Гравиметрия o Гравиметрия, или гравиразведка – метод

Гравиметрия

o Гравиметрия, или гравиразведка – метод геофизики, изучающий пространственные изменения силы тяжести. o Последние обусловлены многими факторами, но геологов интересуют в основном те, которые связаны с неодинаковой плотностью горных пород. o Гравиметрия изучает очень слабые вариации ускорения свободного падения g (миллионные доли его полной величины)

5. 1 Закон всемирного тяготения r m 2 m 1

Если одна из масс - большая ускорение m=1 r M

Если масс (источников гравитационного поля) несколько Вновь принцип суперпозиции: действие каждого источника - независимо

Минералы: плотность зависит от o Пористости; o Средней атомной массы; o Упаковки (ионный радиус, валентность, тип связи) o Плотность рудных минералов определяется в большей степени атомной массой, а породообразующих – упаковкой

Классификация минералов по плотности Плотные: s>4. 0 г/см 3 - Au (21. 3), уранинит (9. 0), касситерит (7. 03), гематит (5. 2), магнетит (5. 1), пирит (4. 9), циркон(4. 7), хромит (4. 4), барит (4. 5) Средней плотности: s =2. 5… 4. 0 г/см 3 - Серпентин (2. 55), кварц (2. 6) плагиоклазы (2. 62 Ab) (2. 76 An), амфиболы (2. 85 -3. 6), пироксены (3. 18 -3. 3) алмаз (3. 5*) Малой плотности: s<2. 5 г/см 3 - Янтарь (1. 6), опал (2. 0*), графит (2. 2), гипс (2. 3) ортоклаз (2. 47), галит (2. 17)

Магматические породы s, г/см 3 3. 2 2. 8 2. 4 Биотит 3. 05 100 Мусковит 2. 8 Роговая обманка 3. 0 Пироксены Альбит 2. 62 3. 18 – 3. 3 Мик 50 рокл. Олигоклаз 2. 64 Орто и клаз н Агдезин 2. 76 2. 55 Лабрадор 2. 7 Битовнит Оливин Кварц 2. 73 3. 34 0 Гранит Грано- Кварце Диорит Габбро Пиро- Пери- 2. 5 -2. 7 диорит -вый 2. 7 -2. 9 2. 8 -3. 1 ксенит дотит 2. 6 -2. 8 диорит 2. 9 -3. 3 3. 0 -3. 4 2. 65 - 2. 85

Осадочные породы Песчаники Сланцы Известняки Доломиты Каменная соль 1. 6 – 2. 7 1. 9 - 2. 9 2. 0 – 2. 9 2. 12 – 2. 22 s=2. 72 -2. 5. n – для терригенных пород (по экспериментальным данным) n=n 0 exp(-0. 45 h) – экспериментальная зависимость пористости песчаников от глубины залегания

Избыточная плотность s=2. 2 г/см 3 3. 0 = 0. 8 s=2. 8 г/см 3 2. 6 = -0. 2

5. 3 Редукции силы тяжести Единицы измерения: o м/с2 – слишком много o см/с2=10 -2 м/с2 =Гал - тоже слишком много o 10 -5 м/с2 = 10 -3 Гал=м. Гал

Зависимость силы тяжести от широты: теоретическое описание на основе эллипсоида вращения o Референц-эллипсоид – эллипсоид вращения с экваториальным радиусом 6378 км и полярным радиусом 6357 км (сжатие 3. 3 10 -3); R g o Зависимость поля референц- эллипсоида от широты: γ= γ 0(1+с1 sin 2(φ)+c 2 sin 4(φ)), M γ 0=9. 78031846 м/с2, с1=0. 005278895, с2=0. 000023462 (модель GRS 1967 г. )

Аномалия силы тяжести Правильно характеризовала бы гравитационное поле, если бы оно было измерено на уровне моря Внимание: Разновысотные измерения! h R Rз Аномалия Фая (в свободном воздухе)

Редукция Фая Внимание! Что не учитывается в редукции Фая? B C σпс h A Притяжение промежуточного слоя

Редукция Буге sпс=2. 67 г/см 3 (стандартное значение) и =2. 3 г/см 3 (осадочные породы) Не учтено только влияние рельефа… “дефект” в проме- “лишняя” масса жуточном слое вверху …которое всегда уменьшает значение g

Резюме: последовательность редукций

Горизонтальный круговой цилиндр Линейная плотность цилиндра - площадь его вертикального сечения.

Складка: модель эквивалентная цилиндру по полю: два столь разных объекта могут создавать тождественно равные поля

Шар Выражения даны в системе СИ, а значит результаты вычисления по этим выражениям выражаются в м. с2. Для перехода к единицам, принятым в гравиметрии (миллигал) результат вычисления необходимо умножить на 105. Xmin, max= h/2

Выводы o Знак аномалии Δg определяется знаком избыточной плотности: над относительно «легкими» (σ < 0) объектами фиксируются отрицательные аномалии, а над более плотными (σ > 0 ) — положительные; o Экстремальные значения Δg наблюдаются над центрами тяжести этих объектов, а их интенсивность прямо пропорциональна избыточной плотности и обратно пропорциональна для вытянутых тел глубине, а для изометричных тел - квадрату глубины.

Порядок выполнения работы 1. По конфигурации изолиний Dg оцените форму аномального объекта. 2. По профилю, проходящему через эпицентр аномалии, используя электронные таблицы, постройте график Dg. Средствами электронных таблиц или оцените параметры регионального фона и определите локальную составляющую Dg. 3. Определите параметры аномального объекта по формулам для случая сферы и цилиндра. 4. Зная значения плотности вмещающих пород и аномального объекта, определите радиус объекта и постройте схематический геологический разрез.

Тренд

Уравнение линейной регрессии Полученный тренд

Контрольные вопросы 1. Как изменяется характер кривых Dg для тел в форме горизонтального цилиндра и сферы с увеличением глубины залегания? 2. Как уменьшение избыточной плотности скажется на характере кривых Dg? 3. Чем будут отличаться аномалии от двух сфер с центрами тяжести на одинаковой глубине, разным радиусом и одинаковой избыточной массой? 4. Оцените максимальное значение Dg над залежью хромитовых руд (плотность – 4. 1 г/см 3). Вмещающие породы – серпентинизированные дуниты (плотность – 2. 8 г/см 3). Рудное тело можно аппроксимировать сферой с радиусом 10 м и глубиной залегания 50 м.

Порядок выполнения работы 1. По конфигурации изолиний Dg оцените форму аномального объекта. 2. По профилю, проходящему через эпицентр аномалии, используя электронные таблицы, постройте график Dg. Средствами электронных таблиц или оцените параметры регионального фона и определите локальную составляющую Dg. 3. Определите параметры аномального объекта по формулам для случая сферы и цилиндра. 4. Зная значения плотности вмещающих пород и аномального объекта, определите радиус объекта и постройте схематический геологический разрез.