5.3 Первинна обробка гравіметричних спостережень
Гравіметричні зйомки проводять переважно за системою прямолінійно прокладених профілів із сталим кроком спостережень по профілю. Виміри виконують короткими рейсами, що починаються та закінчуються на опорних пунктах (ОП). Тривалість кожної ланки рейсу (від одного до іншого ОП) не перевищує інтервалу часу лінійного зміщення нуль-пункту гравіметра. Опорна мережа попередньо заповнена, оброблена та зрівноважена.
На кожному пікеті профілю знімають по три відліки мікрометра гравіметра, час другого відліку і внутрішню температуру гравіметра. За даними топо-геодезичних робіт відомі абсолютні висотні відмітки рядових точок, а також їхні прямокутні координати. На основі цих даних розраховують аномалії сили тяжіння в редукції Буге при густині проміжного шару 2.30103 кг/м3 або 2.67103 кг/м3.
Обробка рядових гравіметричних спостережень виконується у два етапи. Спочатку розраховують спостережені значення поля з врахуванням зміщення нуль-пункту. На другому етапі визначають аномалії сили тяжіння в редукції Буге.
Поле
сили тяжіння на
й
точці рейсу:
, (5.15)
де
– спостережене поле сили тяжіння на
початковому опорному пункті ланки
рейсу, в межах якої виконані спостереження
на
й
точці рейсу;
і
– відліки за шкалою мікрометра гравіметра
на відповідних точках ланки;
–ціна поділки
гравіметра;
–прирости сили
тяжіння;
(5.15)
– поправка
за зміщення нуль-пункту приладу на
й
точці рейсу за час, що пройшов після
вимірів на початковому опорному пункті,
тобто за час
із початку спостережень на ланці рейсу;
–спостережене
поле сили тяжіння на кінцевому опорному
пункті ланки рейсу;
–тривалість даної
ланки рейсу.
Врахування
зміщення нуль-пункту приладу за способом,
що описаний вище, дозволяє одночасно
вилучити вплив лінійної частини (лінійної
в інтервалі часу
)
коливань температури та добових варіацій
поля (за рахунок зміни розташування
точок спостережень відносно місяця та
сонця).
При високоточних вимірах вносять додаткові поправки за нелінійність добових варіацій та коливань температури.
Поправки за добові варіації визначають як відхилення варіаційної кривої від ламаної лінії, що вписана у варіаційну криву у відповідності до моментів часу виміру на опорних пунктах рейсу.
Незалежне введення поправки за температуру виконується за наступною формулою:
, (5.17)
де
– температурний коефіцієнт приладу;
–різниця в показах
термометра приладу на відповідних
точках ланки рейсу.
Поправка за температуру вводиться до врахування зміщення нуль-пункту приладу.
Аномалія сили тяжіння в редукції Буге розраховується за формулою:
, (5.18)
де
значення поля сили тяжіння, що розраховане
за формулою (5.15);
нормальне
значення сили тяжіння;
–поправка
Буге, яка залежить від значення проміжного
шару
й абсолютної висотної відміткиh
пункту спостережень та розрахована в
одиницях системи СІ;
кг/м3
– середньозважена густина осадового
комплексу або
кг/м3
– середньозважена густина магматичного
комплексу порід;
–нормальний
вертикальний градієнт сили тяжіння;
–гравітаційний
вплив плоскопаралельного шару товщиною
в 1м і густиною в
кг/м3.
Поправка Буге вводиться у спостережені значення поля для виключення впливу висот точок спостережень і проміжного шару (шару, що розташований між висотою точки спостережень та рівнем приведення поля).
Значення
густини
,
яке більш близьке до реальної
середньозваженої густини проміжного
шару по площі досліджень, визначається
за методом Нетльтона. Метод Нетльтона
полягає в наступному. Поправка Буге
вводиться у спостережене поле за різними
значеннями густини Буге, наприклад, в
інтервалі (1.802.35)103
кг/м3
із кроком у 0.01103
кг/м3.
Отримані таким чином криві поля порівнюють
із кривою рельєфу. За найбільш оптимальну
криву поля в редукції Буге приймають
ту, що має найменшу кореляцію з рельєфом.
Нормальне
значення поля сили тяжіння
визначають за прямокутними координатами
точок спостережень із використанням
спеціальних таблиць [2]. Також нормальні
значення поля можна визначати аналітично
за значеннями географічної широти
пунктів спостережень (дивись підрозділ
1.1). Зважаючи на необхідну точність
розрахунків, достатньо визначити
нормальне поле на початку, в кінці та
на кутах зламу по профілю, на інших
пунктах – шляхом лінійної інтерполяції
вузлових значень нормального поля.
Для середніх широт горизонтальний градієнт нормального поля вздовж меридіана – 0.0810-5 м/с2 на 100м, вздовж широти – 0.00110-5 м/с2.
Приклад обробки рядового гравіметричного рейсу наведений у таблицях 5.45.7.
Відповідно до вимог інструкції аномалії у редукції Буге повинні розраховуватись при таких густинах проміжного шару: 2.30103 кг/м3, 2.67103 кг/м3 та при реальній густині. Коли перевищення висот на площі місцевості більше 100м разом із поправкою Буге вводять поправку за рельєф.
Перед якісною та кількісною інтерпретацією спостережених аномалій поля сили тяжіння в редукції Буге рекомендують згладжування поля із метою послаблення випадкових помилок спостережень. Згладжування виконують з малим вікном, яке, як правило, становить 5-ть точок при рівномірному кроці спостережень (згладжування за методом Маловічко А.К., підрозділ 3.2). Поодинокі значні випадкові похибки (“викиди” значень поля) необхідно вилучати до згладжування на основі візуального аналізу графіків аномальних полів по профілях шляхом заміни викидів інтерпольованими значеннями сусідніх точок.
Питання для самоперевірки
1) Інструментальна поправка, поправка за температуру і добові варіації.
2) Визначення приросту поля з поправкою за нуль-пункт.
3) Поправка Буге.
4) Метод Нетльтона.
5) Вимоги інструкції щодо визначення значень нормального поля. Нормальний вертикальний градієнт поля сили тяжіння.
6) Спосіб згладжування потенціальних полів за Маловічко А.К.
Таблиця 5.4 –Обробка рядового гравіметричного рейсу
-
Рейс № 112 Ділянка: “Південна”
Дата: 20 червня 2002р. Гравіметр: ГНУ – К2 № 167
Профіль 5–й Ціна поділки с=-5.0010-5 (м/с2)/оберт.
№пп
№ пункту
Час
Температура
Відліки мікрометра
Середній відлік
год
хвилин
1
2
3
4
ОП5
1
2
3
9
9
9
10
14
39
57
13
21.2
21.2
21.3
21.3
7.780
7.784
7.778
7.179
7.175
7.174
6.726
6.724
6.720
7.447
7.442
7.442
7.781
7.176
6.723
7.443
Продовження таблиці 5.4
-
№пп
№ пункту
Час
Температура
Відліки мікрометра
Середній відлік
год
хвилин
5
6
7
8
9
10
4
ОП4
6
7
8
ОП3
10
11
11
11
12
12
28
09
33
51
09
32
21.3
21.4
21.4
21.4
21.4
21.4
7.070
7.065
7.067
6.920
6.921
6.916
5.206
5.209
5.207
4.792
4.787
4.788
4.310
4.302
4.301
6.604
6.599
6.598
7.067
6.919
5.207
4.789
4.304
6.600
Таблиця 5.5–Продовження обробки рядового
гравіметричного рейсу
|
Рейс № 112 Ділянка: “Південна” Дата: 20 червня 2002р. Гравіметр: ГНУ – К2 № 167 Профіль 5–й с = - 5.0010-5 (м/с2)/оберт. | |||||
|
№ пункту
|
Різниця відліків |
Приріст поля, 10-5 м/с2 |
Поправка за нуль-пункт, 10-5 м/с2 |
Виправлений приріст поля |
Значення поля сили тяжіння, 10-5 м/с2 |
|
ОП5
1
2
3
4
ОП4
6
7
8
ОП3 |
0.
-0.605
-1.058
-0.338
-0.714
-0.862
-2.574
-2.992
-3.477
-1.181 |
0.
3.02
5.29
1.69
3.57
4.31
12.87
14.96
17.38
5.90 |
0.
-0.07
-0.12
-0.16
-0.20
-0.31
-0.36
-0.41
-0.45
-0.50 |
0.
2.95
5.17
1.53
3.37
4.00
12.51
14.55
16.93
5.40 |
980051.95
54.90
57.12
53.48
55.32
980055.95
64.46
66.50
68.88
980057.35 |
Таблиця 5.6–Продовження обробки рядового
гравіметричного рейсу
-
Рейс № 112 Ділянка: “Південний”
Дата: 20 червня 2002р. Гравіметр: ГНУ – К2 № 167
Профіль 5 – й с = – 5.0010-5 (м/с2)/оберт.
№
пп
№ пункту
Координати, м
Висоти пунктів, м
Х
У
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
6
7
8
4356182.57
4358962.51
8611132.09
8613243.03
177.73
166.14
168.16
159.97
129.11
122.19
111.79
Таблиця 5.7–Продовження обробки рядового
гравіметричного рейсу
|
Рейс № 112 Ділянка: “Південний” Дата: 20 червня 2002р. Гравіметр: ГНУ – К2 № 167 Профіль 5 – й с = – 5.0010-5 (м/с2)/оберт. | ||||
|
№ пункту
|
Значення поля сили тяжіння, 10-5 м/с2 |
Значення нормального поля, 10-5 м/с2 |
Поправка Буге (=2.67103 кг/м3), 10-5 м/с2 |
Аномальне поле в редукції Буге (= 2.67 103 кг/м3), 10-5 м/с2 |
|
1
2
3
4
6
7
8
|
980054.90
57.12
53.48
55.32
64.46
66.50
980068.88 |
980092.50
92.81
93.13
93.44
94.06
94.38
980094.69 |
34.96
32.68
33.03
31.47
25.40
24.04
21.99 |
– 2.55
– 3.01
– 6.57
– 6.65
– 4.20
– 3.84
– 3.82 |
Література
1.Кошелев И.Н. Гравитационная и магнитная разведка. Практикум. К.: Вища шк., 1984. –240с.
2.Бурдюков Р.Б. Таблицы нормальных значений силы тяжести. М.: Гостоптехиздат, 1961. –114с.