MISCELLANEOUS / Geophysics / Geophysics Methods Костицын В. И

где n1, n3, n5 – отсчеты на пункте 2, n4, n6, n8 - отсчеты на пункте 3, С – цена деления гравиметра.

Фактическое смещение нуль-пункта, конечно, значительно сложнее, оно наглядно проиллюстрировано на рис.1.20.

1.20.4. Оптимизация методики измерения отдельных приращений (МИОП)

Для оптимизации методики измерения отдельных приращений (МИОП) рекомендуется наблюдения проводить по следующей схеме: 0-1-0-1-2-3-2-3-4-5-4-5 и т. д. Тогда получаем отсчеты n0(0), n1(1), n2(0), n3(1), n4(2), n5(3), n6(2), n7(3), n8(4), n9(5), n10(4), n11(5) и т.д. (в скобках указаны номера пунктов). При такой последовательности получаем на каждом пункте по два отсчета, что позволяет учитывать смещение нуль-пункта для каждого звена в отдельности без наличия опорных пунктов в гравиметрическом рейсе. Для первого звена 0-1 приращение силы тяжести N0-1 определяется по известной формуле (1.51), полученной А.К. Маловичко:

где n0 и n2 – отсчеты на пункте 0, n1 и n3 – отсчеты на пункте 1. Для второго звена 1-2 вычислительная формула для опре-

деления приращения силы тяжести будет иметь вид

В.К. Хмелевской, В.И. Костицын

Формула (1.64) учитывает смещение нуль-пункта в предположении линейного его изменения в пределах звена, т.е. так же, как и формула для первого звена 0-1.

Ранее в производственных гравиметрических организациях основным недостатком МИОП считали трехкратное увеличение трудовых затрат при проведении работ по этой методике, однако сравнительный анализ трудозатрат по МОИ и МИОП в Архангельской области показал, что на практике это не подтверждается. Учитывая, что наблюдения по МОИ обычно выполняются двумя гравиметрами, а при наблюдениях по МИОП уменьшается количество опорных пунктов заполняющей сети и сокращается объем контрольных наблюдений, то трудозатраты по методике измерения отдельных приращений превысили трудозатраты по методике однократных измерений только на 5%, а не в 3 раза, как считают нередко при первом обращении к МИОП.

Если же гравиметрические наблюдения проводить по оптимизированной методике измерения отдельных приращений, то трудозатраты заметно сократятся, а принципиальный подход МИОП к созданию заполняющей опорной сети, точности измерений и учету смещения нуль-пункта гравиметра сохраняется.

1.21. Оценка точности полевых наблюдений и аномалий. Определение внутренней и внешней сходимости наблюдений

Разность измерений на пункте в пределах одного рейса назовем внутренней сходимостью. Она зависит от точности прибора, навыков оператора и методики учета смещения нульпункта. Наиболее полный учет смещения нуль-пункта обеспечивает методика измерения отдельных приращений (МИОП), и она же позволяет найти чистую ошибку наблюдений по формуле

80

Гравиразведка

где r – число значений ε, определяемых по формуле (1.56), С – цена деления гравиметра. Ошибка определения приращения равна m g 1,12m, т.е. почти равна mнбл .

При малой величине ошибки mи небольших отклонениях фактического смещения нуль-пункта от линейного полевые наблюдения осуществляют короткими (по времени 1,5 2,0 ч.) рейсами по методике однократных измерений. Но точность наблюдений при использовании методики однократных измерений (МОИ) не может быть оценена по всем пунктам и контролируется на основании специальных независимых рейсов.

Внутренняя сходимость наблюдений по методике по-

вторных измерений (МПИ) в обратном ходе определяется средней квадратической ошибкой:

где d – разность наблюденных приращений в прямом и обратном ходах, – отклонение от среднего, k – количество повторенных пунктов в обратном ходе.

Внешнюю сходимость наблюдений дают контрольные рейсы. Для каждого такого пункта выводят среднее значение силы тяжести, затем вычисляют отклонения от среднего и находят среднюю квадратическую погрешность наблюдений по формуле

где n – количество контрольных пунктов.

Если число измерений на контрольных пунктах больше двух, то средняя квадратическая погрешность вычисляется по формуле:

81

где e – разности на пунктах между наблюденными и сглаженными значениями аномалий (в миллигалах), k – количество гравиметрических пунктов.

1.22. Морская, авиационная, подземная, скважинная и другие виды гравиразведки

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

1. Морская гравиразведка. Гравиметрические съемки подразделяются 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 профилями. Так же, как при наземных съемках, на опорных точках начинается и заканчивается каждый рейс. Они располагаются в портах, их отличает повышенная точность проведенных измерений. Для привязки точек используется радиогеодезический способ. Точность определения приращений силы тяжести при надводных съемках достигает 1 мГал. Более высокой точностью отличаются измерения,

83

Гравиразведка

активные исследования по конструированию скважинных гравиметров в компании Scintrex (Канада).

5. Вариометрические и градиентометрические съемки.

При съемках с вариометрами и градиентометрами измеряются вторые производные гравитационного потенциала. Они применяются при детальных разведочных работах, причем преимущественно на небольших площадях, где имеются аномалии, обусловленные наличием рудных тел. Данные работы 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 тщательная 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. Кроме наземной съемки применяется подземная вариометрическая и градиентометрическая съемки, направленные на детализацию строения шахтных и рудных полей.

1.23. Интерпретация аномалий силы тяжести

В результате гравиметрической съемки получают кар-

ты и графики аномалий Буге ( gБ), на которых выделяются латеральные плотностные неоднородности горных пород, залегающих на разных глубинах. Под интерпретацией аномального гравитационного поля подразумевают процесс выявления его источников. Геологическая интерпретация заключается в объяснении найденного распределения масс с учетом особенностей геологического строения изучаемого района. Положительным аномалиям соответствуют более плотные, а отрицательным – менее плотные породы. Но на практике они всегда представляют собой суперпозицию гравитационных полей, обусловленных аномалиесоздающими объектами разных по глубине структурных этажей.

Интерпретация данных гравиразведки подразделяется на качественную и количественную и сопровождается геологическим истолкованием результатов. При качественной интерпретации выделение аномалий ведется визуально или статисти-

85

Гравиразведка

ресчете суммарных аномалий в верхнее полупространство уменьшаются амплитуды локальных аномалий, а региональные аномалии 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 аномалиесоздающих 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 аномалиесоздающих геологических объектов, 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.

1.23.2. Количественная интерпретация

1. Общие положения. Под количественной интерпретацией понимают определение параметров аномалиеобразующих объектов (глубина центра масс, геометрические размеры, величина аномальной массы, положение вертикальных контактов и т.д.) по наблюденным аномалиям силы тяжести. Этот этап интерпретации опирается на общую теорию гравитационного потенциала. Способы количественной интерпретации основаны на методах решения прямой и обратной задачи гравиразведки.

Решение обратной задачи неоднозначно, так как одинаковые аномалии силы тяжести могут быть созданы геологическими объектами разной формы, размеров и плотности, поэтому необходимо иметь сведения о плотностном разрезе района и общем геологическом строении (например, вероятной форме разведываемых объектов).

87