Geofizika

Geofizika je nauka koja proučava fizikalne pojave Zemlje, u biti kombinacija fizike i geologije. Ona može biti opća i primijenjena. Općom geofizikom naziva se grupa nauka kao što su meteorologija, okeanografija, vulkanologija i dr. Primijenjena geofizika obuhvata fizikalna mjerenja kojima se proučavaju geološki objekti pod zemljom, u prvom redu ležišta čvrstih mineralnih sirovina, strukture povoljne za akumulaciju nafte, vodonosni slojevi i si. Primijenjena geofizika služi se različitim geofizičkim metodama koje se nazivaju prema fizikalnim pojavama na kojima se te metode temelje. Razlikuju se metode koje se ograničavaju na mjerenja prirodnih fizikalnih pojava u Zemlji i metode koje u Zemlji mjere umjetno izazvane fizikalne promjene.

Geofizičke metode

Gravimetrija je metoda mjerenja promjena Zemljina privlačenja — gravitacije. Izmjerena promjena gravitacije znači promjenu gustoće u podzemlju, a to može pokazivati na postojanje naftonosnih struktura, rudnih tijela, rasjednih zona itd.

Magnetometrija je metoda mjerenja promjena Zemljina magnetskog polja. Te su promjene uzrokovane promjenama magnetičnosti stijena u podzemlju, a to opet može upozoravati na prisutnost rudnih ležišta, naftonosnih struktura, drugih vrsta stijena itd.

Seizmika se bavi proučavanjem širenja seizmičkih valova pobuđenih eksplozijama, udaranjem čekićem, bacanjem utega ili vibratorima. Reflektivna seizmika proučava valove reflektirane od nekih slojeva u podzemlju, i to je danas najviše primjenjivana metoda za istraživanje nafte i plina. Refrakcijska seizmika proučava valove koji se lome (refraktiraju) u podzemlju, a primjenjuje se najviše za istraživanje na manjim dubinama (nekoliko desetaka metara) za potrebe inženjerske geologije, hidrogeologije, za ispitivanje aluvijalnih naplavina i sl., a rjeđe se primjenjuje za istraživanje nafte i duboke Zemljine kore.

Geoelektričke metode obuhvaćaju brojne postupke, od kojih neki primjenjuju prirodne električne napone i polja, a drugi se služe umjetno prouzrokovanim naponima i poljima. Metoda prividnog električnog otpora upotrebljava se najviše za istraživanje vode, inducirana polarizacija za istraživanje raspršenih sulfida, elektromagnetske metode za istraživanje koncentriranih sulfida, isto kao i metoda vlastitog potencijala. Za duboka strukturna istraživanja primjenjuju se telurska i magnetotelurska metoda.

Radioaktivne metode sastoje se u mjerenju povišenog iznosa radioaktivnog zračenja i primjenjuju se za istraživanje radioaktivnih ruda.

Geotermika se osniva na mjerenju temperature na površini Zemlje ili u bušotinama. Svrha je pronalaženje izvora geotermijske energije, termalne vode općenito ili rješavanje nekih inženjersko-geoloških problema.

Geofizička mjerenja mogu se obavljati na čvrstom tlu, na vodi ili pod vodom, u zraku, u svemirskom prostranstvu, u podzemnim rudničkim prostorima ili u bušotinama.

Gravimetrijske metode

Gravimetrijskom geofizičkom metodom mjere se u principu lateralne promjene Zemljina privlačenja uzrokovane promjenama gustoće u Zemljinoj kori, i to relativno blizu površine. Mnoge geološke strukture važne pri istraživanju nafte uzrokuju poremećenja u normalnoj raspodjeli gustoće u Zemlji i time stvaraju tzv. anomalije u Zemljinu gravimetrijskom polju. Takve anomalije mogu biti vrlo malene u poređenju s ukupnom silom Zemljinog privlačenja, u nekim slučajevima manje od 10^-7, pa su za mjerenje potrebni vrlo osjetljivi instrumenti. Gravimetrijske anomalije uzrokovane pojavama rudnih ležišta još su manje. Gravimetrijsko istraživanje zasniva se na Newtonovu zakonu da se dvije čestice masa m₁ i m₂, vrlo malih u poređenju sa njuhovom udaljenošću r privlače silom: $F=\gamma {\frac {m1*m2}{r^{2}}}$, gdje je γ konstanta gravitacije koja iznosi γ = 6,6720(1 ± 6*10^-4) · 10^-11 Nm² /kg². Pri mjerenju instrumentom gravimetrom m₂ je masa unutar instrumenta koja se svodi na jedinicu, tako da se u stvari ne mjeri sila privlačenja nego ubrzanje, i to komponenta ubrzanja u vertikalnom smjeru i naziva se ubrzanje slobodnog pada, ubrzanje zbog gravitacije ili kraće samo gravitacija. Jedinica ubrzanja slobodnog pada u SI je metar u sekundi na kvadrat (m/s²).