Изучая земную кору, геолог имеет дело непосредственно со слагающими ее горными породами.
Геофизика также имеет дело с горными породами, однако изучает их не непосредственно, а косвенным путем. Каждая горная порода является источником физических полей, выражающих воздействие разнообразных физических свойств горных пород (плотности, упругости, электропроводности и т. д.) на окружающую ее среду. Любая горная порода создает ряд физических полей в окружающем ее пространстве (внешние поля) и внутри самой себя (внутренние поля). Измеряя параметры внешних физических полей горных пород, можно судить об источниках этих полей. Всякое геологическое тело порождает вокруг себя гравитационное и магнитное поля, а при механическом, электрическом, термическом и другом воздействии на него становится источником полей упругих колебаний, электрических токов, теплового излучения и т. д. Горные породы по-разному преобразуют полученную ими извне энергию, поэтому становятся специфическими источниками физических полей.
Физическое поле характеризует горную породу лишь в отношении тех физических свойств, которые делают ее источником поля. Ускорение силы притяжения позволяет судить о распределении геологических тел по массе, тепловой поток — о теплопроводности горных пород и т. п.
Вещественный состав и структура горной породы однозначно определяют ее свойства как источника физических полей, но одни и те же физические поля могут соответствовать различным горным породам. Геологическое тело, плотность которого оценена по измерениям гравитационного поля в 2,7 г/см3, может быть как гранитом, так и известняком. Скорость распространения сейсмических колебаний в каменной соли и базальте почти не различается. Поэтому особенно важно рассматривать не отдельные физические свойства горных пород, а их совокупность, изучаемую различными методами разведочной геофизики. Гранит обладает большей магнитной восприимчивостью, чем известняк, поэтому для их разделения необходимо использовать комплекс гравиметрического и магнитного методов. Сочетание гравиметрии и сейсморазведки позволит отличить легкую каменную соль от тяжелого базальта. Знание совокупности физических свойств позволяет с большей степенью определенности судить о геологической природе недоступного объекта, изучаемого геофизическими методами. Следовательно, для получения данных о строении изучаемого района, недоступного обычным геологическим методам, всегда следует применять рациональный комплекс методов разведочной геофизики.
В табл. 2 приведен перечень основных физических свойств горных пород, позволяющий оценить в первом приближении возможность использования того или иного комплекса методов.
Более полные сведения о физических свойствах горных пород даны в последующих главах при рассмотрении отдельных геофизических методов.
Таблица 2
Основные физические свойства горных пород и их связь с физическими полями
| Физические свойства | Обозначение | Единицы измерения | Пределы значений для горных пород | Физическое поле | Измеряемые параметры физического поля | |
| магматических и метаморфических | осадочных | |||||
| Плотность Пористость | σ к п | г*см-3 % | 2,5-3,3 До 10 | 1,9—2,9 До 40 | Гравитационное | Ускорение притяжения (см • сек-2), вторые производные потенциала притяжения (сек-2) |
| Магнитная восприимчивость Остаточное намагничивание | χ Jr | СГСМ/ - Ю-6 » | 100-1000 До 4000 | До 600 | Магнитное | Модуль полного вектора магнитного-поля, компонента напряженности магнитного поля, в первую очередь вертикальная (ед. СГСМ) |
| Модуль Юнга Коэффициент Пуассона Скорость распространения продольных упругих колебаний | Е σ υ | д см -2 1011 —1 км • сек-1 | 5—30 0,21-0,28 4,9—10,1 | 2,5—12 0,23-0,27 0,5-5,9 | Упругих (сейсмических) колебаний | Время и скорость распространения отраженных и преломленных волн от пункта возбуждения до пункта приема колебаний (сек) |
| Электрическое (омическое) сопротивление | ρ | ом м | 400— 100000 | 0,3—5000 | Электрического тока, постоянного или переменного | Распределение потенциала электрического поля на земной поверхности и внутри скважин. Электрический й магнитный векторы переменного электромагнитного поля (ед. СГСЭ) |
| Теплопроводность Теплоемкость | λ с | ккал • м-1X X град-1 ккал • м-1 | 0,1-2,5 0,12-0,28 | 0,9—2,6 0,16-0,21 | Термическое | ) Распределение температуры с глубиной в скважинах (град) величина теплового потока (ккал • м-2ч-1) |