Geofizyka jest dziedziną nauki, w której bada się Ziemię jako planetę metodami naukowymi używanymi w fizyce. W dziedzinie tej Ziemia jako przedmiot badań jest traktowana jako ciało fizyczne. Jest nauką z pogranicza nauk o Ziemi (zasadniczo geologii, geografii fizycznej), meteorologii, oceanografii i fizyki. Geofizyka składa się z 4 podstawowych dziedzin: -fizyka Ziemi, -nauki o atmosferze i oceanie, -hydrologii, -fizyka przestrzeni kosmicznej. Nauki o atmosferze i oceanie patrz meteorologia i oceanografia. Nauki o ziemi zajmują się badaniem pól fizycznych oraz fizycznych właściwości Ziemi (jako planety) oraz poznawaniem jej budowy. Może być uważana tak jak inne nauki o Ziemi za część nauk planetarnych. Podstawowe metody nauk o Ziemi to: -geoelektryka, -geofizyka otworowa, -grawimetria,- magnetometria, -sejsmika, -sejsmika górnicza, -sejsmologia, -sejsmologia górnicza Geoelektryka jest gałęzią geofizyki, która wykorzystuje własności fizyczne skał związane przebiegiem zjawisk elektromagnetycznych. Do własności tych należą: -oporność elektryczna, -przenikalność elektryczna, -przenikalność magnetyczna. Do grupy geoelektrycznych metod badań należą takie metody jak: -metoda Georadarowa, -metoda elektromagnetyczna, -metoda elektrooporowaBadania elektromagnetyczne (EM) polegają na badaniu przewodności ośrodka poprzez wzbudzenie (wyindukowanie) w nim pola elektromagnetycznego. System pomiarowy to dwie cewki: nadawcza i odbiorcza. Nadajnik wytwarza pierwotne pole elektromagnetyczne, które generuje wtórne pole elektromagnetyczne w ośrodku. Cewka odbiornika rejestruje wielkość pola wtórnego oraz stosunek pomiędzy polem pierwotnym i wtórnym. Wtórne pole elektromagnetyczne jest proporcjonalne do przewodnictwa ośrodka i reaguje na zmiany litologii, wody podziemne czy zanieczyszczenia. Obiekty metalowe wytwarzają silne, wtórne pole elektromagnetyczne, dlatego różnicowy pomiar pola pierwotnego i wtórnego stanowi wyśmienite narzędzie do poszukiwania zakopanych przedmiotów metalowych (beczki, niewypały i inne). Dane pomiarowe rejestrowane są punktowo ze stałym krokiem pomiarowym wzdłuż ustalonej siatki profilów. Odległość pomiędzy profilami zdeterminowana jest przewidywaną wielkością poszukiwanych obiektów oraz dokładnością pomiaru. Cyfrowe odczyty zapisywane są w elektronicznym rejestratorze i po badaniu przenoszone są do komputera w celu dalszego przetwarzania i interpretacji. Najczęściej interpretacja polega na konturowaniu i identyfikowaniu anomalii w stosunku do poziomu tła przy użyciu specjalistycznego interaktywnego oprogramowania. Wyniki badań przedstawiane są w postaci zintegrowanych plotów zrozumiałych dla zamawiającego.Geofizyka otworowa (dawniej geofizyka wiertnicza) - jest to zespół metod geofizycznych realizowanychw otworze wiertniczym.Pomiary geofizyczne wykonywane w otworach wiertniczych nazywamy profilowaniem i oznaczamy literą P. Nazwa profilowania pochodzi od mierzonej własności fizycznej (np. mierzenie oporności elektrycznej to profilowanie oporności PO). Pomiarów dokonuje się sondami, zazwyczaj podczas ruchu z dołu do góry.Dostarcza szczegółowych informacji o: -profilu litologicznym otworu, -parametrach fizycznych skał (porowatość, obecność płynów złożowych), -stanie technicznym otworu (nieszczelności, ucieczki płuczki), -stanie ośrodka skalnego w warunkach naturalnego zaleganiaGrawimetria to dział nauki zajmujący się pomiarami przyspieszenia ziemskiego dla badań pola grawitacyjnego Ziemi. Nauka ta pozwala na podstawie anomali siły pola grawitacyjnego określić warstwy które tworzą w danym miejscu skorupę ziemską, wykryć duże pustki.Magnetometria Zajmuje się interpretacją anomalii magnetycznych, skorupowych oraz właściwości magnetycznych utworów geologicznych.
Sejsmika (z gr. seismós = 'trzęsienie') - metody badania skorupy ziemskiej polegające na wzbudzaniu (za pomocą materiałów wybuchowych lub specjalnych urządzeń), lub wykorzystywaniu powstałych naturalnie w wyniku trzęsienia Ziemi, fal sejsmicznych i ich rejestracji za pomocą sejsmografów lub geofonów. Metoda ta wykorzystywana jest w geofizyce poszukiwawczej i w badaniu budowy Ziemi. Fale sejsmiczne - fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą .
Rodzaje fal sejsmicznych: - fale wgłębne (objętościowe) - rozchodzące się wewnątrz Ziemi, - fale podłużne (undae primae, P, dylatacyjne) - najszybsze z fal sejsmicznych (5,4 km/s), które najwcześniej docierają do epicentrum (stąd nazwa undae primae); drgają w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal; powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą; mogą przenosić się również w płynach, w tym także w płynnym jądrze Ziemi, - fale poprzeczne (undae secondae, S, torsjonalne, skrętu) - około dwukrotnie wolniejsze od fal podłużnych (średnio 3,3 km/s); wywołują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fal; mogą przemieszczać się tylko w skałach (zobacz cień sejsmiczny)
- fale powierzchniowe (undae longae, L) - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia; są najbardziej katastrofalne w skutkach, - fale Rayleigha - fale typu grawitacyjnego, ruch cząstek odbywa się po elipsie ustawionej pionowo prostopadłej do kierunku biegu fali, - fale Love'a - (powierzchniowa fala poprzeczna o polaryzacji poziomej) wywołują drgania poziome, prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal. Hipocentrum to położone w głębi Ziemi źródło rozchodzenia się fal sejsmicznych, czyli ognisko trzęsienia ziemi. Prostopadle nad hipocentrum, na powierzchni Ziemi, znajduje się epicentrum. Epicentrum - miejsce na powierzchni skorupy ziemskiej położone w najbliższej odległości (prostopadle) nad ogniskiem trzęsienia ziemi (hipocentrum). Obszar położony wokół epicentrum, zwany obszarem epicentralnym jest miejscem największych zniszczeń. skala logarytmiczna określająca wielkość trzęsienia ziemi na podstawie amplitudy drgań wstrząsów sejsmicznych, wprowadzona w 1935 roku przez amerykańskiego geofizyka Charlesa F. Richtera. Wielkość tę określa się za pomocą magnitudy. Skala Richtera jest skalą energetyczną, tj. określa energię wyzwoloną w czasie wstrząsu. Każdy kolejny stopień oznacza około 10-krotnie wiekszą energię wyzwoloną, mierzoną w dżulach (J). Teoretycznie jest to skala otwarta, ale w praktyce nie notuje się wstrząsów o magnitudzie powyżej 9,5 stopnia. Sejsmologia - dział geofizyki zajmujący się badaniem trzęsień ziemi oraz rozchodzenia się fal sejsmicznych wewnątrz Ziemi. Polega ona na tworzeniu sieci informacyjnych opartych na obserwacji generacji fal powstałych wskutek wstrząsów naturalnych górotworu. Obserwując wnioski te fale można wyciągnąć dotyczące budowy wnętrza Ziemi.
Skala Richtera |
Skutki |
Liczba trzęsień rocznie |
< 2,0 |
Najmniejsze wstrząsy, nieodczuwalne przez człowieka ani przez sejsmograf. |
2 920 000 (8000 dziennie) |
2,0-3,4 |
Wstrząsy nieodczuwalne dla człowieka, lecz rejestrowane przez sejsmograf. |
800 000 |
3,5-4,2 |
Bardzo małe wstrząsy, odczuwane tylko przez niektórych ludzi. |
30 000 |
4,3-4,8 |
Odczuwane przez większość osób, nieszkodliwe. |
4 800 |
4,9-5,4 |
Odczuwane przez wszystkich, powoduje bardzo niewielkie zniszczenia. |
1 400 |
5,5-6,1 |
Średnie wstrząsy, powoduje mniejsze uszkodzenia budynków. |
500 |
6,2-6,9 |
Duże wstrząsy, powodują znaczne zniszczenia. |
100 |
7,0-7,3 |
Poważne zniszczenia. |
15 |
7,4-8,0 |
Ogromne zniszczenia. |
4 |
8,0-8,9 |
Ogromne zniszczenia, katastrofalne skutki dla wielu krajów. |
1 |
> 9 |
Trzęsienie, które może zburzyć wszystkie miasta na terenie większym niż kilkanaście tysięcy km2. |
raz na 20 lat |