Explorarea gravitațională

Explorarea gravitațională

Tema principală	geofizică

Explorarea gravitațională este o metodă de explorare geofizică , bazată pe studiul structurii Pământului prin măsurarea accelerației gravitației și a derivatelor sale prima și a doua - gradienți [1] . Modificarea gravitației în spațiu are loc datorită eterogenității corpurilor geologice în densitate [2] .

Este folosit în studierea formei Pământului [3] , căutarea zăcămintelor minerale (petrol și gaze [4] , cărbune [5] , minereu [6] , și altele [7] ), cartografierea scoarței terestre și a mantalei superioare. [8] , separând faliile adânci și structurile tectonice globale. Explorarea gravitațională există în versiuni la sol și foraj (subteran) [9] .

Un dispozitiv de măsurare a accelerației gravitației se numește gravimetru , unitatea de măsură este Gal (numit după Galileo Galilei ), egal cu 1 cm/s².

Descriere

Gravitate

Gravitație (atracție) - forța creată de întreaga masă a Pământului și care acționează asupra unei unități de masă, formează intensitatea câmpului gravitațional . Gravitația este suma vectorială a forței gravitaționale newtoniene și a forței centrifuge inerțiale , creată de rotația Pământului în jurul propriei axe. Forța gravitației este astfel $F_t$ $F$ $C$

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

$g$ - accelerația gravitației sau intensitatea câmpului gravitațional, - masa Pământului, - raza Pământului, - viteza unghiulară de rotație a Pământului, - distanța de la punctul de măsurare a câmpului gravitațional la axa de rotație a Pământului [2] ] . $M$ $R$ $\omega$ $A$

Formula de mai sus este valabilă dacă Pământul este o minge de densitate uniformă, dar corpurile geologice din scoarță și mantaua superioară diferă ca densitate și atrag obiectul la punctul de observație cu forțe diferite. Prin urmare, pe un corp suficient de mare cu densitate crescută sau scăzută, accelerația gravitației va fi diferită.

Forța gravitațională este întotdeauna îndreptată spre centrul Pământului, iar forța centrifugă este întotdeauna îndreptată de-a lungul normalei la axa de rotație a Pământului. La pol, unde valoarea este 0, nu există forță centrifugă și accelerația gravitației este de 983 Gal, la ecuator forța centrifugă este maximă și = 978 Gal [2] . $A$ $g$

Câmp normal

Câmpul gravitațional se referă la câmpurile potențiale , valoarea potențialului este egală cu $W$

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

O suprafață cu potențial egal (echipotențial) care coincide aproximativ cu nivelul mării se numește geoid . Vectorul gravitațional este direcționat peste tot de-a lungul normalei la suprafața geoidului. Pentru un Pământ omogen, reprezentat ca un sferoid, în fiecare punct, se calculează valorile normale ale accelerației gravitației $\gamma _{0)$

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

Pentru a calcula câmpul gravitațional normal, se utilizează formula Clairaut :

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

În explorarea gravitațională sovietică și rusă, formula Helmert este utilizată pentru a calcula câmpul gravitațional normal .

\gamma _{0}=978031(1+0,005302\cdot sin^{2}\phi -0,000007\cdot sin^{2}2\phi )-14

Formula Cassinis (versiunea din 1980) este larg răspândită în străinătate [10]

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

În toate formulele, accelerația gravitației este calculată în miligali.

Gradienți câmp gravitațional

În explorarea gravitațională, se folosește un sistem de coordonate în care axa este orientată în jos de-a lungul normalei la geoid, axa este orientată spre nord, iar axa este orientată spre est. În consecință, gradienții gravitaționali , , sunt derivatele a doua parțiale ale potențialului gravitației, în timp ce accelerația gravitației este prima derivată parțială a potențialului în raport cu . $z$ $X$ $y$ $W_{xz)$ $W_{yz)$ $W_{zz)$ $z$

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

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

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

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

Gradienții câmpului gravitațional arată cât de repede se schimbă câmpul în direcțiile orizontale ( ) și verticale. Unitatea de măsură a gradienților este etvos , 1 Oe = 10 -9 s -2 = 0,1 mGal/km. $x,y$

Anomalii și reduceri

O anomalie gravitațională este diferența dintre valorile măsurate și cele normale ale accelerației forței

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

Datorită faptului că punctul de măsurare nu este situat pe geoid, valorile măsurate ale accelerației gravitației sunt corectate, adică sunt reduse. Există mai multe tipuri de amendamente.

Corecție pentru aer liber - Reducerea lui Fay ( , m — altitudinea punctului de măsurare a câmpului) $H$

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

Corecție pentru aer liber și strat intermediar - Reducere Bouguer ( - densitatea medie a rocilor între geoid și punctul de măsurare, g/cm 3 ) $\sigma$

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

Corectarea terenului

Densitatea rocilor și minereurilor

Densitatea rocilor depinde de compoziția lor, porozitate, umiditate și densitatea de umplere a porilor. Densitatea mineralelor care formează roci variază de la 2,5 la 3,2 g / cm 3 , densitatea rocilor cu porozitate scăzută este apropiată de aceasta.

Note

↑ Copie arhivată . Data accesului: 31 ianuarie 2016. Arhivat din original la 1 februarie 2016. (nedefinit)
↑ 1 2 3 L.M. Gorbunova, V.P. Zaharov, V.S. Muzylev, N.M. Onin. Metode geofizice de căutare și explorare / ed. V.P. Zaharov. - L . : Nedra, 1982. - S. 46-73. — 304 p.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 484.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 499.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 505.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 511.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 529.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 489.
↑ Curs de explorare gravitațională, 1980 , p. 533.
↑ A.V. Pugin. Explorarea gravitațională. Partea 1 . Biblioteca electronică a PGNIU . PSNIU (2019). Preluat la 22 decembrie 2021. Arhivat din original la 22 decembrie 2021. (nedefinit)

Literatură

Mironov V.S. Curs gravitațional. - L . : Nedra, 1980. - 543 p. - 5800 de exemplare.
Blokh Yu. I., Kalinin D. F., Mikhailov V. O., Tsirel V. S. Manual reprimat despre prospectarea gravitațională // Buletinul geofizic. 2015. Nr 2. S. 37-41.

Link -uri

Gravity Gradiometry Today and Tomorrow , Asociația de geofizică din Africa de Sud , < http://www.sagaonline.co.za/2009Conference/CD%20Handout/SAGA%202009/PDFs/Abstracts_and_Papers/difrancesco_paper1.pdf > . Preluat la 27 iunie 2011. Arhivatla 22 februarie 2011 laWayback Machine

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)