Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 1

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

2.1.3. Statisticheskie gravimetry.

V praktike gravirazvedki primenyayutsya v osnovnom staticheskie gravimetry. Oni osnovany na kompensacii sily tyazhesti siloi uprugosti pruzhiny ili siloi krucheniya niti. Gravimetry sluzhat lish' dlya otnositel'nyh izmerenii uskoreniya sily tyazhesti. Absolyutnoe znachenie $g _{ i}$ v i-toi tochke poluchayut, summiruya izvestnoe $g _{ish}$ na ishodnoi tochke i izmerennoe prirashenie uskoreniya sily tyazhesti $\Delta g _{ i}$ mezhdu i-toi i ishodnoi tochkami.

V gravimetrah 1-go roda meroi izmeneniya uskoreniya sily tyazhesti sluzhit izmenenie dliny pruzhiny, odin konec kotoroi zakreplen, a k drugomu podveshen gruz massoi m (ris. 1.8, a). Ravnovesie v etom sluchae dostigaetsya pri $m g = \tau l$ , gde $l$ - dlina pruzhiny, $\tau$ - koefficient uprugosti pruzhiny. Provedya izmereniya na opornoi tochke $g _{0}$ , poluchim $mg _{ 0} = \tau l _{ 0} .$ Analogichno v i-toi tochke budem imet' $m g _{i} = \tau l _{ i}$ . Togda prirashenie sily tyazhesti mezhdu etimi tochkami mozhno rasschitat' po formule $\Delta g \approx \tau \Delta l / m.$


a	b
Ris.1.8 Pruzhinnaya (a) i krutil'naya (b) sistemy gravimetrov

Shema chuvstvitel'noi sistemy gravimetra 2-go roda predstavlena na ris. 1.8, b. Zdes' rychag s gruzikom krepitsya k gorizontal'noi uprugoi niti i pod vozdeistviem sily tyazhesti naklonyaetsya, zakruchivaya nit'. S pomosh'yu izmeritel'nyh pruzhin s mikrometricheskim vintom gruzik vyvoditsya v gorizontal'noe polozhenie. Perehodya na druguyu tochku, pod vozdeistviem prirasheniya sily tyazhesti gruzik otklonyaetsya. Dlya vyvoda ego v gorizontal'noe polozhenie vnov' neobhodimo ispol'zovat' izmeritel'nuyu pruzhinu, a na mikrometricheskom vinte po special'noi shkale vzyat' otschet $\Delta n.$ Otsyuda $\Delta g =C \Delta n,$ gde $C$ - cena deleniya pribora, zavisyashaya ot ego konstruktivnyh osobennostei.

Dlya povysheniya tochnosti gravimetrov primenyaetsya astazirovanie, t.e. iskusstvennoe uvelichenie chuvstvitel'nosti. Eto dostigaetsya za schet togo, chto uprugaya sistema ustanavlivaetsya v polozhenie, blizkoe k neustoichivomu, blagodarya chemu, nebol'shie izmeneniya uskoreniya sily tyazhesti vyzyvayut bol'shie izmeneniya otscheta po shkale pribora.

Na praktike obychno ispol'zuyutsya gravimetry vtorogo roda. V zavisimosti ot materiala, iz kotorogo izgotovlena chuvstvitel'naya sistema pribora, ih delyat na kvarcevye, metallicheskie i kvarcevo-metallicheskie. Naibol'shee rasprostranenie poluchili kvarcevye gravimetry, naprimer, otechestvennye GAK-4M, GAG-2, GNU-KS i dr. vesom do 5 - 6 kg. Poskol'ku svoistva kvarca zavisyat ot temperatury, chuvstvitel'nye sistemy pomeshayut v termostatirovannye sosudy. Odnako gravimetry obladayut sushestvennym nedostatkom - spolzaniem nul'-punkta, kotoroe neobhodimo uchityvat'.

Pri morskih s'emkah ispol'zuyutsya gravimetry, chuvstvitel'naya sistema kotoryh nahoditsya ne v vakuume, a v vyazkoi zhidkosti, dlya isklyucheniya vliyaniya uskorenii, vyzvannyh kachkoi. Vysokochastotnye izmeneniya $\Delta g$ , svyazannye s kachaniem podvizhnogo osnovaniya, otfil'trovyvayutsya putem vzyatiya srednego otscheta za interval vremeni. Vblizi berega ispol'zuyutsya opuskaemye dlya izmerenii na dno donnye gravimetry. Ispol'zuyutsya takzhe cifrovye gravimetry, naprimer, SINT-REKS, vypuskaemye v Kanade.

Tochnost' izmerenii s raznymi tipami gravimetrov na sushe sostavlyaet 0,01 - 0,5 mGal, pri izmereniyah na more i v vozduhe tochnost' dostigaet 1 mGal.

2.1.4. Variometry i gradientometry.

Dlya izmereniya vtoryh proizvodnyh potenciala sily tyazhesti primenyayut variometry i gradientometry. Gravitacionnye variometry 1-go roda izmeryayut $(W _{ yy} - W _{ xx} )$ i $W _{ xy} ,$ 2-go roda - $W _{ xz} , W _{ yz} ,( W _{ yy} - W _{ xx} ),$ i $W _{xy} .$ Dlya izmereniya vertikal'nogo gradienta sily tyazhesti ispol'zuyutsya nablyudeniya gravimetrami na dvuh vysotah. Gravitacionnye gorizontal'nye gradientometry izmeryayut $W _{ xz}$ i $W _{ yz} .$

Chuvstvitel'nym elementom dannyh priborov yavlyayutsya krutil'nye vesy, predstavlyayushie soboi koromyslo s dvumya gruzikami ravnoi massy na koncah, zakreplennye na vertikal'noi niti. Odin gruzik raspolagayut vyshe drugogo, vsledstvie chego krutil'nye vesy imeyut vid, pokazannyi na ris. 1.9.

Ris.1.9 Chuvstvitel'naya sistema variometra: 1 - korpus pribora, 2 - uprugaya nit', 3 - koromyslo, 4 - gruziki

Neodnorodnosti polya sily tyazhesti vyzyvayut povorot koromysla na opredelennyi ugol, pozvolyayushii sudit' ob ih velichine. Dlya opredeleniya razlichnyh vtoryh proizvodnyh gravitacionnogo potenciala chuvstvitel'nuyu sistemu ustanavlivayut po neskol'kim (trem - pyati) azimutam. V gradientometrah otschety berutsya vizual'no, a v variometrah fiksiruyutsya na fotoplastinkah. Ogranichennoe primenenie dannyh priborov obuslovleno gromozdkost'yu ustanovki i nizkoi proizvoditel'nost'yu.

V raznyh stranah izgotovlyalis' raznye variometry i gradientometry, v tom chisle cifrovye.

2.2. Metodika gravimetricheskih s'emok

2.2.1. Obshaya harakteristika metodiki gravirazvedki.

Metodika gravirazvedki - eto celaya sovokupnost' tesno svyazannyh principov, ob'yasnyayushih vybor teh ili inyh reshenii pri provedenii rabot v zavisimosti ot geologicheskoi zadachi, imeyushihsya material'nyh i lyudskih resursov. Eti resheniya kasayutsya vybora konkretnoi apparatury, proektnoi tochnosti s'emki, gustoty seti nablyudenii, napravleniya profilei, sposoba obrabotki dannyh i predstavleniya rezul'tatov issledovanii.

Prezhde vsego sleduet razlichat' vidy rabot po mestu ih provedeniya. Zdes' vydelyayut nazemnuyu, morskuyu, vozdushnuyu, podzemnuyu i skvazhinnuyu s'emki. Ne menee vazhno razdelenie po masshtabu rabot. S'emki, provodimye dlya vyyavleniya regional'nyh anomalii i naibolee obshih zakonomernostei struktury polya v masshtabah 1 : 200 000 i mel'che, nazyvayut regional'nymi. Oni dayut konkretnye svedeniya lish' o glubinnom stroenii litosfery. Odnako po rezul'tatam regional'nyh s'emok mozhno vydelit' otdel'nye krupnye anomal'nye zony, gde zatem proizvodyatsya tak nazyvaemye poiskovye s'emki. Oni vypolnyayutsya v masshtabah 1 : 100 000 - 1 : 50 000 i obychno napravleny, kak i sleduet iz ih nazvaniya, na poisk mestorozhdenii poleznyh iskopaemyh. Esli oni dayut polozhitel'nyi rezul'tat, to eto i yavlyaetsya osnovaniem predpolagat' perspektivnost' dannogo regiona i provedeniya razvedochnyh s'emok v masshtabe krupnee 1 : 10 000.

2.2.2. Nazemnaya gravimetrovaya s'emka.

Nazemnaya s'emka s gravimetrami inogda nazyvaetsya gravimetrovoi. Chashe vsego primenyaetsya peshehodnaya s'emka, rezhe dlya peremesheniya mezhdu punktami ispol'zuetsya avtotransport. Ego primenenie pozvolyaet sokratit' promezhutki vremeni mezhdu nablyudeniyami na raznyh tochkah, chto povyshaet proizvoditel'nost' rabot, a takzhe ih tochnost', poskol'ku pozvolyaet snizhat' vliyanie spolzaniya nul'-punkta. Odnako ispol'zovanie avtotransporta povyshaet stoimost' rabot i chasto neosushestvimo iz-za otsutstviya dorog. Epizodicheski (kak pravilo, pri melkomasshtabnyh s'emkah) primenyaetsya aviatransport.

Obychno ispol'zuetsya ploshadnaya s'emka, pri kotoroi nekotoryi uchastok pokryvaetsya set'yu nablyudenii. Marshrutnaya s'emka provoditsya po otdel'nomu profilyu i ne daet dostatochnoi informacii o strukture polya. Ona primenyaetsya lish' pri rekognoscirovochnyh i poiskovyh rabotah.

Odnim iz vazhneishih etapov metodiki yavlyaetsya vybor masshtaba s'emki. Ot nego zavisit i gustota seti, poskol'ku rasstoyanie mezhdu profilyami na itogovoi karte ne dolzhno prevyshat' 1 sm v masshtabe s'emki. Naprimer, pri provedenii razvedochnoi s'emki v masshtabe 1 : 10 000 rasstoyanie mezhdu profilyami dolzhno sostavlyat' ne bolee 100 m. Shag po profilyu (t.e. rasstoyanie mezhdu tochkami profilya) libo raven rasstoyaniyu mezhdu profilyami (pri kvadratnoi s'emke), libo men'she nego, no ne bolee chem v 5 raz (pri pryamougol'noi s'emke). Profili raspolagayutsya vkrest ozhidaemogo prosti\-raniya ob'ektov anomal'noi plotnosti. Dlina profilya dolzhna v 5 - 10 raz prevyshat' shirinu iskomyh tel.

Dlya privyazki tochek na mestnosti, vneseniya redukcii neobhodimo provedenie geodezicheskih rabot, predshestvuyushih gravimetricheskim. Nalichie zaranee podgotovlennyh topograficheskih kart i kart redukcii sushestvenno oblegchaet rabotu. Privyazka tochek proizvoditsya po aerofotosnimkam ili s pomosh'yu teodolitnyh rabot i nivelirovki mestnosti. Odnako naibolee vysokuyu tochnost' obespechivaet privyazka s pomosh'yu sputnikov. Dlya etogo imeetsya special'naya apparatura, naprimer, GPS.

Metodicheskimi instrukciyami rekomenduetsya vypolnyat' opredelennye sootnosheniya mezhdu masshtabami s'emok, pogreshnost'yu topoprivyazok, gustotoi seti nablyudeniya i proektnoi tochnost'yu.

S'emki provodyatsya reisami, nachinayushimisya i zakanchivayushimisya na opornyh punktah. Chast' reisa mezhdu dvumya opornymi punktami nazyvaetsya zvenom. Opornaya set' razbivaetsya dlya ucheta spolzaniya nul'-punkta i nahozhdeniya absolyutnyh znachenii uskoreniya sily tyazhesti. Ona vklyuchaet do 5 - 10% ot obshego chisla tochek nablyudeniya, ravnomerno raspredelennyh po ploshadi. Tochnost' opredeleniya uskoreniya sily tyazhesti na opornyh tochkah dolzhna v 1,5 - 2 raza prevyshat' tochnost' ryadovyh nablyudenii. Eto dostigaetsya ispol'zovaniem bolee vysokotochnyh priborov, mnogokratnymi izmereniyami na opornyh tochkah, sokrasheniya promezhutka vremeni mezhdu izmereniyami na sosednih tochkah putem ispol'zovaniya transporta. Pri sozdanii opornoi seti ot 50 do 100% vseh nablyudenii dolzhny sostavlyat' povtornye (kontrol'nye). Sushestvuet neskol'ko sposobov razbivki opornoi seti. Shiroko rasprostraneny izmereniya po central'noi sisteme, kogda odin iz opornyh punktov (central'nyi) imeet svyazi so vsemi ostal'nymi, t.e. soedinen s kazhdym iz nih odnim zvenom. Inogda razbivka seti osushestvlyaetsya po sistemam, ne predusmatrivayushim nalichiya central'noi tochki.

V nashei strane sushestvuet tak nazyvaemaya gosudarstvennaya set', vklyuchayushaya v sebya punkty 1, 2 i 3 klassov tochnosti, na kotoryh uskorenie sily tyazhesti izmereno s vysokoi tochnost'yu. Rasstoyaniya mezhdu etimi punktami sostavlyayut okolo 10 km, chto ne pozvolyaet ispol'zovat' ih dlya vyyavleniya anomal'nyh znachenii polya sily tyazhesti. Odnako, poskol'ku na nih izvestny absolyutnye znacheniya uskoreniya sily tyazhesti, k nim osushestvlyaetsya privyazka opornyh setei.

Neobhodimo opredelyat' tochnost' opornoi seti, harakterizuyushuyusya srednei kvadratichnoi oshibkoi $\epsilon _{ op}$ . Ona poluchaetsya po kontrol'nym nablyudeniyam i rasschityvaetsya po formule:

${\epsilon }_{op} =\pm\sqrt{\sum {\delta}^{2} /(m-n)},$

gde $\delta$ - pogreshnosti uskoreniya sily tyazhesti po kontrol'nym nablyudeniyam (raznost' mezhdu osnovnym i kontrol'nym zamerom), $m$ - obshee chislo vseh nablyudenii, vklyuchaya kontrol'nye, $n$ - chislo kontrol''nyh tochek.

S'emkam na ryadovoi seti predshestvuet issledovanie gravimetrov, vklyuchayushee v sebya opredelenie spolzaniya nul'-punkta. Po etim dannym vydelyayut promezhutok vremeni, v techenie kotorogo spolzanie nul'-punkta mozhno schitat' lineino zavisyashim ot vremeni. Pri ryadovoi s'emke po istechenii dannogo promezhutka (1 - 2 chasa) neobhodimo brat' zamer na odnom iz opornyh punktov. S'emka na ryadovyh punktah vedetsya kak putem odnokratnyh nablyudenii, tak i s povtoreniyami pri obratnom hode, pozvolyayushem bolee gibko uchityvat' spolzanie nul'-punkta. Dlya kontrolya tochnosti ryadovoi s'emki ispol'zuyutsya povtornye nablyudeniya na kontrol'nyh tochkah, sostavlyayushih ne menee 5 - 10 % ot obshego chisla tochek. Po nim rasschityvaetsya srednekvadratichnaya oshibka ryadovoi seti po formule:

$\epsilon_{ryad} =\pm\sqrt{\sum \delta^{2}/(2n-1)},$

gde $n$ - chislo kontrol'nyh tochek.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Snezhnaya burya 1938 goda v Verhnem Michigane Polet nad nochnoi Zemlei – II Apollon-17: serp Zemli Samyi bol'shoi kamen' v nashei Solnechnoi sisteme Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce