§ 17 Задачи морских гравиметрических съемок Донная гравиметрия

Водой покрыто 71% поверхности Земли. Поэтому любое серьезное её исследование приводит к необходимости измерения геофизических полей (в частности, и гравитационного) на акваториях морей и океанов. Основные задачи таких исследований следующие:

1. Изучение глобальной тектоники строения земной коры под материками, океанами и в зонах перехода между ними.

2. Изучение строения верхних частей земной коры на территории морей и океанов с целью прогнозирования возможности обнаружения того или иного полезного ископаемого.

3. Поиски и разведка полезных ископаемых, залегающих под дном морских бассейнов.

Кроме того, результаты измерения гравитационного поля необходимы при изучении фигуры Земли.

В настоящее время измерения силы тяжести на акваториях проводятся как на неподвижном основании с установкой гравиметра на дне водоёма или на покрывающем его льду, так и с подвижного основания - с борта корабля, подводной лодки, буксируемых и автономных гондол. Проводятся также эксперименты по измерению силы тяжести с самолёта.

Донная гравиразведка. Донная гравиметрия применяется при морской геофизической разведке при выполнении крупномасштабной гравиметрической съемки в прибрежных районах до глубины 300 м. Используются специальные телеуправляемые гравиметры, снабжённые глубоководными скафандрами. Гравиметр опускается на дно и поднимается на борт судна при помощи подъёмника. Производительность таких работ невысокая и она зависит от глубины водоёма. Съемка ведется на основе опорной сети. В качестве опорных пунктов служат морские пункты, отмеченные буями, или береговые пункты.

Аномалии силы тяжести вычисляются следующим образом:

g_a = g_набл – γ,

где γ = γ₀ + 0,3086 h - 2·0,0419σh - ∆_pg; при σ = 1,03 г/см3.

Поправка за свободный воздух и промежуточный слой объединяются и такая объединенная поправка носит название редукции Прея. Таким образом

g_a = g_набл – γ₀ - 0,2223h + ∆_pg,

где 0,2223h – редукция Прея (∆_прg = 0.3086 - 2·0.0419·1.03)h = -0.2223h).

§ 18 Особенности измерения силы тяжести на подвижном основании

При измерениях силы тяжести с подвижного основания (корабль, подводная лодка, самолёт) возникают следующие трудности:

1. Действие вертикальных и горизонтальных возмущающих ускорений.

2. Эффект Л. Этвеша.

3. Ошибки привязки точек наблюдения.

Главной проблемой является учёт или исключение влияния возмущающих ускорений, особенно их вертикальной составляющей, которая неотделима от вектора ускорения силы тяжести и может по амплитуде в несколько тысяч раз превышать аномалии силы тяжести.

В озмущающие ускорения, складываясь с действующей силой тяжести, в каждый данный момент образуют так называемую мгновенную силу тяжести

G(t) = ,

где g - истинное значение силы тяжести;

x^// = , y^// = , z^// = - составляющие возмущающего ускорения по координатным осям, являющиеся суммами множества колебаний различной амплитуды, периода и фазы, т. е., например,

x^// =

h = - полное значение горизонтального возмущающего ускорения. S - направление мгновенной вертикали.

Направление мгновенной силы тяжести называется мгновенной вертикалью в отличие от истинной вертикали, направление которой определяется невозмущенным значением силы тяжести. Угол α характеризует отклонение оси чувствительности гравиметра от направления мгновенной вертикали в силу трения в подшипниках подвеса и инерционности колебаний гравиметра.

Возмущающие ускорения сложным образом влияют на поведение чувствительной системы гравиметра. Для того, чтобы уменьшить их влияние гравиметр помещают в подвес Кардана или устанавливают на гироплатформу. Кроме того, прибор устанавливается в так называемом мегацентре судна, т. е. в точке, расположенной вблизи центра тяжести судна. Мегацентр характеризуется наименьшим влиянием возмущающих ускорений.