Dit artikel bespreekt niet-invasieve methoden om hulpbronnen en ondergrondse structuren te identificeren met behulp van zwaartekracht, magnetisme, elastische golven en onderzoek naar elektrische weerstand zonder in het binnenste van de aarde te graven.
Als we de binnenkant van ons lichaam willen zien zonder te graven, gebruiken we beeldvormingstechnieken zoals MRI en CT. We kunnen de binnenkant van het lichaam observeren en fotograferen door de binnenkant van buitenaf te projecteren zonder het lichaam te beschadigen. Hierdoor kunnen we hoogwaardige informatie krijgen over de binnenkant van het lichaam. Wat als we de binnenkant van de aarde zouden kunnen zien zonder erin te graven? Het zou geweldig zijn als we foto's konden maken van de binnenkant van de aarde. Het zou geweldig zijn om precies te kunnen zien hoeveel kilometer onder een gebied olie ligt, of hoeveel kilometer onder een gebied diamantmijnen liggen, zonder te hoeven graven.
Er zijn drie belangrijke technologieën om de ondergrond vanaf de oppervlakte te verkennen. De eerste zijn zwaartekracht- en magnetische onderzoeken, de tweede zijn elastische golfonderzoeken en de derde zijn onderzoeken naar de elektrische weerstand. Deze technologieën zijn belangrijke hulpmiddelen voor het op niet-invasieve wijze begrijpen van de structuur en hulpbronnen van het binnenste van de aarde. Ze werken allemaal volgens het principe dat de fysieke eigenschappen van ondergrondse rotsen of specifieke structuren variëren van het ene type gesteente tot het andere, en dat deze fysieke eigenschappen kunnen worden gemeten om de onderliggende gesteenten af te leiden. Op basis van deze metingen en gevolgtrekkingen kan de interne structuur van de ondergrond worden gemodelleerd.
Deze technieken voor het bestuderen van het binnenste van de aarde hebben veel implicaties voor ons leven en onze industrieën. Ondergrondse exploratietechnieken zijn bijvoorbeeld essentieel voor het ontdekken en winnen van natuurlijke hulpbronnen zoals olie en gas. Zonder hen zouden we in de grond moeten graven, wat veel tijd en middelen zou verspillen. Bovendien spelen deze technologieën ook een belangrijke rol bij seismische studies en de verkenning van grondwatervoorraden.
Laten we ze allemaal eens nader bekijken. Ten eerste maken zwaartekracht- en magnetische onderzoeken gebruik van de verschillende zwaartekracht- en magnetische velden die verschillende soorten gesteenten ontvangen. Ten eerste meten zwaartekrachtsondes veranderingen in het zwaartekrachtveld, of zwaartekrachtversnelling, veroorzaakt door verschillen in de dichtheid van de rotsen. Door de verandering in de zwaartekrachtversnelling te meten, is het mogelijk de dichtheid van de rotsen in de ondergrond af te leiden, wat op zijn beurt het type en de verspreiding van de rotsen onthult. In feite kan deze techniek worden gebruikt om de verspreiding van gesteenten over grote gebieden in kaart te brengen. Daarom is het de eerste en belangrijkste methode die bij verkenning wordt gebruikt. Zwaartekrachtonderzoeken kunnen ook vanuit de lucht worden uitgevoerd om economisch levensvatbare olievelden in ontoegankelijke gebieden te ontdekken.
Magnetische onderzoeken zijn overal verkrijgbaar, van kleine tot grote schaal. Kortom, het heeft een soortgelijk principe als zwaartekrachtonderzoek. Door veranderingen in het magnetische veld te meten, kunnen de magnetische eigenschappen van de ondergrondse rotsen worden bepaald, die vervolgens kunnen worden gebruikt om de interne rotsstructuur te voorspellen. Vooral bij grootschalige verkenningen wordt dit vaak gelijktijdig met zwaartekrachtverkenning uitgevoerd. In dit geval vullen zwaartekracht- en magnetische onderzoeken elkaar aan en leveren ze nuttige gegevens op die met geen van beide onderzoeken alleen kunnen worden verkregen. Daarom worden zwaartekracht- en magnetische onderzoeken vaak samen beschouwd vanwege hun vermogen om snel grote gebieden te bestrijken, wat de primaire basis is voor alle fysieke onderzoeken en de primaire verkenning van belangrijke gebieden mogelijk maakt.
Ten tweede, en misschien wel het belangrijkste en nauwkeurigste, zijn elastische golfonderzoeken. Wanneer een elastisch medium wordt geschokt, ontstaan er golven. Terwijl deze golven door de grond reizen en verschillende soorten gesteente tegenkomen, worden ze op het grensvlak gereflecteerd of gebroken. Door te luisteren naar de terugkerende golf na deze reflecties en brekingen, kan het ondergrondse beeld worden gemodelleerd op basis van zijn snelheid, tijd en golfvorm. De mogelijkheid om nauwkeurige grenzen te meten maakt nauwkeurigere metingen mogelijk in vergelijking met zwaartekracht en magnetisme. Om de werkelijke ondergrondse structuur af te leiden, wordt een methode gebruikt die inverse berekening wordt genoemd. Als je een elastische golf een formatie in stuurt, zal deze met een bepaalde vorm terugkeren als de formatie een bepaalde structuur heeft. Dit wordt terugberekening genoemd, wat een manier is om het aantal van dergelijke gevallen te berekenen en ze met behulp van programmering één voor één in elkaar te passen. Nadat zwaartekracht- en magnetische onderzoeken de geschatte locatie van hulpbronnen en verschillende structuren in het gesteente en het binnenland hebben geïdentificeerd, zijn elastische golfonderzoeken nuttig als we de hulpbronnen die we willen nauwkeuriger willen lokaliseren.
Ten derde is er elektrische weerstand. Alle materialen zijn in verschillende mate bestand tegen de stroom van elektriciteit, of met andere woorden, ze hebben verschillende elektrische weerstanden. Door van bovenaf elektroden in de grond te steken en er stroom doorheen te laten lopen, kun je de elektrische weerstand meten om het type en de verspreiding van gesteenten in de ondergrond te bepalen. Het belangrijkste voordeel van onderzoek naar elektrische weerstand is dat er veel manieren zijn om deze fysieke eigenschap te meten. Als de resultaten verkregen met verschillende methoden hetzelfde zijn, zijn de gegevens betrouwbaarder en kunnen ze als nauwkeurig worden beschouwd, en kan een model dat de werkelijke ondergrondse structuur dicht benadert, met een hoge mate van vertrouwen worden verkregen.
'Eén put boren' werkt niet in de grondstoffentechniek. Het heeft geen zin om zomaar naar een willekeurige locatie te gaan en een put te graven als er geen bruikbare hulpbron is. Van energiebronnen zoals olie en gas tot minerale hulpbronnen zoals goud, diamanten en ijzer: ondergrondse hulpbronnen zijn onmisbaar voor ons dagelijks leven en de nationale economische ontwikkeling. En het veiligstellen van deze hulpbronnen door intensief te boren en gebieden met een hoog potentieel te ontwikkelen is een gebied dat mondiale aandacht heeft getrokken. Het nauwkeurig identificeren van ondergrondse structuren met geavanceerde technologie en het maken van ontwikkelingsplannen op basis daarvan is van het allergrootste belang in de komende toekomst.
Als je de technologie en principes van fysieke exploratie kunt begrijpen en analyseren, zijn de toegevoegde waarde en ontwikkelingsmogelijkheden veelbelovend. Ondergrondse verkenning gaat niet alleen over het vinden van hulpbronnen, maar ook over het begrijpen van de geschiedenis van de aarde en het voorspellen van natuurrampen. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om de mechanismen van aardbevingen te bestuderen of vulkanische activiteit te voorspellen. Ze spelen ook een belangrijke rol bij de exploratie en het beheer van grondwatervoorraden. De hulpbronnen van de aarde zijn eindig, en efficiënt beheer en gebruik van deze hulpbronnen is essentieel voor onze duurzame toekomst.
Daarom kan vooruitgang op het gebied van ondergrondse exploratietechnologie ons leven verrijken en bijdragen aan de bescherming van het mondiale milieu. Dankzij de technologische vooruitgang zullen we een dieper inzicht krijgen in de mysteries van de aarde, wat ons zal helpen om te bloeien en de gezondheid van onze planeet te beschermen.
