Лекция 6.Ауырлық күшімен және екінші туынды гравитациялық потенциалына түзетулер мен бақылау енгізу.

Егер геологиялық орган өздерінің физикалық қасиеттеріндегі негізгі тау жыныстарынан өзгеше болса, онда бұл дененің ауытқуы деп аталады. Мұндай дененің қозғалған гравитациялық өрісі гравитациялық аномалия деп аталады. «Гравитациялық аномалия» ұғымы теориялық геодезиядан алынды, бірақ гравиметрияда қолданылатын «гравитациялық аномалия» ұғымы кейбір айырмашылықтарға ие. Оларды қарастырайық. Геодезияның негізгі міндеті жердің пішінін зерттеу,жер пішінінің геоидпен сәйкес келуі. Геоидтің беті теоремаға сәйкес келеді,Стокс теңдеулерін геоид пен сфероид арасындағы қашықтық анықталған болса, сонымен қатар гравитациялық аномалия Dg келесі формула бойынша есептеледі.

0 0 Dg= g -g , (6.1)

онда Dg - гравитацияның аномалиясы, 0 g - физикалық бетіндегі геоидтың бетіне дейін байқалатын гравитацияның төменгі мәні, 0 g - Жер үшін қалыпты формула бойынша есептелген ауырлықтың қалыпты мәні. Гравитация шамасының төмендеуі үшін Стокс теоремасына сәйкес болу үшін келесі шарттар орындалуы керек: 1) геоидтен тыс барлық массаларды толығымен алып тастау.

2) Жердің жалпы массасының сақталмауы өзгермейді.

3) өзгермейтін геоидтық бетті сақтау.

4) Гравитациялық аномалия қисығындағы тегіс өзгеріс, профиль нүктелері арасында интерполяция мүмкіндігі. Гравиметрияның негізгі міндеті Жердегі массалық үлесті айқындау және осы массалардың тығыздық сипаттамаларын анықтау болып табылады. Осыған байланысты гравитацияның аномалиясы келесі формула бойынша есептеледі:

D = -g 0 және g g. (6.2)

мұндағы Dg - гравитациялық аномалия, н g - сфероидтың бетіндегі физикалық бетіне қалыпты гравитацияның азаюы, жер бетіндегі қалыпты формуладан есептелген гравитацияның қалыпты мәні.Сфераоидтың физикалық бетіне гравитациялық мәнін төмендету тәртібі төмендеу немесе азайту деп аталады . Гравитация күшінің төмендетілген мәні байқалған кезде енгізілуі мүмкін.Түзету немесе азаюға сәйкес келетін ауырлық күшінің мәні. Бұл келесі себептер бойынша жасалады:

1. Гравитация күшінің бақыланатын мәндері ең алдымен нүкте мен биіктіктің координаттарына, аз дәрежеде қоршаған ортаның рельефіне және, ең соңында, жердегі біркелкі тығыздықты бөлуге байланысты. Соңғы аспект гравиметрияның басты мәселесі болып табылады, сондықтан байқалатын гравитациялық өрісті біртіндеп өзгеретін бөлікке - қалыпты өріске бөлуге ыңғайлы, сондай-ақ Жердің үстіңгі бөлігінің ішкі құрылымы туралы ақпарат беретін гравитациялық өрістің бір бөлігі.

2. Гравитацияның анықтамалары Жердің физикалық бетінде орналасқан нүктелерде шығарылады. Әртүрлі биіктікте әртүрлі бақылау нүктелерін орналастыруға болады және осы мәндерді өзара салыстыру немесе оларды басқа мақсаттарда пайдалану үшін мәселе туындаған кезде, мысалы, Жер фигурасын анықтау үшін, мысалы, теңіз деңгейінде гравитация күшінің мәні анықталады.

Кіріспе міндетті болып табылатын бірінші түзету биіктігі түзету деп аталады. Бұл теңіз күшіне гравитация күшінің мәнін бақылайды, яғни, Жер бетінің физикалық беті мен геоидтің беті арасында масса жоқ болған жағдайда геоидке дейін. Демек, физикалық нүкте ауада қалады, сондықтан бұл түзету ақысыз ауаның төмендеуі деп аталады. Бұл түзетуді есептеп көрейік g 1 D = 0,3086h . (6.3)

Биіктікті түзету үшін рұқсатымен есептелген гравитация аномалиясы аномалия немесе еркін ауаның төмендеуі деп аталады Екінші түзету жеңілдету үшін түзету деп аталады. Бұл түзету топографиялық түзету деп аталады. Ол күшті тау баурайында, таулы немесе сираң жерлерде енгізілген. Бұл түзету байқауға қарапайым жерлерде жүргізілген секілді ауырлық күшінің мәнін бақылайды. Айта кету керек, бұл түзету оң және ол әрқашан ауырлық дәрежесін төмендетеді. Рельефті түзету арқылы есептелген аномалия Faya аномалиясы деп аталады және келесідей жазылған

Буге түзетуі. Түзетулер үшін биіктігін және жер бедері ескермейді әсерін масс ішінде орналасқан Жерлер. Сондықтан аномалиясы еркін ауадағы және Фая өте қатты тәуелді бедердің және кейбір жағдайларда іс жүзінде қайталайды нысаны рельеф, сондықтан аталған ауытқулар үшін пайдаланылады бірмәнді түсіну гравитациялық аномалиялардың.

Бар түзету, ол ескереді тығыздығы аралық қабатын,

орналасқан арасындағы геоидом және дене беті Жер. Бұл түзету түзету деп аталады аралық қабаты. Сомасы түзету үшін биіктігі мен аралық қабаты береді түзетуді Буге

g 0,0418 sh 3 D = (6.6)

Өйткені тартылыс аралық қабатын арттырады мәні ауырлық күшінің нүктесінде, Ал есептелген түзету теріс болуы тиіс. Аномалия ауырлық күшін ескере отырып, түзетулер аралық қабаты деп аталады редукцией немесе аномалией Буге

Егер аномалия вычислена және ескере отырып, түзетулер үшін жер бедері, онда аномалия деп аталады топографиялық және мынадай формуламен сипатталады

Түзету Прея. Осы түзетуді енгізеді кезінде гравитациялық жұмыстар су астында немесе жер астында (шахтада) сәйкестендіру мақсатында барлық бақылау нүктелерінің деңгейіне геоида. Бұл үшін орындау қажет мынадай операцияларды:

1) Сезімдік жер бедерінің енгізе отырып, топографиялық түзетулер;

2) алып Тастау әсерін аралық қабатын түзетулер енгізе аралық қабаты;

3) орын Ауыстыру нүктелері бақылау деңгейі геоида енгізе отырып, түзетулер үшін биіктігі;

4) Қалпына келтіру ықпал аралық қабатын түзетулер енгізе аралық

қабаты, т. е. g H H П D = 0,3086 - 4 × 0,0418 s . (6.9)

Изостатикалық редукция бұл жағдайда ауырлық күшінен тұрады, және өтемдік күші массасының әсерін төмендеуін ескереді. Егер таудың массасы өтелсе оның астындағы жаппай ақауы , осы таудың массасының әсерінен изостатикалық төмендеуі байқалған ауырлық күшінің мәнінен жойылуы керек, және геоидтің беті арасында орналастырылған сол массаның әсеріне қосылу керек , және өтемақы тереңдігі геоидтың беті арасында орналасады. Изостатикалық компенсация кезінде изостатикалық гравитациялық ауытқулар 0-ге тең болуы керек.

Бұл идеалды өтеммен изостатикалық төмендеу барлық массалық ауытқуларды жояды.

Тиісінше, изостатикалық төмендету сыртқы массалардың әсерін жоюдан (топография үшін түзету) және осы массаның әсерін бүкіл қыртыстың үстінен бірдей тығыздықпен ,өтемақы тереңдігіне дейін енгізуден тұрады. Бұл түзету өтемақы немесе изостатикалық түзету үшін - түзету деп аталады. Сонымен қатар, еркін ауада төмендеу формуласының көмегімен биіктік күші беріледі. Топографиялық және компенсаторлық түзетулерді есептеу үшін циркуляциялық цилиндрді өз осінде орналасқан нүктеге тарту формуласы:

мұнда n - секторлардың саны; a - цилиндрдің радиусы; h - цилиндрдің жоғары нүктесінің биіктігі; t - цилиндрдің биіктігі.

Цилиндр кіші диаметрлі дөңгелек цилиндрлерге концентрлі сақиналарға және радиалды жазықтықтарға секторларға бөлінеді, сондықтан қисық сызық призмалары алынады. Зерттелетін нүктенің айналасындағы бүкіл аймақ (картада паэлалардың көмегімен) призмаларға аударылады және олардың әрқайсысының тартылуы есептеледі. Қорытындылай келе, біз

DgT топографиясын аламыз. Бұл формула сондай-ақ өтемақы және түзетуді есептеу үшін қызмет етеді, тек онда t = T (өтемақы тереңдігі), h = H (теңіз деңгейінен биіктік) белгілеу керек.

Жоғарыда келтірілген формула тегіс деп санауға болатын жақын аймақтардың әсерін есептеу үшін пайдаланылады. Алайда, изостатикалық қысқартуды есептеу кезінде алыстағы аймақтарды ескеру керек.

Бұл жағдайда сфералық бөлік үшін басқа формулалар қолданылады. Хайффордтың схемасына сәйкес бүкіл жер 15 пәтерге (167 км-ге дейін) және 18 сфералық аймаққа бөлінген. Аймақтар 199 жалпақ және 118 сфералық секторға бөлінген. Әрбір осындай сектор үшін биіктік жойылады және топографиялық түзету есептеледі. Бұдан басқа, сол секторлар үшін өтемақыға түзетулер есептеледі.

Арнайы кестелер бар (мысалы, Хейфорд кестелері), онда тереңдікке изостатикалық түзетулер беріледі

Компенсация. Хайферттің айтуынша, компенсация тереңдігі 113,7 шақырым. Компенсацияланған қыртыс жағдайында Компенсация тереңдігін дұрыс таңдау өлшемі изостатикалық ауытқулардың нөлге жақындауы болып табылады. Еркін ауада ауытқулар және Бугердің ауытқулары 0 және ¥ өтемдік тереңдікте изостатикалық ауытқулардың шектік жағдайлары ретінде қарастырылуы мүмкін. Шынында да, еркін ауаны төмендету арқылы бақылау нүктесінен жоғары массалар теңіз деңгейіне дейін төмендейді және шексіз жұқа қабатқа айналады. Бұл изостатикалық төмендеуге сәйкес өтемақы тереңдігімен сәйкес келеді. Буггэ төмендеуінде бақылау нүктесі мен теңіз деңгейінің арасында орналасқан массаның әсері толығымен жойылады. Мұны массаның теңіз деңгейіне дейін төмендеуі және оларды шексіз үлкен тереңдікте жағу ретінде болады. Осылайша, Бюджердің азаюы шексіздікпен теңестіру тереңдігінде изостатикалық төмендеуге сәйкес келеді. Бұл изостатикалық ауытқулар еркін ауада және Бугердің ауытқулары арасындағы ауытқулардың арасында болуы керек. Изостатикалық өтемақы болудың міндетті көрсеткіші - еркін ауадағы ауытқулардың шарты

оң және бугар - теріс.

Негізгі әдебиет 1 Osn [72-86], 2 Osn [44-78]

Қосымша әдебиет 1 қосымша [283-321]

Сынақ сұрақтары:

1.Гравитациялық аномалия дегеніміз не?

2. Біз қысқарту немесе азайту деп аталатын нәрсе. Осы операцияның мәнін түсіндіріңіз.

3. Қандай түзетулер енгізіледі, түйіршіктердің кіріспе және физикалық мағынасын түсіндіреді,

сіз білесіз.

4. Рельефті түзету үшін қалай түзетілгенін, түрлі әдістердің мысалдарын келтіріңіз.

5. Гравитациялық ауытқулардың жіктелуі.

6. Файя мен Бугердің ауытқулары мұхит-құрлықтық профильде қалай әрекет етеді?

Лекция 7. Гравиметриялық зерттеулерді жобалау, ұйымдастыру және әдістемесі Гравиметриялық геодезия негізінен геологиялық проблемаларды шешу үшін қолданылады. Деректер алу мақсатында жүргізіледі: геологиялық карталау; неғұрлым егжей-тегжейлі геологиялық және геофизикалық операциялар үшін перспективалы аудандар мен аудандарды анықтау; минералдар жинақталуы мүмкін жергілікті құрылымдарды анықтау; Жергілікті құрылымдардың пішіні мен өлшемін анықтау үшін. Осы геологиялық мәселелерге сәйкес, гравитациялық зерттеу пайдаланылады:

L1) геологиялық картаға түсіру кезінде;

2) жер қыртысын терең тереңдікте зерттеген кезде;

3) мұнай және газ кен орындарын, көмірді, кендерді іздестіру және барлауда.

Берілген тапсырмаларға байланысты аймақтық, барлау және егжей-тегжейлі зерттеулер жүргізіледі. Әрбір зерттеу геологиялық тапсырмалармен, байқаудың тығыздығымен және дәлдікпен сипатталады. Жұмыстың нәтижелері гравитациялық өрістердің карталары болып табылады және әрбір жұмыс түрі үшін изо-маскалардың келесі таразылары мен көлденең қималары анықталады.  Гравиметриялық зерттеу. Геологиялық тапсырма шешілді Scale card Кросс бөлімі изаномальды, мГл

Жердің терең құрылымын зерттеу

жер қыртысы, геологиялық картография 1: 1000000 - 1: 5000000 5 -10

Геосинклинальды және платформалық аймақтарды тектоникалық бөлу. Оларға жер қыртысының құрылымдық элементтерін зерттеу кіреді: депрессиялар, көтерілістер, дисюктивтік және пликативті

бұзушылықтар.

1: 200,000 - 1: 1 000000

Мұнай-газ іздеуді іздестіру

құрылымдар. 1: 100,000 - 1: 200,000

Полиметалл кендерін, мыс, көмір кендерін іздестіру.

Гравиметриялық жұмыстар аймаққа және профильді зерттеулерге бөлінеді. Беттік зерттеу зерттеу аймағының толық және сенімді сипаттамасын береді, сондықтан барлық гравиметриялық жұмыстарға қолайлы. Сауалнама бөлек, алыс профильдер бойынша жүргізіледі және тек ақпарат береді

Бұл бағытта гравитацияның өзгеруі. Мұндай жұмыс таулы жерлерде жүргізілуі мүмкін.

Гравиметриялық жұмыстар арнайы желілер арқылы жүзеге асырылады. Гравитациялық желілер негізгі және қарапайым болып бөлінеді. Қолдау желілері қосалқы болып табылады. Олар басқару пунктерінің үш классы негізінде салынған: 1, 2, 3 сыныптар. Кәдімгі ұстанымдар негізгі болып табылады.

1-сыныпты тірек нүктелері өте жоғары дәлдігімен ерекшеленеді. Олар негізгі халықаралық нүктелер болып табылады. Мысалға, Потсдамда орналасқан 1-сынып нүктесі ± 0,3 мГл дәлдігіне ие. 1-сыныпты аса жоғары дәлдікке ие нүктелер аралығында ± 0,2 мГл дейінгі дәлдікке ие 2-сыныпты нүктелер шоғырының жүйесі анықталады (егер 1-сыныпты нүктелермен салыстырғанда).

Осы нүктелерге сүйене отырып 3-сыныпты нүктелердің тірек жүйесі құралады. Оларды жергілікті нүктелер деп атайды. Жергілікті нүктелер арасындағы қашықтық 5-16км болуы тиіс. Егер бұл нүктелерді жоғары сыныпты нүктелермен салыстырсақ, онда олардың дәлдігі ± (0,1- 0,3)мГл дейін жетеді.

Заманауй гравиметриялық зерттеулердің негігі түріне гравиметриялық түсірілім жататындықтан, дала әдістемесіне тоқталамыз.

Гравиметрлердің барлық түрлерінде нөл-пунктінің айнуы байқалғандықтан, бұл жағдайды ескере отырып, асқан ұқыптылықпен жою керек. Нөл-пункттің айну графигі сызықтық болуы тиіс. Егер бұл шарт орындалмаса, онда атқарылатын жұмыс түріне және қойылған геологиялық міндеттерге қарамастан профильдің ұзындығы бірқатар қысқа жолақтарға, одан әрі звеноларға бөлінеді де, нөл-пункттің айну графигін сызықтық етіп қарауға болады. Кез келген жағдайда жолақтар мен звенолар 3-сыныпты тірек нүктелерінде аяқталуға тиіс, сондықтан бұл сыныптың тірек жүйесін құрудв гравиметриялық жұмыстың алғашқы кезеңі деп санауға болады. 3-сыныпты тірек жүйесі өлшеу қателіктерін азайтуға және нөл-пунктінің айнуын тіркеу үшін дайындалған. 3-сыныпты тірек жүйесін сапалы құрастыру үшін келесі қағидаларды ескерген жөн:

1) Тірек жүйесі нүктелерінің дәлдігі бірдей болуы қажет. Мұндай дәлдікті бір бақылау нүктесінде бір гравиметрмен бірнеше рет өлшеу жұмыстарын жүргізу қажет;

2) 3-сыныпты тірек нүктелеріндегі ауырлық күшінің мәні жалпы мемлекеттік 1 және 2 сыныптағы нүктелермен байланысты болуы тиіс;

3) Бірқатар түсірілімдерді жасау барысында жолақтардың ішінде 3-сыныптың 2-3 тірек нүктелері болуы тиіс. Жалпы детальді түсірілім кезінде тірек нүктелерінің арасындағы қашықтық 2-3 км, ал рекогносцировты түсірілім кезінде 8-12 км болуы тиіс;

4) Тірек жүйесін құрауда тұйықталған полигондар жүйесін қоса құрады.

Тірек жүйесін құрып болған соң тірек нүктелері қатты қаңқаның қызметін атқаратын бірқатар жүйелердің бақылауына кіріседі.

Гравиметрлік жолақтар келесідей құрылымға ие болуы мүмкін:

1) Рейс басталады және аяқталады, белгілі бір нүктесінде. Барлық пункттері, рейс қайталанады қайтар жолда. Мұндай құру рейс мүмкіндік береді неғұрлым нақты анықтауға ығысуы нөл-пункт, алайда, төмендейді өнімділік еңбек;

2) Рейс басталады және аяқталады, белгілі бір бақылау нүктесіне. Кері барысында өлшеу қайталанады жартысында бақылау нүктелерін;

3) Ішкі рейс анықталады кемінде 3 тірек нүктелерін. Түзету үшін ығысуы нөл-тармағының негізінде енгізіледі алшақтық қатты мәндерімен тірек елді мекендерде тұратын.

7.2 бағалау Әдістемесі дәлдіктегі гравиметриялық түсірілім

Бағалау аспаптық дәлдігі бір бөлігі болып табылады өңдеу рәсімдерін бастапқы материалдарды. Шара дәлдігін түсіру болып табылады орта квадраттық қатесі m орта нәтижесін Dg түсіру.

Әдістемесі есептеулер m мынада:

1) Формула орташа мәні Dgиз өлшеу нәтижелерін әрбір оператор. Олардың мүмкін 2, 3, 4 және т. б. Бар 2 ұғымдар орта квадраттық қате: орташа квадраттық қателік e бірлі-жарым өлшеудің орташа квадраттық қатесі m орта нәтижесін өлшеу. e сипаттайды дәлдігі өлшем бірлі-жарым i Dg әрбір оператор. m сипаттайды дәлдігі орта маңызы бар iсрDg n бақылаулар операторлары. Әрине, iсрDg дәлірек айтқанда i Dg. Егер өлшеу өндірілді q , онда бар келесі тәуелділік qme= (7.1)

2) Тасымайтын, iсрDg из p бақылаулар мынадай формула бойынша

3) Формула ауытқу id әрбір өлшемнің орта мәні іср

Среднеквадратичная қате бірлі-жарым бақылау мына формула бойынша анықталады Эйлер, k – нүктелер саны, кем дегенде, екі өлшем, n – саны барлық өлшемдердің осы нүктелерінде.

Шамасы q мүмкін бөлшектелген.

7.3 теңдеуі тірек желілерін

Кезде гравиметриялық өлшеулер жүргізеді жабық полигондармен, онда шынайы оқу жетістіктерін ауырлық күшінің нүктеден нүктеге бүкіл полигонына тиіс нөлге тең

Алайда, іс жүзінде барлық өлшеу нөлге тең емес өлшенеді қадаммен, және inviscid полигон деп аталатын U мәніне, сомасының, нәтижесінде кейбір қателіктер бар. теңестіру астында ауырлық өлшенген қадаммен сомасы нөлге тең болып табылатын енгізілгеннен кейін, ең ықтимал түзетулер есептеу жатады.

Сілтеме желілерін теңестірудің әртүрлі тәсілдері бар: көпбұрыштың әдісі немесе коррелат және түйін нүктелерінің әдісі.

7.4 Гравитациялық желінің тығыздығ

Желінің оңтайлы тығыздығын таңдау гравиметриялық жұмыстың техникасының маңызды және күрделі мәселелерінің бірі болып табылады. желісінің тығыздығы белгілі бір барлау қыр үшін қызығушылық гравитациялық ауытқулар мөлшері мен қарқындылығы ең кішкентай сәйкестендіру қамтамасыз ету үшін жеткілікті болуы тиіс. Ауаны зерттеу үшін аномалия, кем дегенде, егер ол тіркелген болса, сенімді деп есептеледіәртүрлі рейстердегі үш нүкте және гравитацияның ауытқушылық мәндерінің орташа квадраттық қателігінен үш еседен жоғары амплитудаға ие. Гравиметрия геологиялық барлау мақсаттарында қолданылған кезде, профильдер бойымен бақылау нүктелерінің арасындағы қашықтықзерттелген геологиялық құрылымдардың ереуілінен осы құрылымдардың пайда болу тереңдігінен 2-3 есе аз. Сандық есептеулер үшін қолданылатын профильдерде желінің тығыздығы осындай болуы керек

Екі көрші нүкте арасындағы ауырлықтың артуы ауытқулардың үш еселенген орташа квадраттық қателігінен аспады.желі тығыздығы мен жазу дәлдікке есептеу іздеу объектілерін геологиялық параметрлері негізделген Осылайша, егер ол шамамен ауытқулар қарқындылығын және өлшемін бағалау үшін қажет. Ол үшін қалаған геологиялық объект нысанын білдіредігеометриялық фигура, оның теориялық гравитациялық әсері формулалардан есептеледі. Мысалы, денені доппен жақындата аламыз. Содан кейін, доп үшін формулаларды пайдаланып, одан x таңдай отырып, желінің тығыздығын анықтай аламыз.

Желінің тығыздығы гравиметриялық зерттеудің дәлдігі арқылы да анықталуы мүмкін.

Негізгі әдебиет 1 Ос [265-310], 2 Осн [221-272]

Қосымша әдебиет 1 қосымша [433-435]

Сынақ сұрақтары:

1. Гравиметрияны шешетін геологиялық мәселелер.

2. Гравиметриялық зерттеу түрлері.

3. Гравиметриялық геодезиялық бақылаудың әдістері.

4. Анықтамалық және реттік-желілік желілер, құрылыстың принциптері.

5. Гравиметрлік зерттеу желісінің тығыздығын есептеу.

6. Калибрлеу.

7. Эталондық желілерді теңестіріңіз.