L'exploration géologique est une activité visant à identifier et à préparer l'exploitation de gisements minéraux à l'échelle industrielle. Au cours de l'exécution de ces travaux, le placement des couches fossiles, les conditions de leur formation et de leur composition sont également étudiés. Par ailleurs, les composants accompagnant les gisements minéraux sont étudiés, notamment les métaux rares, les gaz associés, le soufre, etc., et la possibilité de leur extraction ou de leur élimination est en cours de détermination.
L'exploration géologique implique une analyse des conditions naturelles et climatiques dans les zones de travail, ainsi que des conditions socio-économiques pour la mise en œuvre de projets spécifiques. Il s'agit d'étudier les méthodes possibles d'exploitation minière, sous réserve d'une exploitation rationnelle des blocs et de minimiser les dommages possibles à l'environnement. Les résultats des travaux d'exploration géologique sont le calcul et l'approbation des réserves minérales, l'évaluation de leurs ressources quantitatives, y compris celles prévisionnelles.
Si les gisements minéraux reçoivent une évaluation positive à la suite des activités de prospection et d'évaluation, l'exploration du gisement découvert est effectuée directement. Au cours de son parcours, la structure géologique du site, les dimensions, les conditions d'occurrence et la disposition spatiale des gisements sont précisées. De plus, la qualité et la quantité des minéraux ainsi que les facteurs technologiques qui détermineront les conditions d'exploitation du bloc sont calculés.
Exploration sismique, électrique et gravitationnelle
L'exploration sismique est l'une des méthodes les plus efficaces et les plus populaires d'exploration géologique primaire des gisements, principalement des gisements de pétrole et de gaz. Son principe repose sur l'enregistrement des ondes sismiques, créées artificiellement à l'aide d'une source d'ondes spéciale, généralement un explosif. Le TNT est placé dans des puits peu profonds. Les vibrateurs de voiture peuvent être utilisés pour initier des vibrations à impulsions longues et courtes.
Installation vibrante Nomad-65
A l'aide d'une source, une surpression se crée dans la roche et des vibrations périodiques se propagent. Ces ondes rencontrent des couches avec des indices d'élasticité différents, après quoi elles changent non seulement la direction, mais aussi l'amplitude, et créent également de nouvelles vibrations. Des capteurs récepteurs sont placés le long du trajet des ondes, qui enregistrent les vibrations et transmettent les signaux reçus aux opérateurs. Les complexes sismiques sont des systèmes standards comprenant une source et jusqu'à 300 récepteurs situés à 25 à 50 mètres les uns des autres. Si l’opérateur choisit la bonne conception, cela permet aux chercheurs d’obtenir les informations nécessaires sans frais inutiles.
Exploration sismique : 1 - système de transmission ; 2 - système de réception ; 3 - récepteurs sismiques ; 4 - onde sismique ; 5 - onde sismique réfléchie ; 6 - formation pétrolifère
Selon la localisation des sources et des récepteurs de vibrations les uns par rapport aux autres, on distingue les types d'exploration sismique suivants :
- source et récepteur combinés - 1D ;
- localisation de la source et des récepteurs sur la même ligne - 2D ;
- placement des récepteurs sur des lignes parallèles le long de la zone du site - 3D ;
- répétition périodique de l'exploration 3D lors du développement du terrain - 4D.
Après avoir enregistré et enregistré les oscillations, celles-ci sont analysées afin de déterminer les caractéristiques de propagation et les propriétés des ondes. En particulier, des informations géologiques sur les limites sismiques sont extraites. Les sismogrammes obtenus nécessitent un traitement sérieux, car ils incluent généralement des interférences dans les conditions de terrain. Quant aux ondes utiles, elles sont souvent difficiles à interpréter. La technologie informatique moderne est utilisée pour analyser les données.
Les signaux sont amplifiés, filtrés, débarrassés des vibrations indésirables et convertis au format numérique, après quoi ils sont envoyés à une station sismique pour observations. Sur la base des résultats du traitement, les géologues reçoivent du matériel pour une interprétation plus approfondie. Si des zones anormales de propagation des ondes sont identifiées sur les coupes géologiques obtenues, cela constitue en règle générale une preuve de la présence de gisements minéraux.
Bien qu'elle présente un avantage significatif - une précision de mesure élevée, l'exploration sismique présente un certain nombre d'inconvénients importants. En particulier, les géologues sont incapables de déterminer la qualité des gisements minéraux et ne peuvent pas recourir à l'exploration sismique en terrain difficile. De plus, en présence d’horizons salins, une telle exploration est inefficace. L’utilisation d’explosifs peut à son tour avoir un impact négatif sur l’écosystème de la zone étudiée.
Pose d'une source explosive de vibrations sismiques
Un autre type d’exploration géologique populaire est l’exploration électrique. Cette zone comprend des méthodes d'exploration du sous-sol, qui sont utilisées à la fois pour étudier les couches supérieures de la roche et pour l'exploration en profondeur. À leur tour, ils sont divisés en deux grands groupes.
Méthodes de prospection électrique :
- Méthodes d'induction.
- Méthodes de résistance.
L'exploration du sous-sol par méthodes d'induction implique la création d'un champ électromagnétique dû à l'effet de l'induction magnétique sous l'influence d'un champ électrique alternatif ou d'un champ magnétique. Disposant des informations sur les paramètres de la source de champ, l'opérateur peut mesurer librement les composantes magnétiques et électriques du champ induit et, ainsi, restituer les paramètres de l'environnement de leur origine.
À leur tour, les méthodes de résistance sont basées sur le passage d'électrodes à courant continu à travers le sol. La tension provoquée par ce courant provenant du premier au deuxième groupe d'électrodes est mesurée. Si vous disposez d’informations sur la tension et le courant, vous pouvez calculer la résistance du milieu à travers lequel l’électricité passe. Grâce à la configuration des électrodes, la zone de l'espace dans laquelle la résistance change est déterminée avec précision.
Schéma de principe de la prospection électrique utilisant des méthodes de résistance : 1 - ligne d'alimentation ; 2 - ligne de mesure ; 3 - mesurer la mise à la terre ; 4 - mise à la terre de l'alimentation ; 5 - domaine d'études ; 6 - lignes actuelles
Station de prospection électrique pour sondage électrique vertical
La recherche d’éventuels gisements minéraux se fait également par exploration gravitationnelle. Il repose sur le principe de mesure de l’accélération due à la gravité. Cette dernière dépend non seulement des paramètres de la planète dans son ensemble, mais aussi de la densité anormale de roches dans les zones de recherche. Ainsi, l'hétérogénéité de la densité des horizons souterrains se calcule facilement dans un champ gravitationnel.
Recherche de gisements de minéraux solides
Bien que les méthodes spécifiques d'exploration des gisements dépendent de la possibilité d'utiliser certains moyens techniques dans des conditions spécifiques, pour identifier les gisements de minéraux solides (minerais, minéraux, etc.), les activités correspondantes se déroulent généralement en six étapes typiques :
1. Travaux d'études géophysiques et géologiques. Cette étape implique l’exploration de grandes structures géologiques dans lesquelles des minéraux sont susceptibles d’être présents. A l'issue de cette étape, les sites prometteurs sont transférés vers des travaux de prospection spécialisés.
2. Recherchez des dépôts. Les géologues travaillent à la découverte de réserves de certains types de minéraux. Les travaux se déroulent en plusieurs étapes intermédiaires. Tout d'abord, une recherche générale est effectuée pour identifier les limites de la zone de gisements minéraux potentiels. Ensuite, des chantiers miniers ou des puits sont construits pour réaliser des études structurelles et géologiques. Sur la base des résultats, l'importance industrielle potentielle des gisements est évaluée. Si la recherche s'avère productive, dans ce cas, les ressources sont calculées dans la catégorie C2. Des prévisions quantitatives de production sont en cours d'élaboration et une étude de faisabilité (étude de faisabilité) pour la poursuite de l'exploration géologique est en cours d'élaboration.
3. Reconnaissance préliminaire. Les géologues déterminent l'importance industrielle du site, les paramètres du gisement, les propriétés technologiques et la taille des formations minérales, ainsi que les conditions d'occurrence. Une description préliminaire des conditions de développement du bloc est en cours d'élaboration. Les résultats de ces travaux sont le calcul des réserves non seulement dans les catégories C2, mais aussi C1, ainsi qu'une étude de faisabilité pour une exploration détaillée. Au stade préliminaire de l'exploration, des forages (profonds, carottés ou percutants) sont utilisés. Lors de l'étude des gisements de métaux non ferreux, des galeries, des petits puits, des fosses sont aménagés à des fins d'échantillonnage.
4. Reconnaissance détaillée. Cette étape de travaux est réalisée exclusivement dans des zones présentant une valeur industrielle avérée des réserves. Un calcul complémentaire des réserves des catégories A et B est effectué. À l'issue de cette étape, les données suffisantes pour démarrer l'exploitation commerciale du champ doivent être collectées conformément aux exigences de l'étude de la zone d'étude, conformément à la classification. des réserves et des ressources prévues.
5. Exploration supplémentaire. Elle est réalisée dans des domaines insuffisamment étudiés lors des étapes précédentes des travaux. De plus, elle est réalisée au sein des flancs, des zones isolées et dans les horizons profonds des lotissements miniers. A ce stade, un transfert séquentiel de ressources des catégories C1 et C2 vers les classes supérieures est effectué, et de nouvelles réserves identifiées sont calculées. Sur un certain nombre de sites, des mines profondes sont construites à des fins d'exploration et d'exploitation.
6. Reconnaissance opérationnelle. Ce type d'exploration est réalisé simultanément à des travaux de creusement de tunnels destinés à préparer les chantiers. Les activités d'exploration sont réalisées avant le début des opérations de défrichement afin d'assurer la production au stade actuel, à savoir clarifier les informations sur les gisements obtenues aux étapes d'exploration détaillée. Nous parlons de données concernant la qualité, les conditions d'occurrence, la structure et la morphologie des formations. Au stade de l'exploration opérationnelle, le fonçage des chantiers verticaux, horizontaux et inclinés constitue la principale méthode de travail. De plus, il est possible de construire des puits perforants - sans noyau - ou à carottage pour obtenir des carottes.
Caractéristiques de l'exploration des champs de pétrole et de gaz
Les spécificités de l'exploration géologique des champs de pétrole et de gaz sont déterminées par la présence et les propriétés naturelles de ces minéraux. Une particularité du pétrole et du gaz est que leurs gisements sont généralement situés dans les mêmes zones. Le gaz peut soit être dissous dans le pétrole, soit former des bouchons de gaz dans la partie supérieure de l'espace occupé par « l'or noir ».
L'accumulation d'hydrocarbures se produit dans les coquilles sédimentaires de la planète. Au total, environ six cents bassins pétroliers et gaziers ont été identifiés dans le monde. Le pétrole et le gaz se trouvent à des profondeurs allant d’un à plusieurs kilomètres et sont répartis dans des vides microscopiques. Environ 85 % des réserves sont concentrées dans des roches sableuses limoneuses avec une couche d'argile, les ressources restantes sont dans des roches de type carbonate. Les réserves de gisements du plateau sont énormes, mais le degré de leur exploration est extrêmement faible. Pronedra a écrit plus tôt que, selon le ministère des Richesses naturelles, plus de 90 % de la zone du plateau arctique n'a pas été explorée.
Les expéditions géologiques qui étudient les gisements de pétrole et de gaz réalisent une série de travaux pour étudier la structure des blocs, identifier les formations productives, calculer les débits attendus de pétrole, de gaz et de condensats, ainsi que la pression dans les gisements. Toutes ces données servent à l'élaboration des projets de travaux d'exploitation, ainsi qu'aux justifications de calcul pour le développement industriel des sites.
L'exploration géologique commence selon le schéma standard - par l'étude et l'établissement de cartes géologiques. À l’avenir, la reconnaissance gravitationnelle sera utilisée. L'identification des réserves à l'aide de cette méthode est due à la particularité des roches saturées de pétrole et de gaz : leur densité est plus faible et, par conséquent, l'accélération de la gravité sera plus faible. Les ressources pétrolières et gazières sont identifiées, entre autres, à l'aide d'explorations aéromagnétiques spécifiques visant à identifier les anticlilinaux - des pièges géologiques pour les hydrocarbures en migration jusqu'à sept kilomètres de profondeur.
Les relevés aéromagnétiques sont effectués à l'aide de magnétomètres situés dans la queue de l'avion.
Une particularité de l'exploration sismique est que ce type de recherche lors de la recherche de réserves de pétrole et de gaz est effectué non seulement pour identifier les gisements, mais également pour déterminer les emplacements optimaux pour le forage des puits d'exploration. L’une des méthodes efficaces pour détecter les ressources en « or noir » et en « carburant bleu » est le sondage sismique basse fréquence. Cette méthode est basée sur l'analyse des changements anormaux du spectre du fond sismique naturel dans la zone où se trouvent les gisements à des fréquences allant jusqu'à 10 hertz.
Le pétrole et le gaz sont également identifiés à l'aide de techniques d'exploration géochimique. Les géologues analysent la composition des eaux souterraines pour déterminer la teneur en composants organiques et en gaz. Une augmentation de la concentration de ces éléments par unité de volume d'un échantillon d'eau peut indiquer la proximité d'une formation. Cependant, la méthode d'exploration des hydrocarbures la plus fiable et la plus efficace à l'heure actuelle est le forage direct d'un puits pour déterminer dans quelle mesure leurs volumes sont suffisants pour le développement industriel du gisement. En moyenne, de telles réserves ne sont découvertes que dans un tiers des cas après forage.
Forage du puits d'exploration « Shakhrinav-1p », Tadjikistan
Dans la Russie moderne, l'exploration géologique des ressources pétrolières et gazières est réalisée non seulement dans le but de développer immédiatement des blocs spécifiques, mais également pour l'augmentation générale de la quantité d'hydrocarbures conformément aux exigences de la stratégie énergétique, calculée jusqu'en 2020. . Rappelons que, selon Vladimir Poutine, l'exploration géologique est extrêmement importante pour l'économie russe. La découverte et l'étude de nouveaux gisements sont un travail d'avenir, puisque les ressources identifiées constituent en réalité une matière première contribuant à l'avenir du pays.
EXPLORATION DE DÉPÔTS MINÉRAUX SOLIDES (a. exploration minérale; n. Prospektion der Mineralienlagerstatten, Erkundung der festen Bodenschatze; f. prospection des gisements mineraux, exploration des gotes mineraux; i. prospeccion de yacimientos de Minerales, exploracion de depositos de Minerales) - complexe travaux menés pour déterminer l'importance industrielle des gisements minéraux qui ont reçu une évaluation positive à la suite de travaux de prospection et d'évaluation.
Les réserves pour le réapprovisionnement des objets de reconnaissance ont également été explorées auparavant, mais pour diverses raisons incluses dans le bilan. Leur révision (réévaluation) répétée, réalisée sur la base de nouveaux concepts géologiques et génétiques, de l'évolution des conditions du marché, de l'émergence de moyens plus avancés d'exploration des gisements et de nouveaux schémas technologiques et de traitement des matières premières minérales, rend parfois Il est possible de justifier le transfert de certains de ces objets précédemment étudiés en exploration préalable de gisements sans effectuer de travaux de terrain supplémentaires. Au cours de l'exploration des gisements, les paramètres géologiques et industriels des gisements sont établis, nécessaires à leur évaluation industrielle, à la conception de la construction des entreprises minières, à la fourniture des travaux opérationnels et au traitement des minéraux extraits. Par exemple, la morphologie des corps minéraux est déterminée, ce qui est d'une importance capitale pour le choix d'un système pour leur développement ultérieur. Les contours des corps minéraux sont établis en tenant compte des limites géologiques (contacts de roches lithologiquement différentes, surfaces de failles, etc.) et en fonction des données d'échantillonnage (voir), de la teneur moyenne en composants principaux et associés, de la présence d'impuretés nocives, de la nature de la répartition des minéraux, etc.
Les méthodes d'exploration sur le terrain sont déterminées par un ensemble de moyens techniques appropriés qui assurent la réception des informations les plus complètes sur l'intersection d'exploration ou le volume géologique dans son ensemble. Lors de l'exploration préliminaire, le principal type de travaux est le forage : à impact (lors de l'exploration des placers), carotté (avec et sans carottage), profond ; dans les cas particulièrement difficiles (en règle générale, lors de l'exploration de gisements de minerais de métaux non ferreux et rares), des fosses profondes, des puits peu profonds et des galeries sont utilisés. Leur objectif est de confirmer les données des forages exploratoires, de clarifier la structure des sections les plus complexes du champ et de collecter des échantillons technologiques. L'exploration détaillée et l'exploration supplémentaire des gisements sont généralement effectuées sur la base de forages ; Sur certains sites, des mines d'exploration profonde et d'exploration et de production sont également forées. Les principaux types de travaux lors de l'exploration opérationnelle sont les chantiers miniers (horizontaux, verticaux et inclinés) et les puits souterrains (généralement de courte longueur) - carottés et perforants (sans carottage). Pour obtenir un maximum d'informations sur la structure des gisements et les schémas de répartition des minéraux avec un minimum de dépenses, les chantiers miniers d'exploration sont localisés de telle manière qu'ils recoupent toute l'épaisseur de la zone prometteuse (horizon, structure), et l'exploration les profils (groupes d'intersections d'exploration) sont situés principalement en travers de la direction de cette dernière.
L'ensemble des moyens techniques d'exploration des gisements est déterminé par le type de travaux : il s'agit de trancheuses et d'excavatrices multi-godes pour creuser des fossés et des tranchées, des bulldozers pour dégager et ouvrir les affleurements rocheux, ainsi que l'exploration de tranchées de placers, des ensembles d'auto -équipements propulsés pour creuser des fosses et des puits de cartographie et de prospection, mécanismes de déclenchement pour le fonçage de trous profonds et de mines, divers types d'appareils de forage pour le forage de puits d'exploration, dispositifs automatisés d'échantillonnage et d'analyse, équipements géophysiques de terrain avec ordinateur pour le traitement rapide des données reçues , etc.
Un élément indispensable des travaux d'exploration géologique à toutes les étapes est le traitement documentaire des matériaux. Sur la base des matériaux de la documentation géologique primaire et de l'échantillonnage, des plans et coupes horizontaux consolidés sont établis - base du calcul des réserves minérales. Les mêmes données sont utilisées pour établir des cartes géologiques et structurelles détaillées, sur la base desquelles des cartes de prévision sont construites, qui servent de base à l'élaboration de projets pour des travaux ultérieurs.
L'essentiel des travaux d'exploration préliminaire et détaillée des gisements, ainsi que, si nécessaire, d'exploration complémentaire, sont réalisés par les organismes du ministère de la Géologie du CCCP aux frais du budget de l'État. L'exploration de certains gisements, principalement de matériaux de construction locaux, est réalisée dans le cadre d'accords économiques avec les organismes intéressés. L'exploration opérationnelle est réalisée par des organismes industriels ; L'essentiel des coûts de sa mise en œuvre repose sur le coût des produits manufacturés. Lors du développement de gisements, il y a un remboursement partiel des fonds précédemment dépensés en exploration par le ministère de la Géologie (aux taux de remboursement approuvés pour chaque type de minéral séparément).
Les exigences relatives aux travaux effectués à chaque étape de l'exploration sur le terrain sont formulées dans les directives pertinentes approuvées par le ministère de la Géologie du CCCP. Les résultats des travaux d'exploration (informations sur les réserves du gisement, la qualité et le degré de fabricabilité des minéraux qui le composent, les conditions techniques et économiques de développement, les résultats des calculs économiques pour l'infrastructure de l'entreprise conçue, le coût de production, etc.) doivent garantir la justification des coûts de développement industriel du gisement et le retour sur investissement. Lorsque des gisements importants et riches sont découverts, en particulier des types rares de matières premières minérales, il est permis de combiner certaines étapes des travaux d'exploration. Dans les gisements minéraux de structure géologique très complexe (matières premières piézo-optiques, minerais de métaux nobles et certains métaux rares, etc.), l'exploration des gisements est réalisée avec la mise en valeur associée de corps minéraux identifiés. Dans ce cas, les réserves sont généralement calculées uniquement dans les catégories inférieures.
Les méthodes méthodologiques d'exploration des gisements de nouveaux types de minéraux solides (par exemple situés au fond des mers et des océans) ont leurs propres caractéristiques (voir Exploration marine des gisements).
Le montant des coûts d'exploration des gisements dépend de l'ampleur des gisements, de leur degré de complexité géologique, du type et du type de minéraux, du développement économique de la région et d'autres facteurs et peut atteindre plusieurs dizaines de millions de roubles. En général, les travaux d'exploration ne représentent pas plus de 40 % des allocations pour l'exploration géologique, incl. pour l'exploration préliminaire des gisements - plus de la moitié.
Pour la première fois, un cours sur l'exploration des gisements (« exploration business ») fut donné en 1924 à Petrograd par K. M. Markov. Dans les années 30 N.V. Arsenyev, N.V. Baryshev, I.S. Vasilyev, S.V. Kumpan et autres, et dans les années 50-60. V. M. Borzunov, A. B. Kazhdan, I. D. Kogan, K. V. Mironov, E. O. Pogrebitsky, A. P. Prokofiev, V. I. Smirnov, P. A. Shekhtman, A. A. Yakzhin et d'autres ont publié un certain nombre de manuels pédagogiques et méthodologiques, ainsi que des ouvrages monographiques. Le cours sur les techniques d'exploration des gisements est dispensé dans de nombreuses universités géologiques et dans plusieurs d'entre elles, des départements du profil correspondant ont été créés. La méthodologie d'exploration des gisements synthétise l'expérience des sciences géologiques connexes (géologie minérale, géologie structurale, etc.) et fait largement appel aux méthodes de recherche modernes, notamment mathématiques (par ordinateur).
Exploration géologique
Les accumulations de pétrole et de gaz sont associées à la structure géologique de l'intérieur de la Terre ; par conséquent, l'étude de cette structure et l'établissement de cartes géologiques des régions constituent la base de toutes les méthodes de recherche de pétrole et de gaz.
La géophysique est un complexe de sciences qui étudie la structure de la Terre à l'aide de méthodes physiques. La géophysique au sens large étudie la physique de la Terre solide (croûte terrestre, manteau
Externe liquide et noyau interne solide), physique des océans, des eaux de surface des terres (lacs, rivières, glaces) et souterraines, ainsi que physique atmosphérique (météorologie, climatologie, aéronomie).
La géophysique d'exploration est une branche de la géophysique consacrée à l'étude de la structure de la Terre afin de rechercher et de clarifier la structure des gisements minéraux, ainsi que d'identifier les conditions préalables à leur formation. La géophysique d'exploration est réalisée sur terre, dans les mers, les océans et les plans d'eau douce, dans les puits, depuis les airs et depuis l'espace. La géophysique d'exploration est un élément important du processus d'exploration géologique en raison de sa grande efficacité, de sa fiabilité, de son faible coût et de sa rapidité.
Les méthodes de recherche géophysiques sont une branche scientifique et appliquée de la géophysique conçue pour étudier les couches supérieures de la Terre, la recherche et l'exploration de minéraux, l'ingénierie géologique, hydrogéologique, permafrost-glaciologique et autres et basée sur l'étude des champs naturels et artificiels de la Terre. La géophysique, étant à l'intersection de plusieurs sciences (géologie, physique, chimie, mathématiques, astronomie et géographie), étudie l'origine et la structure de divers champs physiques de la Terre et les processus physiques qui s'y déroulent et à proximité de l'espace. Le sujet de recherche dans les sections scientifiques et appliquées de la géophysique est la couverture sédimentaire, le socle cristallin, la croûte terrestre et le manteau supérieur avec une profondeur totale allant jusqu'à 100 km.
Le nombre total de méthodes ou de modifications géophysiques dépasse 100 et il existe diverses classifications. Les méthodes SIG sont très diverses et utilisent TOUS LES TYPES DE CHAMPS PHYSIQUES (contraintes électriques, électromagnétiques, thermiques, nucléaires, gravitationnelles, mécaniques). En fonction des champs physiques de la Terre utilisés, elles sont divisées en prospection gravimétrique, prospection magnétique, prospection électrique, prospection sismique, géophysique nucléaire et prospection thermique, également appelées méthodes de recherche gravimétrique, magnétique, électromagnétique, sismique, physique nucléaire et géophysique thermique. Dans les deux premiers, les champs naturels sont utilisés, et dans le reste, les champs physiques naturels et artificiels de la Terre sont utilisés. Les champs physiques naturels (passifs) de la Terre comprennent gravitationnel (champ gravitationnel), géomagnétique, électromagnétique (de diverses natures), sismique (champ de vibrations élastiques résultant de tremblements de terre), radioactif et thermique. Les champs physiques suivants sont classés comme artificiels (actifs) : électrique, électromagnétique, sismique (champ de vibrations élastiques provoquées artificiellement), rayonnement nucléaire secondaire, thermique (champ de température).
Chaque champ physique est déterminé par ses propres paramètres. Par exemple, le champ gravitationnel est caractérisé par l'accélération de la gravité g et les dérivées secondes du potentiel, le champ géomagnétique - par le vecteur intensité totale et ses différents éléments, le champ électromagnétique - par les vecteurs des composantes magnétiques et électriques, le champ élastique - par le temps et les vitesses de propagation de diverses ondes élastiques, la physique nucléaire - par les intensités des rayonnements naturels et artificiels, thermique - la répartition des températures et des flux de chaleur.
La possibilité fondamentale de mener une exploration géologique basée sur l'étude de divers champs physiques de la Terre est déterminée par le fait que la répartition des paramètres de champ à la surface ou dans les profondeurs de la Terre, dans la mer, l'océan ou dans l'air dépend non seulement de la structure générale de la Terre et de l'espace proche de la Terre, mais aussi de l'origine ou de la méthode de création des champs, c'est-à-dire à partir d'un champ normal, mais aussi des inhomogénéités de l'environnement géologique qui créent des champs anormaux. En d'autres termes, la géophysique sert à identifier les anomalies dans les champs physiques causées par des inhomogénéités de la structure géologique, associées à des changements dans les propriétés physiques et les paramètres géométriques des couches, des objets géologiques ou artificiels.
Les informations géophysiques reflètent l'hétérogénéité physique et géologique du milieu en plan, en profondeur et dans le temps. Dans ce cas, l'apparition d'anomalies est due au fait que l'objet de recherche, appelé objet perturbateur, soit crée lui-même des champs pour des raisons naturelles, par exemple une magnétisation accrue, soit déforme un champ artificiel en raison de différences de propriétés physiques, par exemple, la réflexion d'ondes élastiques ou électromagnétiques à partir de contacts d'épaisseur différente
Si les méthodes géologiques et géochimiques sont des méthodes directes à courte portée basées sur une étude directe, ponctuelle ou locale de la composition minérale, pétrographique ou géochimique des roches exposées par les chantiers, alors les méthodes géophysiques sont indirectes, à longue portée, garantissant l'uniformité et la nature volumétrique. des informations reçues et une profondeur presque illimitée. Dans le même temps, la productivité des travaux géophysiques est nettement plus élevée et le coût est plusieurs fois inférieur à celui de l'exploration utilisant des puits peu profonds (jusqu'à 100 m) et des centaines de fois inférieur lors du forage de puits profonds (plus de 1 km). En augmentant l'efficacité géologique et économique de l'exploration souterraine, les méthodes de recherche géophysiques constituent le domaine le plus important de la géologie moderne.
La détection des anomalies géophysiques est un problème technique et mathématique complexe, puisqu'elle s'effectue dans le contexte d'un champ normal pas toujours homogène et calme, mais parmi diverses interférences de nature géologique, naturelle, anthropique (hétérogénéité de la partie supérieure de l'environnement géologique, du terrain accidenté, des interférences spatiales, atmosphériques, climatiques, industrielles et autres).
En mesurant certains paramètres physiques le long de systèmes de profils ou de tracés généralement parallèles et en identifiant des anomalies, on peut juger des propriétés des roches et de la structure géologique de la zone d'étude.
Les anomalies qui en résultent sont déterminées avant tout par les changements dans les propriétés physiques des roches en fonction de la superficie et de la profondeur. Par exemple, le champ gravitationnel dépend des changements dans la densité des roches ; champ magnétique - susceptibilité magnétique et magnétisation résiduelle ; champs électriques et électromagnétiques - de la résistivité électrique des roches, de la perméabilité diélectrique et magnétique, de l'activité électrochimique et de la polarisabilité ; le champ élastique dépend de la vitesse de propagation des différents types d'ondes, et celle-ci, à son tour, de la densité et des constantes élastiques ; nucléaire - de la radioactivité naturelle, des propriétés gamma et neutroniques ; champ thermique - de la conductivité thermique de la capacité thermique, etc.
Les propriétés physiques des différentes roches varient parfois dans de petites limites (par exemple, la densité – de 1 à 6 g/cm3), et parfois dans des limites très larges (par exemple, la résistivité électrique – de 0,001 à 1015 Ohm-m). Compte tenu de la dépendance à l'égard d'un certain nombre de facteurs physiques et géologiques, une même roche peut être caractérisée par des propriétés différentes et, à l'inverse, différentes roches peuvent ne pas différer par certaines propriétés. L'étude des propriétés physiques des roches et de leur lien avec la composition minérale et pétrophysique, ainsi que la saturation en eau, en pétrole et en gaz, fait l'objet de recherches en pétrophysique.
Il existe différentes classifications appliquées (cibles) des méthodes géophysiques. Les méthodes géophysiques régionales sont destinées aux études profondes hors échelle jusqu'à 100 km de profondeur (géophysique profonde), aux études structurales à petite et moyenne échelle à des profondeurs d'environ 10 km (géophysique structurale) et aux levés de cartographie et de prospection à grande échelle en profondeur. jusqu'à 2 km (cartographie et prospection géophysique). L'exploration comprend la géophysique du pétrole et du gaz, des minerais, des métaux non métalliques et du charbon, utilisée pour la prospection et l'exploration de gisements de minéraux pertinents. Parfois, la géophysique régionale, pétrolière et gazière est combinée en géophysique structurale. La géophysique technique-hydrogéologique combine des méthodes destinées à la recherche technique-géologique, pergélisol-glaciologique, hydrogéologique, de remise en état des sols et technogénique. La géophysique technogénique fait référence aux méthodes de surveillance, c'est-à-dire aux systèmes permettant d'étudier, de suivre et de surveiller les changements de l'état de l'environnement résultant de l'activité humaine (y compris le contrôle de la pollution et la protection de l'environnement des eaux souterraines et de l'environnement géologique). Cela inclut également les méthodes d'étude des conditions de transfert d'énergie, de corrosion des structures métalliques, de recherche d'objets enterrés, par exemple archéologiques, etc.
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Cependant, ayant émergé comme exploration géologique appliquée, les méthodes de recherche géophysiques sont utilisées dans d’autres domaines de l’activité humaine.
Selon le lieu de travail, les méthodes de recherche géophysique sont divisées en complexes technologiques suivants : aérospatiale (à distance), sur le terrain (au sol), aquatoriale (océan, mer, rivière), souterraine (mines) et recherche de puits géophysiques (SIG) ou diagraphie. . Parfois, les méthodes à distance d'étude de la surface et des profondeurs de la Terre à l'aide d'avions, d'hélicoptères, de satellites artificiels, d'engins spatiaux habités et de stations orbitales ne sont pas considérées comme géophysiques, car ces travaux sont dominés par la prise de vue dans le domaine visible du spectre des ondes électromagnétiques (photo et télévision tournage). Parallèlement, en plus de ces observations visuelles, des méthodes à distance de la gamme invisible des ondes électromagnétiques sont de plus en plus utilisées : infrarouges, radar (radar et radio-thermique), ondes radio, nucléaires, magnétiques et autres, purement géophysiques. Une place particulière est occupée par les levés géophysiques de puits, qui diffèrent des autres méthodes géophysiques par des équipements spéciaux et des techniques d'observation et sont d'une grande importance pratique dans la documentation des sections de puits.
Les coquilles supérieures de la Terre font l'objet de recherches non seulement par les méthodes géophysiques, mais aussi par d'autres sciences : géologie avec toutes ses branches, géochimie, géographie, etc.
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Les méthodes de recherche géophysique, fondées sur ces sciences, sont avant tout géologiques. En même temps, en fournissant toutes les informations possibles aux autres géosciences, elles changent la nature même de l’exploration géologique.
La théorie des méthodes de recherche géophysiques - physiques et mathématiques. La modélisation mathématique, c'est-à-dire la résolution de problèmes géophysiques à l'aide des mathématiques, est si complexe que ses avancées avancées et le plus haut niveau d'informatisation sont utilisés ici. L'appareil mathématique est considérablement amélioré sur les problèmes géophysiques. Solution mathématique au problème direct de la géophysique, ᴛ.ᴇ. La détermination des paramètres de terrain à partir des propriétés et des tailles connues des corps géologiques, bien que parfois très difficile, est unique. Dans le même temps, la même distribution des paramètres physiques du champ peut correspondre à différents rapports de propriétés physiques et de tailles d'objets géologiques. En d'autres termes, la solution mathématique au problème inverse de la géophysique, c'est-à-dire la détermination de la taille des objets géologiques et des propriétés des roches qui les constituent à partir du champ observé, est non seulement beaucoup plus compliquée, mais aussi, en règle générale, pas la même. seulement un.
Au cours des études géologiques et géophysiques, les types de cartes suivants sont établis (à l'exception des profils géologiques et des schémas de corrélation) :
– l'épaisseur totale de l'horizon, qui est habituellement construite pour étudier les conditions de sédimentation, les caractéristiques paléotectoniques, etc. ;
– l'épaisseur effective de l'horizon (formation), qui montre l'épaisseur totale des seules couches de réservoir perméables. Ces cartes sont utilisées pour calculer les réserves de pétrole et de gaz, concevoir et analyser le développement des gisements pétroliers. Dans le même temps, sur la base de problèmes pratiques, ainsi que de la carte d'épaisseur effective, des cartes de l'épaisseur effective saturée en pétrole de la formation sont construites, qui montrent uniquement l'épaisseur des formations poreuses saturées en pétrole ;
– la répartition des réservoirs ou intervalles zonaux, sur la base de laquelle est appréciée la discontinuité des formations productives. Le plus souvent, ces cartes sont combinées avec des cartes de pouvoir efficaces ;
– répartition des zones de confluence des couches, qui permettent d'établir d'éventuelles zones d'écoulements pétroliers ou d'arrosage dus à la confluence avec l'aquifère ;
– la porosité et la perméabilité, utilisées pour étudier la nature et les schémas d'évolution des propriétés réservoir des formations. Ces cartes ne sont établies que dans les cas où une grande quantité d'éléments factuels a été accumulée sur le gisement, qui éclaire plus ou moins uniformément toute la zone du gisement et si les valeurs des paramètres indiqués varient considérablement sur la zone. ;
– les paramètres géophysiques caractérisant les propriétés réservoir des formations.
La résolution du problème inverse constitue le contenu principal de l’interprétation des données géophysiques d’exploration. Elle ne doit être réalisée avec une précision suffisante que lorsque, en plus du champ observé, des informations sur les propriétés des roches situées en profondeur sont obtenues à partir de sources supplémentaires (par exemple, selon des mesures géophysiques dans des forages ou sur des échantillons). Une plus grande clarté d'interprétation dans certaines conditions peut être obtenue par une étude approfondie de plusieurs domaines.
La méthodologie et l'équipement des méthodes de recherche géophysique sont basés sur l'utilisation de la mécanique, de l'électronique, de l'automatisation et de l'informatique, c'est-à-dire que les méthodes de mesure sont physiques et techniques. Dans le même temps, le niveau actuel des exigences en matière d’équipement est très élevé.
L'efficacité de la géophysique d'exploration dans la résolution de tout problème est déterminée par le choix correct de la méthode (ou d'un ensemble de méthodes), des méthodes et techniques rationnelles et de haute qualité pour effectuer les travaux, la qualité de l'interprétation géophysique et de l'interprétation géologique des résultats. La complexité de l'interprétation géophysique s'explique à la fois par l'ambiguïté de la solution du problème inverse et parfois par le caractère approximatif de la solution elle-même. Pour cette raison, parmi plusieurs options d'interprétation possibles, il est extrêmement important de choisir la plus fiable, ce qui peut être fait en utilisant toutes les informations sur les propriétés physiques des roches de la zone d'étude, leur lithologie, leur structure tectonique et leurs caractéristiques hydrogéologiques. conditions. En d'autres termes, ce n'est qu'avec une bonne connaissance de la géologie de la région que l'on peut obtenir l'interprétation la plus fiable des résultats des méthodes de recherche géophysique, ce qui nécessite le travail conjoint des géophysiciens et des géologues lors de l'interprétation. Cette dernière est évidemment impossible si les géophysiciens n'ont pas une solide connaissance des disciplines géologiques et connaissent mal la zone étudiée, et si les géologues ne comprennent pas l'essence et les capacités de certaines méthodes géophysiques.
Le rôle croissant de la géophysique en lien avec la profondeur et la complexité croissantes de l'exploration sur le terrain ne conduit pas au remplacement des méthodes géologiques par des méthodes géophysiques, mais à leur combinaison rationnelle, à l'utilisation généralisée des données géophysiques par tous les géologues. L'unité et l'interaction des informations géophysiques et géologiques constituent le principe méthodologique directeur de l'intégration des sciences de la Terre. Cela s'explique par le fait que les capacités de chaque méthode particulière d'exploration géologique (sondage, forage, excavation, géophysique, géochimie, etc.) sont limitées.
La géophysique d'exploration est une science relativement jeune, formée dans les années 20 du 20e siècle. De plus, ses fondements physiques et mathématiques ont été posés bien plus tôt. L'utilisation des champs terrestres à des fins pratiques a également commencé il y a longtemps. La prospection magnétique est apparue plus tôt que les autres méthodes. Les premières informations sur l'utilisation d'une boussole pour l'exploration de minerais magnétiques en Suède remontent à 1640. La théorie du champ gravitationnel terrestre remonte à 1687, lorsque I. Newton a formulé la loi de la gravitation universelle. Les premiers travaux sur la prospection électrique furent les observations de R. Fox (Grande-Bretagne) en 1830. polarisation naturelle des gisements de sulfures et E.I. Rogozine, qui en 1903 ᴦ. a fait la première présentation des fondements de cette méthode.
Le premier travail d'exploration magnétique en Russie a été l'étude de l'anomalie magnétique de Koursk (KMA) par le professeur E.E. Leist en 1894 ᴦ., et à la fin du IXe siècle - travaux dans l'Oural par D.I. Mendeleïev et dans la région de Krivoï Rog I.T. Passalski. Travaux théoriques de E. Wichert (Allemagne) et B.B. Golitsyn au début du 20e siècle dans le domaine de la sismologie avait un lien direct avec la création de l'exploration sismique. En 1919ᴦ. La recherche magnétique au KMA a commencé. Ces travaux peuvent être considérés comme le début du développement de la géophysique d'exploration non seulement nationale, mais mondiale. Aujourd'hui, en termes de niveau théorique et d'utilisation pratique, la géophysique nationale occupe une position de leader dans le monde. La poursuite de la croissance de la base de ressources minérales du pays, nécessitant l'exploration de minéraux à des profondeurs toujours plus grandes et dans des zones difficiles d'accès, ainsi que l'expansion du volume des études minières, techniques, hydrogéologiques, glaciologiques du pergélisol, de remise en état des sols et d'études technogéniques seront nécessaires. conduire à une nouvelle expansion de l'utilisation des méthodes géophysiques de recherche, à leur large intégration avec d'autres méthodes, et donc à l'extrême importance de leur étude par divers spécialistes.
La première étape exploratoire est l'exploration géologique visant à collecter des données sur la structure géologique à l'aide de méthodes non destructives. Diverses méthodes géophysiques sont également largement utilisées ( exploration sismique terrestre, exploration magnétique par avion et engin spatial, etc.) afin de recréer la structure profonde du sous-sol et de trouver des gisements suspects de pétrole et de gaz.
Exploration sismique - une section de géophysique d'exploration, comprenant des méthodes d'étude de la structure de la Terre basées sur l'excitation et l'enregistrement d'ondes élastiques. Lors de l'exploration sismique, la vitesse de propagation d'une onde de choc dans la masse rocheuse est mesurée à une profondeur de recherche ne dépassant pas 2 à 3 km. Pour exciter les vibrations, des explosions de charges de TNT dans des puits peu profonds sont utilisées, ainsi que des impacts à long terme (vibration) ou à court terme (impulsions) sur les roches. Les sources explosives causent de graves dommages à l'environnement. Les sources non explosives peuvent être utilisées de manière répétée au même point, sont plus contrôlables, mais beaucoup plus faibles.
Les roches de la croûte terrestre diffèrent par leurs propriétés élastiques - module d'Young, coefficient de Poisson et densité, ce qui conduit au fait qu'une onde élastique s'y propage à des vitesses différentes et qu'aux limites de couches relativement homogènes, elle subit des phénomènes de réflexion, de réfraction et transmission. En se propageant dans le volume des roches, l'onde élastique frappe les interfaces, change de direction et de propriétés dynamiques, et de nouvelles ondes se forment. La présence d'interfaces nettes entre couches conduit à la formation d'ondes secondaires dont l'intensité dépend du contraste de la frontière en termes de propriétés élastiques. Plus la structure du milieu géologique étudié est complexe, plus des ondes se forment à ses interfaces. Les ondes secondaires qui en résultent contiennent des informations sur la structure et la composition des roches qu'elles traversent.
Pour enregistrer les vibrations des ondes élastiques, des dispositifs spéciaux sont utilisés - des récepteurs sismiques, situés le long du trajet des ondes et convertissant les vibrations des particules de sol en signal électrique. Les ondes longitudinales (auparavant, seules ces ondes étaient étudiées) et transversales de ces vibrations élastiques, réfléchies par les couches rocheuses (avec différentes densités et élasticités), sont enregistrées par des récepteurs sismiques (capteurs), qui sont situés selon un certain motif à la surface de la zone d’étude. Les dépendances résultantes sont combinées en traces sismiques (graphiques d'oscillation), qui sont ensuite combinées en sismogrammes. Les données obtenues sous forme de sismogrammes sont ensuite traitées sur PC, et sur la base de l'analyse des résultats obtenus, une carte de profondeur des limites de certaines roches aux propriétés différentes est établie, qui peut être utilisée pour suggérer la présence de pétrole. et les gisements de gaz.
Les méthodes d'exploration sismique se distinguent par le type d'ondes utiles utilisées, par l'étape du processus d'exploration géologique, par les tâches à résoudre, par la méthode d'obtention des données et par le type de source de vibration. Il y a (les plus importants) :
· Méthode des ondes réfléchies (basée sur l'identification des ondes une fois réfléchies par la limite géologique cible ; la méthode la plus populaire)
· Méthode des ondes réfractées (axée sur les ondes réfractées, qui se forment lorsqu'une onde tombe sur la limite de deux couches sous un certain angle)
En termes de dimension, l'exploration sismique se décline en options 1D, 2D et 3D. Dépend de la disposition des points d'excitation et de réception.
Prospection magnétique permet d'étudier, à l'aide de magnétomètres très sensibles, les anomalies du champ magnétique terrestre, qui sont associées à des différences dans les propriétés magnétiques de différentes roches à des profondeurs allant jusqu'à 7 km. De telles anomalies trouvées, mesurées à proximité de la surface de la Terre, suggèrent dans certains cas l'existence dans les profondeurs de structures plissées ou de couches de roches cristallines denses dans la zone étudiée. La diminution observée de la résistance électrique du sous-sol constitue un signe indirect d’une éventuelle accumulation de pétrole et de gaz. Le géomagnétisme étudie le champ magnétique terrestre (ses sources et ses changements tout au long de l'histoire géologique de la Terre), ainsi que les propriétés magnétiques des roches. Il est généralement admis que le champ magnétique global de la Terre est provoqué par des courants électriques dans le noyau externe liquide, que sa force change avec une périodicité de 100 à 10 000 ans et que sa polarité est sujette à des inversions (inversions). Les mesures de l'intensité et de la direction de l'aimantation dans les roches permettent d'étudier l'origine et l'évolution dans le temps du champ géomagnétique et fournissent des informations clés pour le développement des théories de la tectonique des plaques et de la dérive des continents. Afin de rechercher des gisements minéraux, la prospection magnétique est utilisée sous forme de levés terrestres, marins ou aéromagnétiques. Les levés magnétiques sont généralement effectués le long d'un réseau de lignes parallèles, ou profils. Après avoir introduit les corrections nécessaires, une carte du champ magnétique est construite sous forme de graphiques ou d'isolignes. La carte peut contenir des zones avec un champ calme et des anomalies magnétiques - des perturbations locales du champ magnétique causées par des inhomogénéités dans les propriétés magnétiques des roches. La prospection magnétique est réalisée pour identifier les anomalies directement liées au minéral ainsi qu'aux structures tectoniques et stratigraphiques contrôlant le gisement.
La prospection magnétique est utilisée avec succès dans la recherche de gisements de minerai de fer, où elle peut être considérée comme une méthode de prospection directe et où les données obtenues peuvent être utilisées pour une évaluation préliminaire des réserves et de la qualité du minerai. Lors de la recherche d’autres minéraux, la prospection magnétique est généralement utilisée en combinaison avec d’autres méthodes géophysiques et résout principalement les problèmes de cartographie géologique.
Reconnaissance gravitationnelle. L'exploration gravimétrique ou gravimétrie est généralement appelée une méthode géophysique qui étudie les changements dans l'accélération de la gravité en relation avec les changements dans la densité des corps géologiques. L'exploration gravimétrique repose sur l'étude du champ de gravité naturel à la surface de la Terre. Les informations sur les éléments de ce champ permettent de distinguer des densités en fonction de la répartition des corps géologiques dans la croûte terrestre et d'établir la structure profonde des zones étudiées.
La base physique de la méthode est la loi de la gravitation universelle d'Isaac Newton, selon laquelle des roches de différentes densités créent différents changements dans le champ gravitationnel. Les roches ont des caractéristiques de densité certaines et stables, dont certaines combinaisons créent des champs gravitationnels caractéristiques (champs anormaux). L'intensité des anomalies est déterminée par le contraste des propriétés physiques, la profondeur relative de l'objet, le niveau d'interférence (ceux-ci incluent les hétérogénéités dans la partie supérieure de l'environnement géologique, les irrégularités du terrain, l'espace, l'atmosphère, le climat, l'industrie, etc. ).
À la suite d'une étude gravimétrique, les anomalies gravimétriques causées par certaines inhomogénéités de densité sont calculées - une tâche directe. Déterminer l'emplacement, l'occurrence, la forme, la taille et la densité des corps à partir d'anomalies connues est un problème inverse.
La première étape de l'interprétation des résultats est une interprétation qualitative - une description visuelle de la nature des anomalies gravitationnelles selon des cartes et des profils est donnée. En même temps, la forme des anomalies, leur étendue, leurs dimensions approximatives et leur amplitude sont notées. Des anomalies gravimétriques de structure géologique sont établies, des anomalies régionales associées à la structure de la croûte terrestre et des anomalies locales d'intérêt pour l'exploration sont identifiées. Les anomalies régionales sont associées à des anomalies de densité profondes, de grandes structures crustales, à la surface du socle cristallin et à l'hétérogénéité de sa composition. Les anomalies locales sont confinées aux structures anticlinales et synclinales de la couverture sédimentaire et du socle, ainsi qu'aux gisements minéraux.
L'exploration gravitationnelle est activement utilisée dans l'étude régionale de la croûte terrestre et du manteau supérieur, identifiant les perturbations tectoniques profondes, la recherche de minéraux - principalement du minerai, et l'identification des conduites d'explosion contenant des diamants. L'exploration gravitationnelle permet d'étudier la composition des roches et leur position dans la coupe géologique ; par exemple, pour les roches ignées, avec une basicité croissante, la concentration de composés ferrugineux et la densité augmentent.
Pour réaliser des levés gravimétriques, on utilise des gravimètres, des instruments sensibles qui mesurent l'accélération de la gravité. L'unité de mesure de cette valeur est le Gal ou le mGal le plus couramment utilisé. Les grands corps géologiques sont caractérisés par des anomalies de plusieurs dizaines voire centaines de mGal. Dans la pratique domestique, les gravimètres à quartz les plus utilisés sont GNU-KS et GNU-KV.
Prospection électrique– un ensemble de méthodes d’étude de la structure de la croûte terrestre et de recherche de gisements minéraux, basées sur l’étude des champs électromagnétiques naturels et artificiels ; Il s'agit d'une méthode géophysique basée sur la mesure de la résistivité électrique des roches. La résistivité électrique est mesurée à la fois par profondeur en un point (sondage électromagnétique vertical) et par zone, obtenant ainsi une carte de résistivité (profilage électrique).
Les mesures de résistivité des roches ont lieu en surface. Des électrodes sont plantées dans le sol, certaines reçoivent et d'autres alimentent. À l'aide d'un équipement spécial, le courant est fourni via les électrodes d'alimentation et la différence de potentiel est mesurée au niveau des électrodes de réception. Les lectures sont enregistrées puis traitées sur un ordinateur.
Il est important de comprendre que chaque coupe géologique étudiée correspond à son modèle - une coupe géoélectrique, qui est un ensemble de caractéristiques électriques et géométriques des roches et minerais qui composent cette coupe. Les études d'une coupe géologique en profondeur sont appelées sondage, et dans la direction horizontale à une certaine profondeur - profilage.
Le résultat du sondage électromagnétique vertical est constitué de coupes géoélectriques, dans lesquelles les couches lithologiques sont distinguées sur la base de lectures de résistivité. Lors du profilage électrique, l'objectif principal est d'obtenir des données de zone ; le résultat du profilage électrique est donc une carte de résistance.
Les méthodes de prospection électrique permettent d'étudier les paramètres d'une coupe géologique en mesurant les paramètres d'un champ électrique constant ou électromagnétique alternatif.
En prospection électrique, il existe aujourd'hui plus de 50 méthodes et modifications différentes destinées à la fois à des recherches approfondies et à l'étude de la partie supérieure de la coupe. Compte tenu de leur dépendance au principe de recherche, elles peuvent être divisées dans les groupes suivants : méthodes par résistance (méthode du courant continu) et méthodes électromagnétiques.
Les méthodes de résistivité reposent sur le passage d'un courant continu connu à travers une paire d'électrodes dans le sol et sur la mesure de la tension provoquée par ce courant à l'aide d'une autre paire d'électrodes. Connaissant le courant et la tension, vous pouvez calculer la résistance, et en tenant compte de la configuration des électrodes, vous pouvez déterminer à quelle partie de l'espace souterrain appartient cette résistance (sondage électrique vertical - VES, profilage électrique - EP, méthode du corps chargé -MBT). Ces méthodes, en règle générale, sont utilisées dans les études régionales, de cartographie structurelle et d'exploration, lorsque les tâches de division d'une section géologique en couches et en blocs, de détermination de la séquence d'apparition des couches et de cartographie des structures tectoniques sont définies.
Les méthodes de prospection électrique suivantes :
· Méthodes de polarisation électrochimique (méthode du champ naturel - EP, méthode du champ externe - EP)
· Méthodes magnétotelluriques (sondage magnétotellurique - MTS, profilage magnétotellurique - MTP)
· Méthodes inductives (méthodes inductives basse fréquence - LFIM, méthode des procédés transitoires - MPP)
· Sondage électromagnétique (devenu sondage - ZS, sondage fréquentiel - ChZ, sondage électromagnétique à distance - DEMZ)
· Méthodes d'ondes radio (sondage d'ondes radio - RWS, profilage d'ondes radio - RWP, géoradar)
Exploration géologique - concept et types. Classement et caractéristiques de la catégorie « Exploration géologique » 2017, 2018.
En constante évolution basée sur de nombreuses années d’expérience de praticiens courageux et tenaces. Depuis l'Antiquité, ils ont jeté les bases de l'art d'extraire les minéraux des entrailles de la terre, explorant progressivement de nouvelles ressources et découvrant des méthodes pour leur production. Les géologues contemporains ont progressé de manière considérable en termes de connaissances et de technologies. Cependant, malgré tous les progrès actuels, ce travail nécessite encore des coûts mentaux, physiques et financiers considérables.
Vaste ensemble de travaux à des fins stratégiques
Recherches, découverte et préparation technique complexe pour le développement ultérieur des gisements minéraux - c'est la description la plus complète de l'ensemble des travaux d'exploration géologique, dont la structure complexe et multiforme rend cette zone assez fermée à ceux qui n'ont pas le moindre connaissances spécialisées.
L'objectif principal de l'exploration géologique est d'étudier les méthodes d'exploration et d'extraction des ressources minérales avec les résultats les plus efficaces et économiquement rationnels. Dans le même temps, l'état de l'environnement doit être pris en compte - les règles des travaux d'exploration géologique réduisent au minimum les dommages qui lui sont causés.
En outre, les services et organisations géologiques fournissent souvent des services d'étude du sous-sol pour la construction de diverses structures souterraines, mènent des études techniques et géologiques de territoires individuels sur une base privée et préparent des sites pour l'élimination inoffensive des déchets industriels dangereux.
Bref aperçu historique
La recherche et l'exploration des minéraux (en particulier des métaux précieux et non ferreux, puis des métaux ferreux) sont réalisées par l'homme depuis l'Antiquité. L'expérience la plus ancienne et la plus complète en matière d'exploration géologique sur les terres de l'Europe médiévale a été présentée dans ses travaux par le scientifique allemand Georg Agricola.
La première exploration géologique documentée en Russie a été réalisée sur la rivière Pechora en 1491. L’impulsion la plus puissante pour le développement de cette industrie dans la pratique domestique n’a été donnée que quelques siècles plus tard, en 1700. Cela a été facilité par la publication de « l'Ordre des affaires minières » par Pierre Ier. Mikhaïl Lomonossov a posé un nouveau tournant vers une base plus scientifique pour l'exploration géologique russe. En 1882, la première institution géologique d'État de Russie - le Comité géologique - a été créée. Dix ans plus tard, en 1892, ses employés réussirent à créer la première carte géologique de la partie européenne du pays à l'échelle 1:2 520 000. À peu près à la même période, la théorie de l'exploration du pétrole, des eaux souterraines, des minéraux de roche dure et des placers commençait à prendre forme.
Avec l’avènement de la période soviétique, le service géologique subit d’importants changements. Les priorités de l'État se sont davantage orientées vers la recherche de pétrole, ce qui a permis non seulement d'étendre les anciennes zones pétrolifères et gazières (en particulier le Caucase du Nord), mais également d'explorer de nouveaux gisements. Ainsi, en 1929, l'exploration géologique fut déployée dans la région Volga-Oural, largement connue parmi le peuple sous le nom de « Deuxième Bakou ».
Au début de 1941, la géologie soviétique pouvait se targuer de résultats assez impressionnants : les gisements de la plupart des minéraux connus avaient été explorés et préparés pour l'exploitation. Au cours des années de la Grande Guerre patriotique (1941-1945), l'exploration géologique a été brusquement transférée à la recherche et au développement accélérés des zones dotées des ressources les plus stratégiquement importantes (en particulier dans l'Oural, en Sibérie, en Asie centrale et en Extrême-Orient). En conséquence, les réserves de pétrole, de minerais de fer, de nickel, d'étain et de manganèse ont été considérablement reconstituées. Dans les années d'après-guerre, l'épuisement des gisements a été compensé par une exploration intensive de nouveaux gisements.
Dans la Russie moderne, l’accent mis par l’État sur l’exploration s’est déplacé davantage vers l’investissement privé. Cependant, la part budgétaire permet également de construire des programmes stratégiques à long terme pour le développement des réserves intérieures de ressources minérales du pays. Ainsi, pour la période 2005-2020, les recettes du trésor pour la recherche géologique sont attendues pour un montant total de 540 milliards de roubles. Près de la moitié d’entre eux seront affectés à l’exploration des hydrocarbures.
Première étape - préparation initiale
Toutes les étapes et phases des travaux d'exploration géologique se composent au total de trois ensembles d'actions séquentielles.
La première étape - comprend uniquement des travaux géophysiques sur le terrain avec des études géologiques du territoire. Dans ce cas, des puits de référence sont souvent forés. L'ensemble de la région considérée est sous surveillance étroite, y compris la possibilité de tremblements de terre et d'autres facteurs négatifs pour l'exploration.
Le résultat est une identification préliminaire de gisements prometteurs. Dans ce cas, un ensemble de cartes de la zone capturée est nécessairement créé à différentes échelles et à des fins. L'état du milieu géologique environnant est également évalué en termes de stabilité et de changements possibles.
La deuxième étape est la recherche des gisements et leur évaluation
Une collecte d'informations plus approfondie et plus détaillée sur les gisements minéraux à l'échelle d'un certain territoire commence précisément à partir de cette étape.
L'étape 2 consiste en des travaux d'exploration dans des zones prometteuses sur la base des résultats de la première étape : identification de gisements minéraux spécifiques, évaluation plus précise de leurs volumes. Un complexe de travaux géologiques, géophysiques et géochimiques est en cours, des matériaux aérospatiaux sont déchiffrés et des fouilles de surface sont en cours de construction (ou simplement réalisées) pour une étude détaillée des roches profondes. En conséquence, un autre ensemble de cartes géologiques est compilé (sur une échelle de 1:50 000 à 1:100 000) et les géologues reçoivent des rapports statistiques détaillés.
Lors de la troisième étape de l'exploration géologique, la faisabilité d'une exploration plus approfondie des gisements découverts est déterminée. La prochaine étape, au cours de laquelle débutera l’extraction des ressources nécessaires, dépendra des résultats obtenus. Les géologues évaluent le potentiel économique de tous les gisements découverts, rejetant toutes les accumulations sans valeur.
Il est tout aussi important qu'une fois cet ensemble de travaux effectué, les valeurs des gisements considérés soient compilées. Et ce n'est qu'avec des résultats positifs que l'objet est finalement transféré pour une exploration et une exploitation ultérieures.
La dernière (troisième) étape - la maîtrise
C'est pourquoi une collecte minutieuse d'informations géologiques sur les gisements découverts est réalisée. Comme dans le cas de la précédente, les règles des travaux d'exploration géologique divisent cette étape en deux étapes.
L'étape 4 (exploration) commence exclusivement sur les gisements évalués (ceux dont le développement est reconnu comme économiquement réalisable). La structure géologique de l'objet est clarifiée en détail, les conditions techniques et géologiques de son développement ultérieur sont évaluées et les propriétés technologiques des minéraux qui s'y trouvent sont déterminées. En conséquence, tous les gisements évalués doivent être techniquement préparés pour une exploitation ultérieure. Il est également important, lors de l'exploration d'un domaine, de prendre en compte en détail les ressources qui relèvent des catégories A, B, C2 et C1.
Enfin, à la cinquième étape de l'exploration géologique, une exploration opérationnelle est réalisée. Il occupe toute la période de développement du gisement, grâce à laquelle les spécialistes ont la possibilité de disposer de données fiables sur les gisements existants (morphologie, structure interne et conditions d'occurrence des minéraux).
À la recherche des eaux souterraines
Par analogie avec l'extraction de minéraux solides, l'exploration géologique de l'eau s'effectue exactement selon les quatre mêmes étapes (considération géologique régionale, ensemble de travaux de prospection, évaluation et exploration du gisement). Cependant, en raison des spécificités de cette ressource et des conditions de sa formation, l'extraction s'effectue avec un nombre considérable de nuances.
En particulier, les réserves d'eau opérationnelles sont calculées et approuvées dans des unités de mesure complètement différentes. Ils affichent les volumes de cette ressource pouvant être extraits dans des conditions données par unité de temps - m 3 / jour ; l/s, etc
Les instructions modernes pour les travaux d'exploration géologique distinguent 4 types :
- Potables et techniques - ils sont utilisés dans les systèmes d'approvisionnement en eau, ils irriguent le sol et arrosent les pâturages.
- Eaux minérales aux propriétés médicinales - ce type est utilisé dans la fabrication de boissons ainsi qu'à des fins préventives.
- L'énergie thermique (ce sous-type comprend également les mélanges vapeur-eau) - est utilisée pour l'approvisionnement en chaleur des installations industrielles, agricoles et civiles.
- L'eau industrielle ne sert que de source pour l'extraction ultérieure de substances et de composants précieux (sels, métaux, divers micro-éléments chimiques).
Les risques élevés d'incidents, de complications et parfois de conséquences catastrophiques nous obligent toujours à être particulièrement attentifs à la sécurité des travaux d'exploration géologique visant à rechercher les eaux souterraines. L'exploitation minière à ciel ouvert peut souvent s'accompagner de suffusions, de glissements de terrain, d'effondrements et d'effondrements. L’exploitation minière souterraine peut toujours être associée à des percées soudaines d’eau, à des flottages et à des inondations. En plus du danger évident pour l'homme, les accumulations à proximité d'autres minéraux sont également soumises à des effets négatifs : elles deviennent simplement humides.
Des nuances exceptionnelles pour l’exploration pétrolière et gazière
L'extraction de ces ressources se divise en deux étapes. La première – la recherche – vise à obtenir des données sur les fossiles appartenant aux catégories C1 et C2. Parallèlement, une évaluation géologique et économique de la faisabilité du développement de certains gisements est également réalisée. L'étape elle-même se déroule en trois étapes successives :
- Les travaux géologiques et géophysiques régionaux comprennent des levés à petite échelle de la zone d'étude. Une évaluation qualitative et quantitative des perspectives pétrolières et gazières dans la zone d'étude est réalisée. Sur la base de ces informations, des cibles prioritaires pour l'exploration pétrolière et gazière seront déterminées.
- Préparation des bases d'un forage exploratoire profond - les sites de pose de puits d'exploration sont sélectionnés dans l'ordre convenu. Comprend des levés sismiques détaillés et, dans certains cas, également des levés gravimétriques/électriques.
- Travaux d'exploration - lors du forage et des tests des puits d'exploration, les prospects et les caractéristiques du pétrole et du gaz sont également évalués et les réserves des gisements ouverts sont calculées. De plus, les propriétés géologiques et géophysiques des horizons et couches adjacents sont déterminées.
Tout projet d'exploration géologique implique également la possibilité de forer dans des champs déjà développés. Cela permet de trouver davantage de gisements sur le site exploité, qui pendant la phase d'exploration, pour de nombreuses raisons, pourraient passer inaperçus.
La prochaine étape est l'exploration. Elle est réalisée dans le but de préparer tous les gisements de gaz et de pétrole prometteurs découverts à un développement ultérieur. La structure des gisements découverts est examinée en détail, les couches productives sont notées et les paramètres des condensats, des eaux souterraines, de la pression et de nombreux autres paramètres sont calculés.
Le résultat de la phase d'exploration est le calcul des réserves de pétrole et de gaz. Sur cette base, la faisabilité économique d'une exploitation ultérieure des gisements est décidée.
Un fond désespéré ou des perspectives d’exploration géologique ?
Les eaux des mers et des océans, malgré leur relatif manque d'exploration à notre époque, sont également largement exploitées. Tout d'abord, le plateau sous-marin présente des perspectives assez impressionnantes pour l'extraction de divers sels minéraux (notamment sel marin, ambre, etc.), de pétrole et de gaz. Tous les minéraux d'une telle zone sont divisés en trois types :
- Contenu dans l'eau de mer.
- Ressources solides situées sur la couche inférieure/inférieure.
- Fluides (pétrole et gaz, eaux thermales) situés en profondeur dans la croûte continentale et océanique de la Terre.
Selon leur localisation, ils sont classés comme suit :
- Dépôts du plateau proche et lointain.
- Dépôts de dépressions profondes.
Au fond, l'exploration géologique offshore pour la production de pétrole et de gaz s'effectue exclusivement par forage de puits. Généralement, ces ressources sont situées à au moins 2 à 3 kilomètres de profondeur dans le plateau. Compte tenu de l'éloignement des gisements, différents types de sites sont utilisés à partir desquels l'exploration géologique sera réalisée :
- À une profondeur allant jusqu'à 120 mètres, il y a des fondations sur pieux.
- À une profondeur de 150 à 200 mètres se trouvent des plates-formes flottantes sur un système d'ancrage.
- Des centaines de mètres/quelques kilomètres - des plates-formes de forage flottantes.
Pratique occidentale des affaires privées
A l'étranger, l'exploration géologique des ressources minérales est réalisée principalement à l'initiative d'entreprises privées, ne laissant aux besoins de l'État que des travaux d'études géologiques et de prospection systématiques au niveau régional. La grande majorité des processus de préparation des gisements en vue de leur développement ultérieur ne commencent qu’après avoir reçu les premiers résultats positifs des travaux d’exploration (cavités créées artificiellement dans la croûte terrestre à la suite de l’exploration géologique).
Ils soumettent à leur tour les gisements les plus importants à des forages et des taraudages minutieux, dont le développement industriel nécessitera des investissements financiers importants. Lors de l'exploration opérationnelle, les minéraux de haute catégorie sont augmentés exclusivement dans les volumes nécessaires pour assurer la production actuelle. La profondeur à laquelle les travaux sont effectués, dans des cas aussi ordinaires, ne dépasse pas 2-3 horizons opérationnels (un ensemble de travaux d'exploration au même niveau).
Cependant, par souci de fiabilité, il convient de noter qu'une telle pratique ne garantit pas du tout une assurance contre de graves erreurs de calcul et d'erreurs lors de la recherche de minéraux. L'approche occidentale de l'exploration géologique se résume en grande partie à l'extraction d'informations sur la base desquelles les gisements découverts seront évalués quant à leur faisabilité économique et, si les résultats sont concluants, immédiatement mis en service. À cet égard, identifier le volume le plus complet possible de tous les types de minéraux sur un objet, ainsi que prédire les ressources des réserves explorées, est une tâche plutôt problématique.
exploration géologique en Fédération de Russie
La pratique russe de recherche de ressources minérales peut être menée à bien à la fois avec le soutien du gouvernement et grâce à des investissements privés. Dans les cas liés aux besoins de l'État, tous les travaux d'exploration géologique sont fournis sous forme de commandes. Selon l'orientation et le volume, les entrepreneurs reçoivent des fonds du niveau budgétaire approprié : fédéral, régional ou local.
Avant le début de l'exploration géologique dans n'importe quelle zone au détriment des fonds budgétaires, l'État sélectionne les candidats sur une base compétitive. Le processus en lui-même est assez simple :
- Chaque territoire où l'État envisage d'effectuer des travaux d'exploration géologique est soumis à un concours approprié. Dans ce cas, le client (entité gouvernementale) élabore une tâche géologique et un prix de départ pour les résultats de l'exploration géologique attendus du projet. Il prend en compte à la fois les coûts de production standards et le niveau de profit prévu.
- Le gagnant, qui a proposé l'option d'exécution la plus appropriée au prix le plus raisonnable, conformément à la procédure établie, reçoit une autorisation pour effectuer des travaux dans l'installation spécifiée.
- Lors de la délivrance du permis, le client signe également un contrat d'exploration géologique avec le gagnant du concours. Le délai d'exécution des travaux est déterminé soit en fonction des résultats du concours, soit par le biais de négociations et d'accords supplémentaires avec l'entrepreneur.
Les principaux points du programme de financement du projet d'exploration géologique au niveau gouvernemental sont les suivants :
- Le ministère des Ressources naturelles reçoit des allocations annuelles du ministère des Finances de la Fédération de Russie avec une répartition trimestrielle et planifie leur répartition entre les clients gouvernementaux. Le ministère transmet ensuite les informations pertinentes à la Direction principale du Trésor fédéral.
- Le Trésor fédéral informe ses divisions territoriales respectives des fonds approuvés pour les clients qu'ils servent.
- Le ministère des Ressources naturelles envoie ainsi le montant de financement approuvé au client, tout en lui présentant simultanément « l'Accord sur le transfert des fonctions du client de l'État » conformément aux normes établies.
- Les fonds et le contrat communiqués au client constituent la base d'une planification immédiate de l'exploration géologique.
L'entrepreneur reçoit trimestriellement un paiement pour les travaux d'exploration géologique (la possibilité de verser des avances est également prévue). Et seulement si le rapport sur la tâche géologique accomplie satisfait pleinement à l'examen d'État ultérieur, il est alors accepté avec succès dans le dépôt du fonds géologique territorial et l'exploration géologique est considérée comme terminée.
L'exploration de gisements est un processus d'étude et de production scientifique et productif complexe et diversifié, avec une approche économique, qui utilise les mêmes méthodes que lors de la prospection, mais avec plus de détails et à un niveau qualitatif et technologique supérieur. Par conséquent, les principales méthodes de reconnaissance doivent être prises en compte :
- - une cartographie géologique détaillée ;
- - le sous-cotage linéaire des corps minéraux par des systèmes de forages et d'exploitations minières ;
- - recherches géophysiques dans les chantiers miniers et les puits ;
- - études géochimiques et minéralogiques ;
- - ingénierie-géologique ;
- - recherches géoécologiques.
Certains types de recherches effectuées lors de l'exploration géologique peuvent être classés comme méthodes d'exploration complémentaires. Ceux-ci comprennent des tests de chantiers et de puits d'exploration, la construction de coupes et de plans horizontaux basés sur des subdivisions linéaires d'exploration, ce que l'on appelle la modélisation graphique, ainsi que des comparaisons évaluatives de données d'exploration géologique.
La cartographie géologique détaillée est réalisée sur une base graphique instrumentale : plans topographiques de surface à l'échelle de 1 : 10 000 à 1 : 500 et plans horizontaux de géomètre à l'échelle de 1 : 1000 et 1 : 500. Reliant affleurements, puits d'exploration et chantiers sur le la surface est réalisée à l'aide de traverses de théodolite et de nivellement géométriques, ainsi que de points d'observation dans les chantiers miniers souterrains - jusqu'aux points d'arpentage du théodolite et aux levés verticaux. L'établissement de cartes géologiques détaillées correspondant à l'échelle spécifiée de la base graphique se produit principalement au stade de l'exploration préliminaire.
Les horizons de marquage et les formations rocheuses minéralisées, les contours des corps minéralisés, les éléments de dislocations tectoniques et les zones d'altérations métasomatiques hydrothermales des roches sont appliqués à la carte géologique. Une version de travail de la carte devrait être établie dès la phase initiale de l'exploration préliminaire, puis complétée et affinée.
Aux étapes ultérieures de l'exploration, des études géologiques plus détaillées sont réalisées sur la base de plans d'enquête et des plans géologiques horizontaux sont élaborés.
Le découpage linéaire des corps minéraux est réalisé soit par des systèmes d'exploration de forages, soit par des systèmes de chantiers d'exploration minière, soit par des systèmes combinés de forages miniers. Les informations géologiques et autres obtenues au cours du processus d'excavation des travaux d'exploration et de forage de puits sont précieuses pour l'exploration, et elles ont également un objectif technique spécifique.
Le nombre de coupes linéaires nécessaires est déterminé par la taille des corps et la variabilité des principaux paramètres utilisés dans le calcul des réserves. Elle doit être optimale, garantissant l'accomplissement des tâches de chaque étape et le respect des principes de renseignement.
Recherche géophysique dans les puits et les chantiers miniers sont universels dans la gamme de tâches qu'ils résolvent et dans les méthodes très efficaces utilisées à toutes les étapes d'exploration. Ils sont utilisés pour corréler les hétérogénéités géologiques, y compris les coupes de minerai entre les chantiers d'exploration et les puits, déterminer les contours des gisements productifs dans l'espace inter-puits, la qualité des minéraux et d'autres paramètres pour calculer les réserves et évaluer les ressources prévues.
La recherche géophysique sur les puits, y compris la diagraphie et généralement les mesures de contrôle de l'état technique des puits, est répandue et importante.
Enregistrement est basé sur l'influence des champs physiques locaux naturels et induits artificiellement à l'intérieur des puits sur une sonde spéciale, dans les capteurs de laquelle apparaissent des signaux qui sont transmis via un câble de diagraphie aux appareils d'enregistrement et de traitement au sol. Les champs physiques naturels locaux dérivent des propriétés pétrophysiques des roches et des minerais, des formes corporelles et des caractéristiques structurelles. La nature de ces champs est différente. Comme le montre la figure 4.2, les méthodes de polarisation spontanée (SP) et de résistance apparente (AR) sont utilisées pour enregistrer les paramètres du champ électrique. Radioactivité des roches dans la section du puits
Riz. 4.2.
- 1 - grès ; 2 - calcaires ; 3 - siltstones et mudstones ;
- 4 - roches carbonées ; 5 - charbon
enregistre l'enregistrement des rayons gamma (GK); la variation de la composante verticale du champ magnétique est mesurée par diagraphie magnétique (ML), le régime thermique est déterminé par diagraphie thermique.
Les champs physiques excités artificiellement sont modélisés qualitativement en tenant compte de la composition des roches de la section de conception et des problèmes à résoudre. Ils sont utilisés pour enregistrer les changements quantitatifs dans des propriétés spécifiées le long de la section du puits. La méthode de diagraphie gamma-gamma en densité (GGD-P), divers types de diagraphie neutronique - diagraphie neutronique gamma (NGL), diagraphie neutron-neutron (NNL), etc., sont basées sur la modélisation des processus physiques nucléaires. est basé sur le modèle des potentiels électriques des roches à polarisation induite (IP).
L'exhaustivité et la fiabilité de la détermination des caractéristiques géologiques (composition et propriétés des roches et des minerais, leur épaisseur et contours de contacts, caractéristiques structurelles) sont assurées par la combinaison de diverses méthodes et types de diagraphie.
Dans les puits de minerai, les méthodes de diagraphie magnétique, électrique et nucléaire sont devenues universelles. L'intégration des méthodes de diagraphie magnétique et électrique peut être utilisée efficacement dans l'exploration du sulfure de ségrégation cuivre-nickel, du mica pegmatite, du quartz piézo-optique, de la magnétite de skarn, du cuivre et du minerai de fer polymétallique et métamorphogène et de nombreux autres gisements. La combinaison de méthodes de diagraphie électriques et nucléaires-physiques est particulièrement largement utilisée dans l'exploration de gisements de métaux alliés, non ferreux, nobles, rares et radioactifs de divers types génétiques et industriels, ainsi que des gisements de charbon.
La diagraphie électrique des puits de charbon permet de corréler leurs sections, d'identifier les filons de charbon et d'estimer leur épaisseur. Ceci est d’autant plus important qu’ils n’ont peut-être pas été enregistrés dans le noyau. GGK-S est utilisé pour évaluer la teneur en cendres des charbons.
La diagraphie thermique permet d'étudier les conditions cryologiques dans la section du puits ; À l'aide de KS PS, NGK et NNK, les roches sont classées selon leur porosité, leur perméabilité et leur abondance en eau.
En plus de ces types, la diagraphie gravitationnelle et sismoacoustique est également utilisée. Le premier est basé sur la manifestation dans le champ de gravité de l'influence de roches de faible densité et de formations minérales utiles, le second - sur la vitesse et l'atténuation des ondes élastiques qu'elles contiennent.
L'exploration sismique des gisements de pétrole et de gaz est réalisée à toutes les étapes de l'exploration géologique. Ils sont utilisés dans la variante du profilage multiple utilisant la méthode des ondes réfléchies - point de profondeur commun (CDP). Les méthodes innovantes de profilage sismique des couches minces sont très efficaces. Pour les paramètres fortement modifiés horizontalement et verticalement, un modèle sismique volumétrique (3D tridimensionnel) est utilisé.
Les études géophysiques qui surveillent l'état technique des puits comprennent l'inclinométrie et la caverpométrie.
Inclinométrie sert à mesurer les angles zénithaux et azimutaux des puits. Les écarts par rapport à des angles donnés sont appelés respectivement courbure zénithale et azimutale.
Caverpométrie enregistre le diamètre réel du puits le long de sa section.
Les recherches géophysiques dans les chantiers miniers sont réalisées principalement par des méthodes radiométriques. Lors de l'exploration de gisements d'uranium, de scheelite, de diamants et de formations bitumineuses, la méthode luminescente est utilisée. A différentes étapes de l'exploration des gisements de minerai, la méthode de transmission d'ondes radio est utilisée, ce qui permet d'obtenir une ombre d'onde radio à partir des gisements minéralisés situés entre des capteurs piézo-optiques.
De plus, des méthodes d'exploitation minière et inter-puits d'exploration gravitationnelle souterraine, de prospection magnétique, d'émission électromagnétique, de balayage acoustique (émission de bruit) et sismoacoustique sont utilisées, ainsi qu'une méthode de mesure des températures et du rayonnement infrarouge dans les forages, les puits de dynamitage et d'exploitation minière.
Recherche géochimique lors de l'exploration des gisements, elles sont réalisées dans le but de déterminer la profondeur probable de la section d'érosion, de relier les zones minéralisées dans les sections linéaires d'exploration adjacentes, d'extrapoler la minéralisation au-delà de leurs limites et d'évaluer la teneur en minerai des horizons profonds. Ceci est réalisé grâce à la sélection systématique d'échantillons géochimiques dans les chantiers miniers et à partir de carottes de puits d'exploration, au traitement ultérieur et à l'analyse spectrale semi-quantitative des échantillons, avec la construction de halos de diffusion primaires basés sur les résultats de l'analyse.
Le halo de dispersion primaire est une région de roches proche du minerai, enrichie au cours du processus de formation du minerai avec des éléments indicateurs et des satellites de minéralisation. Les halos géochimiques primaires formés avec les gisements endogènes sont appelés endogène halos géochimiques. Ils se caractérisent par un zonage volumétrique, exprimé dans trois directions : longitudinale (dans le sens de la direction) ; transversal (en termes de puissance) ; par largeur (par pendage). Le zonage dans le sens d'un fort déclin est appelé verticale ou zonalité axiale. L'essence du zonage vertical réside dans la sélectivité des éléments dans certains horizons du gisement.
Ainsi, dans les parties supérieures des gisements de minerai, le baryum, l'argent et le plomb sont concentrés, formant des halos de dispersion sur le minerai. Aux horizons inférieurs, des halos avec des éléments suboraux sont établis - cuivre, bismuth, cobalt, molybdène, étain et tungstène (Fig. 4.3).
Riz. 4.3.
1 - granites, granodiorites ; 2 - corps minéralisé ; 3 - halos de diffusion primaires (supra-minerai - Pb, Ag, Ba, sous-minerai - W, Sn, Mo, Co, Bi, Cu) ; 4 - zone de concassage tectonique, coïncidant avec l'axe du corps minéralisé ; 5 - corps minéralisé érodé ; 6 - ligne
paléorelief
L'analyse de la composition minérale et chimique, de la taille et des caractéristiques de la structure zonale des auréoles nous permet de résoudre les problèmes ci-dessus à différentes étapes de l'exploration.
Recherche minéralogique visent à résoudre les problèmes suivants :
- - détermination de la composition minérale complète des minerais et des métasomatites proches du minerai, des formes minérales d'occurrence et de la répartition spatiale des composants utiles principaux et associés, des éléments d'impuretés utiles et nocifs ;
- - identification des types naturels de minerais selon les caractéristiques de leur composition minérale, de leurs textures et de leurs structures ;
- - étude du zonage minéralogique en plus du zonage géochimique.
Recherches en ingénierie géologique et hydrogéologique sont inclus dans le groupe des principaux types de travaux d'exploration géologique et servent de sujet et de méthode d'étude de disciplines éducatives spéciales, telles que la « géologie de l'ingénierie », l'« hydrogéologie » et d'autres d'un profil similaire. Les tâches découlant du contenu de ces disciplines en relation avec les méthodes d'exploration des gisements minéraux sont définies dans les Instructions sur les réserves de l'État)