Остановимся на краткой характеристике физических полей Земли, их параметров, а также физических свойствах среды, обеспечивающих возможность выявления аномальных объектов в ней.
Каждое физическое поле численно характеризуется своими параметрами. Так, гравитационное поле определяется ускорением свободного падения или силы тяжести и его градиентами (gx,gy,gz) и др.; геомагнитное поле - полным вектором напряженности и различными его элементами (вертикальным , горизонтальным и др.); электромагнитное - векторами магнитной и электрической составляющими; упругое - скоростями распространения различных упругих волн; термическое - температурами; ядерно-физическое - интенсивностями естественного и искусственно вызванных гамма- и нейтронных излучений.
Принципиальная возможность проведения геологической разведки на основе различных физических полей Земли определяется тем, что распределение параметров полей в воздушной оболочке, на поверхности акваторий или Земли, в горных выработках и скважинах зависит не только от происхождения естественных или способа создания искусственных полей, но и от литолого-петрографических и геометрических неоднородностей земной коры, создающих аномальные поля. Аномалией в геофизике считается отклонение измеренного параметра поля от нормального, за которое чаще всего принимается поле над однородным полупространством. При этом возникновение аномалий связано с тем, что объект поисков, называемый источником аномалий, или возмущений, или аномалосоздающим объектом, либо сам создает поле в силу естественных причин, например, возбуждается естественное постоянное электрическое поле, либо искажает поле, вследствие различий физических свойств, например, отражение сейсмических или электромагнитных волн от контактов разных толщ. Интенсивность аномалий определяется контрастностью физических свойств, относительной глубиной объекта, а также уровнем помех.
Аномалии определяются, прежде всего, изменением физических свойств горных пород по площади и по глубине. Так, гравитационное поле зависит от изменения плотности пород; магнитное поле - от магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности; электрическое и электромагнитное поля - от удельного электрического сопротивления пород, диэлектрической и магнитной проницаемостей, электрохимической активности и поляризуемости; упругое поле - от скорости распространения и затухания различных типов волн, а последние, в свою очередь, - от плотности упругих констант (модуль Юнга и коэффициент Пуассона и др.; термическое поле - от тепловых свойств: теплопроводности, теплоемкости и др.; ядерные - от естественной радиоактивности, гамма-лучевых и нейтронных свойств). Физические свойства горных пород меняются иногда в небольших пределах (например, плотность меняется от 1 до 6 г/см3), а иногда в очень широких пределах (например, удельное электрическое сопротивление изменяется от 0,001 до 1015 Ом*м). В зависимости от целого ряда физико-геологических факторов одна и та же порода может характеризоваться разными свойствами, и наоборот - разные породы могут не отличаться по некоторым свойствам.