Geofizika

Geofizika je skup metoda mjerenja fizikalnih parametara radi određivanja globalnih svojstava planeta Zemlje (mjerenja promjena Zemljinog magnetskog i elektromagnetskog polja, registracija i analiza potresnih valova, mjerenje gravitacijskog polja Zemlje radi definiranja Zemljinog geoida, mjerenja telurskih struja i sl.). 

Za razliku od opće ili «znanstvene» geofizike predmet primijenjene geofizike je istraživanje geološko-strukturnog sastava podzemlja. Njezine metode se, kao i metode opće geofizike, svode na mjerenja fizikalnih parametara, uključujući i mjerenja promjena umjetno izazvanih fizikalnih pojava pod utjecajem geološke građe podzemlja, te se, sukladno tome, razlikuju pasivne i aktivne geofizičke metode. U prve spadaju gravimetrija i magnetometrija, čiji je predmet istraživanje lokalnih promjena sile teže, odnosno prirodnog magnetskog polja, uzrokovanih strukturno-litološkim promjenama unutar podzemlja. Za razliku od njih, aktivne metode, seizmičke i geoelektrične, proučavaju promjene umjetno izazvanih fizikalnih pojava pod utjecajem geološke građe podzemlja. U oba slučaja odstupanja od tzv. “normalnih” vrijednosti, ili anomalije, uzrokuju lokalne promjene u geološkoj građi, koje mogu upućivati na postojanje ležišta mineralnih sirovina.

Sve do dvadesetih godina prošlog stoljeća naftne tvrtke nisu smatrale nužnom primjenu geoloških znanosti u traganju za ugljikovodicima sve dok se geofizičke metode nisu pokazale uspješnim u otkriću novih ležišta nafte. Istraživači su se pritom služili vrlo primitivnom opremom za otkriće anomalnih promjena sile teže, magnetskog polja, električnog otpora i vremena putovanja zvučnih valova u lociranju poglavito strukturnih zamki. Torziona vaga, koju je konstruirao von Eoetvoes u Mađarskoj, u to je doba bila jedan od najranije upotrebljavanih instrumenata u istraživanju solnih doma duž obale Meksičkog zaljeva. Prvo takvo ležište otkriveno je 1924. godine. Osim torzione vage, bilo je od 1930. godine u uporabi i njihalo, čije su se oscilacije mijenjale pod utjecajem promjena sile teže, odnosno gustoće stijena. Kasnije je oba spomenuta instrumenta kompletno zamijenio gravimetar, koji mjeri promjene sile teže s pomoću mase ovješene na elastično pero. Prvi je gravimetar konstruiran već 1899. godine, da bi se počeo rabiti tek tridesetih godina prošlog stoljeća. Danas se taj instrument uspješno rabi za mjerenja na moru i iz zrakoplova. Dvadesetih godina prošlog stoljeća počela su se obavljati i magnetometrijska mjerenja primjenom magnetskih vaga i snimanja iz zraka radi određivanja magnetičnih magmatskih i metamorfnih stijena te time i eliminiranja neperspektivnih područja za dalja istraživanja ugljikovodika.

Primijenjene se geofizičke metode s uspjehom primjenjuju u istraživanju ležišta nafte i plina, kako u definiranju strukturne građe, tako i u određivanju litološkog sastava podzemlja. Magnetometrijske i gravimetrijske metode omogućuju lociranje regionalnih strukturnih tijela i taložnih bazena te određivanje dubine temeljnog gorja na osnovi mjerenja promjena Zemljinog magnetskog ili gravitacijskog polja. Primjena geoelektričnih metoda omogućuje izradu krivulja promjene električnog otpora po dubini te, na temelju njihova izgleda, određivanje dubine zalijeganja i debljine slojeva različitog litološkog sastava. Radi pronalaženja solnih doma, odnosno ležišta ugljikovodika unutar strukturnih zamki, usko vezanih s njihovim formiranjem, tijekom rane faze primjene seizmičkih metoda upotrebljavane su refrakcijske metode, koje se i danas rabe u kartiranju slojeva velike brzine, kao i u određivanju regionalnih gradijenata brzine širenja seizmičkih valova. Refrakcijska metoda, ili tzv. metoda plitke refrakcije, ima posebnu primjenjuju u istraživanju površinskog sloja male brzine.

Metode primijenjene seizmike svode se na emitiranje kratkotrajnog impulsa sile u podzemlje i analizu promjena izvornog vala pod utjecajem razlika u elastičnim svojstvima pojedinih slojeva na njegovom putu kroz podzemlje. Proteklo vrijeme od iniciranja do registracije seizmičkog vala omogućuje određivanje dubina do pojedinih slojnih granica i interpretaciju strukturnih odnosa. Zahvaljujući činjenici da odziv podzemlja na širenje seizmičkih valova ovisi o gustoći i elastičnim svojstvima stijena, na temelju promjena seizmičkih valova nakon prolaska podzemljem moguće je zaključivati o poroznosti, propusnosti, kompakciji i drugim fizikalnim karakteristikama stijena, a pri povoljnim uvjetima i izravno locirati pojave ugljikovodika. Praktična primjena seizmičkih metoda u istraživanju ugljikovodika skuplja je od ostalih geofizičkih metoda, ali omogućuje izradu mnogo točnijeg i detaljnijeg modela podzemne geološko-strukturne građe. Dobra prodornost i krajnja dubina istraživanja preko 10 km i razlikovanje podzemnih objekata najmanje veličine od nekoliko desetaka metara, uz veoma male troškove u usporedbi s izradom bušotina, učinila je seizmičke metode nezamjenljivim u procesu istraživanja ležišta nafte i plina.

Geofizika
Fizika