Τι είναι η ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ

Transcript

1 ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΑΞΗ

2 Τι είναι η ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ

3 Γεωφυσική Έρευνα Κάθε γεωφυσική έρευνα έχει στόχο τον εντοπισμό και την μελέτη των ιδιοτήτων των υπόγειων στρωμάτων, ή/και τον εντοπισμό και τη μελέτη ανωμαλιών στο υπέδαφος, είτε αυτές προέρχονται από ενταφιασμένα αντικείμενα κ.τ.λ., είτε αποτελούν φυσικές ανωμαλίες λόγω π.χ. ρηγμάτων, υπόγειου νερού κ.τ.λ.

4 Πως? Ανάλογα με τον τελικό στόχο κάθε έρευνας επιλέγονται: ο τρόπος εκτέλεσης της γεωφυσικής έρευνας, οι μέθοδοι και ο εξοπλισμός, που θα χρησιμοποιηθεί με στόχο την ακριβή πιο γρήγορη και με το χαμηλότερο δυνατό κόστος εξαγωγή των αποτελεσμάτων-συμπερασμάτων. Seismic Imaging Animation.mp4

5 Γεωφυσικές Μέθοδοι Οι Γεωφυσικές μέθοδοι που μπορούν να εφαρμοσθούν είναι: 1. Η μέθοδος Σεισμικής Διάθλασης. 2. Η μέθοδος Σεισμικής Ανάκλασης. 3. Η Βαρυτομέτρικη Μέθοδος 4. Η Μαγνητομετρική Μέθοδος 5. Η Ηλεκτρομαγνητική Μέθοδος. 6. Η Ραδιομετρική Μέθοδος 7. Η Θερμική Μέθοδος. Επισκόπηση με μαγνητικές μεθόδους

6 Σεισμικές Μέθοδοι Οι σεισμικές μέθοδοι είναι αυτές που κυριαρχούν τόσο στις έρευνες για πετρέλαιο όσο και για τον καθορισμό της λιθολογίας του υποβάθρου προκειμένου για κατασκευές όπως φράγματα, γέφυρες, δρόμοι κ.α. Η έρευνα του πετρελαίου έδωσε την οικονομική δυνατότητα ανάπτυξης των σεισμικών μεθόδων

7 Σεισμικές Μέθοδοι

8 Σεισμικές Μέθοδοι/ Σεισμικά κύματα

9

10

11

12 ΑΣΚΗΣΗ ΠΡΑΞΗ-2

13 Αρχές των μεθόδων σεισμικής διασκόπησης Με τις μεθόδους σεισμικής διασκόπησης επιδιώκεται ο καθορισμός των μεταβολών των ταχυτήτων διάδοσης των ελαστικών κυμάτων στα επιφανειακά στρώματα της γης Από τις μετρήσεις των χρόνων διαδρομής των ελαστικών κυμάτων μέσα στα στρώματα και εφαρμογή νόμων της Φυσικής κατασκευάζονται καμπύλες χρόνων διαδρομής σε συνάρτηση με το βάθος

14 Ανάκλαση - Διάθλαση

15 Σεισμική Διάθλαση Σεισμική Ανάκληση Αναγνωριστική μέθοδος διασκόπησης και οικονομική Ιδιαίτερα χρήσιμη για τη χαρτογράφηση του υποβάθρου Τα πάχη του φλοιού Τη σεισμική ταχύτητα του ανώτερου μανδύα της γης Η πλέον χρησιμοποιούμενη σεισμική μέθοδος για ρηχές υπεδαφικές έρευνες Απεικονίζει καλύτερα και με λεπτομέρεια τη στρωματογραφική δομή των ιζηματογενών λεκανών Δίνει γενική δομή για το φλοιό της γης Κυρίαρχη μέθοδος εντοπισμού υδρογονανθράκων

16 Είδη ελαστικών κυμάτων Κύματα χώρου - Επιμήκη κύματα - Εγκάρσια κύματα Επιφανειακά κύματα - Κύματα Rayleigh - Κύματα Love

17 Κύματα χώρου Τρόπος διάδοσης των επιμήκων κυμάτων Διεύθυνση διάδοσης Ταλάντωση των υλικών σημείων με διεύθυνση παράλληλη προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος Δημιουργούνται διαδοχικά πυκνώματα/αραιώματα

18 Κύματα χώρου Τρόπος διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων Διεύθυνση διάδοσης Ταλάντωση των υλικών σημείων κατά διεύθυνση κάθετη προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος Το μέσο διάδοσης παθαίνει διατρητική παραμόρφωση

19 Κύματα χώρου Τρόπος διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων Ένα επίπεδο κύμα στρέψης (S- wave)

20 Επιφανειακά κύματα - Κύματα Rayleigh Κύματα Love

21

22

23 Κύματα χώρου / ταχύτητα διάδοσης P Τα επιμήκη κύματα 1 διαδίδονται με ταχύτητα Η ταχύτητα διάδοσης των εγκαρσίων ελαστικών κυμάτων είναι S 2 Η σταθερά μ αποτελεί μέτρο της διατμητικής παραμόρφωσης του μέσου κατά τη διάδοση των κυμάτων και έχει τόσο μεγαλύτερη τιμή όσο μεγαλύτερη είναι η αντίδραση του μέσου στη διατμητική παραμόρφωση του. Έτσι, για τα ρευστά είναι μ = 0.

24 Κύματα χώρου / ταχύτητα διάδοσης Από τη σύγκριση των σχέσεων (1), (2) προκύπτει ότι: η ταχύτητα διάδοσης των εγκαρσίων κυμάτων σε ένα μέσο είναι μικρότερη από την αντίστοιχη ταχύτητα διάδοσης των επιμηκών κυμάτων (P- Primus) τα εγκάρσια κύματα που γεννιούνται στην εστία μιας δόνησης φθάνουν και γράφονται σ' ορισμένο σταθμό μετά τα επιμήκη κύματα της δόνησης. Για το λόγο αυτό, τα εγκάρσια σεισμικά κύματα συμβολίζονται με το S (Secοndus). τα εγκάρσια κύματα δεν διαδίδονται μέσα στα ρευστά. (για τα ρευστά v S =0 )

25 Ταχύτητες διάδοσης ελαστικών κυμάτων Η ταχύτητα διάδοσης αυξάνει με την αύξηση της πυκνότητας Η ταχύτητα διάδοσης αυξάνει με την αύξηση του βάθους Η ταχύτητα διάδοσης εξαρτάται από το πορώδες

26 Τι είδους κύμα είναι το παρακάτω?

27

28 Τι είδους κύμα είναι το παρακάτω?

29

30 Τι είδους κύμα είναι το παρακάτω?

31

32 Τι είδους κύμα είναι το παρακάτω?

33

34

35 Αρχή του Huygens Κάθε σημείο ενός μετώπου κύματος γίνεται πηγή νέων (δευτερογενών) κυμάτων. Το συνολικό μέτωπο είναι εφαπτόμενο στα επιμέρους μέτωπα που δημιουργεί κάθε σημείο. Με την αρχή του Huygens μπορεί να αποδειχθεί θεωρητικά ο νόμος ανάκλασης και διάθλασης.

36 Αρχή του Huygens Η αρχή του Huygens εξηγεί και το φαινόμενο της διάθλασης. Όταν u 2 < u 1, τότε και η γωνία i 2 <i 1 με συνέπεια να «κάμπτεται» το μέτωπο του κύματος με αποτέλεσμα η ακτίνα να «στρίβει» (αλλάζει διεύθυνση) και να πλησιάζει προς την κάθετη στην επιφάνεια.

37 Αρχή του Huygens Το δευτερεύον κύμα προχωράει με ταχύτητα και συχνότητα ίσες με εκείνες του πρωτεύοντος κύματος. Μπορούμε να ορίσουμε την θέση σε μελλοντικές θέσεις του μετώπου κύματος όταν γνωρίζουμε τη θέση του σε ορισμένη χρονική στιγμή.

38 Αρχή του Fermat Το κύμα το οποίο φθάνει σε ορισμένο σημείο από ορισμένη πηγή ακολουθεί το συντομότερο δρόμο από όλους που είναι δυνατό να ακολουθήσει δηλαδή αυτόν που απαιτεί τον ελάχιστο χρόνο. Όχι απαραίτητα αυτόν με την μικρότερη απόσταση αλλά αυτόν όπου μπορεί να έχει την μέγιστη ταχύτητα

39 Ενέργεια ελαστικών κυμάτων Ε = ½ ρ ω 2 Α 2 ω = 2 π f Ι = Ε υ δw= I δs δt E = δw/δv

40 Άσκηση 1 Α=2cm (πλάτος κύματος) F=0.16 Hz (συχνότητα) ρ=2gr/cm 3 (πυκνότητα) u=3km/sec ταχύτητα Joule =1 m 2 kg / s 2 α) Ε= ½ ρ ω 2 Α 2 ω = 2 π f = 2*3,14*0,16 = 1,0048 sec -1 E= ½*2gr/cm 3 *(1,0048 sec -1 ) 2 *(2cm) 2 = 4,038 (10-3 kg/(10-2 m*sec 2 ))= E= 4,038 *10-1 (m 2 kg / sec 2 )/m 3 = 0,4038 Joule /m 3 I= Ε υ = 0,4038 Joule /m 3 *3km/sec =1,2114 *10 3 Joule /m 2* sec dw=i δs δt= 1211,4 Joule /(m 2* sec )*1m 2 *1 sec= 12,114*10 3 Joule dv=2m 3 dw=2m 3* 0,4038 Joule /m 3 =0,8076 Joule