
Glava 1. Gravirazvedka
- 1. Osnovy teorii gravitacionnogo polya Zemli i gravirazvedki
- 1.1. Sila tyazhesti, ee potencial i proizvodnye potenciala
- 1.2. Normal'noe znachenie sily tyazhesti, redukcii, anomalii sily tyazhesti i plotnost' gornyh porod
- 1.2.1. Normal'noe znachenie sily tyazhesti
- 1.2.2. Redukcii sily tyazhesti
- 1.2.3. Anomalii sily tyazhesti
- 1.2.4. Plotnost' gornyh porod
- 1.3. Principy resheniya pryamyh i obratnyh zadach gravirazvedki
- 1.3.1. Analiticheskie sposoby resheniya pryamyh zadach gravirazvedki
- 1.3.2. Pryamaya i obratnaya zadachi nad sharom
- 1.3.3. Pryamaya i obratnaya zadachi nad gorizontal'nym beskonechno dlinnym krugovym cilindrom
- 1.3.4. Pryamaya i obratnaya zadacha nad vertikal'nym ustupom (sbrosom)
- 1.3.5. Graficheskoe opredelenie anomalii sily tyazhesti dvuhmernyh tel s pomosh'yu paletki Gamburceva
- 1.3.6. Chislennye metody resheniya pryamyh i obratnyh zadach gravirazvedki
- 2. Apparatura, metodika i obrabotka dannyh gravirazvedki
- 2.1. Principy izmerenii sily tyazhesti i apparatura dlya gravirazvedki
- 2.1.1. Izmeryaemye v gravirazvedke parametry
- 2.1.2. Dinamicheskie metody
- 2.1.3. Statisticheskie gravimetry
- 2.1.4. Variometry i gradientometry
- 2.2. Metodika gravimetricheskih s'emok
- 2.2.1. Obshaya harakteristika metodiki gravirazvedki
- 2.2.2. Nazemnaya gravimetrovaya s'emka
- 2.2.3. Obrabotka dannyh gravimetrovyh s'emok
- 2.3. Metodiki drugih vidov gravirazvedki
- 3. Interpretaciya i zadachi, reshaemye gravirazvedkoi
Gravimetricheskaya ili gravitacionnaya razvedka (sokrashenno gravirazvedka) - eto geofizicheskii metod issledovaniya zemnoi kory i razvedki poleznyh iskopaemyh, osnovannyi na izuchenii raspredeleniya anomalii polya sily tyazhesti Zemli vblizi zemnoi poverhnosti, akvatoriyah, v vozduhe. Pole sily tyazhesti obuslovleno v osnovnom N'yutonovskim prityazheniem Zemlei vseh tel, obladayushih massoi. Tak kak Zemlya sfericheski neodnorodna, da eshe vrashaetsya, to pole sily tyazhesti na zemnoi poverhnosti nepostoyanno. Izmeneniya eti maly i trebuyut vysoko-chuvstvitel'nyh priborov dlya ih izucheniya. Osnovnymi izmeryaemymi parametrami gravitacionnogo polya yavlyayutsya uskorenie sily tyazhesti i gradienty (izmeneniya uskoreniya po raznym napravleniyam). Velichiny parametrov polya sily tyazhesti zavisyat, s odnoi storony, ot prichin, obuslovlennyh prityazheniem i vrasheniem Zemli (normal'noe pole), a s drugoi storony - ot neravnomernosti izmeneniya plotnosti porod, slagayushih zemnuyu koru (anomal'noe pole). Eti dve osnovnye prichiny izmeneniya sily tyazhesti na Zemle posluzhili osnovoi dvuh napravlenii gravimetrii: geodezicheskoi gravimetrii i gravitacionnoi razvedki.
Ot drugih metodov razvedochnoi geofiziki gravirazvedka otlichaetsya sravnitel'no bol'shoi proizvoditel'nost'yu polevyh nablyudenii i vozmozhnost'yu izuchat' gorizontal'nuyu (lateral'nuyu) neodnorodnost' Zemli. Gravirazvedka primenyaetsya dlya resheniya samyh razlichnyh geologicheskih zadach s glubinnost'yu issledovanii ot neskol'kih metrov (naprimer, pri razvedke okrestnostei gornyh vyrabotok) do 200 kilometrov (naprimer, pri izuchenii mantii).
1. Osnovy teorii gravitacionnogo polya Zemli i gravirazvedki
1.1. Sila tyazhesti, ee potencial i proizvodnye potenciala
1.1.1. Sila tyazhesti.
Siloi tyazhesti () nazyvayut ravnodeistvuyushuyu dvuh sil - sily n'yutonovskogo
prityazheniya vsei massoi Zemli (
) i centrobezhnoi
sily, voznikayushei vsledstvie sutochnogo vrasheniya Zemli (
).
Otnesennye k edinice massy, eti sily harakterizuyutsya uskoreniyami
sily tyazhesti g=F/m, n'yutonovskogo prityazheniya
f=Fn/m i centrobezhnym P=P/m. Uskorenie sily tyazhesti ravno geometricheskoi
summe uskoreniya prityazheniya i centrobezhnogo uskoreniya (ris. 1.1).
Obychno v gravimetrii, kogda govoryat "sila tyazhesti", podrazumevayut
imenno uskorenie sily tyazhesti.
![]() |
Ris. 1.1 Uskorenie sily tyazhesti i ego sostavlyayushie |
Edinicei uskoreniya v sisteme SI yavlyaetsya m/s2. V gravimetrii tradicionno ispol'zuyut bolee melkuyu edinicu - Gal, ravnyi 1 sm/s2. V srednem na Zemle g=981 Gal. V praktike gravirazvedki primenyaetsya velichina v 1000 raz men'shaya, poluchivshaya nazvanie milligal (mGal).
Sila prityazheniya kakoi-libo
massy () vsei massoi Zemli (
) opredelyaetsya zakonom
vsemirnogo tyagoteniya N'yutona:
![]() | (1.1) |
gde





Centrobezhnaya sila () napravlena po radiusu,
perpendikulyarnomu osi vrasheniya (
), i opredelyaetsya formuloi
![]() | (1.2) |
gde

Velichina izmenyaetsya ot nulya na polyuse
(R=0) do maksimuma na ekvatore. Otnoshenie
, poetomu sila tyazhesti pochti celikom opredelyaetsya
siloi prityazheniya, a uskorenie sily tyazhesti prakticheski ravno uskoreniyu
prityazheniya
.
Zemlya v pervom priblizhenii yavlyaetsya ellipsoidom
vrasheniya, prichem ekvatorial'nyi radius , a polyarnyi
, a-c=21 km. Raznaya velichina radiusa Zemli na polyuse i ekvatore naryadu
s izmeneniem centrobezhnoi sily privodit k uvelicheniyu
na
polyuse (gp=983 Gal) po sravneniyu s
na ekvatore (ge= 978 Gal). Po izvestnym
i
byli opredeleny massa Zemli M=5,98*1024 kg i ee srednyaya plotnost'
.
1.1.2. Potencial sily tyazhesti.
Potencial sily tyazhesti () byl vveden v teoriyu
gravimetrii dlya oblegcheniya resheniya teoreticheskih zadach. V tochke A, raspolozhennoi na rasstoyanii rA ot centra
Zemli, vyrazhenie dlya potenciala prinimaetsya ravnym: WA=GM/rA, a v lyuboi tochke B, raspolozhennoi na prodolzhenii radiusa
,
.
Poetomu raznost' potencialov budet ravna:
![]() |
V predele pri malom

![]() |
otsyuda g=-dW/dr, t.e. sila tyazhesti est' proizvodnaya potenciala sily tyazhesti po napravleniyu k centru Zemli.
S drugoi storony, rabota,
kotoraya mozhet byt' proizvedena pri dvizhenii prityagivaemoi tochki
po otrezku , ravna
. Poetomu
, ili rabota
sily tyazhesti po peremesheniyu edinichnoi massy na otrezke
ravna raznosti znachenii potenciala na koncah etogo otrezka.
Pri peremeshenii tochki v napravlenii, perpendikulyarnom sile tyazhesti, dW=0. Eto oznachaet, chto W=const. Poetomu gravitacionnoe pole mozhno predstavit' v vide nabora beskonechnogo chisla poverhnostei, na kotoryh potencial ostaetsya postoyannym, a uskorenie sily tyazhesti napravleno perpendikulyarno etoi poverhnosti. Takie poverhnosti nazyvayut ekvipotencial'nymi ili urovennymi. V chastnosti, poverhnost' zhidkosti na Zemle, naprimer, morya, sovpadaet s urovennoi poverhnost'yu. U Zemli est' odna unikal'naya urovennaya poverhnost', kotoraya sovpadaet s nevozmushennoi volneniyami poverhnost'yu okeanov. Ona nazyvaetsya geoidom.
Takim obrazom, geoid - eto uslovnaya urovennaya poverhnost', kotoraya sovpadaet so srednim urovnem okeanov i otkrytyh morei, prohodit pod sushei i po opredeleniyu vezde gorizontal'na, a uskorenie sily tyazhesti k nei perpendikulyarno.
1.1.3. Proizvodnye potenciala sily tyazhesti.
Proizvodnye potenciala sily tyazhesti po trem koordinatnym
osyam ,
,
odnoznachno opredelyayut ego polnyi vektor.
V chastnosti, esli os' z napravit' k centru Zemli, to , a
V gravimetrii krome pervyh proizvodnyh izuchayutsya
vtorye proizvodnye potenciala ili ih raznosti:
![]() | (1.3) |
Fizicheskii smysl etih vyrazhenii legko poluchit', esli imet' v vidu, chto


Analogichnyi smysl imeyut vtorye proizvodnye i
.
Vtorye proizvodnye ,
harakterizuyut formu urovennoi poverhnosti
(geoida), izuchaemuyu v geodezicheskoi gravimetrii. Prakticheskoi edinicei
izmereniya gradienta sily tyazhesti prinimaetsya 1 etvesh (E)=10-9/c2, chto sootvetstvuet izmeneniyu sily tyazhesti
v 0,1 mGal na 1 km.
Publikacii s klyuchevymi slovami:
geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |