Tananyag

Kőzetfizika: egyetemi jegyzet Geofizikus M.Sc. hallgatók számára - Balázs László
Szerzői jog © 2013 ELTE Természettudományi Kar, Geofizikai és Űrtudományi Tanszék

Az ásványi nyersanyagkutatás meghatározó fázisa a geofizikai kutatás, melynek során általában először felszínen, majd ezt követően mélyfúrásokban végrehajtott geofizikai mérések eredményei alapján következtetünk a felszín alatti kőzetek összetételére és elterjedésére. A következtetés indirekt, mivel a geofizikai mérések során mesterséges vagy természetes források által létrehozott fizikai terek térjellemzőit, azok eloszlásait tudjuk csak mérni. A mért térjellemzők eloszlását (időbeli és/vagy térbeli), meghatározza a vizsgált kőzettest fizikai jellemzőinek eloszlása.

Az inhomogén kőzettestek mentén mért térjellemzőkből, általában a kőzetfizikai szempontból homogén tér vagy féltér felett számítható elméleti tér eloszlásával való ekvivalencia alapján képezünk un. látszólagos kőzetfizikai paramétereket (pl. látszólagos fajlagos ellenállás), melyek általában geofizikai interpretáció bemenő paraméterei. A geofizikai mérésekre jellemző, hogy többnyire a vizsgált régió peremén történnek és leggyakrabban a forrás(ok) is itt helyezkednek el (így a mérések és a kőzetfizikai paraméterek eloszlásának kapcsolata gyakran nem egyértelmű).

A mért eredmények interpretációja (un. inverzió) során, első lépésben a vizsgált térrészre vonatkozóan kívánjuk közelítőleg – egyszerű függvényekkel - rekonstruálni a kőzetfizikai paraméterek nagyléptékű eloszlását (a mérés térbeli felbontóképességét meghaladó inhomogenitások esetére). Az inverzió eredménye a kevés paraméterrel jellemezhető kőzetfizikai modell illesztett paraméterei, melyek a mérés környezetének lényegi, makroszkopikus leírását adják meg (pl. VESZ mérésekből meghatározott, rétegzett fajlagos ellenállású végtelen féltér modell vagy a fúrás körüli elárasztás profil modellezése radiálisan homogén fajlagos ellenállású zónákkal, szeizmikus mérésekből becsült rétegzett sebességtér stb.).

A kutatási eredményeket felhasználó, összegző, szintetizáló szakembereknek (pl. a készletszámítást, termelés megtervezését, geológiai interpretációt végző geológus, rezervoárgeológus) a vizsgált kőzetek összetételére és szerkezetére vonatkozó információkra van szükségük, így a geofizikus további feladata a kőzetfizikai paraméterek összekötése a kőzetösszetétellel, kőzetstruktúrával (vagy a kutatott nyersanyag fajlagos mennyiségével, jellemzőivel). A kőzetfizika (petrophysics) legfontosabb területe éppen ennek a kapcsolatnak a feltárása, azaz a mikro szinten inhomogén, véletlen szerkezetűkőzet átlagos fajlagos jellemzőinek és az ekvivalens kőzetfizikai paraméterek összefüggésének meghatározása. Általában ez a geofizikai inverzió második szakasza (1.1. ábra).

A jegyzetben is elsősorban a különböző kőzetfizikai paraméterek és a kőzet tulajdonságok mikro szintű összefüggését tárgyaljuk.