บท 6

INTRODUCTION การสำรวจธรณีฟิสิกส์ จัดเป็นวิทยาศาสตร์ประยุกต์แขนงหนึ่ง ลักษณะการสำรวจธรณีฟิสิกส์ประกอบด้วยการวัดปริมาณอันเนื่อง มาจากคุณสมบัติทางฟิสิกส์ใต้ผิวดิน ณ บริเวณที่สำรวจ โดยทางทฤษฏีการสำรวจธรณีฟิสิกส์ จะให้ผลสำเร็จก็ต่อเมื่อชั้นหิน และสินแร่ภายใต้ผิวโลกมีความแตกต่างกันในคุณสมบัติทางฟิสิกส์

INTRODUCTION คุณสมบัติทางฟิสิกส์ที่เป็นรากฐานของวิธีสำรวจธรณีฟิสิกส์ - ความยืดหยุ่น (elasticity) ความหนาแน่น (density) ความเป็นแม่เหล็ก (magnetization) ลักษณะทางไฟฟ้า (electrical characteristic) ระดับของการแผ่กัมมันตภาพรังสี (radioactivity levels)

METHOD OF EXPLORATION Seismic method gravity method magnetic method electrical and electromagnetic method radioactive method

ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเป้าหมายของการสำรวจและสมบัติทางฟิสิกส์

ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเป้าหมายของการสำรวจและสมบัติทางฟิสิกส์

- Ground geophysical survey : semi detailed & detailed การสำรวจทางธรณีฟิสิกส์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ - Airborne geophysical survey : regional - Ground geophysical survey : semi detailed & detailed

Airborne geophysical survey http://www.gsi.gov.in/AMSE.htm

Airborne geophysical survey เป็นวิธีการสำรวจที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในขั้น regional และ การสำรวจในขั้นรายละเอียด สำหรับวิธีที่นิยมมีดังนี้ - สำรวจวัดความเข้มสนามแม่เหล็ก - สำรวจวัดความเข้มสนามแม่เหล็กควบกับการวัดความเข้มกัมมันตรังสี - สำรวจวัดความเข้มสนามแม่เหล็กควบกับการวัดความเข้มสนามแม่เหล็กไฟฟ้า - สำรวจวัดความเข้มสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

Airborne geophysical survey ข้อดี - รวดเร็ว เสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในกรณีสำรวจเป็นบริเวณกว้าง - สำรวจได้หลายวิธีในคราวเดียวกัน - ครอบคลุมพื้นที่ได้มากกว่า ข้อเสีย - พื้นที่สำรวจต้องใหญ่พอสำหรับการสำรวจด้วยเครื่องบิน - มีข้อจำกัดในเรื่องสภาพอากาศ - ข้อมูลที่ได้ไม่ละเอียดเท่าการสำรวจภาคพื้นดิน

แสดงการสำรวจธรณีฟิสิกส์ทางอากาศ ด้วยเฮลิคอบเตอร์

การนำไปใช้ประโยชน์ Airborne geophysical survey หาขอบเขตชั้นหิน หาโครงสร้าง ในระดับภูมิภาค หาความลึกของแอ่งหรือความหนาของหินชั้นเหนือหินฐาน สำรวจหาปิโตรเลียม หาแหล่งแร่ เช่น แร่ยูเรเนียมในหินกรวดมน แร่เหล็ก แร่โครไมต์ ช่วยแยกแหล่งแร่ หรือลักษณะธรณีวิทยาที่เป็นตัวนำ ว่าเป็นโลหะหรืออโลหะ ช่วยในการแปลความหมาย รูปร่างลักษณะ ขนาด ทิศทางการวางตัวของแหล่งแร่ การสำรวจหารอยเลื่อน หรือหาท่อขนาดใหญ่

การสำรวจหาแหล่งแร่ชนิด magmatic hydrothermal บริเวณ Lou Lake แสดงค่า potassium สูง(A), eTh/K ต่ำ(B) และ ค่า eU/eTh สูง(C) และสุดท้าย total field magnetic high (D) http://gamma.gsc.nrcan.gc.ca/appgeo_e.php#exploration

การสำรวจด้วยวิธีกัมมันตรังสี โดยวิธี รังสีแกมมา บริเวณแหล่งแร่ porphyry-Cu-Au http://gamma.gsc.nrcan.gc.ca/appgeo_e.php#exploration

การหาการปนเปื้อนอันเนื่องมาจาก โรงงานนิวเคียร์ โดยการใช้วิธีแกมมา http://gamma.gsc.nrcan.gc.ca/appgeo_e.php#exploration

Ground geophysical survey

Seismic method exploration การสำรวจด้วยวิธีคลื่นสั่นสะเทือน Seismic Reflection ; shallow-depth survey Seismic Refraction ; deep-depth survey http://www.geophysical.biz/seisrf2.htm

Seismic method exploration Seismic Reflection http://www.amcl.ca/geophysicalservicesmethods.html

Seismic method exploration การนำไปใช้ประโยชน์ : สำรวจหาแหล่งน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ ทำแผนที่การลำดับชั้นหินและโครงสร้าง ทำแผนที่ bedrock หาอุโมงค์และโพรง หาพื้นที่ฝังกลบขยะ หาพื้นที่รับน้ำ หาแหล่งแร่ หาทรายน้ำมัน Seismic Reflection

ข้อดี : ข้อเสีย : Seismic method exploration ได้ผลข้อมูลที่ความลึกมาก ข้อดี : ได้ข้อมูลในแนวดิ่งและแนวราบที่ดี ได้ผลข้อมูลที่ความลึกมาก ข้อเสีย : ราคาสูง บริเวณระดับตื้นจะมีความยุ่งยากต่อการแปลผลข้อมูล Seismic Reflection

Seismic method exploration Seismic Refraction http://www.amcl.ca/geophysicalservicesmethods.html

การนำไปใช้ประโยชน์: Seismic method exploration ทำแผนที่ระดับน้ำใต้ดิน ประเมิณความยากง่ายต่อการเปิดหน้าดิน แผนที่โครงสร้าง Seismic Refraction

ข้อดี : ข้อเสีย : Seismic method exploration ข้อมูลในแนวดิ่งมีความชัดเจน มีผลที่ความลึกมากกว่า 150 เมตร สามารถหาหินแข็งที่ถูกปิดทับด้วยตะกอน ข้อเสีย : ข้อมูลในแนวราบจะขึ้นอยู่กับการเก็บข้อมูล ไม่สามารถหาชั้นที่บางได้ ข้อมูลบางส่วนอาจมาจากเครื่องมือโดยตรง Seismic Refraction

Resistivity Self-potential Induced polarization electrorical method exploration Resistivity Self-potential Induced polarization

การสำรวจด้วยวิธีวัดค่าความต้านทานไฟฟ้า Resistivity method exploration การสำรวจด้วยวิธีวัดค่าความต้านทานไฟฟ้า http://www.amcl.ca/geophysicalservicesmethods.html

Resistivity method exploration Common Rocks/Materials Resistivity (ohm meters) Ore Minerals Clay 1 – 100 Pyrrhotite 0.001 – 0.01 Graphitic Schist 10 – 500 Galena 0.001 – 100 Topsoil 50 – 100 Cassiterite 0.001 – 10,000 Gravel 100 – 600 Chalcopyrite 0.005 – 0.1 Weathered Bedrock 100 – 1000 Pyrite 0.01 – 100 Gabbro 100 – 500,000 Magnetite 0.01 – 1,000 Sandstone 200 – 8,000 Hematite 0.01 – 1,000,000 Granite 200 – 100,000 Sphalerite 1000 – 1,000,000 Basalt   Limestone 500 – 10,000 Slate 500 – 500,000 Quartzite 500 – 800,000 Greenstone 500 – 200,000

V=IR Principle of resistivity From Ohm’s Law : R=V/I Modified from www.easc.edu/introduction to geophysics From Ohm’s Law : V=IR R=V/I

Modified from www.easc.edu/introduction to geophysics

การจัดวาง electhod Pole – pole Pole - dipole Dipole - dipole Wenner Schlumberger การจัดวาง electhod Modified from The Berkeley Course in Applied Geophysics DC Resistivity men.htm

การนำไปใช้ประโยชน์ : Resistivity method exploration แผนที่การลำดับชั้นหิน การหาชั้นน้ำบาดาล การทำแผนที่แหล่งแร่ หาบริเวณที่เป็นโพรง หรือบริเวณรอยแตก หาบริเวณที่มีการปนเปื้อน หาทรายน้ำมัน

ข้อดี : ข้อเสีย : ข้อมูลในแนวดิ่งชัดเจน Resistivity method exploration ข้อดี : ข้อมูลในแนวดิ่งชัดเจน มีผลของข้อมูลชัดเจนที่ความลึกไม่เกิน 10 เมตร นำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายด้าน ข้อเสีย : ต้องใช้ขั้วอิเลคโทรดปักลงไปในพื้น ต้องมีการย้ายขั้วอิเลคโทรดทุกครั้งที่มีการขยายความลึก ในบริเวณที่เป็นคอนกรีตหรือถนนราดยางจะปักขั้วอิเลคโทรดยาก บริเวณที่เป็นตัวนำไฟฟ้าสูงๆ จะไม่สามารถสำรวจได้

การสำรวจวัดค่าศักย์ไฟฟ้าธรรมชาติที่เกิดขึ้น ในชั้นหินหรือดินบริเวณ Self potential method exploration การสำรวจวัดค่าศักย์ไฟฟ้าธรรมชาติที่เกิดขึ้น ในชั้นหินหรือดินบริเวณ เปลือกโลกค่าความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดในพื้นที่โดยปกติแล้วไม่คงที่ ส่วนค่าความต่างศักย์ที่มีค่าผิดปกติสูงๆ อาจเกิดขึ้นได้ในบริเวณที่เป็นแหล่งแร่ เช่น แกรไฟต์

การวัดความต่างศักย์เหนี่ยวนำมักทำประกอบไปกับการวัดความ Induced polarization method exploration การวัดความต่างศักย์เหนี่ยวนำมักทำประกอบไปกับการวัดความ ต้านทานด้วย บริเวณใดที่แสดงค่าความต่างศักย์เหนี่ยวนำสูงในขณะ ที่ค่าความต้านทานต่ำ แสดงว่ามีสารตัวนำไฟฟ้าอยู่ในบริเวณที่น่า สนใจและอาจบ่งถึงแหล่งแร่ได้การสำรวจวิธีนี้ใช้ในการสำรวจหา แหล่งแร่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแร่ซัลไฟด์

การสำรวจด้วยวิธีนี้อาศัยการวัดสมบัติในการเป็นตัวนำของหินหรือแร่ Electromagnetic method exploration การสำรวจด้วยวิธีนี้อาศัยการวัดสมบัติในการเป็นตัวนำของหินหรือแร่ ต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งออกจากเครื่องส่ง ข้อดีของการสำรวจด้านแม่ เหล็กไฟฟ้าอยู่ที่สามารถใช้ได้อย่างได้ผลแม้บริเวณใกล้ผิวดินที่มีความต้าน ทานสูงมากหรือเป็นฉนวนไฟฟ้า และสามารถทำได้สะดวกรวดเร็วกว่าวิธี ทางไฟฟ้าอื่นๆ

การสำรวจท่อโดยวิธีวัดแม่เหล็กไฟฟ้า Electromagnetic method exploration การสำรวจท่อโดยวิธีวัดแม่เหล็กไฟฟ้า http://www.hydrogeophysics.com/sampleprojects/sampleprojects.html

การเปรียบเทียบระหว่าง การสำรวจด้วยวิธีวัดค่า แม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า Electromagnetic Sounding การเปรียบเทียบระหว่าง การสำรวจด้วยวิธีวัดค่า แม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า http://www.hydrogeophysics.com/sampleprojects/pipeline.gif

เปรียบเทียบบริเวณที่มีความหนาแน่นต่างกัน มีผลต่อแรงโน้มถ่วง gravity method exploration เปรียบเทียบบริเวณที่มีความหนาแน่นต่างกัน มีผลต่อแรงโน้มถ่วง

ตารางแสดงความหนาแน่นของวัสดุบางชนิด gravity method exploration ตารางแสดงความหนาแน่นของวัสดุบางชนิด

แผนที่แสดงค่าความโน้มถ่วงทั่โลก gravity method exploration แผนที่แสดงค่าความโน้มถ่วงทั่โลก

magnetic method exploration สนามแม่เหล็กโลก

ความสามารถในการซึมซับ สารแม่เหล็กของวัสดุบางชนิด magnetic method exploration Rock/Mineral Magnetic Susceptibility Rocks   Salt 0 – 0.001 Slate 0 – 0.002 Limestone 0.00001 – 0.0001 Granulite 0.0001 – 0.05 Rhyolite 0.00025 – 0.001 Greenstone 0.0005 – 0.001 Basalt 0.001 – 0.1 Gabbro Dolerite 0.01 – 0.15 Minerals Pyrite 0.0001 – 0.005 Hematite 0.001 – 0.0001 Pyrrhotite 0.001 – 1.0 Chromite 0.0075 – 1.5 Magnetite 0.1 – 20.0 ความสามารถในการซึมซับ สารแม่เหล็กของวัสดุบางชนิด

การสำรวจโดยวิธีวัดค่าแม่เหล็ก magnetic method exploration การสำรวจโดยวิธีวัดค่าแม่เหล็ก http://www.geophysical.biz/magnetic.htm

ผลจากการแปลความหมาย ด้วยวิธีสำรวจด้านแม่เหล็ก magnetic method exploration ผลจากการแปลความหมาย ด้วยวิธีสำรวจด้านแม่เหล็ก http://www.digistar.mb.ca/minsci/finding/magnetic.htm

การสำรวจด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ Ground Penetrating Radar (GPR) การสำรวจด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ http://www.geophysical.biz/gpr1.htm

การสำรวจด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ Ground Penetrating Radar (GPR) การสำรวจด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ http://www.geophysical.biz/gpr3.htm

ผลจากการสำรวจหาถังน้ำมันด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ Ground Penetrating Radar (GPR) ผลจากการสำรวจหาถังน้ำมันด้วยวิธีหยั่งลึกด้วยสัญญานเรดาห์ http://www.geovision.com/gpr.html

การนำไปใช้ประโยชน์ : ด้านสิ่งแวดล้อม หาการปนเปื้อนทั้งในน้ำและดิน Ground Penetrating Radar (GPR) การนำไปใช้ประโยชน์ : ด้านสิ่งแวดล้อม หาการปนเปื้อนทั้งในน้ำและดิน หาอุโมงค์ แผนที่รอยแตก หาแหล่งแร่ โบราณคดี ด้านธรณีโครงสร้าง

ข้อดี : ข้อเสีย : ราคาไม่แพง เก็บข้อมูลได้เร็ว ความละเอียดของข้อมูลสูง Ground Penetrating Radar (GPR) ข้อดี : ราคาไม่แพง เก็บข้อมูลได้เร็ว ความละเอียดของข้อมูลสูง สามารถดูผลได้ทันที สามารถเลือกช่วงความถี่เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ระดับข้อมูลนั้นๆ ข้อเสีย : การหยั่งลึกขึ้นอยู่กับสภาพพื้นที่ ดินที่มี clay มากไม่เหมาะสมในการสำรวจด้วยวิธีนี้

Thank you for your attention