Η Γεωφυσική είναι μια από τις επιστήμες που ερευνούν το υπέδαφος. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιεί μεθόδους μέτρησης φυσικών μεγεθών στην επιφάνεια του εδάφους, χωρίς να το καταστρέφει.

Για το λόγο αυτό όλες οι μέθοδοι της γεωφυσικής λέγονται "μη-καταστροφικές" και είναι συνεπώς φιλικές προς το περιβάλλον.

.Ερευνα στο υπέδαφος....Καταρχήν τί στοχεύουμε;

Ας ξεκινήσουμε σωστά ορίζοντας το στόχο. Το υπέδαφος αντιπροσωπεύει το άγνωστο στους περισσότερους και προσπαθούμε να το φανταστούμε με τον καλύτερο τρόπο..

Εδώ μπαίνει απλά η έννοια "γεωφυσικός στόχος". Οτιδήποτε αναζητούμε κάτω από το έδαφος,χρησιμοποιώντας μετρήσεις στην επιφάνειά του εδάφους, χωρίς να το καταστρέφουμε (*) το ονομάζουμε "γεωφυσικό στόχο".

(*) Έχει σημασία να ορίσουμε την έννοια "μη-καταστροφική μέθοδος". Για παράδειγμα, οι γεωτεχνικές γεωτρήσεις που συχνά βλέπουμε να γίνονται στους δρόμους της πόλης ή δίπλα από νέους οδικούς άξονες, είναι ερευνητικές μέθοδοι με καταστροφική δράση στο έδαφος. Οι γεωτρήσεις, "τρυπούν" το έδαφος για να αφαιρέσουν ένα δείγμα από αυτό προκειμένου να μελετήσουν στο εργασήριο τα γεωτεχνικά του χαρακτηριστικά. Επομένως είναι "καταστροφικές μέθοδοι ελέγχου", κάτι που δεν συμβαίνει με τη γεωφυσική.

Συνεχίζοντας, γεωφυσικοί στόχοι π.χ. μπορούν να είναι:

• το νερό μέσα στο υπέδαφος
• ένα σπήλαιο
• ένα ρήγμα που δεν φαίνεται στην επιφάνεια
• Ένα θαμμένο μέσα στους αιώνες αρχαιολογικό κτίσμα
• μια ρωγμή επάνω στα θεμέλια μιας γέφυρας
• ένα κοίτασμα πετρελαίου

Γιατί όμως χρησιμοποιούμε τη λέξη .. στόχος;

Η γεωφυσική επιστήμη είναι αρκετά κοντά στην διαγνωστική ιατρική. Είναι στην ουσία μια σειρά από τεχνικές διάγνωσής του εσωτερικού του εδάφους που πρέπει να καταλήγουν σε ένα σωστό συμπέρασμα. Το συμπέρασμα είναι κατά μια έννοια ο στόχος.

• Όταν είναι σωστό, τότε ο στόχος έχει επιτευχθεί.
• Όταν είναι λάθος, είναι μια αστοχία.

Όπως π.χ. ο γιατρός χρησιμοποιεί το υπερηχογράφημα για να δεί το έμβρυο μέσα στη μήτρα, έτσι και ο γεωφυσικός χρησιμοποιεί τη σεισμική μέθοδο της ανάκλασης των ακουστικών κυμάτων για να εντοπίσει ένα κοίτασμα πετρελαίου σε 3500 μέτρα βάθος.

Όπως ακόμη ο γιατρός χρησιμοποιεί την αξονική τομογραφία για να πάρει διάφορες τομές του εγκεφάλου του ασθενούς για να εντοπίσει ένα όγκο προκειμένου να τον αφαιρέσει, έτσι και ο γεωφυσικός χρησιμοποιεί την μέθοδο π.χ. της ηλεκτρικής τομογραφίας για να εντοπίσει μια διαφυγή ενός ρύπου μέσα στο έδαφος από π.χ. ένα διυλιστήριο προκειμένου να το εξουδετερώσει μετά με ειδικές τεχνικές.

Το μόνο που αλλάζει είναι η κλίμακα μεγέθους.

Και οι δύο, ο γιατρός και ο γεωφυσικός πρέπει να χαρτογραφήσουν καλά το στόχο τους πριν βάλει ο μεν το νυστέρι και ο δε το γεωτρύπανο.

Αλλιώς θα έχουν χάσει το στόχο που έβαλε ο καθένας... και θα έχουμε σαν αποτέλεσμα είτε ένα ιατρικό λάθος που θα στοιχίσει μιά ζωή στη χειρότερη περίπτωση, ή ένα γεωφυσικό λάθος που μπορεί να στοιχίσει μια αποτυχημένη γεώτρηση και μια σημαντική οικονομική ζημία.

ΠΩΣ ΕΙΝΑΙ ΜΕΣΑ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ;

Αφού λοιπόν ορίσαμε το στόχο και δεν θα μιλήσουμε άλλο για την ιατρική, ας πάμε τώρα στη γεωφυσική που μας ενδιαφέρει.

Πως μπορεί να είναι το υπέδαφος;

Ας δώσουμε μια υπεραπλουστευμένη εξήγηση την οποία θα βελτιώσουμε αργότερα.

"Το υπέδαφος μπορεί να αποτελείται είτε από χώματα (μαλακά πετρώματα) είτε από βράχο (σκληρά πετρώματα)."

Αν πρόκειται για χώματα, τότε μπορούμε να φανταστούμε μιά σειρά από μαλακά στρώματα άμμου, χαλικιού, αργίλου, με διαφορετικά πάχη, το ένα πάνω στο άλλο τα οποία να ξεκινούν από την επιφάνεια του εδάφους και να συνεχίζονται βαθύτερα για εκατοντάδες μέτρα.

Αν πρόκειται για βράχο, τότε μπορούμε να φανταστούμε το υπέδαφος σαν ένα συνεκτικό πέτρωμα που άλλες φορές είναι πολύ σκληρό, χωρίς κενά και άλλες φορές έχει κενά στον όγκο του από μερικά χιλιοστά μέχρι και τεράστιες δομές ή αλλιώς σπήλαια. Όλοι μας βλέπουμε τομές του εδάφους σε απότομες πλευρές της ασφάλτου στα ταξίδια μας στην ύπαιθρο. Αυτές οι τομές είναι στην ουσία μια ακριβής αναπαράσταση του εσωτερικού του εδάφους για μερικές δεκάδες μέτρα.

ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΣΤΟΧΟΥ

Για να εντοπισθεί κάτι μέσα στο υπέδαφος θα πρέπει να διαφέρει έστω και λίγο από αυτό που το περιβάλλει (το χώμα, ο βράχος) σε κάποια μετρήσιμη παράμετρο. Όλες οι γεωφυσικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι σχεδιασμένες με τέτοιο τρόπο ώστε να εντοπίζουν τις διαφορές των γεωφυσικών στόχων με το περιβάλλον τους.

Όλες οι μέθοδοι γεωφυσικής έρευνας βασίζονται στην μέτρηση κάποιων φυσικών παραμέτρων του εδάφους όπως η ηλεκτρική του αντίσταση, η ηλεκτρική του επιδεκτικότητα, η πυκνότητα, η θερμοκρασία κλπ. Μέσα από αυτές τις μετρήσεις και τον συνδυασμό τους αποκαλύπτεται σιγά σιγά η εικόνα του υπεδάφους.

Μέθοδος Ground Penetrating Radar (GPR)

Επιφανειακοί γεωφυσικοί στόχοι μέχρι 10 μ

Για παράδειγμα:

•  σωλήνες, κοιλότητες στο έδαφος, έγκοιλα μικρού μεγέθους, γήινες κατασκευές μέσα στο έδαφος
• γεωλογικά στοιχεία όπως μικρορήγματα, στρωματογραφική επαλληλία, ποσοστό υγρασίας εδάφους, κατάσταση πρανών
• Αρχαιολογικοί στόχοι (τάφοι, τοίχη, τοιχία κ.α.)

Η μέθοδος που εφαρμόζει η GEOSERVICE για τον εντοπισμό και την χαρτογράφηση των παραπάνω γεωφυσικών στόχων είναι η μέθοδος Ground Penetrating Radar (GPR). Η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα υψηλής συχνότητας (25 έως 1500 MHZ) παλμό που εκπέμπει με μια κεραία για να ερευνά το υπέδαφος. Οι παλμοί που εκπέμπονται, ανακλώνται στα διάφορα υπόγεια σώματα ή στρώματα και επιστρέφουν στην επιφάνεια όπου και ανιχνεύονται από ένα δέκτη. Οι επιφάνειες που ανακλούν τους παλμούς του ραντάρ είναι στρώματα του εδάφους, θαμμένα αντικείμενα ή οτιδήποτε διαφέρει στην ηλεκτρική αντίσταση από το περιβάλλον του.

Επιφανειακοί γεωφυσικοί στόχοι μεσαίου βάθους από 5 μέχρι 25 μ

Γεωφυσικοί στόχοι σε βάθος από 5 έως 25 μέτρα μπορεί να είναι:

• Έγκοιλα, σπηλαιώσεις, καρστικά, υπόγεια ρήγματα
• Γεωλογικοί ορίζοντες (επιφάνειες στρωμάτων), θαμμένες στρώσεις απορριμάτων σε σκουπιδοτόπους, ζώνες μεταλλευμάτων,τούννελς

Η GEOSERVICE εφαρμόζει στην περίπτωση αυτή:

Την μέθοδο του υπεδαφίου ραντάρ (GPR), με ειδική κεραία για βαθεία διείσδυση

η/και εναλλακτικά:

Την μέθοδο της ηλεκτρικής τομογραφίας (Γεωηλεκτρικές διασκοπήσεις 2 διαστάσεων)

Βαθείς γεωφυσικοί στόχοι από 25 μ και άνω

Ηλεκτρομαγνητική μέθοδος VLF

Γεωφυσικοί στόχοι σε αυτό το βάθος δεν μπορεί να είναι παρά μόνο γεωλογικές οντότητες δεδομένου ότι οι ανθρώπινες κατασκευές είναι πλέον ελάχιστες τόσο βαθιά. Έτσι, βαθείς γεωφυσικοί στόχοι μπορεί να είναι:

• Γεωλογικά στρώματα διαφόρων ειδών
• Υδροφόρα ρήγματα

Στην περίπτωση των υδροφόρων ρηγμάτων μέσα στο έδαφος, η GEOSERVICE εφαρμόζει την ηλεκτρομαγνητική μέθοδο VLF για τον εντοπισμό τους. Η μέθοδος VLF χρησιμοποιεί για την έρευνα του υπεδάφους τους ισχυρούς σταθμούς εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που βρίσκονται σε διάφορα μέρη του κόσμου και εκπέμπουν για στρατιωτικούς σκοπούς.

Γεωηλεκτρική μέθοδος (VES)

Στην περίπτωση όπου αναζητούνται πληροφορίες για υπόγεια γεωλογικά στρώματα σε μεγάλο βάθος, η GEOSERVICE εφαρμόζει δύο διαφορετικές μεθόδους, ανάλογα με την περίπτωση:

Εάν δεν υπάρχει γεώτρηση μέσω της οποίας μπορεί να πλησιάσει κάποιος στο στρώμα και όλη η πληροφορία πρέπει να αντληθεί από την επιφάνεια του εδάφους, τότε χρησιμοποιείται η γεωηλεκτρική μέθοδος (VES).

Μέθοδος των γεωφυσικών διαγραφιών (Geophysical Well Logging)

Εάν υπάρχει γεώτρηση (είτε παλαιά είτε υπό κατασκευή) και ο γεωφυσικός στόχος είναι τα γεωλογικά στρώματα, τότε η GEOSERVICE χρησιμοποιεί την μέθοδο των γεωφυσικών διαγραφιών. Συγκεκριμένα, μια οβίδα με αισθητήρες βυθίζεται μέσα στη γεώτρηση και ένα καλώδιο μεταδίδει τις πληροφορίες στην επιφάνεια, εκεί όπου επεξεργάζονται με ένα υπολογιστή και καταγράφονται σε χαρτί και σε μαγνητικό μέσο σαν μια "γεωφυσική διαγραφία".