§ 27. Гравиметрическая разведка

Гравиметрическая разведка основана на изме­рении силы тяжести, которое производится специальными прибо­рами — гравиметрами.

За единицу силы тяжести принимают 1 гал (гл) = 1000 милли-гал (мгл) = 1 см/с².

Сила тяжести меняется с широтой места и высотой точки над уровнем океана. На экваторе величина силы тяжести составляет около 978 гл, а у полюса 983 гл; таким образом, сила тяжести изме­няется с широтой в среднем на 0,5 мгл на 1 км, а изменение силы тяжести с высотой составляет 0,308 мгл на 1 м.

При гравиразведке определяют не абсолютные значения силы тяжести, а разность между приведенным значением g₀ и эталон­ным — нормальным значением γ₀, т. е. находят аномалию силы тяжести ∆g_а.

∆g_а = g_о - γ₀ нормальное значение силы тяжести рассчитывается по специаль­ной формуле, предполагающей, что Земля состоит из однородных концентрических слоев, что пункт наблюдения находится на поверх­ности эллипсоида, где рельеф полностью отсутствует. В Советском Союзе для вычисления γ₀ принята формула Гельмерта

γ₀ = 978,030 (1 -0,005302*.sin²φ-0,000007* sin² 2φ) гал,

в которой φ — широта пункта наблюдения.

Приведенное значение силы тяжести g₀ находят по формуле

где

— измеренное на физической поверхности земли значение силы тяжести;

— поправки к измеренному значению силы тяжести, которые находят следующим образом:

— поправка за высоту h точки наблюдения над уровнем океана; знак поправки соот­ветствует знаку h;

— поправка за притяжение массы пород плотностью , расположенных между точкой наблюдения а и уровнем океана а'; знак поправки обратный знаку h (рис. 36);

— поправка за влияние рельефа, окружа­ющего точку наблюдения; поправка всегда положительна, находится по топографической карте при помощи специальных палеток.

Если положительная, то, следовательно, вблизи точки наблюдения расположены породы с повышенной плотностью, если же отрицательная, то это свидетельствует об обратном. Таким .образом, величина и знак аномалии являются косвенными характе­ристиками состава, формы и глубины залегания геологических объектов.

Для наглядного представления и более исчерпывающей интер­претации найденные значения аномалий силы тяжести наносят на карту и, приняв определенную величину сечения (0,5; 1; 2; 5; 10 мгл), проводят линии равных аномалий — изоаномалы. Исполь­зуя такую карту, можно для любого участка местности определить не только величину и знак аномалии, но и горизонтальный градиент силы тяжести т. е. интенсивность изме­нения силы тяжести на единицу длины (км). Знание градиента силы тяжести помогает расшифровке гравитационных аномалий. Напри­мер, над телом сферической формы, имеющим повышенную плот­ность по отношению к плотности вмещающей среды , характер изменения аномалии ∆g_а и горизонтального градиента показан на рис. 37, а, а над резкой вертикальной ступенью — на рис. 37, б.

масштаба 1 : 100 000; при меньшем сечении требуется карта масштаба 1 : 25 000.

Точность определения высот гравиметрических пунктов также зависит от принятого сечения изоаномал и изменяется от 0,2 м при сечении 0,2 мгл до 10 м при сечении 10 мгл. I

В условиях пересеченного рельефа, кроме плановой привязки пунктов, производят нивелирование по 4—8 или 16 расходящимся лучам на расстояния до 100—500 м. Материалы нивелирования поз­воляют полнее учесть поправку за влияние близкорасположенного рельефа.

Основное назначение гравиразведки — выявление геологических структур с пониженной плотностью (соляные купола), связанных с месторождениями нефти и газа и отчасти угля. Гравиразведка успешно применяется для изучения тектонических нарушений и складчатых структур.

В практике инженерных изысканий гравиразведка применяется ограниченно, как вспомогательный метод, в комплексе с другими геофизическими методами для картирования линий тектонических разломов, для определения рельефа переуглубленных речных долин, уточнения положения краевых участков останцов коренных пород.

В сравнении с другими геофизическими методами гравиразведка малопроизводительный и дорогостоящий метод.