1. Geofizyka ogólna – nauka która zajmuje się rozpoznawaniem Ziemi jako globu, jej wielkości, kształtu, ogólnej budowy wewnętrznej oraz związanej z Ziemią hydrosfery i atmosfery.

Geofizyka stosowana (poszukiwawcza) – rozpoznawanie budowy skorupy ziemskiej i poszukiwanie złóż kopalin użytecznych w celu ich gospodarczej eksploatacji.

2. Natężenie siły ciężkości - jest równe przyśpieszeniu ziemskiemu g.

Geoida – powierzchnia ekwipotencjalna o przebiegu zbliżonym do powierzchni mórz i oceanów Wartość normalna przyspieszenia ziemskiego - średnie przyspieszenie ziemskie na poziomie morza dla szerokości geograficznej 45O

g = 9,80665 m/s2

3. Anomalia siły ciężkości – różnica pomiędzy wartością g w punkcie na powierzchni ziemi, zredukowaną do poziomu morza a wartością normalną g. Δg = g - gn

4. Metody pomiaru siły ciężkości

- dynamiczne – obserwuje się ruch ciała, a wielkością mierzoną bezpośrednio jest czas (prawo ruchu wahadła , spadania ciał

- bezwzględne (absolutne) - określają absolutną wartość g na dowolnym pkt kuli ziemskiej;

- metody względne – określamy wartość siły ciężkości w danym punkcie , wtedy gdy pomiar jest wykonany w punkcie o znanej wartości siły ciężkości (pomiar różnicy siły ciężkości pomiędzy punktami);

- statyczne – element mierzący pozostaje w spoczynk w czasie pomiaru, a wielkością mierzoną jest przesunięcie lilniowe lub kątowe+/-(np odkształcenie elementu sprężystego obciążony znaną masą ) 5. Wymienić rodzaje poprawek (redukcji) stosowanych przy pomiarach siły ciężkości

- zmiany przyspieszenia ziemskiego spowodowane szerokością geograficzną

- zmiany przyspieszenia ziemskiego spowodowane wysokością.

Redukcja wolnopowietrzna Faye'a – uwzględniająca wzniesienie terenu

- zmiany przyspieszenia ziemskiego spowodowane wysokością.

Poprawka uwzględniająca warstwę pośrednią. Poprawka Bouguer'a.

- zmiany przyspieszenia ziemskiego spowodowane topografią terenu.

Poprawka topograficzna

- Okresowe ruchy skorupy ziemskiej spowodowane przyciąganie Słońca i Księżyca, siły Luni – Solarne.

- różnice gęstości powierzchniowej

6. Dryft grawimetru (definicja) + sposób wyznaczania

Dryft grawimetru – zjawisko zmian w czasie wartości wskazań grawimetru (siły), które obserwuje się w tym samym punkcie pomiarowym.

D=(g obs(5)-g obs(1))/(T(5)-T(1))

Powtarzanie obserwacji w określonym punkcie lub punktach pomiarowych w interwale czasu w którym dryft jest względnie liniowy

1. METODYKA POMIARÓW SIŁY CIĘŻKOŚCI W GRAWIMETRII POSZUKIWAWCZEJ

1. Zasada pomiaru grawimetrem polowym. Wykonuje się pomiar względny na powierzchni terenu z dokładnością rzędu rzynajmniej 0,01 mGal=10 μGal. Pomiar ten polega na wyznaczaniu różnicy siły ciężkości Δg między dwoma punktami pomiarowymi, których położenie geograficzne i

wysokość npm. wyznacza się z dokładnością do kilku mm. Wartość absolutną natężenia siły ciężkości g w danym punkcie pomiarowym otrzymujemy poprzez nawiązanie pomierzonej różnicy Δg do wartości bezwzględnej w punkcie podstawowym. W ten sposób wyznaczamy wartości bezwzględne siły ciężkości g dla poszczególnych punktów pomiarowych. Grawimetr polowy może być również używany do pomiarów siły ciężkości pod ziemią. Specjalnie skonstruowane grawimetry służą do pomiarów otworowych. W mikrograwimetrii wymagana dokładność grawimetrów wynosi 5 μ Gal.

2. Metodyka pomiarów grawimetrycznych: sieć pomiarów podstawowa i wypełniająca. Pomiary względne w punktach sieci podstawowej wykonywane są metodą łańcuchową. Poniżej opisano metodę łańcuchową na przykładzie ciągu sześciu punktów bazowych, leżących daleko od siebie i oznaczonych jako A, B, C, D, E, F. Pomiary wykonane grawimetrem dają szereg szesnastu odczytów; ABA BCB CDC DED EFE F, w punktach zewnętrznych A, F odczyt jest dwukrotny, w punktach wewnętrznych B, C, D, E odczyt jest trzykrotny. Celem metody łańcuchowej jest eliminacja dryftu grawimetru podczas pomiarów dokonywanych w okresie jego liniowości.

Dryft grawimetru (chód własny) jest to samoistne przesunięcie punktu zerowego narastające w miarę upływu czasu. Sposób pomiarów w punktach sieci wypełniającej;

A{1,2,3,..., n}B{1,2,3,...,n}C...,

A, B, C – punkty bazowe, 1,2,3,...,n – punkty wypełniające. Każdy ciąg odczytów w punktach wypełniających rozpoczyna się i kończy na punkcie bazowym, przy czym bazowy punkt końcowy może być inny niż punkt początkowy. Dryft w danym punkcie szczegółowym oblicza się podobnie jak w metodzie łańcuchowej za pomocą szybkości dryftu mnożonej przez odpowiedni upływ czasu, jaki nastąpił do chwili odczytu w tym punkcie. Jeśli punkty bazowe początkowy i końcowy są różne, to w celu obliczenia dryftu dla punktów wypełniających należy od różnicy odczytów siły ciężkości w punktach bazowych odliczyć względną wartość siły ciężkości między tymi punktami.

7. Zastosowanie metod grawimetrycznych:

~~ geologia i geofizyka poszukiwawcza

- moga służyć do badania pola siły ciężkości i jego związku z figura i wewnątrzną budową ziemi

- mogą służyć do śledzenia granic gęstościowo – litologicznych , elememntów tektoniki utworów osadowych,

- wykrywania złóż surowców skalnych, rud metali, surowców chemicznych, surowców energetycznych stałych,

- rozpoznawanie struktur akumulacji weglowodorów,

- badanie podłoża krystalicznego w kompleksie z metoda magnetyczną.

~~ geologia inżynierska

- wykrywanie płytkiej eksploatacji górniczej (pustek),

- lokalizacja poluźnień podłoża,

- do badania stanu technicznego zapór wodnych i wałów przeciwpowodziowych.

8. Zastosowanie metody mikrograwimetrycznej w górnictwie

Ze względu na efektywność oraz niewątpliwe zalety, mikrograwimetria górnicza jest stosowana do:

- szczegółowych badań tektoniki górotworu i złoż kopali użytecznych,

- określania gęstości ośrodka skalnego, szczególnie do rozpoznawania niecki osiadania nad przestrzenią eksploatacyjną,

- poszukiwanie srtef erozji i wymycia,

- lokalizacji naturalnych i poeksploatacyjnych kawern,

- badania stanu górotworu zaburzurzonego eksploatacją górniczą szczególnie pod kątem występowania wstrząsów górniczych,

- wykrywanie złóż kopalin użytecznych występujących na niewielkich głebokościach,

- wykorzystywanie do wykrywania starych wyrobisk górniczch i oceny stopia ich likwidacji; (wyrobisko jest związane z pustka – ujemne anomalie),

- przewidywanie niebezpiecznych procesów niszczenia górotworu, (gdyż towarzyszą im zmiany objętości, które poprzedzaja jego zniszczenie, czemu towarzyszą zmiany gęstości), Wykorzystywanie metody grawimerycznej do przewidywania niebezpieczych przejawów ciśnienia w górotworze.

9. Elementy składowe ziemskiego pola magnetycznego

T – natężenie pola magnetycznego

x – składowa północna natężenia

y – składowa wschodnia

z – składowa pionowa natężenia

Hp – składowa pozioma leżąca w płaszczyźnie południka magnetycznego

I – inklinacja, kąt zawarty pomiędzy płaszczyną pozioma a kierunkiem wektora T

D – kąt zawarty między Hp i x – deklinacja

10. Anomalia magnetyczna – lokalne różnice między ziemskim polem magnetycznym w danym miejscu a jego wartością teoretyczną, wyliczonymi na podstawie położenia biegunów magnetycznych na Ziemi. H=Hn+Ha

Ze względu na wielkość obszarów dzieli się je na kontynentalne, regionalne i lokalne.

11. Geologiczne przyczyny występowania anomalii magnetycznych

- obecność minerałów ferromagnetycznych w seriach rudnośnych,

- obecność masywów skał magmowych zaw min ferromagnetyczne

- obecność w obrębie kompleksu osadowego złóż rud magnetycznych

- spękanie i wzajemnie poprzesuwane części podłoża krystalicznego zbudowanego ze skał

metamorficznych

12. Zastosowanie metod magnetycznych

a) w geologii:

- badanie podłoża krystalicznego przykrytego kompleksem skał osadowych lub stanowiących dno dużych zbiorników wodnych,

- poszukiwanie i badanie struktur złóż rud (żelaza)

- wykrywanie i badanie żył, dajek, masywów skał wylewnych, podatnych magnetycznie wystepujących wśród utworów osadowych,

b) geologii inżynierskiej:

- zaleganie (?) stropu płytko występujących skał magmowych i metamorficznych;

c) archeologii:

- lokalizacja starożytnych (hłe, hłe) pieców hutniczych i innych obiektów;

d) ochrona środowiska:

- wykrywanie zakrytych wyrobisk,

- lokalizowanie starej infrastruktury wodno-ściekowej,

- poszukiwanie podziemnych obiektów np: metalowych zbiorników;

13. Jak można podzielić minerały i skały ze względu na charakter ich oddziaływania z polem magnetycznym (podatność magnetyczna χ )?

- diamagnetyki χ < 0

- pramagnetyki χ > 0

- ferromagnetyki χ >> 0 (występowanie domen (miejsc uporządkowanych), zjawisko histerezy magnetycznej)

14. Od czego zależy głębokościowy zasięg badań geoelektrycznych?

Zasięg głebokościowy badań geoelektrycznych zależy od:

- mocy źródła wywołującego pole

- geometrii układu punktowego lub

- częstotliwości prądu użytego do badań

15. Zastosowanie metod geoelektrycznych

- wykrywania podziemnych pustek,

- wykrywanie niemetalowych przewodów,

- badanie obiektów archeologicznych,

- wykrywanie niejednorodności podłoża,

- badanie skażeń gruntów,

- przedinwestycyjne badanie podłoża.

- geologiczna kartografia powierzchniowa lub wgłębna,

- poszukiwanie i rozpoznawanie złóż wód pitnych i mineralnych,

- złóż rud metali, surowców budowlanych i chemicznych,

- rozwiązywanie różnorodnych zadań hydrogeologii, geologii inżynierskiej i górnictwa.

16. Metoda elektrooporowa – sondowanie, profilowanie – zastosowanie

Metoda elektrooporowa (stosowana np w górnictwie)

Wykorzytuje stałe sztuczne pole elektryczne wytworzone za pomocą źródeł punktowych lub dipolowych. Uziemiane za pomocą uziemień... badawczych?

Zastosowanie:

- wyznaczanie oporu właściwego kompleksów skalnych,

- poszukiwanie surowców skalnych, wód podziemnych,

- badania podłoża skalnego będącego przedmiotem zainteresowania budownictwa lądowego i morskiego.

Sondowania elektryczne

Zmiana rozstawu elektrod zasilających AB, lub zmiana odległości między dipolem zasilającym lub pomiarowym. ->

Zmiana głębokości penetracji ->

Wyodrębnienie warstw skalnych różniące się oporem elektrycznym.

* Im większa odległość, tym większa odległość badania;

Wykonuje się wzdłłóż profili, stałej siatki, efektem są krzywe sondowań;

Interpretacja jakościowa ->

Wyjanienie na podstawie przebiegu krzywych typu badanego przekroju geoelektryczego i położenia poziomów geoeletryczch (dużo miąszość, duży opór), ->

Mapy i przekroje izoomów ->

Określenie miąższości, oporu właściwego niektórych warstw, kierunków ich rozciągłości i kąta upadu.

Zastosowanie sondowań elektrycznych:

- rozpoznawanie budowy geologicznej, do pierwszej warstwy o większej miąższości i oporze (np skały solonośne, waapienie, podłoże krystaliczne)

- poszukiwanie i badanie struktur perspektywicznych występowania ropy lub gazu,

- węgla kamiennego,

- złóż rud i kruszców,

- poszukiwanie wód podziemnych,

- badanie zapór i wałów przeciwpowodziowych,

- badanie skarp i osówisk,

- wykrywanie i monitorowanie skażeń,

Profilowanie elektryczne

Badanie przekroju geoelekrycznego w kierunku poziomym

Odległość elektrod pozostaje stała, zmienia się ich położenie, głębokość badań jest stała.

Iterpretacja jakoścowa ->

Wydzielenie skał o różnym oporze elektrycznym, wkładki lokalne innych skał.

Interpretacja ilościowa (wykonuje się sporadycznie) ->

Ocena rozmiarów i glębokości występowania rozpoznanych obiektów geologicznych.

Zatosowanie:

- poszukiwanie i badanie struktur geologicznych tyu synklina, antylina, uskok, nasuniecie,

- śledzenie kontaktu różnych litologicznych skał leżacych pod utworami trzecio- i czwartorzędowymi, kilkaset metrów,

- poszukiwanie i okonturowanie złóż kopalin użytecznych (kwarc, baryt, rudy , węgiel, grafit, zbiorniki wodne) gł ok. 100m.

17. Sposoby wzbudzania pól elektrycznych

a) wzbudzanie galwaniczne,

b) wzbudzanie indukcyjne,

c) sposób mieszany.

18. Tomografia elektrooporowa – na czym polega, zastosowania

Metoda polega na wykonaniu wielopoziomowego profilowania opornościowego badanego ośrodka.

Zastosowanie:

- metoda badań gruntu na niewielkiej głęgokości, do 30m, głebokości rekomendowana do zagadnień geologii inżynierskiej , hydrogeologii, i ochrony środowiska,

- geologiczne rozpoznanie podłoża budowlanego,

- wykrywanie i monitowanie skażeń gruntu i wód podziemnych,

- badanie skarp i osówisk,

- badanie wałów przeciwpowodziowych i zapór.

19. Zastosowanie metod geoelektrycznych w górnictwie

Jedną z aktywnych metod zapobiegania tąpaniom jest wytworzenie wokół wyrobiska strefy odprężonej, spękanej. Im szersza jest ta strefa tym większa część energii wyzwolonej przy wstrząsie ulega rozproszeniu i uszkodzenia wyrobiska sa mniejsze.

Zastosowano do tego celu metodę elektrooporwą wyznaczając zasięg strefy spękań.

Rozwiązanie problemu który polega na określeniu miejsca i czasu wystąpienia pierwszego pełnego zawału skał stropu, po rozpoczęciu eksploatacji, po zawale można zaprzestać stosowania kosztownych środków profilaktycznych.

Wzrost oporu elektrycznego – wzrost porowatości – faza I dylatancja, faza II spadek związany z przenikaniem wody złożowej do powstałych pęknięć – przewidywanie niszczenia skał, zawałów –

zapobiaganie wypadkom ludzi, zniszczenia mienia.

20. Definicje: prawo rozpadu promieniotwórczego, czas połowicznego rozpadu, aktywność próbki

Prawo rozpadu promieniotwórczego, prawo określające zmianę w czasie ilości jąder substancji promieniotwórczej na skutek rozpadu promieniotwórczego.

Czas połowicznego rozpadu, okres połowicznego rozpadu (zaniku) – czas, w ciągu którego liczba nietrwałych obiektów lub stanów zmniejsza się o połowę.

Aktywność promieniotwórcza – wielkość fizyczna równa szybkości rozpadu promieniotwórczego jąder atomowych danej próbki.

21. Metody geofizyki jądrowej – podział

Metody pasywne (naturalne) – wykorzystują naturalne, istniejące w skałach źródła promieniowania.

~~metoda profilowania promieniotwórczości naturalnej – polega na pomiarze natężenia promieniowania γ lub α – określa się koncentrację pierwistków radioaktywnych w skale.

Metody aktywne – polegają na wprowadzeniu do ośrodka skalnego zamkniętego źródła promieniowania γ lub neutronów i pomiarze produktów reakcji tego promieniowania w ośrodku skalnym .

Metody wykorzytujące źródła promieniowania γ:

- metody γ - γ – wyznaczanie gęstości skał

- metody γ - γ – skłąd chemiczny skał

- metoda fotoelektronowa

- metoda aktywacji kwantami γ

- metoda fluorescencji roentgenowskiej

Metody neutronowe:

- profilowanie n - γ ,

- profilowanie termiczne n – n,

- profilowanie epitermiczne n – n,

- profilowanie γ – czasu życia n.

- metody profilowania aktywacyjne na neutronach termicznych,

- metody profilowania aktywacyjne na neutronach prędkich,

- metody spektrometryczne n – γ.

Metody otwartego źródła – polegają na pomiarze prędkości i kierunku przemieszczania się wód, w których zostały rozproszone związki izotopów promieniotwórczych.

22. Zastosowanie metod radiometrycznych

Na podstawie pomiarów powierzchni (?) można określić:

- zawartość materiału radioaktywnego w skale,

- określenie rozmiaru strefy o większym nagromadzeniu pierwiastków radioaktynych.

Mogą to być:

- wychodnie warstw radioaktywnych,

- lokalne wzbogacenia w pierwiastki promieniotwórcze (wymywane przez wodę, przeważnie w strefie ukoków na powierzchni ziemi),

- osadzanie nad złożami uranowymi produktów rozpadu – radonu,

- złoża rud metali ciężkich ...

Wykorzystywanie J i Br, zastosowanie:

- określenie prędkości i kierunku przepływu wód podziemnych,

- badanie mieszania się wód w zbiorniku przez znakowanie strug wodnych różnyim radioizotopami,

- wyznaczenie wieku wód podziemnych,

Inne zastosowania metod radiometrycznych:

- badanie wilgoci i gęstości skał,

- określenie składu chemicznego skał lub ...

- wyznaczanie wieku metoda rozpadu promieniotwórczego:

- powstawania złóż geoloicznych

- wiek wód jak dawno miała inną postać,

- określenie wieku próbek organicznych/ archeologicznych

- w kopalniach badanie narażenia radiacyjnego (pomiar stężenia radonu w

powietrzu/wodzie/osadach, promieniowanie γ),

23. Wymienić zjawiska związane z oddziaływaniem promieniowania γ z materią

- zjawisko fotoelektryczne (Kwant energii dawany jest elektronowi w materii, a ta energia dodatkowa elektronu jest potrzebna do pokonania bariery potencjału w niej i stworzenia energii kinetycznej elektronu w elektronie.),

- zjawisko Comptona (Przedstawmy sobie foton o częstotliwości ω, który zderza się ze spoczywającym elektronem, w wyniku której ten foton zostaje rozproszony pod pewnym kątem względem pierwotnego biegu kierunku fotonu przez zderzeniem pod kątem θ, a elektron też zostaje rozproszony pod kątem φ względem pierwotnego kierunku biegu naszego fotonu.),

- zjawisko tworzenia par elektronów (Kwant może być zamieniony w w parę elektron-pozyton, wtedy, gdy jego energia jest większa niż podwojona energia spoczynkowa energia spoczynkowa e1lektronu.)

24. Definicje: trzęsienie ziemi, ognisko hipocentrum, epicentrum trzęsienia ziemi, odległość epicentralna; Rodzaje fal sejsmicznych, magnituda, zjawiska poprzedzające trzęsienie ziemi Trzęsienie ziemi – naturalny krótkotrwały wstrząs ośrodka skanego pochodzący z głębi ziemi i rozchodzący się w postaci fal sejsmicznych na powierzchni ziemi i w jej wnątrzu.

Ognisko trzęsienia ziemi – miejsce w którym występuje trzęsienie Ziemi

Hipocentrum – punkt położony w głębi Ziemi, w którym skoncentrowana jest cała energia trzęsienia z ogniska hipocentrum

Epicentrum – rzut pionowy hipocentrum na powierzchnię ziemi

Odległość epicentralna – odległość epicentrum od punktu, w którym dokonuje się rejestracji zjawiska

Magnituda – logarytm dziesiętny z max amplitudy fali sejsmicznej mierzonej w um, zapisanej przez standardowy sejsmograf w odległości 100 km od epicentrum wstrząsu.

Magnituda – logarytm z amplitudy przemieszczenia A odpowiedniego typu fali sejsmicznej, anomalia względem amplitudy Ao, dla standardowego wstrząsu.

M=logA(Δ)/Ao(Δ).

Magnituda – pojęcie związane z ilością energii sejsmicznej wypromieniowanej z ogniska trzęsienia ziemi.

Rodzaje fal sejsmicznych:

1) fale podłużne, 2) poprzeczne, 3) powierzchniowe, 4) Rayleya., 5) Fale Loveà.

Zjawiska poprzedzające trzęsienie ziemi:

- zmiana aktywności sejsmicznej,

- zmiana prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych na obszarach aktywnych sejsmicznie (zmieniają się właściwości fizyczne ośrodka),

- anomalne deformacje gruntu

- zmiany ciśnienia i prędkości przepływu i składu chemicznego, wody gruntowej, ropy, gazów, wypływ radonu do atmosfery wzdłuż uskoków i głębokich studni,

- zmiany oporu elektrycznego skał w obszarach epicentralnych, spadek wartości oporu elektrycznego wiele miesięcy przez trzęsieniem.

25. Parametry wpływające na rozwój sytuacji geomechanicznej; przyczyny prowadzące do pojawienia się sejsmiczności indukowanej; metody lokalizacji ognisk wstrząsu Najczęstsze przyczyny sejsmiczności indukowanej:

- działalność górnicza – wydobycie takich surowców jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny może powodować tąpnięcia, czyli zapadanie się warstw ziemi ponad strefą wydobycia,

- sztuczne zbiorniki wodne – olbrzymie masy wody wywierają dodatkowy nacisk na podłoże skalne. Woda penetruje głębokie szczeliny, zmniejszając tarcie na uskokach, co może spowodować, ruch skał wzdłuż tych uskoków, czyli wstrząsy sejsmiczne (na ogół o magnitudzie poniżej 5),

- wstrzykiwanie płynów w głębokie otwory wiertnicze,

- wydobycie i wstrzykiwanie wody na polach geotermicznych,

- wybuchy broni jądrowej.

Metody lokalizacji ognisk wstrząsu

Ia) czasy pierwszego wejścia fali P (metoda P),

Ib) różnice czasów wstąpienia fal P i S (metoda S-P),

Ic) amplitudy pierwszego wstąpienia fali P (metoda azymutalna, zwana też metodąkierunkową), Id) największe amplitudy fali P, S lub L, które wykorzystywane są do oceny odległości danego stanowiska sejsmometrów od ogniska na podstawie znanych lub wyznaczanychw procesie lokalizacji parametrów tłumienia fali z odległością (metoda raczej nie stosowanaw Polsce, dlatego nie mająca sprecyzowanej nazwy; być może nazwa „metoda tłumieniowa"dobrze oddawałaby jej istotę),

Ie) łącznie dwa lub kilka parametrów wyżej wymienionych (metoda mieszana),

If) podobieństwo zapisów wstrząsów (metoda praktyczna lokalizacji przybliżonej z do-kładnością do pewnego rejonu, niealgorytmiczna); metoda ta może być również „mieszana"z wszystkimi powyższymi