами: количество точек по глубине – 511

• 
  Накопление – 20.
  
• 
  Шаг – 10.
  
• 
  Количество точек по профилю – 2000.
  
• 
  Сдвиг – 11(8)
  
• 
  Развертка по глубине – 200(400)
  
• 
  Скорость прохождения профиля – 1,2 км/ч
  

2.5. методика проведения радиометрии.

Гамма-съемка.

Гамма съемку проводили с помощью радиометра. Через каждые 50 метров гильзу с детектором опускали на землю на 0,5 – 1 мин. Получали данный в мкР/ч.

Эманационная съемка.

Данная съемка основана на изучении концентрации альфа-частиц, содержащихся в эманациях, т.е. газообразных продуктов радиоактивных веществ взятых из подпочвенного воздуха. Наибольшим периодом полураспада из радиоактивных газов обладает радон (3,82 дня), поэтому эманационная съемка фактически является радоновой. Методика эманационной съемки сводится к отбору проб подпочвенного воздуха с глубины до 0,5 – 1 метра и определению с помощью эманометра концентрации радона в нем. Для этого зонд эманометра погружают в почвенный слой, с помощью насоса в камеру закачивают подпочвенный воздух и измеряют концентрацию радона.

Глава 3.Обработка и интерпретация полученных данных.

3.1. Построение карт фактического материала магнитной съемки, построение карт изодинам, описание аномальных зон, их интерпретация (антропогенное влияние).

Все профили со 2 по 6 были выведены на план геофизического полигона (Приложение 1) базы учебных практик «Сосновка».

Получив значения Т_измер, которые записаны в журнале магнитометрических наблюдений (приложение 2), был построен график зависимости ΔТ_вар от времени, на оси ΔТ_вар отложили значения в контрольном пункте. По графику вариаций магнитного поля находили значения ΔТ_вар,. В случае возрастания графика, ΔТ_вар вычитали от Т_измер. При убывании графика, ΔТ_вар прибавляли к Т_измер. В Результате получили значения Т_испр. Посчитав среднее значение Т_испр, рассчитали ΔТ_аном:

ΔТ_аном = Т_{ср.испр} – Т_испр.

По полученным данным была построена карта изодинам (Приложение 6). Наиболее интенсивные положительные аномалии является участок в начале 4-го профиля, где значения достигают 1101нТл, возможна из-за антропогенного фактора (близкое расположение палатки). Менее аномальные участки наблюдаются в районе 2-го профиля (начало профиля), где значения достигают 374нТл. Наиболее интенсивные отрицательные аномалии наблюдаются в конце 2-го(145нТл) и середины 3-го(181нТл) профиля.

3.2. Вычисление нормального и аномального (в редукциях Фая и Буге) гравитационного поля в заданной точке, оценка точности полученных значений.

По полученным данным Δg_измер мы нашли среднее значение (Δg_ср). построили графики зависимости Δg_ср от времени для опорных и рабочих точек (точка 2). По данному графику (Приложение 8) была найдена поправка за дрейф 0 пункта. Поправка в опорной точке взята за 0. С помощью поправки за дрейф было найдено Δg_испр. При этом значения Δg_испр в опорной точке были равны между собой.

Δg_ср + поправка за дрейф = g_испр.

Затем перевели эти значения в мГал:

Δg_испр* 0,57= Δg(мГал), где 0,57 – цена деления прибора.

Далее была найдена средняя квадратичная ошибка по формуле:

, где = δ_{i от} – Δg_т2(мГал)

n – общее количество измерений в точке 2.

ε = 0,5мГал

Рассчитав значение измерений ΔмГал, где ΔмГал = Δg_от-Δg_т2. Найдя среднее значение (δ_iср) и зная значение g_от, получили g_изм:

g_изм = g_от - δ_iср, где g_от – ускорение силы тяжести в опорной точке.

Нашей целью было вычисление аномалии Фая и Буге. Которые находятся по формулам:

Δg_ф = g_испр - g_о + Δg_{св.возд.}, где Δg_{св.возд} = 0,3086h (h – высота точки 2 над уровнем моря)

Δg_б = Δg_ф – Δg_пс, где Δg_пс=-0,0418σh (σ-2,67 г/см³, h – высота точки 2 над уровнем моря)

где: φ = 53,08^о (широта точки 2)

g_о = g_экв (1+sin²φ – β₁sin2φ)

где g_экв = 978030мГал, =0,005302, β=0,000007

Для оценки точности данных рассчитали среднеквадратичную ошибку по формуле, где δ_i – разность результатов основного и контрольного измерений, n – число измерений.

3.3.описание волновой картины полученной радиограммы, выделение границ и точек дифракции, определение диэлектрической проницаемости разреза, его геологическая интерпретация.

Проведя измерения с георадаром, мы получили радарограмму (Приложение 9А и 9Б), на которой нашли точки дифракции и определили в этих точках диэлектрическую проницаемость и скорость распространения волны в среде по формуле
На волновой картине по осям синфазностям были выделены два слоя. На глубине около 6 метров был выделен плохо проницаемый слой. Это может быть объяснено наличием грунтовых вод или плохо проницаемых пород (например, глины).

При изучении радарограммы было обнаружено два слоя, в каждом из которых была выделена дифрагиррованная волна. Значение удельной диэлектрической проницаемости первого слоя – 57,22, следовательно скорость волны в этом слое – 0,39*10⁸ м/с. По полученным данным можно предположить, что данный слой слагают глины. Значение удельной диэлектрической проницаемости второго слоя – 22,42, следовательно скорость волны в этом слое – 0,63*10⁸ м/с. Возможно этот слой слагают валунно-галичниковые отложения с глинистым заполнением (Приложение 10).

3.4. Обработка данных, полученных при проведении α- и γ- съемки.

Проведя радиометрические измерения, которые записаны в журнале радиометрических измерений (приложение 2), получили значения α- и γ- излучения. Эти значения мы нанесли на карты α-излучений и γ-излучений (Приложение3).

Заключение.

Практика проводилась с целью практического закрепления теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Общая геофизика». Практика проходила на геофизическом полигона базы учебных практик «Сосновка».

В процессе прохождения практики были выполнены следующие задачи:

1. 
   Разбивка и привязка профилей
   
2. 
   Нахождение физических параметров среды с помощью геофизических приборов.
   
3. 
   Обработка полученных данных
   
4. 
   Интерпретация полученных данных
   

В результате которых был получен опыт работы с геофизическими приборами, такими как:

1. 
   Протонный магнитометр ММП-203
   
2. 
   Кварцевый анестезированный гравиметр «Дельта-2»
   
3. 
   Георадар «ОКО» АВ-250
   
4. 
   Полевой радиометр СРП-68-01
   
5. 
   Эманометр типа РГА-01
   

Список литературы.

1. 
   Андреев В. И, Помозанова Т. Н., Делемень И. Ф. «Возможные причины вариаций объемной активности радона (OARn) в почвенном воздухе на учебном полигоне, расположенном у западной окраины пос. Сосновка».
   
2. 
   Геология СССР. 1964. М.:Недра. 490 с. 4.Геологический словарь. М.: Недра, 1978. С. 98
   
3. 
   Е. А. Мудренцовой, К. Е. Веселова, Гравиразведка: Справочника геофизика. М.:Недра, 1990. – 607 с.: ил.
   
4. 
   Гринкевич Г.И. Магниторазведка: Учебник для техникумов. 2-е Изд. перераб. М., Недра, 1979. 256с.
   
5. 
   Инструкция по магниторазведки (наземная магнитная съемка, аэромагнитная съёмка, гидромагнитная съемка)/М-во геологии СССР. – Л.: Недра, 1981. – 263с.
   
6. 
   Гринкевич Г.И. Магниторазведка: Учебник для техников. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 248с.
   
7. 
   Под ред. В.К. Хмелевского.: Геофизика – М.: КДУ, 2007. – 230с.: ил., табл.
   
8. 
   Техническое описание и инструкция по эксплуатации кварцевого анестезированный гравиметра «Дельта-2»
   
9. 
   Техническое описание и инструкция по эксплуатации георадара «ОКО» АВ-250
   
10. 
    Введение в георадиолакацию. Учебное пособие. – М.: Издательство МГУ, 2004. – 153с.