Нормальное и аномальное поле силы тяжести

1. Нормально гравитационное поле земли – теоретически рассчитанное поле в предположении что земля имеет правильную геометрическую форму и состоит из однородных по плотности концентрических слоев.

 

Форма земли:

1. Сфероид – сфера, сплюснутая у географических полюсов. Сплюснутый эллипсоид вращения малого сжатия.

2. Геоид – фигура, мысленно ограниченная, продолженная поверхностью океанов, находящихся в спокойном состоянии.

3. Эллипсоид - поверхность в трехмерном пространстве, полученная деформацией сферы вдоль трёх взаимно перпендикулярных осей.

 

В гравиразведке сфероид – предполагая, что поверхность океана продолжена под материком и поверхность сфероида совпадает с уровнем моря.

 

Значит нормальным полем можно назвать силу, обусловленную притяжением и суточным вращением земли.

Если измерить силу тяжести на поверхность геоида, она будет называться нормальной.

Формула Клеро:

 

Первая формула для расчета нормальных значений силы тяжести. Была введена французским геофизиком Клеро.

 

Формула Кассиниса:

Формула была принята на международном конгрессе в Стокгольме.

 

Формула Гельмерта:

Используется на территории России.

 

2. Аномальное гравитационное поле земли.

В полевых условиях приборами измеряют значения силы тяжести, которые называются наблюденными.

Величина наблюденных значений от плотностных неоднородностей геологического разреза и от положения точки наблюдения относительно поверхности геоида.

 

Для того чтобы выявить аномалии гравитационного поля, наблюденные значения пересчитывают к поверхности геоида. Для этого вводят редукции или поправки, т.е. приводят измеренные значения к одной поверхности, которая называется – уровенной поверхностью.

 

Редуцирование сводится к введению поправок:

1. Поправка за высоту точки наблюдения;

2. Поправка за высоту точки наблюдению;

3. Поправка за рельеф;

4. Поправка за притяжение Солнца и Луны.

Поправка за высоту:

Поправка Фая, поправка за свободный воздух. Она учитывает удаление точки наблюдения от поверхности геоида. Поправка всегда положительная. Ее всегда прибавляют к наблюденному значению т.к. удаление точки наблюдения всегда уменьшает значение силы тяжести.

Поправка за плотность промежуточного слоя:

Горные породы между точками наблюдения и условной поверхностью геоида обладают некоторой плотностью, а значит и притяжением. Поэтому для учета допускается сила тяжести, которая создается этим промежуточным слоем вводят поправку за плотность промежуточного слоя. Поправка всегда отрицательная. Ееи всегда вычитают из наблюденных значений.

Поправка за рельеф:

Топографическая поправка. Сильно рассеченный рельеф создает дополнительное боковое притяжение в независимости гора это или ущелье. Для учета такого влияния вводится топографическая поправка, которая рассчитывается по геодезическим картам и таблицам. Поправка всегда положительная.

 

Поправка за протяжение солнца и луны:

Т.к. положение солнца и луны в течении суток постоянно меняется относительно точки наблюдения. Это приводит к изменению гравитационного притяжения, которое оно создает. Влияния притяжения солнца и луны учитывают введением специальной поправки. За притяжение Солнца – 0,01 МГал. За притяжение Луны – 0,25 МГал. Эти поправки используют при высокоточной съемке.

 

Обязательными поправками являются:

1. Поправка за высоту;

2. Поправка за плотность промежуточного слоя.

Поэтому часто используют их алгебраическую сумму, которая называются - Поправка Буге.

Поправка Буге вычисляется по формуле:

После введения в наблюденные значения комплекса поправок, получают проведенные значения силы тяжести.

Геометрически приведенные значения должны быть равны нормальным значениям силы тяжести в данном пункте, но это равенство практически никогда не соблюдается т.к. в горных породах наблюдаются плотностные неоднородности, из-за которых возникают аномалии силы тяжести. И вычисляются по формуле:

Аномалии УСП – отклонения приведенных значений от нормальных значений силы тяжести в данном пункте.

Плотность горных пород – отношение их массы к их объёму.

 

1. Истинная плотность – плотность образцов взятых из естественных обнажений, скважин, горных выработок.

 

2. Кажущаяся мощность – плотность, которая вычисляется путем различных вычислений по геофизическим  данным. Мощность определяется денситометром.

 

Денситометр – прибор, который представляет собой весы с коромыслом, на висах определяют массу образца в воздухе. Затем образец погружают в воду, измеряют массу образца в воде, и потом рассчитывают массу образца по формуле: 

3. Эффективная (избыточная) мощность – разность плотностей изучаемых геологических объектов ивмещающих их горные породы. От этой плотности зависит интенсивность гравитационных аномалий.