Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.3.МЕТОДИКА ГРАВІМЕТРИЧНОЇ ЗЙОМКИ
Під методикою геофізичних зйомок розуміють способи проведення робіт, що включають вибір розташування профілів, густини точок спостереження, вибір типу приладів. При гравіметричній розвідці проводять гравіметричні і варіометричні зйомки.
1.3.1. ГРАВІМЕТРИЧНА ЗЙОМКА
Гравіметрична зйомка виконується за допомогою різного типу гравіметрів. Залежно від тих, що коштують задач розрізняють загальну (регіональну), пошукову і детальну (розвідувальну) гравіметричні зйомки. Перед загальною (регіональної) зйомкою ставиться задача дослідити аномалій сили тяжкості, крупних регіонів. У результаті такої зйомки можна отримати відомості про будову земної кори, виявити крупні геологічні структури намітити перспективні ділянки для подальших гравіметричних і інших досліджень. Відстані між пунктами спостережень при загальній зйомці 1 - 10 км.
Пошукова зйомка має на меті виявлення і пошук локальних структур, перспективних на ті або інші корисні копалини. Відстань між пунктами спостережень при пошуковій зйомці менше одного кілометра.
Детальна (розвідувальна) зйомка має своїм призначенням розвідку окремих дрібних структур і родовищ. Відстань між пунктами спостережень, як правило, менше 100 м.
По своєму характеру гравіметрична зйомка розділяється на маршрутну (або профільну) і площадкову. Маршрутна зйомка виконується по окремих профілях, маршрутах, які задаються вкрест передбачуваного простягання структур. Вона застосовується при рекогносцирувальних, пошукових роботах. Основним видом гравіметричних зйомок є площинна зйомка, при якій весь район досліджень більш менш рівномірно покривається гравіметричними спостереженнями.
Вибір густини точок спостережень і відстаней між крапками на профілях (крок спостережень) залежить від масштабу зйомки, характеру поля сили тяжкості ділянки, що вивчається, очікуваного розмірів і глибини геологічних об'єктів. Відстань між точками може мінятися від декількох десятків метрів до декількох кілометрів. Оптимальним вважається крок спостережень у 15 - 3 рази менший передбачуваної глибини і порівнянний або дещо менший очікуваних розмірів структур або покладів корисних копалин. У залежності від масштабу, зйомки, кроку спостережень, категорії місцевості і виду транспорту за одну зміну з 2 - 3-х чоловік може виконати від 5 до 100 точок спостережень з гравіметрами.
При зйомці вимірюються відносні значення сили тяжкості послідовно у всіх пунктах по відношенню до однієї, початковій або опорній точці району досліджень. У початковій точці, як правило визначається абсолютне значення сили тяжкості шляхом маятникових спостережень або перенесення з високоточних гравіметрів сили тяжкості з найближчих обсерваторій і опорних пунктів регіональної зйомки країни.
Абсолютні значення сили тяжіння у кожній крапці можуть бути отримані шляхом складання алгебри абсолютного значень сили тяжіння у початковій точці з відносним значенням кволі тяжкості в даній крапці. Практично при гравіметричній зйомці великих площ спочатку розбивається сіть польових опірних крапок для створення жорсткої системи значень сили тяжкості, прив'язаної до опорних точок регіональної зйомки країни. Потім виконуються рядові спостереження у всіх пунктах району.
Опорні точки розміщують у місцях, зручних для пізнання, і більш менш рівномірно за площею, що вивчається, а їх кількість беруть приблизно в 10 разів меншим, ніж кількість рядових пунктів спостережень. Опорна сіть повинна відрізнятися високою точністю вимірювань значень сили тяжкості. Це досягається проведенням одночасних вимірів декількома гравіметрами, збільшенням швидкості зйомки (застосування для пересування вертольотів і автомобілів). Виконання робіт в стислі терміни сприяє малому сповзанню нуль-пункту гравіметрів. При створенні опорної сіті від 50 до 100% усіх спостережень складають контрольні. Спостереження опорної сіті починають і закінчують з початкової крапки, по відношенню до якої розраховується приріст сили тяжкості. Після замикання полігону незв’язність, яка розкидається так само, як і при нівіліровці. Точність спостережень опорної сіті характеризується середньою квадратичною помилкою.
Рядові спостереження виконуються звичайними гравіметрами або по методиці однократних спостережень, або методикою з повторенням частини крапок при зворотному ходу. При методиці однократних спостережень рейс (маршрут в один день) починається з вимірювань на опорній крапці, а далі в певній послідовності ведуться вимірювання приростів g у всіх рядових точках, і до вечора знову знімається відлік на тій же опорній крапці причому у процесі зйомки за день принаймні два-три відліки повинні бути узято на польових опорних точках.
Проведення вимірів на опорних крапках дозволяє виключити накопичення помилок, підвищити точність рядових спостережень і виключити вплив сповзання нуль-пункту гравіметра. При зйомці з повторенням щодня починають і закінчують виміри на одній опорній крапці, а при зворотному ходу спостереження повторюють приблизно на одній третині рядових крапок.
Для оцінки точності зйомки протягом польового сезону систематично ведуться контрольні і повторні спостереження на 10 - 30% рядових точок.
Істотну роль при гравіметричній зйомці грає топо-геодезична підготовка робіт. При обробці результатів гравіметрів необхідно знати абсолютну висоту крапок (для введення редукції сили тяжіння), широту і довготу (для визначення нормальних значень сили тяжкості і нанесення пунктів спостереження на карту). Іноді топо-геодезична прив'язка гравіметричних пунктів проводиться по топографічних картах. У результаті гравіметричної зйомки в кожному пункті розраховується аномалія сили тяжіння. Результати гравіметричної зйомки зображаються у вигляді карт і графіків аномалій. Гравіметричні карти будуються за даними аномалій так само, як будуються і будь-які інші карти. При побудові графіків g уздовж яких-небудь маршрутів, тобто профілів по горизонталі відкладаються пікети (пункти спостереження), по вертикалі - аномалії сили тяжіння.
1.3.2. ВАРІОМЕТРІЧНАЯ ЗЙОМКА
Для детальної розвідки рудних тіл, соляних куполів і других локальних неоднорідностей застосовується варіометрична зйомка, тобто визначення других похідних потенціалу сили тяжкості за допомогою варіометрів і градієнтометрів.
Варіометрична зйомка буває, як правило, площадкової. Вона вимагає більш ретельної, високоточної інструментальної топо-геодезичної підготовки і перш за все нівелювання навкруги пункту спостережень у радіусі до 50 м. Густина точок залежить від масштабу зйомки і розмірів тіл і змінюється від 5 до 100 м. Продуктивність варіометричної зйомки залежить від типу приладу, густина точок, рельєфу і може мінятися від 2 до 10 пунктів спостережень за зміну.
У значення других похідних потенціалів сили тяжіння Uxz, Uyz і інших вводяться поправки за рельєф, за нормальне поле земного сфероїда і обчислюються аномальні значення. Результати варіометричної зйомки зображаються у вигляді карт і графіків других похідних потенціалу, векторів градієнта, карт кривизни рівневої поверхні.
1.4.ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ГРАВІТАЦІЙНОЇ РОЗВІДКИ
Інтерпретацію результатів гравітаційної розвідки (карт і графіків Uxz, Uyz і т. п.) можна розділити на геофізичну інтерпретацію і геологічне тлумачення. Розрізняють якісну і кількісну інтерпретацію гравіметричних даних. При якісній інтерпретації карт і профілів g виділяють гравітаційні аномалії, тобто відхилення g від нормального фону. За формою ізоліній (ізоаномал) і графіків можна судити про місцеположення, зразкових розмірах тих або інших геологічних тел.
Кількісна інтерпретація має на меті визначення форми, розмірів, глибини залягання тіл і їх густини. Кількісна інтерпретація, або рішення зворотної задачі гравірозвідки зв'язана із значними трудностями і не завжди може бути проведений однозначно.
1.4.1. ЯКІСНА ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Першим етапом інтерпретації результатів гравірозвідки (а в деяких складних умовах і за відсутності відомостей про густину розрізу - єдиним) є якісна інтерпретація. При якісній інтерпретації дається візуальний опис характеру аномалій сили тяжкості по картах і профілям. При цьому наголошуються форма аномалій, їх простягання, приблизні розміри, амплітуда. Встановлюється зв'язок гравітаційних аномалій з геологічною будовою; виділяються регіональні аномалії, пов'язані з будовою земної кори, регіональними структурами і тектонічними зонами, і локальні аномалії часто представляючи великий розвідувальний інтерес, оскільки вони пов'язані з будовою осадової товщі і вказують на місцеположення окремих структур, родовищ корисних копалин.
Виділення регіональних аномалій (плавних змін аномалій на значних відстанях) від локальних називається зняттям регіонального фону. Воно проводиться, як правило, графічним шляхом. По картах і графікам легко зробити якісні висновки про геологічні об'єкти, що створили дані аномалії. Так, центри аномалій розташовуються над центрами обурюючих мас напрям ізоаномал і їх форма приблизно відповідають простяганню і формі аномальних тел. Ширина аномалій в 2 - 6 разів більше глибини залягання верхньої кромки покладів, а інтенсивність аномалій пропорційна надмірній масі. Позитивні аномалії відповідають місцеположенню більш щільних порід у порівнянні з вміщуючими, негативні - менш щільних.
1.4.2. КІЛЬКІСНА ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
Визначення глибини, форми, розмірів і точного місцезнаходження геологічних тіл, що створили аномалії, є основною метою кількісної (розрахункової) інтерпретації або рішення зворотної задачі гравірозвідки.
Рішення зворотної задачі неоднозначно, оскільки однакові аномалії сили тяжкості можуть бути створений геологічними об'єктами різної форми, розмірів і густини. Тому необхідно мати зведення про густинний розріз району і загальну геологічну будову. Рішення зворотної задачі може проводитися аналітичним або графічним способами. При цьому реальні геологічні об'єкти приймаються за тіла простої геометричної форми, для яких вирішені прямі задачі. По графіках аномалій аналітичним або графічним способами визначаються глибини їх залягання а при відомій густині і розміри.
Результати кількісної інтерпретації будуть близькі до істинних (з точністю до 10 - 20%), якщо є площадкове розповсюдження аномалій (отримані карти g), обурюючи маси близькі формою до тіл простої геометричної форми, відстані між окремими геологічними неоднорідностями перевищують їх розміри, відома надмірна густина.
Проте якщо ці умови не виконуються, то у теорії гравірозвідки є формули, які дозволяють оцінити глибини і повну аномальну масу лише приблизно (з погрішністю до ± 30%). В аналітичних методах рішення зворотної задачі визначення глибини аномального тіла і його надмірної маси виконується розрахунковими методами по характерних крапках (максимуми або мінімуми, їх частки і ін.).
Для вирішення зворотної задачі використовуються формули розрахунку аномалій і других похідних потенціалу для тіл простої форми (куля, циліндр, скидання і ін.), отримані у теорії гравірозвідки при рішенні прямих задач.
1.4.3. ГЕОЛОГІЧНЕ ТЛУМАЧЕННЯ ГРАВІТАЦІЙНИХ АНОМАЛІЙ
Геологічне тлумачення гравітаційних аномалій зводиться до якісної і кількісної геофізичної інтерпретації отриманих результатів, проведеної на основі тісної ув'язки гравітаційного поля зі всіма відомостями про геологічну будову. У кожному конкретному районі підхід до геологічного тлумачення ґрунтується на виявленні закономірних зв'язків гравітаційного поля з геологічною будовою, а найбільш достовірне рішення геологічних задач може вийти лише при спільній роботі геолога і геофізика.
Складність проблеми геологічного тлумачення полягає в наступних геолого-гравіметричних особливостях.
1. Якщо невідома густина і форма тіл, то математичне рішення зворотної задачі гравірозвідки неоднозначно і кількісна інтерпретація дає декілька відповідей.
2. Теорія гравіметрії дозволяє вирішити пряму задачу, і дати способи інтерпретації гравіметричного поля лише над обурюючими масами у вигляді найпростіших геометричних моделей (куля, циліндр, уступ і т. д.), а у складніших випадках або у загальному вигляді задача не має чисельного виразу.
3. Апроксимація (заміна) реальних геологічних об'єктів запропонованими геометричними моделями є у ряді випадків умовною, оскільки реально ніколи немає геологічних об’єктів такої ідеальної форми.
4. Для правильного геологічного тлумачення аномалій потрібне детальне вивчення густини порід і закономірностей їх зміни як по простяганню, так і з глибиною. Проте точне значення густини порід і її зміни не завжди можна визначити.
5. Через принцип суперпозиції, тобто накладення полів, ефекти, обумовлені різними геологічними чинниками, підсумовуються, а аномалії від одного геологічного об'єкту відрізнити не можна. Сумарні аномалії сили тяжкості визначаються наступними основними геологічними чинниками: глибинною будовою земної кори і її різною потужністю в тектонічних областях рельєфом поверхні кристалічного фундаменту і його петрографічним складом, неоднорідністю будови товщі осадових порід і наявністю в ній тих або інших структур, корисних копалин і т.п.
Все це призводить до того, що у багатьох випадках обмежуються лише якісною інтерпретацією, тобто встановленням зв'язку аномальних полів і тих або інших структурних елементів, тектонічних зон, родовищ корисних копалин. Лише у тому випадку, коли відома надмірна густина і деякі геологічні дані, можливо приступити до кількісної інтерпретації, тобто визначенню глибини, форми і розмірів мас і їх геологічної природи.
Залежно від ступеня виконання відзначених геолого-гравіметричних особливостей інтерпретація буде або точною, або наближеною. Для підвищення надійності інтерпретації слід застосовувати у комплексі з другими геофізичними методами, бурінням, геологічними дослідженнями.
Загальною регіональною зйомкою покривається територія всієї Землі в масштабах: 1:500000 і більш дрібних. Основними задачами регіональної зйомки є: вивчення земної кори, оцінка її потужності і будови, тектонічне районування виявлення крупних структур, вивчення будови фундаменту. Інтерпретація результатів якісна, а за наявності опірних геолого-геофізичних профілів (як правило, сейсмічних) дані гравірозвідки можуть використовуватися для кількісної. У результаті гравіметричних і сейсмічних досліджень територій континентів і океанів встановлюється залежність між потужністю земної кори і аномалією сили тяжіння. Встановлено, що у геосинклінальних областях інтенсивні негативні аномалії, платформи характеризуються невеликими аномаліями різного знаку, а на океанах - позитивні аномалії, причому тим більші, чим менше потужність земної кори. Пояснюється це тим, що підошва земної кори (межа Мохоровічича) відділяє породи різної густини ~2,7 зверху і ~3,2 знизу і крива g відображає форму межі Мохоровічича.
По регіональній гравіметричній зйомці простежуються споріднені структури віддалених районів, складових область однойменних схожих по вигляду аномалій, що дозволяє виділяти їх в єдину тектонічну зону.
На платформах з великою потужністю опадів (понад 2 - 3 км) крива g характеризує поведінку крівлі кристалічного фундаменту: максимумам g відповідають підняття у фундаменті, мінімумам відповідають прогинання. На ділянках невеликої глибини фундаменту (до 2 км) крива g характеризує і лито-логічний склад фундаменту і його рельєф. Регіональні зброси, ступені, уступи також добре картуються, створюючи аномалії типу ступеня. Застосування загальної зйомки для тектонічного районування один з важливих додатків гравіметрії.
1.5. ОБЛАСТІ РОЗВІДУВАЛЬНОГО ЗАСТОСУВАННЯ ГРАВІРОЗВІДКИ
Гравірозвідка з розвідувальною метою застосовується для пошуків і розвідки нафтових структур, розвідки вугільних басейнів, пошуків і розвідки рудних і нерудних корисних копалин, для розвідки наступних нафтогазоносних структур, соляних куполів, антиклінальних складок, рифових масивів, куполовидних платформних структур.
Найбільш сприятливі для розвідки соляні куполи, оскільки сіль відрізняється низькою густиною в порівнянні з навколишніми породами і різкими крутими схилами. Соляні куполи виділяються ізометричними інтенсивними негативними аномаліями по яких можна судить не тільки про їх місцеположення і форму, але і про глибину залягання.
Антиклінальні складки виділяються витягнутими ізолініями аномалій позитивного і негативного знака у залежності від густини порід, що залягають у ядрі складок. Інтерпретація результатів якісна, зрідка кількісна.
Багато родовищ нафти і газу приурочено до рифових масивів, але розвідка останніх методом гравірозвідки є задачею нелегкої. Для розвідки рифових вапняків серед осадових теригенних порід використовується аналіз як регіональні, так і локальних аномалій, причому рифові вапняки виділяються, як правило, позитивними аномаліями.
Куполовідні платформні підняття, до яких нерідко приурочені родовища нафти і газу, відрізняються малою амплітудою і великою глибиною залягання і тому важко розвідати. Проте застосування високоточних гравіметрів дозволяє вести розвідку і цих структур, що виділяються слабими негативними аномаліями за рахунок ущільнення пород над підняттям.
У зв'язку з розвідкою вугільних родовищ гравіметрія застосовується як для визначення меж вугільного басейну, так і для безпосередніх пошуків окремих родовищ і пластів вугілля.
Гравірозвідка застосовується в комплексі з іншими геофізичними методами і для розвідки рудних і нерудних копалин, причому вона притягується як для великомасштабного картування і виявлення тектонічних зон і структур сприятливих заляганню тих або інших копалин, так і для безпосередніх пошуків і розвідки родовищ. Істотна відмінність рудної гравіметрії від нафтової полягає у меншій глибинності, більшій детальності і точності розвідки.
На залізорудних родовищах спостерігаються локальні позитивні аномалії за рахунок високої густини руд. Роботи проводяться спільно з магніторозвідкою, що дозволяє визначати розміри, глибини, потужності рудних покладів. У рудній розвідці часто застосовується варіометрична зйомка.
Через високу густину хромітів гравірозвідка практично є єдиним методом пошуків і розвідки хромітових руд. Не дивлячись на невеликі розміри рудних жив при детальній розвідці можна розвідати навіть окремі жили.
На рудних колчеданових і поліметалевих родовищах основним методом розвідки є електророзвідка. Проте гравірозвідка є добрим методом для відділення рудних від без рудних електричних аномалій. З покладами колчеданових руд пов'язані інтенсивні позитивні аномалії за рахунок їх підвищеної густини. Застосовуються як гравіметрична, так і варіометрична зйомки, за допомогою яких оцінюються розміри і глибина рудних тел. Гравірозвідка застосовується не тільки для наземної зйомки, але і для зйомки в шахтах і рудниках з метою пошуків сліпих рудних тел.
Широке застосування знаходить і при розвідці нерудних копалин. Інтенсивними позитивними локальними аномаліями виділяються пегматитові, кварцові, корундові, баритові жили, алмазні трубки кімберліту, родовища слюди марганцю, бокситу і багатьох інших копалин. Мінімумами виділяються родовища мінеральних солей.