Лекция 5 Гравиразведка

Гравитационная разведка - метод разведочной геофизики, основанный на изучении поля силы тяжести на поверхности Земли и вблизи него. Изучение по­ля силы тяжести - гравитационного поля Земли, его анализ и интерпретация да­ют возможность сделать выводы о распределении неоднородных по плотности масс в земной коре, следовательно, и о строении земной коры. Гравитационная раз­вед­ка используется для изучения глубинного строения земной коры, тек­то­ни­­чес­кого и петрографического районирования крупных регионов, гео­логи­чес­ко­го картирования закрытых регионов, поисков нефти и газа, поисков и развед­ки твердых полезных ископаемых: угля, руд и нерудного сырья. Гравиразведка при­­ме­няется в решении инженерных задач.

Вначале мы кратко опишем физические принципы, которые необходимы для правильного понимания силы тяжести и их интерпретация, а затем поп­ро­бу­ем рассмотреть разные примеры.

В гравиметрии введено понятие потенциала силы тяжести W, которое равно сумме потенциалов притяжения V и центробежного ускорения U.

–(1)

Так как центробежная сила, а следовательно и потенциал центробежной силы U очень мал (300 раз) по сравнению с ускорением силы притяжения, то им можно пренебречь.

Частные производные от функции W по координатам , ,равны составляющим силы тяжести , ,:

- (1).

Полное приращение потенциала силы тяжести:

- (2)

Частные производные от функции W по координатам , ,равны составляющим силы тяжести , ,по направлению координатных осей , ,:

- (4)

Если выбрать за S произвольное направление, то

–(5)

Полное приращение потенциала силы тяжести, если подставлять (4) и (5) в (3), будет выглядеть следующим образом:

Как известно из аналитической геометрии, выражение в квадратных скобках равно:

, поэтому - (6)

Приращение потенциала можно записать короче:

, тогда - (7)

Производная от потенциала силы тяжести по любому направлению S равна составляющей силы тяжести по этому направлению:

- (8)

Это равенство позволяет сделать важный вывод:

Если положить, что , т.е. принять направление перпен­ди­ку­ляр­ным к направлению силы тяжести, то. Следовательно

.

Так как - функция координат, ,,то уравнение представляет собой уравнение некоторой поверхности, обладающей тем свойством, что в любой ее точке сила тяжести направлена по нормали к ней. Каждая материальная точка на этой поверхности испытывает лишь действие силы, нормальной к поверхности . Такая поверхность соответствует поверхности жидкости, находящейся в состоянии равновесия, и поэтому называетсяуровенной или эквипотенциальной поверхностью, т.е. поверхностью равного потенциала. Если в уравнении давать постоянной различные значения, то полученные уравнения будут соответствовать разным уровенным поверхностям. При определенном значении постоянной уравнение будет уравнением уровенной поверхности, совпадающей с уровнем невозмущенной воды в океанах. Эта поверхность, мысленно продолженная под континенты, называется поверхностью геоида. Фигура, ограниченная такой поверхностью, называется геоидом.

Сила тяжести во всех точках направлена по нормали к поверхности геоида. Из определения эквипотенциальной поверхности, очевидно, что уровенные поверхности не могут касаться друг друга или пересекаться.