ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО И ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ИХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ 1. Геологическая съемка и картирование территории; опробование горных пород 2. Документация карьеров и подземных выработок, геолого-разведочных скважин; горно-буровые работы; 3. Геофизические методы исследований - это сейсморазведка и различного вида каротажи (электро-, гамма-каротаж, нейтронный, акустический), кавернометрия, термометрия

1 – растительный покров; 2 – почвенный слой; 3 – глинисто-песчаный слой; 4 – глины; 5 – глинисто-песчаный слой; 6 – косослоистые пески с прослоями глины; 7 – мергель; 8 – алевролит; 9 – известняк доломитизированный; 10 - косослоистые пески с прослоями глины; 11 – песчанистый доломит; 12 –кристаллический фундамент Геологическая съемка и картирование территории; опробование горных пород

Геологическая съемка и картирование территории

Геофизические методы исследований - это сейсморазведка и различного вида каротажи (электро-, гамма- каротаж, нейтронный, акустический), кавернометрия,термометрия Пример сейсмограммы четвертичных отложений. Финский залив 1. Морские голоценовые отложения 2. Ледниково-озерные верхнеплейстоценовые отложения 3. Ледниковые отложения (морена)

Геосейсмическая модель Печенгской структуры (Кольский полуостров)

Геологическая съемка и картирование территории; опробование горных пород бурением

Мечта проникнуть к сердцу нашей планеты и познать скрытую жизнь ее недр по-прежнему остается недостижимой. Ближе всех к этой цели подошли наши соотечественники, пробурившие Кольскую сверхглубокую скважину (проектная глубина - 15 километров). Начало работ в мае 1970 года. Использовалась техника: установка «Уралмаш 4Э» грузоподъёмностью 200 тонн и легкосплавные трубы

Через 5 лет, когда глубина скважины СГ-3 превысила 7 километров, смонтировали новую буровую установку «Уралмаш » – одну из самых современных по тем временам В июне 1990 года СГ-3 достигла глубины м. В 1994 году бурение Кольской сверхглубокой прекратили. Через 3 года она попала в Книгу рекордов Гиннесса и до сих пор остается непревзойдённой. Сейчас скважина представляет собой лабораторию для изучения глубоких недр.

1. Аралсорская СГ-1, Прикаспийская низменность, , глубина – 6,8 км. Поиск нефти и газа. 2. Биикжальская СГ-2, Прикаспийская низменность, , глубина – 6,2 км. Поиск нефти и газа. 3. Кольская СГ-3, , глубина – м. Проектная глубина – 15 км. 4. Саатлинская, Азербайджан, , глубина – м. Проектная глубина – 11 км. 5. Колвинская, Архангельская область, 1961, глубина – м. 6. Мурунтауская СГ-10, Узбекистан, 1984, глубина – 3 км. Проектная глубина – 7 км. Поиск золота. 7. Тимано-Печорская СГ-5, Северо-Восток России, , глубина – м, проектная глубина – 7 км. 8. Тюменская СГ-6, Западная Сибирь, , глубина м. Проектная глубина – 8 км. Поиск нефти и газа. 9. Ново-Елховская, Татарстан, 1988, глубина – м. 10. Воротиловская скважина, Поволжье, , глубина – м. Поиск алмазов, изучение Пучеж- Катункской астроблемы. 11. Криворожская СГ-8, Украина, , глубина – м. Проектная глубина – 12 км. Поиск железистых кварцитов. 12. Уральская СГ-4, Средний Урал. Заложена в 1985 году. Проектная глубина – м. Текущая глубина – м. Поиск медных руд, изучение строения Урала. 13. Ен-Яхтинская СГ-7, Западная Сибирь. Проектная глубина – м. Текущая глубина – м. Поиск нефти и газа. Скважины на нефть и газ: Начала 70-х годов - Юниверсити, США, глубина – м. Бейден-Юнит, США, глубина – м. Берта-Роджерс, США, глубина – м. 80-х годов - Цистердорф, Австрия, глубина м. Сильян Ринг, Швеция, глубина – 6,8 км. Бигхорн, США, Вайоминг, глубина – м. КТВ Hauptbohrung, Германия, , глубина – м. Проектная глубина – 10 км. Научное бурение. Самые глубокие скважины мира:

Разрез Кольской скважины опроверг существовавшую до этого времени двухслойную модель земной коры и показал, что сейсмические разделы в недрах – это не границы между толщами пород разного состава, а скорее всего они указывают на изменение свойств камня с глубиной. Так, при высоком давлении и температуре граниты по своим физическим характеристикам становятся похожи на базальты, и наоборот. Первые 7 километров были сложены вулканическими и осадочными породами: туфами, базальтами, брекчиями, песчаниками, доломитами. Глубже лежал так называемый раздел Конрада, после которого скорость сейсмических волн в породах резко увеличивалась, что интерпретировалось как граница между гранитами и базальтами. Однако базальты нижнего слоя земной коры так нигде и не появились: породы оказались представлены гранитами и гнейсами. Кроме того, раньше считалось, что с удалением от поверхности земли, с ростом давления, породы становятся более монолитными, с малым количеством трещин и пор. СГ-3 убедила учёных в обратном. Начиная с 9 километров, толщи оказались очень пористыми и трещиноватыми, по ним циркулировали водные растворы. Позднее этот факт подтвердили другие сверхглубокие скважины на континентах. На глубине оказалось гораздо жарче, чем рассчитывали: на целых 80°! На отметке 7 км температура в забое была 120°С, на 12 км – достигла уже 230°С. ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ БУРЕНИИ НАУЧНЫЕ ДАННЫЕ Одно из самых удивительных открытий, которое учёные сделали с помощью бурения, – это наличие жизни глубоко под землей. И, хотя жизнь эта представлена лишь бактериями, её пределы простираются до невероятных глубин

Глубинное строение Земли недоступно для непосредственных исследований и может быть изучено только геофизическими методами: сейсмологией, глубинной сейсморазведкой, гравиметрией, магнитометрией, глубинной геоэлектрикой, термометрией, радиометрией. Интерпретируя материалы глубинной геофизики, удалось расчленить Землю на сферические оболочки, определить скачки физических свойств на их границах и изменения свойств по латерали, построить физические модели недр Земли, а по ним судить о химическом составе. (поверхность Мохоровичича )

ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ Оптический микроскоп

Цифровое фото шлифов образца (тонкие спилы, приклеенные на стекло)

Цифровое фото шлифов

Сканирующий электронный микроскоп JSM – 6390LF Исследуемый образец

Микрофотографии сколов марганцево-рудных обособлений Проблематичные ископаемые микроорганизмы Оруденелые агрегаты ископаемых марганцевых бактерий

Электронно-зондовый микроанализ химического состава Высокоточный количественный, полу качественный и оперативный качественный анализ элементов от Na до U

Рентгенофлуоресцентный анализ элементного состава

Характерное свечение различных элементов

Масс-спектрометрический анализ элементов и их изотопного состава Содержание редкоземельных элементов в костных остатках Высокоточное определение следовых содержаний элементов в жидких и твердофазных пробах

Подготовка проб

Метод газовой хроматографии

Спектральный и химический анализ

Различные спектры объектов изучения спектральный анализ хлорофилла

Рентгеноструктурный анализ пород и минералов

d, ÅМинералd, ÅМинерал 9,8432,515Гематит 9,470Литиофорит 2,395Вернандит 7,5302,277Кварц 6,944Вернандит 2,240Кварц 5,7342,205Гематит 4,96Вернандит 2,148Вернандит 4,735Литиофорит 2,129Кварц 4,4482,068 4,252Кварц 1,981Кварц 3,687Гематит 1,838Гематит 3,5711,820Вернандит 3,342Кварц 1,696Гематит 3,133Вернандит 1,653Вернандит 2,694Гематит 1,598Гематит Рентгенограмма и расшифровка минерального состава исследуемого образца

Термический анализ пород, руд и минералов

Дериватограмма исследуемого образца (колония ископаемого коралла)

Инфракрасная спектроскопия Радиоспектроскопия Анализ физических свойств и точечных дефектов структур минералов

ИК-спектры каменноугольной смолы углей ИК-спектр бензина АИ-76 ИК-спектры образцов гидроксилапатита кальция

Катодно-люминесцентный анализ Низкие пределы обнаружения примесных ионов, редкоземельных элементов и дефектов структур