Использование гравитационных и магнитных аномалий для изучения фундамента

Важные сведения при изучении фундамента дает совместная интерпретация гравитационных и магнитных данных. Основой для этого является известная формула Пуассона, связывающая магнитный и гравитационный потенциалы для случая вертикального намагничения:

Г де U – магнитный потенциал, V – гравитационный потенциал. Формула показывает, что одни и те же геологические тела создают как магнитное, так и гравитационное поле. Гравитационное поле, в частности, создает любая материальная масса. А поскольку в любой массе происходит взаимное перемещения электронов, то возникает и электрическое, и магнитное поле. Формула показывает, что гравитационное поле является более спокойным, чем магнитное. Поэтому на гравиметрических картах изоаномалы представляют собой более плавные линии, а на магнитных картах мы видим гораздо более изрезанные поля. В частности, при сопоставлении магнитных и гравиметрических карт, обычно трассируют разломы фундамента, которые на гравиметрических картах обычно представляются гравитационной ступенью, а на магнитных картах уступы или разломы фундамента фиксируются обычно цепочкой менее локализованных аномалий. Рис 5.2. В этом случае поля мы рассматриваем по отдельности.

Поля можно рассматривать и совместно, для этого используется адмиттанс полей – это отношение:

Разломы характеризуются на картах адмиттанса изолиниями, близкими к единице.

Изучение структур в осадочной толще

Строение осадочной толщи тесным образом зависит от строения фундамента. Осадочные породы распространены на континентах очень широко. Мощность осадочных пород может составлять в среднем от 0 км на щитах и до 8-10 км во впадинах. Среди осадочных пород наиболее распространены терригенные породы, а среди них – глины. По оценкам глины составляют 70-80% от осадочных пород. Также широко распространены песчаники 10-15%. На долю карбонатных пород и химических осадков приходиться примерно 10-12%. Плотность осадочных пород в значительной мере зависит от их пористости. Минералогический же состав оказывает второстепенное влияние. Поскольку пористость пород имеет широкий диапазон изменения, то и в широких пределах меняется и плотность пород. В связи с этим на плотность существенно влияет глубина залегания, т.е. при большей глубине увеличивается давление, уменьшается пористость, повышается плотность. Это, конечно, не абсолютная закономерность, в ряде случаев бывают отклонения. Наибольшую плотность породы имеют в местах более глубокого погружения фундамента. Таким закономерностям подвержена плотность терригенных пород. Пористость и плотность карбонатных пород меняются в меньшей степени. Плотность солей также имеет узкий диапазон изменения.

Связь плотности и скорости

Установлено, что скорость прохождения сейсмических волн и плотность пород связаны между собой прямой зависимостью через упругие константы: модуль Юнга Е и коэффициент Пуассона ν.

Не смотря на то, что плотность внизу дроби, зависимость прямая. Потому что при изменении плотности меняются и упругие модули.

Для конкретных районов исследователи устанавливают такие зависимости. Например, в среднем для осадочных пород известная зависимость Пузырёва:

Для условий пермского Прикамья Урупов вывел такую зависимость: