Астронет > Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1

по текстам по ключевым словам в глоссарии по сайтам перевод по каталогу

Геофизические методы исследования земной коры

2.2.3. Обработка данных гравиметровых съемок.

При первичной обработке гравиметровых съемок для каждой точки наблюдений вычисляются аномалии Фая и Буге (см. 1.2.2). Аномалия Фая вычисляется по формуле: $\Delta g_{ ф} = g_{ 0} - \gamma_{ 0} + \Delta g_{ н} +\Delta g_{ 1},$ где $g_{ 0}$ - наблюденное значение ускорения силы тяжести на ближайшем опорном пункте, $\gamma_{0}$ - нормальное значение ускорения силы тяжести в рядовой точке, $\Delta g_{ н}$ - приращение ускорения силы тяжести по отношению к опорному пункту (при расчете аномалии на опорной точке $\Delta g_{ н} = 0), \Delta g_{ 1}$ - редукция за высоту. Аномалия Буге в точке вычисляется по формуле $\Delta g_{ Б} = \Delta g_{ ф} + \Delta g_{ 2} + \Delta g_{3}$ , где $\Delta g_{ ф}$ - значение аномалии Фая в этой точке, $\Delta g_{ 2}$ - редукция за промежуточный слой, $\Delta g_{ 3}$ - редукция за топографию. Вычисление аномалий вручную представляет трудоемкую задачу и давно не практикуется. Для этих целей эффективно используются персональные ЭВМ, поскольку за последние годы накопился большой объем соответствующего программного обеспечения. Далее рассчитывается общая погрешность выполненных съемок по формуле

$\epsilon = \pm\sqrt{{\epsilon }^{2}_{оп} + {\epsilon}^{2}_{Ф} + {\epsilon }^{2}_{Б} + {\epsilon }^{2}_{\gamma} + {\epsilon }^{2}_{T} } ,$

где $\epsilon_{оп}$ - среднеквадратичная ошибка опорной сети, $\epsilon_{Ф}$ - погрешность введения редукции Фая, $\epsilon_{Б}$ - погрешность введения редукции Буге, $\epsilon_{ \gamma}$ - погрешность расчета нормального поля, $\epsilon_{Т}$ - погрешность введения редукции за топографию. Работы считаются успешными лишь тогда, когда $\epsilon$ меньше проектной точности съемки.

В результате гравиметровой съемки строятся графики и карты аномалий Буге. При построении графиков вдоль профиля в масштабе съемки проставляются точки наблюдений, вверх откладываются $+\Delta g_{ Б},$ вниз - $-\Delta g_{ Б}.$ При построении карт аномалий Буге на них проставляются точки наблюдения, а около точек записывается $\Delta g_{Б}.$ Далее проводятся изолинии. Сечение изолиний не должно быть меньше $3 \epsilon.$

2.3. Методики других видов гравиразведки

Помимо наземных гравиметровых съемок, существуют также морские, авиационные, подземные, скважинные, а также вариометрические и градиентометрические съемки.

1. Морские гравиметрические работы делят на надводные, подводные и донные. Надводные проводятся на кораблях и отличаются наиболее сложной используемой аппаратурой и обработкой из-за наличия ускорений, силы тяжести, обусловленных качкой. Приборы помещают в карданов подвес или на гироплатформы, обеспечивающие их постоянное вертикальное положение. Съемки проводятся непрерывно в движении по профилям (галсам) (при комплексных геофизических исследованиях) либо по площади (когда гравитационные исследования являются основными). Наблюдения проводятся по системе субпараллельных профилей, пересеченных несколькими контрольными. Так же, как при наземных съемках, используются опорные точки, на которых начинается и заканчивается каждый рейс. Они располагаются в портах и отличаются повышенной точностью проведенных измерений. Для привязки точек используется радиогеодезический способ. Точность определения приращений силы тяжести при надводных съемках достигает 1 мГал. Более высокой точностью отличаются измерения, проводимые на подводных лодках, поскольку в этом случае меньше влияние возмущающих ускорений.

Принципиально отличаются от исследований в движении донные исследования. Гравиметр помещается в контейнер и опускается на дно. С помощью карданова подвеса или гироплатформ он принимает вертикальное положение. Сигнал в виде электрических импульсов поступает на корабль. Работы этим методом проводятся на глубинах до 150 - 200 м, т.е. в области континентального шельфа, неглубоких морей и озер. На мелководье вблизи берега применяются погружаемые на дно гравиметры, по характеристикам близкие к наземным. Точность таких съемок также обычно соответствует точности наземных.

2. Иногда с помощью специальных гравиметров проводятся съемки на самолетах и вертолетах, движущихся на высотах порядка 100 - 150 м со скоростью 100 - 200 км/ч. Эти работы осложняются наличием долгопериодных возмущающих ускорений (десятки секунд), которые трудно устранить фильтрацией, а также высокочастотных ускорений. Аэросъемки, аналогично морским, проводят по субпараллельным профилям, которые пересечены несколькими опорными, что позволяет учесть сползание нуль-пункта.

3. Под подземной гравиразведкой понимаются съемки в горных выработках и шахтах. В удобных местах располагаются опорные точки, привязанные к государственным гравиметрическим пунктам на поверхности. Расстояния между рядовыми точками при подземных съемках обычно значительно меньше, чем при наземных. Подземные работы позволяют исследовать тела с аномальной плотностью сбоку и снизу, но требуют учета воздействия вышележащих толщ.

4. Аналогичными преимуществами и недостатками обладают скважинные гравиметрические измерения. Кроме того, они должны быть устойчивы к высокому давлению, температуре, "уметь" принимать вертикальное положение в наклонной скважине. Точки наблюдений располагаются через десятки метров по стволу скважины, что связано со сравнительно невысокой точностью измерений.

5. При съемках с вариометрами и градиентометрами измеряются вторые производные гравитационного потенциала. Они применяются при детальных разведочных работах, причем преимущественно на небольших площадях, где есть аномалии, обусловленные наличием рудных тел и др. Данные работы требуют еще более точной топогеодезической основы, чем съемки с гравиметрами. Они обычно являются площадными, причем расстояния между точками зависят от масштаба съемки и изменяются от 5 до 100 м. Если рельеф в районе работ спокойный и в радиусе 50 - 100 м проведена нивелировка, то можно достигнуть точности в первые этвеши. Результаты вариометрических и градиентометрических съемок изображают в виде карт и графиков вторых производных потенциала, векторов градиента, карт кривых уровенной поверхности. Применяется и подземная вариометрическая и градиентометрическая съемки, направленные на детализацию строения шахтных и рудных полей.

3. Интерпретация и задачи, решаемые гравиразведкой

3.1. Качественная и количественная интерпретация данных гравиразведки

В результате гравиразведки получаются карты и графики аномалий Буге $(\Delta g_{ Б})$ , на которых выделяются латеральные плотностные неоднородности горных пород, залегающих на разных глубинах. Положительным аномалиям соответствуют более плотные, а отрицательным - менее плотные породы, но всегда они представляют собой суперпозицию гравитационных полей, обусловленных аномалосоздающими объектами разных по глубине структурных этажей.

Интерпретация данных гравиразведки бывает качественной и количественной и сопровождается геологическим истолкованием результатов. При качественной интерпретации выделение аномалий ведется визуально или статистическими приемами. При количественной, расчетной интерпретации определяются местоположение эпицентров (проекции на земную поверхность) аномалосоздающих объектов, глубины залегания их центров, формы, размеры, избыточные плотности.

3.1.1. Качественная интерпретация.

Первым этапом интерпретации результатов гравиразведки (а в некоторых сложных условиях и при отсутствии сведений о плотности разреза - единственным) является качественная интерпретация. При качественной интерпретации дается визуальное описание характера аномалий силы тяжести по картам и профилям, т.е. отклонений от средних (фоновых) значений $\Delta g_{ Б}$ . При этом отмечается форма аномалий, их простирание, примерные размеры, амплитуда. Устанавливается связь гравитационных аномалий с геологическим строением, выделяются региональные аномалии, связанные со строением земной коры, и локальные аномалии, часто представляющие большой разведочный интерес.

Выделение региональных аномалий (плавных изменений аномалий на значительных расстояниях) от локальных называется снятием регионального фона. Оно производится, как правило, графическим путем.В качестве примера на рис. 1.10 показан региональный фон и локальная аномалия.

Рис.1.10 Наблюденная (1), региональная (2) и локальная (3) аномалии силы тяжести

Региональные аномалии связаны с глубинными аномалиями плотности, с крупными структурами земной коры, поверхностью кристаллического фундамента и неоднородностями его петрографического состава.

Локальные, или остаточные аномалии, получающиеся при вычитании из наблюденных аномалий региональных, приурочены к антиклинальным, синклинальным и дизъюнктивным структурам в осадочном чехле и фундаменте, залежам полезных ископаемых.

С помощью трансформаций наблюденных полей (сглаживание, усреднение, аналитические продолжения в нижнее и верхнее полупространства, фильтрации, расчет высших производных потенциала и др.), проводимых по специальным формулам с помощью ЭВМ, удается "обострить", сделать визуально более четко видимыми аномалии разных геоструктурных этажей. Так, при пересчете суммарных аномалий в верхнее полупространство уменьшаются амплитуды локальных аномалий, а региональные становятся более отчетливо видимы. Наоборот, пересчет в нижнее полупространство приводит к подчеркиванию локальных аномалий.

По картам аномалий Буге, наблюденным, региональным или локальным, можно сделать качественные заключения об аномалосоздающих геологических объектах. Например, центры аномалий располагаются над центрами аномальных по плотности масс, а направление и форма изоаномал примерно соответствуют их простиранию и форме.

Ширина аномалий в 2 - 6 раз больше глубины залегания верхних кромок аномалосоздающих геообъектов, а интенсивность пропорциональна избыточной массе и глубине залегания. Зоны повышенных градиентов соответствуют контактам пород разной литологии, сбросам.

Для геологического истолкования аномалий, выявленных при качественной интерпретации, необходимо использовать всю возможную геолого-структурную и петрографо-литологическую информацию.

Назад| Вперед

Публикации с ключевыми словами: геофизика - Земля - земная кора
Публикации со словами: геофизика - Земля - земная кора

См. также:

Земля из межпланетного пространства

Заход Земли с "Ориона"

Противосумеречные лучи и фестиваль планет

Восход Земли: видео

Ударный кратер Маникуаган: вид из космоса

Земля и Луна: вид с другой стороны

Снежная буря 1938 года в Верхнем Мичигане

Все публикации на ту же тему >>

Мнения читателей [5]

Версия для печати

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце