탐사 지구 물리학

Exploration geophysics

탐사 지구물리학은 지구물리학과 경제지질학의 응용 분야로, 지구 표면에서 지진, 중력, 자기, 전기, 전자기 등의 물리적인 방법을 사용하여 지표면의 물리적 특성과 이러한 성질의 이상 징후를 측정합니다.광석 광물, 화석 연료 및 기타 탄화수소, 지열 저수지 및 지하수 저수지와 같은 경제적으로 유용한 지질 퇴적물의 존재와 위치를 탐지하거나 추론하는 데 가장 자주 사용됩니다.

탐사 지구물리학은 광물화의 물리적 특성을 직접 측정하여 대상 광물화 스타일을 직접 감지하는 데 사용될 수 있습니다.예를 들어 고밀도 철광석과 경질 규산염 숙주암 사이의 밀도 대비를 측정하거나 도전성 황화물 광물과 저항성 규산염 숙주암 간의 전기전도 대비를 측정할 수 있다.

지구물리학적 방법

사용되는 주요 기술은 다음과 같습니다.

  1. 지진 위치 파악 및 지진학 지원을 위한 지진 단층 촬영
  2. 지역의 표면 구조를 지도화하기 위한 반사 지진학 및 지진 굴절.
  3. 중력 경사법을 포함한 측지 및 중력 기술.
  4. 자기 이상 징후를 매핑하기 위한 항공 자기 조사를 포함한 자기 기술.
  5. 전기 저항 단층 촬영 및 유도 편파를 포함한 전기 기술.
  6. 자기공명학, 지상투과레이더, 과도/시간영역 전자기학 및 SNMR과 같은 전자기적 방법.
  7. 시추공 지구물리학, 우물 벌목이라고도 합니다.
  8. 초분광 이미징을 포함한 원격 감지 기술.

다른 많은 기술, 즉 상기 기술의 통합 방법이 개발되어 현재 사용되고 있다.그러나 이는 비용 효과, 광범위한 적용 가능성 및/또는 생산된 결과의 불확실성 때문에 일반적이지 않다.

사용하다

탐사 지구물리학은 또한 지역의 지표면 구조를 지도화하고, 기초 구조, 암석 단위의 공간적 분포를 설명하며, 단층, 접힘 및 침입 암석과 같은 구조를 검출하기 위해 사용된다.이것은 광상 또는 탄화수소 축적 가능성을 평가하기 위한 간접적인 방법이다.

광물 또는 탄화수소 퇴적물을 찾기 위해 고안된 방법은 환경 영향 모니터링, 지표면 지하 고고학적 현장 이미지 작성, 지하수 조사, 지표면 염도 지도 작성, 토목공사 현장 조사 및 행성간 이미지 작성과 같은 다른 분야에서도 사용할 수 있다.

광물 탐사

자기계측 조사는 광석을 나타내는 자기 이상(직접 검출) 또는 경우에 따라서는 광상(간접 또는 추론 검출)과 관련된 갱그 광물을 정의하는 데 유용할 수 있다.

자성을 통해 광석을 검출하는 가장 직접적인 방법은 보통 자철을 일정 비율로 포함하는 띠철 생성과 관련된 자기 이상 매핑을 통해 철광석 광물을 검출하는 것이다.광석 자체는 비자성 광물이지만 종종 마그네타이트를 함유하는 스카른 광물화도 검출될 수 있다.마찬가지로 마그네타이트, 헤마타이트 및 종종 피로타이트는 열수변화와 관련된 일반적인 광물이며, 이러한 변화는 광물화 열수변화가 암석에 영향을 미쳤다는 추론을 제공하기 위해 검출될 수 있다.

중력 측량을 사용하여 밀도가 낮은 벽 암석의 숙주 형성 내에 있는 암석 밀도를 검출할 수 있습니다.이것은 미시시피 밸리 타입의 광상, IOCG 광상, 철광상, 스카른 광상, 그리고 석유와 가스 트랩을 형성할 수 있는 소금 디아피르를 직접 검출하는 데 사용될 수 있다.

전자기(EM) 조사는 지표면의 황화물 물체 주변에서 발생할 수 있는 전도성 이상을 감지하여 다양한 광물, 특히 비금속 황화물을 검출하는 데 도움이 될 수 있습니다.전자파 조사는 다이아몬드 탐사(킴벌라이트 파이프가 둘러싸인 암석보다 저항이 낮은 경향이 있는 곳), 흑연 탐사, 팔레오채널 호스트 우라늄 퇴적물(흔히 전도성 오버부하로 전자파 조사에 응답하는 얕은 대수층과 관련됨)에도 사용된다.이는 광물화를 검출하기 위한 간접적인 추리 방법이며, 이는 찾고 있는 상품이 직접 전도성이 없거나 측정할 수 있을 만큼 전도성이 충분하지 않기 때문이다.전자파 조사는 또한 불발탄 무기, 고고학 및 지질학적 조사에도 사용된다.

지역 전자파 조사는 고정익 항공기 또는 헬리콥터 기반 전자파 장치를 사용하는 공중 방법을 통해 수행된다.지표면 전자파 방법은 대부분 지표면 수신기가 있는 지표면 루프 또는 미네랄라이제이션 본체를 횡단하는 보어홀로 하향된 다운홀 도구를 사용하는 과도 전자파 방법에 기초한다.이러한 방법은 지구 내의 황화물체를 3차원으로 매핑할 수 있으며, 지질학자들에게 알려진 광물화에 대한 추가 탐사 시추를 지시하기 위한 정보를 제공할 수 있습니다.지표면 루프 조사는 지역 탐사에 거의 사용되지 않지만, 일부 경우에는 그러한 조사가 성공적으로 사용될 수 있다(예: 니켈 광체에 대한 SQUID 조사).

유도편광법 등의 전기저항법은 황화물체, 석탄, 소금, 탄산염 등의 저항성 암석을 직접 검출하는 데 유용하다.

지진법은 또한 광물 탐사에 사용될 수 있다. 왜냐하면 그것들은 광물 퇴적물을 수용하는 지질 구조의 고해상도 이미지를 제공할 수 있기 때문이다.지표면 지진 조사뿐만 아니라 시추공 지진 방식도 이용되고 있습니다.대체로 광물 탐사를 위한 지진법의 사용은 꾸준히 [1]증가하고 있다.

탄화수소 탐사

지진 반사 및 굴절 기술은 탄화수소 탐사에서 가장 널리 사용되는 지구물리학 기술이다.지층학 및 구조 퇴적물 또는 "트랩"의 잠재적 탄화수소 축적을 묘사하는 데 사용할 수 있는 지층학 및 그 구조를 지도화하는 데 사용된다.면적에 제한이 있지만 수직 단면의 암석 및 유체 특성에 대한 필요한 고해상도 정보를 제공하기 때문에 웰 로깅은 널리 사용되는 또 다른 기술입니다.면적 범위의 이러한 한계는 지진 반사 기법이 널리 사용되는 이유이다. 이러한 기법은 훨씬 더 넓은 영역에 걸쳐 우물 로그 정보를 보간하고 추정하는 방법을 제공한다.

중력과 자기장 또한 상당한 빈도로 석유와 가스 탐사에 사용됩니다.이들은 주변 암석에 비해 고유한 밀도 및 자기 감수성 신호로 인해 상승, 침하 분지, 단층, 주름, 화성 침입 및 염분 디아피르를 포함한 덮인 지질 구조의 기하학적 구조와 깊이를 결정하는 데 사용될 수 있다.

원격 감지 기술, 특히 초분광 이미징은 지구 화학적으로 변경된 토양과 [2][3]식물의 스펙트럼 신호를 사용하여 탄화수소 미세 침지를 검출하기 위해 사용되어 왔다.

특히 해상에서는 해양 지진 반사와 전자 해저 기록(SBL)의 두 가지 방법이 사용된다.해양자기장(mMT) 또는 해양제어원전자장(mCSEM)은 지질학적 트랩(지진조사 [4]신호) 상의 저항률 변화를 감지함으로써 탄화수소를 의사적으로 직접 검출할 수 있다.

토목 공학

지상 투과 레이더

지상 투과 레이더는 비침습적 기술이며 토목 건설 및 엔지니어링 내에서 유틸리티(매설수, 가스, 하수구, 전기 및 통신 케이블), 연약 토양 지도 작성 및 지질학적 특성화를 위한 오버부하 및 기타 유사한 용도로 사용된다.

표면파의 스펙트럼 분석

SASW(Spectral-Analysis-of-Surface-Waves) 방법은 토양 전단파 속도 프로파일을 촬영하는 데 널리 사용되는 또 다른 비침습 기술이다.SASW 방법은 레이어드 미디어에서 롤리파의 분산 특성에 의존하며, 즉, 파속도는 부하 주파수에 의존합니다.따라서 SASW법에 기초한 재료 프로파일은 a) 다른 부하 주파수를 사용하여 매번 현장실험을 실시하여 실험적인 분산곡선을 구축하고 b) 시험분포를 가정하여 각 주파수에 대해 표면파속을 측정한다.층상 프로파일의 재료 특성. c) 층상 프로파일의 재료 특성을 변경하고 실험 분산 곡선과 이론적 분산 곡선이 일치할 때까지 이전 단계를 반복한다.SASW 방법은 토양의 층상(1차원) 전단파 속도 프로파일을 렌더링한다.

전체 파형 반전

FWI(Full-Waveform-Inversion) 방식은 지질공학적 사이트 특성화를 위한 최신 기술 중 하나이며, 아직 지속적으로 개발 중입니다.이 방법은 상당히 일반적이며 [5][6]토양의 임의 이기종 압축 및 전단파 속도 프로파일을 촬영할 수 있다.

탄성파는 지진진동기를 지면에 배치하여 조사대상 현장을 탐사하는 데 사용된다.이러한 파동은 토양을 통해 전파되며, 조사 대상 현장의 이종 지질 구조 때문에 다중 반사 및 굴절이 발생한다.지진 진동자에 대한 현장의 응답은 센서(지진자)에 의해 측정되며 지면에도 배치된다.전면파형 반전에 근거한 프로파일링에는 2개의 키 컴포넌트가 필요합니다.이러한 구성요소는 a) 반무한 [7]영역에서 탄성파의 시뮬레이션을 위한 컴퓨터 모델, b) [8]토양에 대한 초기 가정된 재료 분포를 반복적으로 업데이트하여 계산된 반응이 측정된 응답과 일치하는 최적화 프레임워크이다.

기타 기술

토목 공학에서는 지형 지도 작성, 계획 및 환경 영향 평가에 원격 감지 정보를 사용할 수도 있습니다.또한 공중 전자파 조사는 도로, 댐 및 기타 구조물의 계획 및 엔지니어링 시 연성 퇴적물의 특성을 파악하기 위해 사용된다.

자기공명학은 지하수 저수지의 묘사, 위험물질 저장지역(예: 원자력발전소 및 핵폐기물 저장시설) 주변의 결함 지도 작성 및 높은 수준의 지진 활동 대상 수력 발전 댐과 같은 주요 구조물이 있는 지역의 지진 전조 모니터링에 유용한 것으로 입증되었다.

BS 5930은 영국에서 현장조사를 위한 실무규범으로 사용되는 표준입니다.

고고학

다음 항목도 참조하십시오.지구물리조사(고고고학)

지상 투과 레이더는 매장된 유물(예: 무덤, 격납고, 난파지, 그리고 다른 얕게 매장된 고고학적 장소)을 지도화하는 데 사용될 수 있습니다.

지상 자기장 조사는 매몰된 철 금속을 탐지하는 데 사용될 수 있으며, 난파선, 금속 파편이 널려 있는 현대 전쟁터, 그리고 대규모 고대 유적과 같은 미묘한 교란까지도 탐지하는 데 유용합니다.

음파 탐지 시스템은 난파선을 탐지하는 데 사용될 수 있다.

자력계를 이용한 지구물리학적 조사

법의학

지상 투과 레이더를 사용하여 무덤을 탐지할 수 있습니다.

불발탄 무기 검출

자기 및 전자기 조사를 사용하여 불발탄을 찾을 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Malehmir, Alireza; Urosevic, Milovan; Bellefleur, Gilles; Juhlin, Christopher; Milkereit, Bernd (September 2012). "Seismic methods in mineral exploration and mine planning — Introduction". Geophysics. 77 (5): WC1–WC2. doi:10.1190/2012-0724-SPSEIN.1. hdl:20.500.11937/5522. ISSN 0016-8033.
  2. ^ Khan, S.D.; Jacobson, S. (2008). "Remote Sensing and Geochemistry for Detecting Hydrocarbon Microseepages". Geological Society of America Bulletin. 120 (1–2): 96–105. Bibcode:2008GSAB..120...96K. doi:10.1130/b26182.1.
  3. ^ Petrovic, A.; Khan, S.D.; Chafetz, H. (2008). "Remote detection and geochemical studies for finding hydrocarbon-induced alterations in Lisbon Valley, Utah". Marine and Petroleum Geology. 25 (8): 696–705. doi:10.1016/j.marpetgeo.2008.03.008.
  4. ^ Stéphane Sainson, 전자 해저 벌목, 지구 과학자를 위한 새로운 도구.Ed. Springer, 2017년
  5. ^ Kallivokas, L.F.; Fathi, A.; Kucukcoban, S.; Stokoe II, K.H.; Bielak, J.; Ghattas, O. (2013). "Site characterization using full waveform inversion". Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 47: 62–82. doi:10.1016/j.soildyn.2012.12.012.
  6. ^ Fathi, Arash; Poursartip, Babak; Stokoe II, Kenneth H; Kallivokas, Loukas F. (2016). "Three-dimensional P- and S-wave velocity profiling of geotechnical sites using full-waveform inversion driven by field data". Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 87: 63–81. doi:10.1016/j.soildyn.2016.04.010.
  7. ^ Fathi, Arash; Poursartip, Babak; Kallivokas, Loukas (2015). "Time‐domain hybrid formulations for wave simulations in three‐dimensional PML‐truncated heterogeneous media". International Journal for Numerical Methods in Engineering. 101 (3): 165–198. Bibcode:2015IJNME.101..165F. doi:10.1002/nme.4780.
  8. ^ Fathi, Arash; Kallivokas, Loukas; Poursartip, Babak (2015). "Full-waveform inversion in three-dimensional PML-truncated elastic media". Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 296: 39–72. arXiv:1504.08340. Bibcode:2015CMAME.296...39F. doi:10.1016/j.cma.2015.07.008.