Slide 1

النسخ

1 Introduction to Geophysical methods References مقدمة فى اإلستكشاف الجيوفيزيائى... Dobrin 1976 تطبيقات الجيوفيزياء فى الجيولوجيا... Sharma 1990 أساسيات الجيوفيزياء... Parasani 1988 Applied Geophysics Telford 1976 Presented by Dr. Abboud Suliman Ahmed

2 Objective The aim of the course is to introduce various aspects of geophysics fields and familiarize the student with geophysics as a science specially this course is the first course dealing with geophysics as a science at this level of undergraduate students.

3 الخواص ( * الجيوفيزياء هو إستخدام أو اإلستفادة من الفيزيائية لألرض إلكتشاف ما بداخله الصلب من األرض( earth Solid الجزء علم * اإلستكشافExploration المناسبة الفنية الوسائل يقدم باطن تراكيب لمعرفة األرض بطريقة غير مباشرة

4 physical properties of Earth Geophysics are sensitive to sub-surface physical properties such as: Density. Magnetic susceptibility. Seismic wave velocity and density. Resistivity. Conductivity. Radiations. Elasticity.

5 Temperature Polarization Chemical reaction Radiation Resistivity Density Radiometric method. Paleomagnetism Reflection Refraction Geothermal method. Susceptibility Seismic methods Gravity method Induced polarization Self-potential method Resistivity method Geophysics Electro-magnetic methods Magnetic methods Electrical methods Electrical & magnetic properties Velocity/ Elasticity

6 Main geophysical methods: 1- Gravity method. 2- Electrical methods: - Resistivity method. - Self- potential method (SP). - Induced- polarization method (IP). 3- Seismic methods: - Reflection method. - Refraction method. 4- Magnetic methods. 5- Electro-magnetic methods. 6- Borehole geophysics ( well logging). Minor geophysical methods: 1- Radiometric method. 2- Geothermal method. 3- Ground Penetrating Radar method.

7 Geophysical Exploration Physics

8 استخدامات علم الجيوفيزياء استكشاف النفط والغاز والمعادن والمياه. في الرصد الزلزالي وتحديد مواقع الهزات. في االعمال الهندسية لمعرفة منسوب المياة وكذلك معرفة عمق طبقة صخور االساس النشاء المباني وبديل عن عمليات الحفر الهندسية لمعرفة نوعية الطبقات ومكوناتها وكذلك التكهفات في الطبقات. مراقبة ابار النفط و الغاز. لمعرفة اي تمديدات تحت سطحية مجاري مياة او صرف صحي. في مجال البحث عن الكنوز واآلثار. في البحث عن المعادن. في علوم الفضاء.

9 مراحل الدراسات الجيوفيزيائية:- الدراسة االستطالعية Reconnaissance العمل الحقلى Field work معالجة المعلومات Data Processing تفسيرالمعلومات Data Interpretation

10 Passive methods Measure naturally occurring phenomena Gravity field Magnetic field Seismic arrivals earthquakes Active methods Transmit a signal into the subsurface and record what comes back Seismic arrival explosions Electrical current Electromagnetic waves

11 State the difference between Pure geophysics and applied geophysics.

12 Magnetic methods: Magnetic techniques measure the remnant magnetic field associated with a material or the change in the Earth's magnetic field associated with a geologic structure or man-made object. They have been used for regional surveys since the early 1900 s in the hydrocarbon industry and for longer in mineral prospecting however little use has been made directly for groundwater studies.

13 Earth s magnetic field surrounds the Earth has north and south magnetic poles is detected by compasses is recorded in rocks and minerals as they cool is generated in the Earth s liquid outer core as it spins and produces electrical currents Earth s field similar to that for bar magnet (left) magnetic N and S is not the same as geographic N and S poles (bar magnet tilted )

14 @ Magnetic surveys have also been used to identify basement faulting and other locations of crustal Large areas can be covered using airborne magnetic surveys with line and station spacing tens of meters Results of magnetic surveys are usually presented as line profiles or magnetic anomaly maps.

15

16 removal of magnetic material from near surface negative anomaly (example is normal faulting) causes

17 how do rocks and minerals acquire magnetism? rocks and minerals that cool through Curie temperature and stay below that temperature through time record magnetic field AT THE TIME OF THEIR COOLING Paleomagnetism: study of ancient magnetic fields in rocks--reconstruction of past fields-- magnetite common mineral in basalt

18 ةيسيطانغملا قرطلا - موقت ةركف هذھ قرطلا ىلع دصر ليجستو ةرھاظ نم مھأ رھاوظلا ةيعيبطلا يھو ةيسيطانغملا ةيضرلأا لاجملا( يسيطانغملا.)يضرلأا - لاجملا يسيطانغملا يضرلأا ةوق ريغ ةيئرم لوح ضرلأا فلتخت هتميق هتدشو نم ناكم ىلإ ناكم نمو تقو ىلإ.رخآ - نوكتي نم :نيلاجم -1 لاجملا يسيطانغملا يلخادلا هردصمو نطاب ضرلأا.)%90( -2 لاجملا يسيطانغملا يجراخلا هردصمو حايرلا ةيسمشلا يف ةقبط ريفسونويلأا.)%10( - ةيمھأ لاجملا يسيطانغملا عجرت ىلإ ةفرعم قيرطلا مادختساب ةلصوبلا ةيامحو ضرلأا نم تاعاعشلأا ةراضلا ةيتلأا نم ءاضفلا.يجراخلا

19 - روخصلا ةنوكملا تاقبطل ضرلأا بستكت اذھ لاجملا يسيطانغملا ءانب ىلع اهتيلباق ةيسيطانغملا يتلاو دمتعت ىلع بسن نداعم ديدحلا ةدوجوملا.اهب - ارظنو نلأ لاجملا يسيطانغملا يضرلأا دوجوم عزومو ةدشب ةفلتخم يف روخصلا ةعونتملا ءانب ىلع ريغتلا يف ةبسن نداعم ديدحلا ةدوجوملا اهب اذل هنإف نكمي مادختساب ةزهجأ رتيموتينجاملا ةفلتخملا ءارجإ تاسايقلا ةيسيطانغملا ةبولطملا ديدحتو نكامأ فلاتخلاا.يسيطانغملا - دبلا نأو نوكت عيمج تاسايقلا ةديعب نع ىأ تارثؤم ةيجراخ ةعنصم نم ديدحلا لثم ينابملا ةيرامعملا راوسلأاو ةيندعملا طوطخو ءابرهكلا...و

20 األجهزة المغناطيسية - بدأ تطبيق الطرق المغناطيسية في مجال التنقيب عن اآلثار باستخدام جهاز البروتون المغناطيسي وھو قليل الحساسية ( 1) nt وال يوجد به ذاكرة. - في منتصف الثمانيات بالقرن الماضي بدأ استخدام جهاز مقياس التدرج المغناطيسي وھو ذو حساسية nt) 0.01( و به ذاكرة كبيرة. - في منتصف التسعينات بالقرن الماضي بدأ استخدام جهاز بخار السيزيوم المغناطيسي وھو ذو حساسية nt) 0.001( و به ذاكرة كبيرة جدا.

21 مقياس التدرج المغناطيسي األجهزة المغناطيسية جهاز البروتون المغناطيسي جهاز بخار السيزيوم المغناطيسي

22

23 Hosan-1 Dinder-1 nt Jauhara-1 Farasha

24 Earth s internal heat heat flow is reasonably similar over oceans and continents heat comes from different sources in two regions continental crust: radioactive decay in granites oceanic crust: mantle sources (no granite in oceanic crust)

25 heat flow gradual loss of heat from interior to surface heat sources must be in shallow crust for crustal gradient magma bodies uranium-rich igneous rock (decay of U, Th, K generates heat)

26 geothermal gradient temperature increases with depth in the Earth most dramatic in crust; tapers off deeper crust: rapid increase in T (25 /km) slower increase deeper (1 /km)

27 Electromagnetic methods provide a means to measure subsurface electrical conductivity and to identify subsurface metal objects.

28 قرطلا هيسيطانغمورهكلا -:Electromagnetic methods ىھ ىدحا بيلاسلاا هيبرهكلا هينفلا ىتلا مدختست ىلع قاطن عساو ىف فاشكتسا نداعملا قوقشلاو هلماحلا هايملل دمتعتو هيفوجلا ىلع )Induction(ثح تارايتلا هيبرهكلا ىف تلاصوملا هنوفدملا لثم ماسجا مدختست.تاماخلا هذھ هقيرطلا ليدبك ةمواقملل ةيعونلا ةيبرهكلا ةصاخ ىف قطانملا ىتلا بعصي اهيف لاسرا رايتلا ةطساوب.كلاسلاا دمتعي اهضعب ىلع لاسرلاا رشابملا نع قيرط كلاسلاا ضعبلاو رخلاا لغتسي عضولا ىعيبطلا لثم دعرلا.قربلاو

29 Faraday's Law of Induction: changing magnetic field produce alternating currents. Ampere s law Any wire in which an electric current is flowing is surrounded by an invisible force field called a magnetic field. This phenomenon is described follow

30

31 EM

32 EM 31

33 VLF Method VLF methods of geophysics utilize Very Low Frequency radio communication signals to determine electrical properties of near-surface soils and shallow bedrock. The technique is especially useful for Applications: fault mapping, groundwater investigations, overburden mapping, contaminant mapping, mineral exploration

34

35 Ground Penetrating Radar Ground penetrating radar (GPR) uses high frequency electromagnetic waves To acquire subsurface information (ASTM D ). Energy is radiated downward into the ground from a transmitter and is reflected back to a receiving antenna.

36

37 Applications: primarily used for profiling to detect and map lateral changes in natural geologic and hydrogeologic conditions; to detecting and mapping contaminant plumes; Electromagnetic measurements can be used for mapping buried wastes, tanks, and metal utilities; to determine fracture orientation.

38 Many EM systems available EM has a wide application Mineral exploration Ground water contamination Salt water intrusion Mapping geology and soil Locating buried objects ( pipes, barrels, tanks, walls) Archeology Locating frozen permafrost Locating Gravel Locating cavities (caves, abandon mines)

39

40 Electrical Methods Comprise: 1- Resistivity method. 2- Self- potential method (SP). 3- Induced potential method (IP).

41 Resistivity method من أكثر الطرق الجيوفيزيائية إستخداما. الدراسات الهيدروجيلوجية. + + # المشاريع الهندسية. # طريقة سهلة و سريعة و إقتصادية. # من الطرق الفعالة active methods التى تعتمد على الطاقة الصناعية ( تيار مباشر أو متردد ) # من الطرق التى تعطى تفاصيل دقيقة) رأسيا و عموديا ) عن أنواع الطبقات و سمكها.

42

43 Elementary theory Ohm's law: The fundamental physical law used in resistivity surveys is Ohm s Law that governs the flow of current in the ground: V α I V = R I R = V/ I The equation for Ohm s Law in vector form for current flow in a continuous medium is given by: J = σ E

44 Use mathematics' as possible, physically define the following: J = σ E

45 Refraction