АНІКЕЄВ С.Г., СТЕПАНЮК В.П.

ГРАВІРОЗВІДКА

І МАГНІТОРОЗВІДКА

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

АНІКЕЄВ С.Г., СТЕПАНЮК В.П.

ГРАВІРОЗВІДКА

І МАГНІТОРОЗВІДКА

НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК

для студентів з курсів «Гравітаційна розвідка»

та «Магнітна розвідка» за напрямком підготовки

0707 «Геологія» спеціальності “Геофізика”

МВ 02070855-1063-2003

Івано-Франківськ

2003

УДК 550.831

Анікеєв С.Г., Степанюк В.П. Гравірозвідка і Магніторозвідка. Навчальний посібник. – Івано Франківськ. Факел, 2003. – 247с.

У навчальному посібнику викладені теоретичні засади досліджень нормальних і аномальних складових гравітаційного та магнітного полів Землі, методів якісної й кількісної інтерпретації аномалій гравітаційних та магнітних полів, проектування та первинної обробки польових гравіметричних і магнітометричних спостережень. Розділи посібнику супроводжуються питаннями для самоконтролю й завданнями до лабораторних робіт, перелік яких наведений у другій частині посібника. При виконанні переважної більшості лабораторних робіт передбачається застосування комп’ютерних засобів обробки й моделювання.

Навчальний посібник із курсів «Гравітаційна розвідка» і «Магнітна розвідка» підготовлений для студентів усіх форм навчання за напрямком 0707 “Геологія” спеціальності “Гео-фізика” (освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр – 6.070700 та спеціаліст – 7.070709 і 7.070702). Посібник складений за темами навчального плану й охоплює всі розділи курсів.

Іл. 30. Табл. 20. Бібліогр. : 26 назв.

Рецензент:

Керівник Карпатського відділення ІГФ НАН України,

зав. відділом “Динаміки магнітного поля Землі”,

доктор фізико-математичних наук

Максимчук В.Ю.

ISBN 966-7327-91-4  Анікеєв С.Г., Степанюк В.П., 2003

ЗМІСТ

ВСТУП	7
ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ ГРАВІМЕТРИЧНОЇ Й МАГНІТОМЕТРИЧНОЇ РОЗВІДКИ
РОЗДІЛ 1. ГРАВІТАЦІЙНИЙ І МАГНІТНИЙ ГЕОПОТЕНЦІАЛИТА НОРМАЛЬНИЙ РОЗПОДІЛ ПОЛІВ	8
1.1 Нормальний розподіл сили тяжіння Землі та її потенціалу.Геогустинна модель земної кори	10
1.2 Нормальний розподіл магнітного поля Землі та його потенціалу.Геомагнітна модель земної кори	19
РОЗДІЛ 2. ПРЯМІ ЗАДАЧІ ГРАВІРОЗВІДКИ І МАГНІТОРОЗВІДКИ	26
2.1 Рішення прямих задач гравірозвідки для елементарних тіл	28
2.2 Рішення прямих задач магніторозвідки для елементарних тіл	46
2.3 Рішення прямих задач для геологічних схем	61
2.4 Апроксимаційні конструкції складних моделей геологічного розрізу	63
2.5 Рішення прямих задач для довільних моделей геологічного розрізу	71
РОЗДІЛ 3. ТРАНСФОРМАЦІЇ ПОТЕНЦІАЛЬНИХ ПОЛІВ	76
3.1 Способи визначення параметрів трансформацій	78
3.2 Методи трансформації гравітаційних полів	84
3.3 Методи трансформації магнітних полів	102
РОЗДІЛ 4. ЕКСПРЕС-МЕТОДИ РІШЕННЯ ОБЕРНЕНИХ ЗАДАЧ ГРАВІРОЗВІДКИ І МАГНІТОРОЗВІДКИ	108
4.1 Експрес-методи рішення обернених задач гравірозвідки	110
4.2 Експрес-методи рішення обернених задач магніторозвідки	123
4.3 Кореляційний метод картування границі розділу двох однорідних товщ	140
РОЗДІЛ 5. ПРОЕКТУВАННЯ Й ОБРОБКА ПОЛЬОВИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ	145
5.1 Методика й проектування наземних зйомок	146
5.2 Способи обробки й зрівноважування опорних мереж	155
5.3 Первинна обробка гравіметричних спостережень	162
5.4 Первинна обробка магнітометричних спостережень	172
ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ
ДО РОЗДІЛУ 1
Робота 1 Моделювання нормального поля сили тяжіння Землі та його потенціалу.	180
Робота 2 Моделювання нормального магнітного поля Землі та його потенціалу.	182
ДО РОЗДІЛУ 2
Робота 3 Моделювання аномалій поля сили тяжіння для елементарних тіл	184
Робота 4 Моделювання аномалій магнітного поля для елементарних тіл	187
Робота 5 Моделювання аномальних полів для геологічних схем	190
Робота 6 Формалізація складних моделей геологічного розрізу	199
Робота 7 Моделювання аномальних полів для складних моделей геологічного розрізу	212
ДО РОЗДІЛУ 3
Робота 8 Визначення параметрів трансформацій	216
Робота 9 Трансформації гравітаційних полів	218
Робота 10 Трансформації магнітних полів	220
ДО РОЗДІЛУ 4
Робота 11 Інтерпретація гравітаційних аномалій за допомогою експрес-методів	212
Робота 12 Інтерпретація магнітних аномалій за допомогою експрес-методів	224
Робота 13 Картування границі розділу двох однорідних товщ	226
ДО РОЗДІЛУ 5
Робота 14 Проектування наземних зйомок	228
Робота 15 Обробка й зрівноважування опорних мереж	244
Робота 16 Первинна обробка гравіметричних спостережень	245
Робота 17 Первинна обробка магнітометричних спостережень	247

ВСТУП

Гравірозвідка і магніторозвідка відносяться до основних геофізичних методів розвідки. Теоретичні засади геофізичних методів, їх проектування, методика й техніка проведення польових досліджень, способи обробки та інтерпретація аномалій спостережених полів об’єднані в одному посібнику. Таке об’єднання зумовлено відомим теоретичним зв’язком гравітаційного й магнітного потенціалів, подібністю основних етапів обробки та інтерпретації. На виробництві ці геофізичні методи часто застосовуються в комплексі.

Посібник містить теорію й практику з наступних розділів гравірозвідки й магніторозвідки: “Гравітаційний й магнітний геопотенціали”, “Нормальний розподіл полів", “Рішення прямих і обернених задач гравірозвідки та магніторозвідки”, “Трансформації потенціальних полів”, “Проектування й обробка польових спостережень”. Кожний розділ містить теоретичні засади, які викладені максимально спрощеними і в обсязі, необхідному для успішного виконання лабораторних робіт. Перелік і зміст лабораторних робіт, на думку авторів, відповідає сучасним вимогам практики до рівня підготовки спеціалістів-геофізиків.

Під час виконання лабораторних робіт передбачається застосування комп’ютерних програм, в тому числі і таких, що розробляються студентами самостійно.

Література, яка використана під час укладання посібника, наведена в кінці кожного підрозділу.

ТЕОРЕТИЧНІ ЗАСАДИ

ГРАВІМЕТРИЧНОЇ Й МАГНІТОМЕТРИЧНОЇ РОЗВІДКИ

РОЗДІЛ 1 ГРАВІТАЦІЙНИЙ І МАГНІТНИЙ

ГЕОПОТЕНЦІАЛИ ТА НОРМАЛЬНИЙ

РОЗПОДІЛ ПОЛІВ

Абсолютні значення сили тяжіння біля поверхні Землі виражаються восьмизначними числами. Збурення поля, зумовлені будовою земної кори, не перевищують n10010^-5 м/с². Для вивчення збурень (аномалій) поля такої малої інтенсивності спостереження виконують з точністю в 0.0110^-5 м/с² та зі спостережень виключають вплив сили притягання земного сфероїду і дію відцентрових сил. Сума цих сил називається нормальним полем і розраховується за так званими нормальними формулами.

Аномалії поля сили тяжіння (аномалії гравітаційного поля) g_а, зумовлені земною корою і верхньою мантією, отримують як різницю:

, (1.1)

де g – спостережене поле сили тяжіння;

–нормальне поле.

Магнітне поле біля поверхні Землі є сумою наступних складових:

, (1.2)

де - поле однорідно намагніченої земної кулі (дипольне поле);

- материкове поле;

- аномальне поле;

- поле зовнішніх джерел.

Суму

=+(1.3)

називають нормальним магнітним полем.

Абсолютні значення магнітного поля Землі виражаються шестизначними числами. Аномалії поля , зумовлені будовою земної кори, рідко коли перевищують перші тисячі нТл. Спостереження поля виконують з точністю в 0.11 нТл.

Будову геологічного розрізу досліджують за розподілом аномальних геофізичних полів, зокрема іg_а. Достовірність і точність виявленняаномалій у спостережених полях залежить від точності визначення нормальних полів  і та їх потенціалів. Нормальні поля і геопотенціали розраховують для ідеальних моделей Землі.