Gravitációs kutatás

Gravitációs kutatás

Fő téma	geofizika

A gravitációs feltárás egy kutatási geofizikai módszer , amely a Föld szerkezetének tanulmányozásán alapul a gravitáció gyorsulásának és első és második származékának - gradiensének mérésével [1] . A gravitáció térbeli változása a geológiai testek sűrűségbeli heterogenitása miatt következik be [2] .

Használják a Föld alakjának tanulmányozására [3] , ásványlelőhelyek (olaj és gáz [4] , szén [5] , érc [6] és mások [7] ) felkutatására, a földkéreg és a felső köpeny feltérképezésére. [8] , elválasztja a mélytöréseket és a globális tektonikus szerkezeteket. A gravitációs kutatás földalatti és fúrásos (földalatti) változatban létezik [9] .

A gravitációs gyorsulás mérésére szolgáló eszközt graviméternek nevezik , a mértékegysége a Gal ( Galileo Galilei nevéhez fűződik ), 1 cm/s².

Leírás

Gravitáció

Gravitáció (vonzás) - a Föld teljes tömege által létrehozott erő, amely egységnyi tömegre hat, és a gravitációs mező intenzitását alkotja. A gravitáció a newtoni gravitációs erő és a tehetetlenségi centrifugális erő vektorösszege , amelyet a Föld saját tengelye körüli forgása hoz létre. A gravitációs erő tehát $F_t$ $F$ $C$

g=-G{\frac {M}{R^{2}}}+\omega ^{2}a

$g$ - a gravitáció gyorsulása vagy térerősség gravitáció, - a Föld tömege, - a Föld sugara, - a Föld forgásának szögsebessége , - a gravitációs tér mérési pontja és a Föld forgástengelye közötti távolság [ 2 ] . $M$ $R$ $\omega$ $a$

A fenti képlet akkor érvényes, ha a Föld egy egyenletes sűrűségű golyó, de a kéregben és a felső köpenyben lévő geológiai testek sűrűsége eltérő, és eltérő erősséggel vonzzák a megfigyelési ponton lévő objektumot. Ezért egy kellően nagy, megnövekedett vagy csökkentett sűrűségű testen a gravitáció gyorsulása eltérő lesz.

A gravitációs erő mindig a Föld középpontja felé irányul, a centrifugális erő pedig mindig a Föld forgástengelyének normálisa mentén. A póluson, ahol az érték 0, nincs centrifugális erő és a nehézségi gyorsulás 983 Gal, az egyenlítőn a centrifugális erő maximális és = 978 Gal [2] . $a$ $g$

Normál mező

A gravitációs mező potenciálterekre utal, a potenciál értéke egyenlő $W$

W=-G{\frac {M}{R}}+{\frac {\omega ^{2}}{2}}a

Az egyenlő potenciálú (ekvipotenciális) felületet, amely nagyjából egybeesik a tengerszinttel, geoidnak nevezzük . A gravitációs vektor a normál mentén mindenhol a geoid felületére irányul. Egy homogén Föld esetében, amelyet gömbként ábrázolunk, minden pontban kiszámítják a gravitációs gyorsulás normálértékeit ${\displaystyle \gamma _{0))$

\gamma _{0}=-{\frac {\partial W}{\partial n))

A normál gravitációs mező kiszámításához a Clairaut-képletet használjuk :

\gamma _{0}=g_{e}(1+\beta \cdot sin^{2}\phi -\beta _{1}\cdot sin^{2}2\phi )

A szovjet és orosz gravitációs kutatásokban a Helmert-képletet használják a normál gravitációs mező kiszámításához .

\gamma _{0}=978031(1+0.005302\cdot sin^{2}\phi -0.000007\cdot sin^{2}2\phi )-14

A Cassinis- képlet (1980-as változat) külföldön elterjedt [10]

\gamma _{0}=978032.7(1+0.0053024\cdot sin^{2}\phi -0.0000058\cdot sin^{2}2\phi )-14

Minden képletben a gravitációs gyorsulást milligalban számolják.

Gravitációs mező gradiensek

A gravitációs feltárás során olyan koordinátarendszert használnak, amelyben a tengely a geoid normálja mentén lefelé, a tengely északi, a tengely pedig keleti tájolású. Ennek megfelelően a gravitációs gradiensek , , a gravitációs potenciál második parciális deriváltjai , míg a gravitációs gyorsulás a potenciál első parciális deriváltja -hoz képest . $z$ $x$ $y$ ${\displaystyle W_{xz))$ ${\displaystyle W_{yz))$ ${\displaystyle W_{zz))$ $z$

$W_{z}={\frac {\partial W}{\partial z))=g$

$W_{xz}={\frac {\partial W_{z)){\partial x))$

$W_{yz}={\frac {\partial W_{z)){\partial y))$

$W_{zz}={\frac {\partial W_{z)){\partial z))$

A gravitációs tér színátmenetei azt mutatják, hogy milyen gyorsan változik a mező vízszintes ( ) és függőleges irányban. A gradiensek mértékegysége etvos , 1 Oe = 10 -9 s -2 = 0,1 mGal/km. $x,y$

Anomáliák és redukciók

A gravitációs anomália az erőgyorsulás mért és normál értéke közötti különbség

{\displaystyle \delta g_{a}=g-\gamma _{0))

Tekintettel arra, hogy a mérési pont nem a geoidon található, a gravitációs gyorsulás mért értékeit korrigálják, azaz csökkentik. Többféle módosítás létezik.

Korrekció a szabad levegőhöz – Fay -csökkentés ( , m – terepi mérési pont magasság) $H$

\delta g_{a}=g-\gamma _{0}+0,3086H

Korrekció a szabad levegőre és a köztes rétegre - Bouguer-redukció ( - kőzetek átlagos sűrűsége a geoid és a mérési pont között, g/cm 3 ) $\sigma$

\delta g_{a}=g-\gamma _{0}+(0,3086-0,0419\sigma )H

Terepkorrekció

Kőzetek és ércek sűrűsége

A kőzetek sűrűsége függ összetételüktől, porozitásuktól, nedvességtartalmuktól és a póruskitöltő sűrűségétől. A kőzetképző ásványok sűrűsége 2,5-3,2 g/cm 3 között változik , az alacsony porozitású kőzetek sűrűsége ehhez közel áll.

Jegyzetek

↑ Archivált másolat . Hozzáférés dátuma: 2016. január 31. Az eredetiből archiválva : 2016. február 1.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 L.M. Gorbunova, V.P. Zakharov, V.S. Muzylev, N.M. Onin. A kutatás és feltárás geofizikai módszerei / szerk. V.P. Zaharov. - L .: Nedra, 1982. - S. 46-73. — 304 p.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 484.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 499.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 505.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 511.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 529.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 489.
↑ Course of gravitation exploration, 1980 , p. 533.
↑ A.V. Pugin. Gravitációs kutatás. 1. rész . A PGNIU elektronikus könyvtára . PSNIU (2019). Letöltve: 2021. december 22. Az eredetiből archiválva : 2021. december 22. (határozatlan)

Irodalom

Mironov V.S. Gravitációs pálya. - L .: Nedra, 1980. - 543 p. - 5800 példány.
Blokh Yu. I., Kalinin D. F., Mikhailov V. O., Tsirel V. S. Repressed textbook on gravity prospecting // Geophysical Bulletin. 2015. No. 2. S. 37-41.

Linkek

Gravity Gradiometry Today and Tomorrow , South African Geophysical Association , < http://www.sagaonline.co.za/2009Conference/CD%20Handout/SAGA%202009/PDFs/Abstracts_and_Papers/difrancesco_paper1.pdf > . Letöltve: 2011. június 27. Archiválvafebruár 22. aWayback Machine

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)