الجيوفيزياء الاستكشافية

يمكن أن تكون المسوحات المغناطيسية مفيدة في تحديد الشذوذات المغناطيسية التي تمثل الخام (الكشف المباشر)، أو في بعض الحالات المعادن المصاحبة لرواسب الخام (الكشف غير المباشر أو الاستدلالي).

تتمثل الطريقة الأكثر مباشرة للكشف عن الخامات باستخدام المغناطيسية في رصد تمعدن خام الحديد من خلال رسم خرائط الشذوذ المغناطيسي المرتبط بتكوينات الحديد الشريطية ، والتي تحتوي عادةً على الماغنيتيت بنسبة معينة. كما يمكن الكشف عن تمعدن السكارن ، الذي يحتوي غالبًا على الماغنيتيت، على الرغم من أن معادن الخام نفسها غير مغناطيسية. وبالمثل، يُعد الماغنيتيت والهيماتيت، والبيروتيت في كثير من الأحيان، من المعادن الشائعة المرتبطة بالتغيرات الحرارية المائية ، والتي يمكن الكشف عنها للاستدلال على أن حدثًا حراريًا مائيًا معدنيًا قد أثر على الصخور.

يمكن استخدام المسح الجاذبي للكشف عن الكتل الصخرية الكثيفة داخل التكوينات الصخرية المحيطة بها ذات الكثافة الأقل. ويمكن استخدامه للكشف المباشر عن رواسب خامات وادي المسيسيبي ، ورواسب خامات الحديد والنحاس والذهب ، ورواسب خام الحديد، ورواسب السكارن، وقباب الملح التي قد تشكل مصائد للنفط والغاز.

يمكن استخدام المسوحات الكهرومغناطيسية للكشف عن مجموعة واسعة من الرواسب المعدنية، وخاصة كبريتيدات المعادن الأساسية، من خلال رصد شذوذات التوصيل الكهربائي التي قد تتولد حول أجسام الكبريتيدات في باطن الأرض. كما تُستخدم هذه المسوحات في استكشاف الماس (حيث تميل أنابيب الكيمبرلايت إلى امتلاك مقاومة أقل من الصخور المحيطة بها)، واستكشاف الجرافيت ، ورواسب اليورانيوم الموجودة في القنوات القديمة (المرتبطة بطبقات المياه الجوفية الضحلة، والتي غالبًا ما تستجيب للمسوحات الكهرومغناطيسية في طبقة علوية موصلة). تُعد هذه طرقًا استدلالية غير مباشرة للكشف عن التمعدن، حيث أن المادة المراد البحث عنها ليست موصلة للكهرباء بشكل مباشر، أو ليست موصلة بدرجة كافية للقياس. كما تُستخدم المسوحات الكهرومغناطيسية في التحقيقات المتعلقة بالذخائر غير المنفجرة ، والتحقيقات الأثرية، والجيوتقنية.

تُجرى المسوحات الكهرومغناطيسية الإقليمية باستخدام أساليب جوية، إما بواسطة طائرات ثابتة الجناح أو أجهزة كهرومغناطيسية محمولة على مروحيات. وتعتمد أساليب المسح الكهرومغناطيسي السطحي في الغالب على أساليب المسح الكهرومغناطيسي العابر باستخدام حلقات سطحية مع مستقبل سطحي، أو أداة حفر تُنزل في بئر لقطع جسم التمعدن. تُمكّن هذه الأساليب من رسم خرائط لأجسام الكبريتيدات داخل الأرض ثلاثية الأبعاد، وتزويد الجيولوجيين بمعلومات لتوجيه عمليات الحفر الاستكشافية اللاحقة على التمعدن المعروف. نادرًا ما تُستخدم مسوحات الحلقات السطحية في الاستكشاف الإقليمي، إلا أنه في بعض الحالات يُمكن استخدامها بنجاح (مثل مسوحات SQUID لأجسام خام النيكل).

يمكن أن تكون طرق المقاومة الكهربائية مثل طرق الاستقطاب المستحث مفيدة للكشف المباشر عن أجسام الكبريتيد والفحم والصخور المقاومة مثل الملح والكربونات.

يمكن استخدام الطرق الزلزالية أيضًا في التنقيب عن المعادن، إذ توفر صورًا عالية الدقة للهياكل الجيولوجية التي تحوي رواسب معدنية. ولا يقتصر استخدامها على المسوحات الزلزالية السطحية فحسب، بل يشمل أيضًا الطرق الزلزالية في الآبار. وبشكل عام، يتزايد استخدام الطرق الزلزالية في التنقيب عن المعادن باطراد. ^{[ 1 ]}

تُعدّ تقنيات الانعكاس والانكسار الزلزالي من أكثر التقنيات الجيوفيزيائية استخدامًا في استكشاف الهيدروكربونات. تُستخدم هذه التقنيات لرسم خرائط التوزيع الطبقي تحت السطحي وبنيته، مما يُساعد في تحديد تجمعات الهيدروكربونات المحتملة، سواءً كانت رواسب طبقية أو بنيوية أو "مصائد". يُعدّ تسجيل الآبار تقنية أخرى شائعة الاستخدام، إذ يُوفّر معلومات عالية الدقة حول خصائص الصخور والسوائل في مقطع رأسي، على الرغم من محدودية نطاقه الجغرافي. هذا القيد في النطاق الجغرافي هو السبب وراء شيوع تقنيات الانعكاس الزلزالي؛ فهي تُتيح طريقة لاستكمال وتوسيع معلومات تسجيل الآبار على مساحة أكبر بكثير.

تُستخدم الجاذبية والمغناطيسية بكثرة في استكشاف النفط والغاز. ويمكن استخدامهما لتحديد هندسة وعمق التراكيب الجيولوجية المغطاة، بما في ذلك المرتفعات ، والأحواض الهابطة ، والفوالق ، والطيات ، والتداخلات النارية ، وقباب الملح ، وذلك بفضل خصائص كثافتها وقابليتها المغناطيسية الفريدة مقارنةً بالصخور المحيطة؛ وتُعدّ الأخيرة مفيدة بشكل خاص للخامات المعدنية.

استُخدمت تقنيات الاستشعار عن بُعد ، وتحديداً التصوير الطيفي الفائق ، للكشف عن التسربات الدقيقة للهيدروكربونات باستخدام البصمة الطيفية للتربة والنباتات المتغيرة جيولوجياً. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تُستخدم طريقتان تحديدًا في البحر: الانعكاس الزلزالي البحري والتسجيل الكهرومغناطيسي لقاع البحر. ويمكن لتقنية المغناطيسية الأرضية البحرية (mMT)، أو الكهرومغناطيسية البحرية ذات المصدر المتحكم به (mCSEM)، أن توفر كشفًا شبه مباشر للهيدروكربونات عن طريق رصد تغيرات المقاومة الكهربائية فوق المصائد الجيولوجية (التي تشير إليها المسوحات الزلزالية). ^{[ 4 ]}

يمكن استخدام الرادار المخترق للأرض لرسم خرائط القطع الأثرية المدفونة ، مثل القبور، والمدافن، ومواقع حطام السفن، وغيرها من المواقع الأثرية المدفونة على عمق ضحل. ^{[ 11 ]}

يمكن استخدام المسوحات المغناطيسية الأرضية للكشف عن المعادن الحديدية المدفونة، وهي مفيدة في مسح حطام السفن، وساحات المعارك الحديثة المليئة بالحطام المعدني، وحتى الاضطرابات الطفيفة مثل الآثار القديمة واسعة النطاق.

يمكن استخدام أنظمة السونار للكشف عن حطام السفن. ^{[ 12 ]} تُصدر أنظمة السونار النشطة نبضات صوتية في الماء، ترتد بدورها عن الأجسام وتعود إلى محول طاقة السونار. ^{[ 12 ]} يستطيع محول طاقة السونار تحديد كلٍ من مدى واتجاه الجسم المغمور تحت الماء عن طريق قياس الفترة الزمنية بين إطلاق النبضة الصوتية واستقبالها. ^{[ 12 ]} تُستخدم أنظمة السونار السلبية للكشف عن الأصوات الصادرة من الأجسام أو الحيوانات البحرية. ^{[ 12 ]} لا يُصدر هذا النظام نبضات صوتية بنفسه، بل يركز على الكشف عن الأصوات الصادرة من المصادر البحرية. ^{[ 12 ]} يستمع هذا النظام ببساطة إلى المحيط، بدلاً من قياس مدى أو اتجاه الجسم. ^{[ 12 ]}

يمكن استخدام الرادار المخترق للأرض للكشف عن مواقع القبور. ^{[ 13 ]} لهذا الكشف أهمية قانونية وثقافية، إذ يتيح الفرصة للعائلات المتضررة لتحقيق العدالة من خلال معاقبة المسؤولين قانونيًا، وللتخلص من ألم فقدان أحد أحبائها. ^{[ 13 ]}

تشير الذخائر غير المنفجرة (UXO) إلى تعطل أو عدم انفجار المتفجرات العسكرية. ^{[ 14 ]} ومن أمثلتها، على سبيل المثال لا الحصر: القنابل ، والمشاعل ، والقنابل اليدوية . ^{[ 14 ]} من المهم تحديد مواقع الذخائر غير المنفجرة واحتوائها لتجنب الإصابات، بل وحتى الموت، لمن قد يتعرضون لها. ^{[ 14 ]}

نشأت مشكلة الذخائر غير المنفجرة نتيجةً لحرب القرم (1853-1856). ^{[ 15 ]} قبل ذلك، كانت معظم الذخائر غير المنفجرة محصورة محليًا بكميات صغيرة، وبالتالي لم تكن تشكل مشكلة عامة كبيرة. ^{[ 15 ]} إلا أنه مع اتساع نطاق الحروب، ازدادت هذه الكميات، ما سهّل فقدانها واحتواءها. ^{[ 15 ]} ووفقًا لهوبر وهامبريك في مقالتهما "الذخائر غير المنفجرة: المشكلة" ، إذا لم نتمكن من التخلي عن الحرب في سياق حل النزاعات، فإن هذه المشكلة ستتفاقم، ومن المرجح أن يستغرق حلها أكثر من قرن. ^{[ 15 ]}

بما أن أسلوبنا العالمي في حل النزاعات يعتمد على الحرب، فلا بد لنا من الاعتماد على ممارسات محددة للكشف عن هذه الذخائر غير المنفجرة، مثل المسوحات المغناطيسية والكهرومغناطيسية. ^{[ 16 ]} ومن خلال دراسة الاختلافات في الحساسية المغناطيسية و/أو التوصيل الكهربائي بالنسبة للذخائر غير المنفجرة والجيولوجيا المحيطة بها (التربة، الصخور، إلخ)، نستطيع الكشف عن الذخائر غير المنفجرة واحتوائها. ^{[ 16 ]}