Гравиразве́дка — метод разведочной геофизики, основанный на изучении строения Земли при помощи измерения ускорения силы тяжести и его первых и вторых производных— градиентов . Изменение силы тяжести в пространстве возникает из-за неоднородности геологических тел по плотности.
Применяется при изучении формы Земли, поисках месторождений полезных ископаемых (нефти и газа, угля, руды, и других), картирования земной коры и верхней части мантии, выделении глубинных разломов и глобальных тектонических структур. Гравиразведка существует в наземном и скважинном (подземном) варианте.
Прибор для измерения ускорения силы тяжести называется гравиметром, единицей измерения — Гал (по имени Галилео Галилея), равный 1 см/c².
Описание
Cила тяжести Сила тяжести(притяжения) — сила, создаваемая всей массой Земли и действующая на единичную массу, образуют напряжённость поля силы тяжести. Сила тяжести - это векторная сумма ньютоновской силы тяготения и инерционной центробежной силы , создаваемой вращением Земли вокруг собственной оси. Напряжённость силы тяжести, таким образом,
— ускорение силы тяжести или напряжённость поля сила тяжести,—масса Земли, — радиус Земли, — угловая скорость вращения Земли, — расстояние от точки измерения поля силы тяжести до оси вращения Земли.
Приведённая формула справедлива, если Земля представляет собой однородный по плотности шар, однако геологические тела в коре и верхней мантии различаются по плотности и с разной силой притягивают объект в точке наблюдения. Поэтому над достаточно большим телом с повышенной или пониженной плотностью ускорение силы тяжести будет отличаться.
Сила тяготения всегда направлена к центру Земли, а центробежная сила по нормали к оси вращения Земли. На полюсе, где величина равна 0, центробежная сила отсутствует и ускорение силы тяжести равно 983 Гал, на экваторе центробежная сила максимальна и = 978 Гал.
Нормальное поле Гравитационное поле относится к потенциальным полям, значение потенциала равно
Поверхность равного потенциала (эквипотенциальная), примерно совпадающая с уровнем моря называется геоидом. Вектор силы тяжести всюду направлен по нормали к поверхности геоида. Для однородной Земли, представляемой в виде сфероида в каждой точке вычисляются нормальные значения ускорения силы тяжести
Для расчёта нормального поля сила тяжести применяется формула Клеро:
В советской и российской гравиразведке используется для расчёта нормального поля силы тяжести применяется формула Гельмерта.
За рубежом распространена формула Кассиниса(версия 1980 года)
Во всех формулах ускорение силы тяжести вычисляется в миллигалах.
Градиенты гравитационного поля В гравиразведке используется система координат, в которой ось ориентирована вниз по нормали к геоиду, ось —на север, ось — на восток. Соответственно, градиенты силы тяжести , , — это вторые частные производные потенциала силы тяжести, тогда как ускорение силы тяжести — первая частная производная потенциала по .
Градиенты поля сила тяжести показывают как быстро изменяется поле в горизонтальных () и вертикальном направлениях. Единица измерения градиентов — этвеш, 1 Э = 10−9 с−2 = 0,1 мГал/км.
Аномалии и редукции Гравитационной аномалией называется разность значений измеренного и нормального значений ускорения силыИз-за того, что точка измерения не находится на геоиде, в измеренные значения ускорения силы тяжести вносятся поправки, то есть они редуцируются. Существует несколько видов поправок
Поправка за свободный воздух — редукция Фая (, м — альтитуда точки измерения поля)
Поправка за свободный воздух и промежуточный слой — редукция Буге ( — средняя плотность горных пород между геоидом и точкой измерения, г/см3)
Поправка за рельеф
Плотность горных пород и руд Плотность горных пород зависит от их состава, пористости, влажности и плотности наполнителя пор. Плотность породообразующих минералов изменяется от 2,5 до 3,2 г/см3, к ней близка плотность пород с низкой пористостью
Примечания
Литература
Блох Ю. И., Калинин Д. Ф., Михайлов В. О., Цирель В. С. Репрессированный учебник по гравиразведке // Геофизический вестник. 2015. № 2. С. 37-41.
Ссылки
Категория:Гравиметрия Категория:Геологоразведочные работы Категория:Разведочная геофизика