Лекция 5

Лекция 5

Методика и обработка гравиметрических данных

1. Причины создания опорной и рядовых сетей

2. Опорная сеть: методика разбивки, требования к опорным сетям I, II и III классов

3. Методика проведения гравиметрических наблюдений

4. Типы гравиметрических наблюдений: площадные и профильные

5. Геологическая эффективность высокоточной гравиразведки

Методика полевых наблюдений

Методика полевой работы с гравиметрами определяется задачами, поставленными перед данной съемкой, а также особенностями применяемых гравиметров.

Практически у всех гра­виметров наблюдается в той или иной мере смещение нуль-пункта во времени. При проведении съемки с гравиметрами смещение нуль-пункта необходимо учитывать и исключать с предельной тщатель­ностью. Поэтому съемка, какова бы она ни была, разделяется на рейсы небольшой продолжительности. При нелинейном смещении нуль-пункта рейс разделяется на звенья, смещение нуль-пункта в каждом из которых учитывается как линейное. Рейсы и их звенья всегда замыкаются на пункты с известной силой тяжести, обычно — опорные гравиметрические пункты III класса. Поэтому при прове­дении гравиметровой съемки на первом этапе обычно определяют опорную сеть.

Опорная сеть III класса предназначена для исключе­ния накопления ошибок в области данной съемки, а также обеспече­ния надежного учета смещения нуль-пункта у гравиметров при рядо­вой съемке и контроля качества последней. Такая местная сеть опорных пунктов строится, исходя из следующих принципов:

Все пункты опорной сети должны иметь одинаковую точность, большую, чем точность на пунктах сгущения. Это достигается применением более точного гравиметра, а в случае его отсутствия - многократными наблюдениями с одним или несколькими гравимет­рами.

При определении опорной сети, как правило, используются наиболее быстрые способы передвижения — самолеты или вертолеты.

Значения силы тяжести на пунктах опорной сети должны быть привязаны к общегосударственным опорным пунктам I и II классов и выражены в потсдамской системе.

Пункты опорной сети III класса должны быть размещены на местности так часто, чтобы при выполнении рядовой съемки каждый рейс с гравиметром захватывал не меньше двух и даже трех опорных пунктов. При этом должна быть обеспечена линейная интерполяция нуль-пункта гравиметров в последующих рядовых рейсах или их звеньях между двумя соседними опорными точками. Обычно опорные пункты располагаются при очень детальных съемках через 2—3 км один от другого, а при рекогносцировочных - на расстояниях 8 -12 км.

При создании опорной сети наблюдения ведутся замкнутыми рейсами, образующими, как правило, систему замкнутых полигонов. По окончании определения опорной сети она уравнивается чаще всего по методом полигонов (аналог геодезии – теодолитный ход).

Наблюдения на магистральных профилях по сравнению с рядо­выми точками имеют несколько большую точность. Наблюдения на них осуществляются двумя гравиметрами по методике с повторе­нием.

Магистральные профили связываются между собой связу­ющими профилями, в результате образуется система замкнутых полигонов, подлежащая в дальнейшем уравниванию. Для приведе­ния к единому гравиметрическому уровню система магистральных профилей привязывается к опорным точкам любого класса, име­ющимся в районе съемки или специально для этого определенным.

Расположение и закрепление опорных гравиметрических точек всех классов должно обеспечивать их легкое и уверенное опознава­ние, а также возможность подъезда к ним в любое время года.

Точки рядовой гравиметровой съемки отмечаются на местности временным закреплением (вешками и т. п.).

После определения опорной сети III класса приступают к наблю­дению на рядовой сети, для которой опорные пункты служат жест­ким каркасом.

Рейс начинается и заканчивается на одном и том же пункте. Все пункты рейса повторяются на обратном пути. Такое построение рейса позволяет выявить наиболее полно характер смещения нуль- пункта в рейсе, но при этом снижается производительность. Рейс начинается и заканчивается на одном и том же пункте, на обратном пути повторяется часть пунктов. Доля повторяемых пунктов может быть различна в зависимости от конкретных условий и даже сведена к нулю.

Рейс включает не менее трех опорных пунктов. Как правило, он заканчивается не на том пункте, на котором начинался. Поправка за смещение нуля вводится по расхождениям со значе­ниями на опорных пунктах.

При определении поправок за смещение нуль-пункта невязка, полученная при замыкании рейса или его звена, разбрасывается по пунктам пропорционально времени. При этом предполагается, что нуль-пункт менялся линейно. Если в рейсе имелись пункты, на кото­рых наблюдения производились дважды, то по ним также можно установить смещение нуль-пункта.

В последние годы применяется детальная высокоточная гравиметровая съемка, при которой сеть рядовых пунктов определяется со средней квадратической ошибкой, равной ±(0,02—0,06) мгл. При этих съемках густота рядовых пунктов по профилю 50—200 м. Высокоточные гравиметровые съемки позволяют выявлять и просле­живать аномалии с амплитудами, не превышающими 0,1 мгл. Мето­дика проведения этих съемок имеет свою специфику и несколько отличается от обычной. Наблюдения на рядовых пунктах осущест­вляются двумя гравиметрами, длина рейсов не превышает 1,5 - 2 ч. При высокоточной съемке изменение нуль-пункта гравиметров должно учитываться с особенной тщательностью. В частности, для этого применяется способ так называемого «разностного нуль-пункта». Он состоит в следующем.

В начале поисковых работ разбивается разреженная местная опорная сеть, как бы основной опорный каркас. Основная масса опорных пунктов определяется в процессе полевых работ после наблюдений на рядовых пунктах. Эти опорные пункты привязы­ваются к ранее разбитой опорной разреженной сетке. Их местополо­жение выбирается в зависимости от характера изменения нуль-пункта на рядовых рейсах. На рядовой сети наблюдения ведутся одновременно с двумя гравиметрами. При обработке каждого рядо­вого рейса строятся графики разностного нуль-пункта. На графике по оси абсцисс откладывается среднее время отсчета по обоим гра­виметрам, а по оси ординат — соответствующая разность Ag по обоим приборам. Обычно график разностного нуль-пункта дневного рейса имеет вид ломаной линии. Он разбивается на участки, в преде­лах которых нуль-пункт у обоих гравиметров практически линейный. В дальнейшем в точках излома разностного нуль-пункта дополни­тельно определяются опорные точки. Последующая обработка внутри прямолинейных звеньев проводится обычным способом.

Съемки могут быть площадные и профильные.

Площадная съемка дает наиболее полную и достоверную характе­ристику гравитационного поля, поэтому предпочтительнее при всех видах гравиметрической разведки. Отклонения сети точек площад­ной съемки от равномерности, определяемые геологическими особен­ностями изучаемой территории, не должны снижать достоверности построения карты изоаномал силы тяжести, для чего соотношение расстояний между точками по профилю и между профилями не должно быть меньше 1:5.

Профильная съемка проводится по отдельным далеко отстоящим один от другого маршрутам и дает представление лишь об изменении силы тяжести по данному направлению. Эту съемку наиболее целе­сообразно применять в трудно доступных горных районах. Отдель­ные детальные профили проводятся и в районах, покрытых площад­ными съемками, для выявления деталей гравитационного поля.

Съемки, которые обеспечивают точность определения аномалий силы тяжести ±0,10 мгл и выше и которые позволяют строить отчет­ные карты с сечением изоаномал 0,25 мгл и менее, называются высо­коточными. Такие съемки применяются для:

а) решения задач детального геологического картирования;

б) выявления и прослежи­вания отдельных элементов структуры рудных полей и нефтегазо­вых месторождений, имеющих поисковое значение;

в) осуществления прямых поисков полезных ископаемых — нефти, газа, угля, желез­ных руд, хромита, медного колчедана, медно-никелевых руд, поли­металлических руд, силикатного никеля, бокситов, марганца, корунда, апатитов и др;

г) определения параметров искомых объек­тов (объем, глубина залегания, углы падения контактов, плотность и др.);

д) уточнения предположений о геологической природе ано­малий, полученных по данным других геофизических методов.

При проведении профильных съемок с целью решения поисковых задач целесообразная густота точек наблюдений устанавливается в зависимости от интенсивности и размеров ожидаемых аномалий и ошибки интерполяции с расчетом, чтобы аномалия от искомого объ­екта была отмечена не менее чем тремя точками. При детализации выявленных аномалий и при исследовании структур необходимо, чтобы аномальное поле было пересечено не менее чем тремя профи­лями и чтобы на профиле в пределах аномалии было более трех точек наблюдения. Длина профиля должна быть не менее чем в 3 раза больше горизонтальной мощности исследуемого тела. Часть профилей должна иметь большую протяженность для увязки с регио­нальным полем, с полем соседних структур или с результатами сосед­них съемок.

Геологическая эффективность высокоточной гравиразведки определяется следующими факторами:

а) наличием заметного отличия плотности изучаемого объекта от плотности вмещающих пород или контактирующих сред (достаточной разницей в плотности могут быть значения 0,10 — 0,20 г/см3, а в особо благоприятных случаях — 0,03—0,05 г/см3);

б) размерами объектов и глубиной их залегания;

в) формой и элементами залегания объекта относительно поверх­ности, на которой производятся гравиметрические измерения;

г) ха­рактером рельефа поверхности, на которой производятся измере­ния;

д) характером рельефа поверхности коренных пород, скрытого рыхлыми породами;

е) характером других геологических объектов, являющихся в данном случае помехами (глубинное геологическое строение и др.).

Особенное развитие получила гравиметровая съемка, густота и точность которой обеспечивают построение карты с сечением изоаномал в 2 мгл. Такую съемку принято называть двухмиллигальнои. При проведении двухмиллигальнои гравиметровой съемки густота сети в зависимости от характера гравитационного поля принималась равной 1 пункт на площадь 2 - 8 км². Точность применявшихся гравиметров в основном обеспечивала определение приращений силы тяжести со средней квадратической ошибкой ±(0,3—0,7) мгл.

Детальная гравиметровая съемка, обеспечивающая построение карт с сечением изоаномал 0,5 - 0,25 мгл, оказалась весьма эффек­тивной для выделения нефтегазоносных структур.

Система гравиметровых съемок основывается на тех же прин­ципах, на которых создаются опорные геодезические сети. На всей территории страны разбивается сеть высокоточных (с точностью до ±0,3 мгл) опорных пунктов I класса, являющихся основой для всех последующих съемок.

Опорная сеть I класса базируется на основных исходных национальных гравиметрических пунктах, свя­занных с Потсдамом. Между высокоточными пунктами I класса определяется более густая сеть пунктов II класса, имеющая ошибки, не превышающие ±0,2 мгл по отношению к I классу. На основе этих пунктов разбиваются местные опорные сети III класса, привязанные к одному или нескольким опорным пунктам основной сети. Местные опорные сети служат основой для рядовых съемок. Расстоя­ния между опорными пунктами местных сетей колеблются в среднем от 5 до 16 км. Точность определения пунктов местных опорных сетей обычно составляет ±(0,1—0,3) мгл относительно пунктов высшего класса.

Опорные сети чаще всего разбиваются гравиметрами, перевози­мыми на самолетах, причем для определения пунктов основной опорной сети используются одновременно от трех до пяти гравимет­ров, а при разбивке местных опорных сетей - два гравиметра.

7