Thăm dò địa âm các mỏ khoáng sản dưới nước

6

Để tìm kiếm những nguồn nguyên liệu thô mới, con người ngày càng hướng tới vô số loại khoáng sản quý được ẩn giấu dưới lòng nước của biển và đại dương. Theo các nhà khoa học, trữ lượng dầu mỏ, quặng kim loại và các khoáng sản khác nằm ở đáy và dưới các vùng nước lớn gấp mấy lần trữ lượng các khoáng sản này trên đất liền.

Nhưng làm thế nào bạn có thể tìm ra nơi ẩn giấu những kho báu này dưới nước? Để làm được điều này, bạn cần biết cấu trúc địa chất của lớp vỏ trái đất được bao phủ bởi các vùng nước. Sử dụng bản đồ cấu trúc địa chất, các chuyên gia có thể đánh giá địa điểm và loại khoáng sản cần tìm.

Đối với các nghiên cứu địa chất đáy biển, cũng như trên đất liền, các phương pháp thăm dò địa vật lý được sử dụng - thăm dò địa chấn và khoan giếng. Nhưng để có được thông tin chi tiết về địa chất của khu vực, bạn cần phải khoan ngẫu nhiên rất nhiều giếng, mỗi giếng đều khó khoan ngay cả trên đất liền. Và việc khoan xuống đáy biển thậm chí còn là một công việc phức tạp và cực kỳ tốn kém hơn.

Thăm dò địa chấn khám phá cấu trúc địa chất của vỏ trái đất bằng các vụ nổ. Một lỗ nhỏ được khoan trên mặt đất và một điện tích sẽ phát nổ trong đó. Các khí giãn nở hình thành trong vụ nổ gây biến dạng đất, loại bỏ lớp hạt bao quanh khu vực vụ nổ vô thời hạn. Lực đàn hồi phát sinh trong lớp dốc truyền áp suất sang các lớp lân cận và từ điểm nổ, sóng xung kích đàn hồi truyền qua đá theo mọi hướng (Hình 1).

Giả sử rằng dưới vết nứt đầu tiên của đá I ở độ sâu S là lớp II, bao gồm đá có mật độ khác nhau. Độ sâu của lớp II không khó xác định (xem Hình 1):

$$S = \sqrt{S_1^2 - \frac{(S_2)^2}{2}},$$

trong đó $S_1 = \frac{1}{2} ABC$ là đường truyền của sóng trực tiếp đến lớp II (cùng một đường truyền sóng phản xạ), $S_2$ là khoảng cách dọc theo bề mặt giữa điểm nổ và máy thu gieo hạt, ghi lại công suất đến của sóng phản xạ.

Năng lượng của sóng đàn hồi khi truyền qua đá của trái đất bị hấp thụ một phần. Phần năng lượng được hấp thụ phụ thuộc vào tần số dao động của sóng. Một vụ nổ tạo ra sóng có tần số hạ âm (dưới 16 hertz) và âm thanh (từ 16 hertz đến 20.000 hertz). Sóng có tần số này tương đối ít bị đá trên mặt đất hấp thụ và điều này quyết định việc sử dụng chúng trong máy thu gieo hạt.

Thăm dò địa chấn đã được sử dụng thành công để nghiên cứu cấu trúc của biển