Tavaliselt kirjeldatakse pinnast ja kivimeid puurimise ajal visuaalselt purdmaterjali või hiljem puursüdamiku põhjal. Eelkõige purdmaterjal võib aga anda tegelikest kivimitest ja geoloogilistest piiridest moonutatud pildi. Seega on geofüüsikalised sondid väga kasulikud abivahendid, mille abil täpsustada geoloogilist läbilõiget, kivimikihtide lasuvuspiire, lõhede asukohti, hüdrogeoloogilisi parameetreid ja hinnata puurkaevu tehnilist seisukorda ning vastavust projektile.
Mõõdetud andmeid edasi analüüsides avaneb palju võimalusi näiteks stratigraafilisteks uuringuteks, läbilõigete koreleerimiseks, vee liikumise hindamiseks kivimites (puurkaevus), poorsuse ja geotehniliste parameetrite arvutamiseks. Mõõdistamised on alati võimalikult täpselt refereeritud maapinna suhtes ning pideva andmesalvestusega tagatakse kogu läbilõike katkematu logi.
Geofüüsikaliste uuringute tegemisel kasutatakse erinevaid füüsikalisi meetodeid, põhilised ja enimkasutatavad on elektrilised, radiomeetrilised, seismilised, akustilised ning optilised meetodid. Elektrilised mõõtmised põhinevad eritakistusel, näiveritakistusel ja elektromagnetilisel induktsioonil. Radiomeetrilised meetodid hõlmavad loodusliku välja gammakiirguse ja aktiivsusallikaga ehk tehislikult tekitatud gammakiirguse mõõtmisi (gamma-gamma). Seismilised ja akustilised meetodid salvestavad sondist väljasaadetava kõrg- või madalsagedusliku helilaine signaali leviku aja ja amplituudi. Optilisel ehk kaamera meetodil salvestatakse 360° värviline pilt. Puuraugu kallutatust ja asimuuti mõõdetakse kiirendusmõõturite rea ja magnetomeetriga.
Eesti Geoloogiateenistus kasutab Robertson-Geo Ltd sonde, mis on spetsiaalselt ehitatud ja disainitud puurkaevude ja -aukude geofüüsikalisteks uuringuteks. Tegemist on 40 aastat tegutsenud Suurbritannia ettevõttega, mis on rahvusvaheliselt tundud ning nende varustus on toodetud ISO9001 standardeid jälgides. Olemasolevad seadmed on hangitud koostöös KIK-sihtfinantseerimise ning LIFE IP CleanEST (Development of an integrated watermanagement and its modern tools in Estonia – strategic choices for future) projektidega.
Parimate tulemuste saavutamiseks tuleb kasutada sõltuvalt uuringu eesmärgist kombineeritult mitut sondi. Maksimaalseks puurkaevu sügavuseks, mida saame uurida, on 1000 m.
Geofüüsikalised mõõtmismeetodid ja sondid:
Mõõdetakse puuraugu diameetri pidevat muutumist, kombates puuraugu seinu kolme anduri abil. Sondi abil on võimalik kontrollida puurkaevu manteltoru korrasolekut ja tuvastada katkiseid kohti. Puurkaevu ja -augu manteldamata osas fikseeritakse kivimites esinevad lõhelised intervallid ja kavernid ning nende sügavus. Sondi mõõtetäpsus on sentimeetrites.
Võimaldab määrata puuraugu ümbriskivimi litoloogilist muutlikust. Kuna erinevatel kivimitel ja setetel on erinev gammakiirguse tase, siis on gammakiirguse abil võimalik eristada läbilõikes erinevaid kivimikihte peamiselt savimineraalide sisalduse alusel (235U, Th, 40K), mis põhjustavad kõrgemat gammakiirguse taset.
Radioaktiivsest kiirgusallikast tulenev gammakiirgus ergastab kivimid puurkaevu seinast u 15 cm raadiuses. Kaks vastuvõtjat (LSD kaugemalt ja HRD lähemalt) mõõdavad radioaktiivsest kiirgusallikast pärineva gammakiirguse tagasi peegeldumist kivimite pinnalt. Mida tihedam on kivim, seda tugevam on tagasi peegeldunud gammakiirguse signaal. Mõõtmistulemuste põhjal saab määrata geoloogilist ehitust, kivimikihtide lasuvuspiire ning hinnata manteltorutagust tsementatsiooni ja tühimikke. Mõõtetulemused kuvatakse ühikutes g/cm³. Kivimi tiheduse sondis kasutatakse eemaldatavat, varjestatud gammakiirguse allikat Cs-137.
Nii näiveritakistuse kui ka potentsiaali mõõtmine võimaldab elektrivoolu kasutades määrata geoloogilise ehituse ja geoloogiliste struktuuride piire. Elektrivoolu levimine kivimis sõltub poorsusest ning veesisaldusest (sh ka keemilisest koostisest). Meetodit saab kasutada ainult ilma mantelduseta puuraugus ning vedelikuga keskkonnas.
Registreerib nimetatud näitajate väärtuste muutused kogu puurkaevu veesamba ulatuses. Manteltorus tehtud mõõtmiste puhul on tavaliselt väärtused stabiilsed. Kui esineb katkiseid kohti, kus puurkaevu voolab teise veekihi vesi, on see selgelt eristatav kõveras tekkiva muutuse põhjal ehk gradiendist. Esimest mõõtmist (staatilises veesambas) võrreldakse pärast pumpamist tehtud mõõtmisega ning analüüsitakse muutuse põhjuseid.
Võimaldab piiritleda puurkaevus või -augus veerikkaid ja veevaeseid intervalle ehk eristada põhjaveekihte. Valdavalt tehakse mõõtmisi dünaamilises režiimis ehk kaevust vett välja pumbates, kuid põhjavee isevoolamise korral ka staatilises režiimis. Sondiga saab kinnitada puurkaevu manteltoru terviklikkust ning määrata kohad, kus toimub vee sisse- või väljavool.
Batomeeter, mahuga 1 liiter, millega saab veeproovi võtta kuni 1000 m sügavuselt. Võimalik võtta veeproove näiteks erinevatest intervallidest.
Tööpõhimõttelt on tegemist kajalokatsiooniga. Sondist saadetakse välja madalsageduslik (0,5–1,5 MHz) ultraheli signaal 360° ulatuses ning mõõdetakse tagasi peegelduva signaali amplituudi ja kohalejõudmise aega. Tulemuseks on kvalitatiivne pilt puuraugu külgedest, kus paistab välja kivimi tekstuur ning lõhed. Samaaegselt salvestatakse ka sondi kallutatus ning asimuut, mis võimaldab seostada lõhede kallakusnurka ja suunda.
Võimaldab puurkaevu manteltoru seisundi visuaalset vaatlust külgvaates 360° ulatuses. Sobib hästi häguses puurkaevu vees lõhede ja kavernide tuvastamiseks. Täpsema analüüsiga võimaldab tuvastada manteltorude ühendusi ja katkiseid kohti. Mõõtmisi saab teha ainult vedelikuga keskkonnas.
Salvestab vertikaalselt külgvaates 360° värvilise kõrgeresolutsioonilise pildi puurkaevu külgedest. Salvestisi töödeldes on võimalik kujutada puurauku 3D vaates, määrata kihtide ning lõhede kallakusnurka ja suunda (rõhtsihti). Kaamera sond sobib hästi kasutamiseks kuivas puurkaevus ja selge vee puhul. Ei sobi heljumilise ja häguse veega puurkaevudes.
Mõõdetud nurga ja asimuudi põhjal saab arvutada puuraugu tõelise sügavuse maapinnast. Vastavad andurid on kasutusel akustilise ja optilise kaamera sondides. Magnetomeetriga töötav asimuudi määramine ei ole võimalik metallist manteltorus.
Puuraugus mõõdetakse 20 kHz sagedusega helilaine saabumist kolme vastuvõtjaga (erineval kaugusel saatjast) ning salvestatakse u 2000 mikrosekundi jooksul pikki (P) ja risti (S) lainete saabumise amplituud ning aeg. Logide põhjal arvutatud laineleviku kiiruste põhjal saab määrata litoloogiat, poorsust, lõhelisust, kivimi tugevust ja elastsust.
Sondiga on võimalik hinnata manteltorudetaguse tsementatsiooni kvaliteeti (CBL – Cement Bond Log). Amplituudi alusel saab hinnata tsementatsiooni kvaliteeti, mida väiksem on amplituud seda tihedam ja täidetum on puurkaevu manteltoru tagune.
Puurkaevu ja -augu geofüüsikaliste mõõtmiste põhilisteks tulemusteks on täpse sügavusega seotud numbrilised väärtused, mis on esitatud graafikul joonte (kõverate) või piltidena.
Viimati uuendatud 17.05.2023
