Статья : Физические основы интерпретации гравитационных аномалий 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Статья >> Математика


Физические основы интерпретации гравитационных аномалий




Физические основы интерпретации гравитационных аномалий

В. В. Орлёнок, доктор геолого-минералогических наук

Аномальное гравитационное поле отражает суммарное действие гравитирующих масс, расположенных на различных глубинах в земной коре и верхней мантии. Поэтому для однозначного решения вопроса о природе аномалий необходимо уметь разделять гравитационные поля на региональные, создаваемые глубоко залегающими массами, и локальные, вызванные местными геологическими неоднородностями разреза. В частности, для исключения высокочастотного локального фона пользуются различными методами пересчета аномального поля в верхнее полупространство, т.е. наблюдатель как бы удаляется от объекта возмущений. В результате таких операций мелкие неоднородности поля сглаживаются и остается низкочастотный региональный фон, обусловленный действием глубоко залегающих гравитирующих масс.

Другая задача интерпретации заключается в исключении регионального фона и выделения локальных аномалий, связанных с неглубоко залегающими массами. Методы решения этих задач разработаны довольно обстоятельно и в целом носят полуколичественный характер.

Несмотря на сложную структуру аномального гравиметрического поля, наблюдаемого как на суше, так и на море, отдельные участки кривой Dg могут быть использованы для определения параметров гравитирующей массы. Иногда, меняя форму и глубину залегания гравитирующей массы, рассчитывают создаваемую при этом аномалию. Сравнивая ее с наблюденной аномалией, методом подбора определяют основные параметры возмущающей массы в реальных условиях.

Нахождение гравитационного поля по известной форме, плотности и глубине залегания гравитирующей массы называется прямой задачей гравиразведки.

Нахождение параметров гравитирующей массы по характеру аномалии называется обратной задачей гравиразведки.

На практике чаще всего приходится решать обратную задачу. При этом наиболее удовлетворительное приближение удается достигнуть для тел простой геометрической формы.

Существование гравитационных аномалий в земной коре, под дном океана, равно как и на суше, обусловлено плотностными неоднородностями горных пород. Чем значительнее эти неоднородности, тем лучше они отражаются в аномальном гравитационном поле. Большое значение имеют также размеры и форма аномалиеобразующего тела.

Для оценки параметров геологических объектов и расчетов создаваемого ими аномального поля силы тяжести вводится, как уже говорилось, понятие избыточной плотности горных пород:

. (V.1)

Избыточной плотностью называется разность плотности вмещающих пород r1 и плотности аномалиеобразующего тела r2. Знание плотности важно при геологическом истолковании гравитационных аномалий.

Сведения о плотностях горных пород получают различными способами: непосредственными измерениями в скважинах или по образцам, или косвенным путем по данным о сейсмических скоростях распространения волн в толщах пород, или аналитически по наблюденным гравитационным аномалиям.

Плотность горной породы определяется как отношение массы вещества m к ее объему V:

(V.2)

Она зависит от минералогического состава, пористости и влажности породы. Чем больше пористость, тем меньше плотность, и наоборот. Если поры заполнены водой, то плотность такой породы повышается. Различные геологические процессы оказывают существенное влияние на плотность пород. Например, в зонах тектонических разломов в результате дробления пород и замещения их более легкими породами может происходить разуплотнение первоначально более плотного субстрата. В случае внедрения интрузий основного или ультраосновного состава происходит замещение менее плотных пород более плотными. Увеличение плотности пород наблюдается в сводах антиклинальных складок в результате сжатия пород.

В целом плотность осадочных пород меньше, чем плотность магматических и метаморфических пород, и возрастает с увеличением основности пород. Ниже приведены плотности наиболее распространенных пород.

Таблица V.1

Плотности наиболее распространенных пород

Порода

Средняя плотность, г/см3

Глинистые сланцы

Метаморфические

2,3

Серпентиниты

2,6

Граниты

Кислые

2,7

Диабазы, габбро

Основные

2,9

Базальты

3,0

Дуниты

Ультраосновные

3,2

Глины

2,0

Песчаники

Осадочные

2,3

Известняки

2,5

Морская вода

1,03

В реальных средах наблюдаются довольно значительные отклонения плотности от указанных средних значений в ту или иную сторону.

Сопоставление плотности с другими физическими свойствами горных пород обнаруживает в ряде случаев определенные статистические связи. Так, отмечается параболическая зависимость скорости распространения продольных сейсмических волн от плотности. С увеличением скорости плотность закономерно возрастает. Это позволяет проводить оценку плотностных характеристик геологического разреза по материалам сейсмических исследований. Выше приводились данные об увеличении плотности пород по мере повышения их основности. В этом же направлении происходит и увеличение магнитной восприимчивости пород, хотя более определенной статистической закономерности здесь определить не удается.

Плотность горных пород дна океана в большинстве случаев удается определить на образцах, драгированных лишь с поверхности дна. Начавшееся в 1969 г. глубоководное бурение с «Гломар Челленджер» позволило проводить непосредственные определения плотности осадочных и базальтовых пород на глубину до 1 км под поверхность дна океана.

Измерения плотности на образцах производятся либо путем гидростатического взвешивания, либо с помощью специального прибора – денситометра. В первом случае значение плотности непористых образцов определяется по формуле

, (V.3)

где P1 и P2 – вес образца соответственно в воздухе и в воде. При измерениях на денситометре значение плотности r отсчитывается по шкале прибора, отградуированной в г/см3.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://elib.albertina.ru

Похожие работы:

  • Гравитационная модель коры и верхней мантии Северной Евразии

    Реферат >> География
    ... используя на этом этапе интерпретацию гравитационного поля. Данные бурения ... аномалии Фая. Рис. 2 На рис. 2 показана карта глубин до поверхности фундамента. Основа ... Л. Н., Егоркин А. В., Особенности структуры и физических полей земной коры и верхней мантии ...
  • Основы философских знаний

    Реферат >> Философия
    ... с его интерпретацией, точнее — признание интерпретации за факт, ... плане материальная основа сознания — гравитаци­онное поле особой частоты ... "не заметить" аномалию, чем искать ... человеком, свободно располагающим своими физическими и интеллектуальными силами в ...
  • Форма, размеры и движения Земли и их геофизические следствия. Гравитационное поле Земли

    Реферат >> Геодезия
    ... в теле Земли и на поверхности. Физические основы гравитационных аномалий. Аномальное гравитационное поле отражает суммарное действие гравитирующих ... удельной силы тяжести и ее геологической интерпретации. Этой наукой занимаются как физики ...
  • Применение наземных гравиметрических работ на медно-порфировом месторождении Кальмакыр с целью поисков штоков гранодиорит-порфиров

    Курсовая работа >> Геология
    ... • составление геодезической основы для гравиметрической карты ... интерпретация гравитационного поля Геологическая интерпретация – это истолкование, выявление закономерностей распределения гравитационных аномалий ... ) на каждом физическом (координатном) пункте ...
  • Мониторинг и прогнозирование геофизических процессов

    Дипломная работа >> География
    ... человека является основой удовлетворения его пищевых ... природных соединений. По физическим свойствам и геофизическим ... внесения поправок формируется гравитационная аномалия Буге, которая ... величины аномалии видно, что количественная интерпретация природы аномалии ...
  • Геофизический “диалект” языка математики

    Реферат >> Математика
    ... на этапе интерпретации данных наблюдений различных элементов физических полей, на основе заимствования ... аппроксимаций аномальных гравитационных и магнитных полей // Основные проблемы теории интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. М.: ОИФЗ ...
  • Классическое и неклассическое музыкознание и фундаментальная наука

    Статья >> Музыка
    ... физической реальности, данной Н. Бором и его копенгагенской школой в интерпретации квантовой механики. Эта интерпретация ... собой метро-энергетическую основу музыкального становления, ... -времени, связаны с гравитационными аномалиями подобно тому, как ...
  • Месторождения золота

    Реферат >> Геология
    ... , обесшламливание и т. д., гравитационное и флотационное (коллективное или селективное ... топографическую основу, масштаб ... сводных планах интерпретации геофизических аномалий в масштабе представляемых ... пробирными, спектральными, физическими и другими методами ...
  • ЦНС

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... Кроме того, интерпретация ангиограмм при аортографии ... Siemens"; "Instrumentarium" и др. Физические основы метода достаточно сложны. Используется - ... из тела, g - гравитационное ускорение. Рана, нанесенная ... - ст.13 Врожденные аномалии ( пороки развития ), ...
  • Загрязнение атмосферы

    Реферат >> Экология
    ... обнаруженный на основе интерпретации изотопного состава ... в тропосфере, а также гравитационным воздействием Луны и Солнца, ... г. была зарегистрирована гигантская аномалия, захватившая территории Западной ... заключается в физической адсорбции малых количеств ...