Реферат: Требования к геодезическому обоснованию вариометрической съёмки на примере Курской магнитной аномалии

Оглавление:

Введение                                                                                                         

1. Основы теориигравитационного вариометра                                          

1.1 Принципы измерения вторыхпроизводных потенциала силы тяжести

1.2 Основы теории вариометров                                                                    

1.3 Основное уравнениевариометра                                                             

1.4 Принципиальная схемавариометра                                                        

1.5 Гравитационнаяградиентометрия на подвижном основании                        

1.6 Спутниковая градиентометрия                                                                      

2.    Гравиметрическаяразведка на КМА                                                                                                            2.1 История освоения КМА                                                                          

2.2 Гравиразведочные работына железорудных месторождениях                    

3. Геодезические работы привариометрической съёмке                            

3.1 Поправки в наблюденныезначения вторых производных                      3.2 Требования к точностиопределения гравиметрических пунктов                

Заключение                                                                                                    

Список литературы                                                                                       

                  

ВВЕДЕНИЕГравиметрическая разведкаполезных ископаемых или гравиразведка является одной из наиболее важныхобластей практического применения гравиметрических данных. Не случайно основнаячасть гравиметрических съёмок выполнено с целью гравиметрической разведки.

            Гравиразведка применяется на всех этапахгеологических, геолого-поисковых работ. При составлении геологических,прогнозных карт разных масштабов, решаются вопросы тектонического районированияпрослеживания зон разломов, расчленении свит пород и т. д.

         Возможностьприменения гравиметрической разведки основана на отличии плотности породизучаемого объекта от плотности окружающих пород. Гравиразведка выявляетгеологические структуры форм, благоприят-ных для скопления полезногоископаемого, а также непосредственно залежей полезных ископаемых.  [1]

         Сцелью гравиметрической разведки выполняют гравиметровые или вариометрическиесъёмки. Выделение поля, создаваемого интересуемым аномальным полем, изрезультатов измерений (так называемые разделения гравитационных полей)выполняют различными способами. В любом из этих способов для определениягравитационного эффекта вмещающих пород необходимо иметь геодезическиекоординаты гравиметрических пунктов. Например, если используют измерения силытяжести, то для гравиразведки вычисляют аномалии (g — γ)Б Буге.

         (g — γ)Б= g – γ – 0,0419σΗ,  

 котораяв значительной степени свободна от притяжения топографических масс земной коры.

                   />

                                                                              рис 1.

 ВысотаΗ гравиметрических пунктов следует знать с точностью, соответствующейточности измерений силы тяжести.

                   m h  < 10 mБ,

гдеm h выражена в метрах, а m Б – вметрах. При точности аномалий Буге в 0,02 мгл допустимая ошибка m h<sub/>высотменьше 20 см. Геодезические работы при гравиметрической съёмке является однимиз массовых видов работ.

         Ввыпускной работе описаны принципы применения гравиметрических данных дляразведки железорудных ископаемых на примере Курской магнитной аномалии. Так какв этом случае основным видом измерений были измерения вторых производныхпотенциала, изложены принципиальные основы вариометрических иградиентометрических приборов.

1.ОСНОВЫТЕОРИИ ГРАВИТАЦИОННОГО ВАРИОМЕТРА И ГРАВИТАЦИОННОГО ГРАДИЕНТОМЕТРА

1.1Принцип измерения вторых производных потенциала силы тяжести

         Силатяжести в разных точках поверхности Земли различна по величине и направлению.

                        />                  

                                                        рис 2.

Выберемв точке А поверхности Земли систему координат АXYZ:<sub/> осьZ совместим с направлением силы тяжести, ось Xнаправим на север, ось Y на восток. Согласно определению, первые производныепотенциала W силы тяжести равны составляющим силы тяжести по осямкоординат.

g X<sub/> =∂W/∂x ;       g  Y<sub/>= ∂W/∂y         g Z  = ∂W/∂Z                        (1.1)

В точке А составляющая g X<sub/> равнасиле тяжести, а составляющие g X<sub/> и g Y  равеннулю. Для точки B направление силы тяжести и оси Z несовпадают, поэтому появляются горизонтальные составляющие  g X<sub/> иg Y. Представим их в виде:

(gX)B = (gX)A +  (∂g X<sub/>/∂y) x + (∂g X<sub/>/∂y)y + (∂g X<sub/>/∂z)z

                                                                                                     (1.2)

(gY)B = (gY)A+ (∂gY /∂y) x + (∂gY /∂y)y + (∂gY/∂z)z

Но согласно (1.1) производные составляющих силы тяжестиявляются вторыми производными потенциала

∂gX<sub/>/∂x = ∂2W/∂<sub/>X2  ;

∂gX<sub/>/∂y = ∂gY<sub/>/<sub/>∂<sub/>x = ∂ 2W/∂<sub/>x<sub/>∂y;    ∂ 2 g/∂y2 = ∂2 W/∂y2          (1.3)

∂gZ<sub/>/∂<sub/>x = ∂ 2W/∂<sub/>x<sub/>∂z ;  ∂g Z<sub/>/∂y = ∂2W/∂<sub/>x<sub/>∂z                         (1.4)

Производные (1.3) связаны с кривизной уровенной поверхности. Их называютградиентами кривизны.

            Производные (1.4) называют горизонтальными градиентамисилы тяжести.

         Уравнение(1.2) поясняет принципиальную возможность измерения вторых производныхпотенциала: если измерить разности (gX)B — (gX)A<sub/>,

(gY)B — (gY)A составляющих силы тяжести в двух точках, приизвестных расстояниях X, Y, Z между ними, можно найти входящие в (1.2) коэффициенты.Вторые производные потенциала обычно записывают в виде

∂2W/∂x2=Wxx      ∂2W/∂x∂y=Wxy   ∂2W/∂x∂z=Wxz

                                                                                                         (1.5)       

         ∂2W/∂y2=Wyy      ∂2W/∂y∂z=Wyz    ∂2W/∂z2=Wzz                         

 

         Гравитационныйвариометр, ориентированный в топоцентрической системе координат X, Y, Z(рис. 2), связанной с гравитационным полем, измеряет компоненты тензора [3]

         />                                                     (1.6)

                                                                 

/>/>Длянахождения компонентов тензора (1.6) измеряют смещение двух или большего числапробных масс в неоднородном гравитационном поле измерительной системы: при этомполагают, что градиент постоянен в объёме, занятом системой. Разностьускорений, воздействующих на близкие пробные массы, получаются по измерениямразности их перемещений (осевая система с поступательным движением) либо угловповорота (вращательная система). Эти перемещения измеряют оптическими илиэлектрическими устройствами.

1.2.Основы теории вариометров

         Основнымприбором для нахождения значения почти всех вторых производных потенциала Wсилы тяжести является гравитационный вариометр. Вариометр  разработанвенгерским физиком Р. Этвешем в конце XIX века.

         Рассмотримосновы теории вариометра. Он представляет собой крутильные весы – прибор дляизмерения малых сил, действующих в горизонтальной плоскости. На рис. 3 ОО1– вертикальная нить, на которой подвешен рычаг AB с грузамимассы m на концах. Сила тяжести в точках A, O, B повеличине и по направлению различна. Выберем систему прямоугольных координат,начало координат поместим в точку O, ось z направим по касательнойк отвесной линии в точки O, ось x – на север, ось y – на восток.Отличие составляющих gz<sub/> вточке A и B вызовет наклон коромысла AB ввертикальной плоскости, который при наблюдениях не измеряется и не учитывается.Отличие горизонтальных составляющих в этих точках создаёт пару сил, которыевызовут поворот коромысла в горизонтальной плоскости на угол θ – θ0отсчитываемый от положения коромысла в однородном поле.    

  

/>

                                                                       рис. 3

1.3  Основное уравнение вариометра

Напишем уравнение равновесия: τ(θ –θ0)+MZ<sub/>=0где τ – крутильная жёсткость нити OO1, θ –θ0– угол закручивания нити относительно положения равновесиякоромысла в однородном поле MZ – момент внешних сил относительно оси z.Далее по известным формулам получаем основное уравнение гравитационноговариометра

τ(θ – θ0)=KWXYcos2α+K/2Wδsin2α+Lhm(WXYcosα-WXYsinα)       (1.3.1)

Величина θ – измеренный угол поворота коромысла,α – заданное значение аргумента. Для определения неизвестных нужновыполнить наблюдения в пяти различных азимутах. Если уменьшить длину коромысла,то можно считать K≈0, тогда в основном уравнение останутся толькотри неизвестных — θ0, WYZ, WXZ так как произведение WYZ WXZ определяют градиент силы тяжести в горизонтальномнаправлении, то прибор, у которого выполнено условие K≈0называют градиентометром рис. 4

/>     рис. 4

Для сокращения времени наблюдения в вариометрах иградинтометрах устанавливают две крутильные системы.

1.4 Принципиальная схема вариометра

         В практике гравиразведочных работ наиболеечасто применяют вариометры ВГ-1. Вариометр ВГ-1 состоит из трёх основныхчастей: верхней, средней и нижней. Нижняя — массивная подставка, средняясодержит подъёмные винты, азимутальный круг и автоматическое устройство дляповорота верхней части прибора из одного азимута в другой (рис. 5). В верхней –крутильная система и устройство для фотографирования. Оптическая схемавариометра ВГ-1 (рис.6).                                                  />          />

Рис.5Вариометр S-20 (ВГ-1)                   Рис. 6  Схемаоптической                                                                      1- подставка, 2- коробка с                        системы вариометраВГ-1                                  крутильной системой,                                                                                                3-коробка соптической                                                                                системой, 4- верхняя часть,                                                                                                                                                                                                                                                                                                             5-средняя часть                                                                                     

Вариометр ВГ-1 имеет крутильную систему (S-образная). Наклонное коромысло 1 подвешено с помощью бифилярного подвеса 2 навертикальной нити 3. Для фиксации поворота коромысла на нити 3 укреплена призма4. Луч света от источника 5 проходит через конденсатор 6 и после отражения отдвух неподвижных зеркал 7 и 8 попадает на призму 4. В зависимости от углазакручивания нити 3 луч света после отклонения в призме 4 будет попадать на разныеучастки зеркала 8. От зеркала 8 изображение передаётся на фотографическуюпластинку 10. Чтобы изображения, полученные при установке коромысла в разныхазимутах, не сливались, луч света попадает с зеркала 8 на подвижное зеркало 9,наклон которого автоматически изменяется при изменении азимута коромысла. Нанеподвижных зеркалах нанесены изображения линий (штрихи). На фотографическойпластинке получаются изображения двух штрихов от неподвижных зеркал и блик,фиксирующий положение коромысла. Измерения на пластинке выполняются с помощьюдополнительной масштабной шкалы (палетки). Во время измерений верхняя частьприбора устанавливается в нулевой азимут и находится в этом азимуте в течениеуспокоения коромысла (около 15 минут). Через 13 минут после установки нулевогоазимута автоматическое контактное устройство, расположенное в средней части,включает осветитель. Через 2 минуты осветитель выключается и включается ведущиймеханизм, поворачивающий верхнюю часть прибора в следующий азимут.                                                               Поправкив наблюденные значения производных: изменения, вызванные притяжением рельефа иизменением силы тяжести в нормальном поле, учитываются в виде поправок.Поправка за рельеф учитывает влияние масс, расположенных выше и ниже уровеннойповерхности точки наблюдения, на вторые производные. Для вычисления поправки зарельеф вокруг пункта наблюдений необходимо выполнить нивелирование в радиусе 50метров с точностью до 1 см. Для уменьшения влияния рельефа при наблюдениях свариометрами прибор устанавливают на ровных площадках или при необходимостиискусственно выравнивают рельеф вблизи пункта наблюдений. [2]         

1.5 Гравитационная градиентометрия на подвижномосновании                                                                                                                                          

         Измерения градиентов силы тяжести на подвижном основании (автомашине,самолёте) позволяют ускорить локальные, региональные и глобальные исследованиягравитационного поля Земли.                                             Градиентометр,не связанный с Землёй, измеряет компоненты тензора V градиентовсилы притяжения.                                                                                                                                                                                                          

V=/>grad b=/>                         (1.5.1)

/>                                                                       (1.5.2)

Главноеразличие в теории измерений на неподвижном основании и на подвижной, то что приизмерении на подвижном основании нужно перейти от топоцентрической системыкоординат к инерциальной системе.                                   Фирма«Белл» (Bell Aerospace-Textron,Буффало, Нью-Йорк) разработала систему для градиентометрической съёмки GGSS,предназначенную для работы на автомашине или самолёте.                              Основными частями системы являются три ортогональных гравитационныхградиентометра, установленные с наклоном в 35° на трехосной гироплатформедля непрерывной ориентации в топоцентрической системе координат, связанной сгравитационным полем. Каждый градиентометр содержит две пары акселерометровфирмы Белл (расстояние 0,1 м), установленных ортогонально по краю диска(диаметр 0,2 м); их измерительные оси ориентированы по касательной к диску (рис. 7). Ускорение пробной массы,укрепленной на маятниковом подвесе, измеряется двумя кольцевымиемкостными датчиками, расположенными по обе стороны от этой массы. Выходнойсигнал датчиков усиливается и преобразуется в ток. Ток подается в катушку длявозвращения пробной массы в нулевое положение.                                                                                                                                   

Система фирмы Белл содержит такжеприёмоиндикатор спутниковой системы GPS,обеспечивающий в сочетании с акселерометрами и гироплатформой информацию оместоположении и ориентации, блок регистрации данных, компьютер и источникпитания (рис. 9). Система с кондиционером предназначена для работы вавтомобильном фургоне, который в свою очередь можно разместить в самолете (C-130) для измерений в воздухе.

1.6 Спутниковая градиентоментрия      

 В настоящее времяразрабатываются гравитационные градиентометры, которые основаны натрадиционных или сверхпроводящих устройствах и будут установлены на спутниках,планируемых на 1990-е гг. Спутники будут запущены на практически круговыеполярные орбиты с высотами от 160 до 250 км. Полагают, что за 6 мес. работы средние значенияаномалий силы тяжести (по трапециям 1° х 1° и 0,5° х 0,5°) при разрешении 100—50 км будут получены с ошибкой ±20 — 50 мкм• с -2. Приведем примеры разработок, основанных на разных принципах..

Французская программа GRADlO(Национальное бюропо аэродинамическим исследованиям и Исследовательская группа по космическойгеодезии) предусматривает создание градиентометра на базе традиционной технологии. В этом приборе имеетсянесколько микроакселерометров, которые расположены симметрично относительноцентра масс по углам многоугольника так, что можно определить полныйгравитационный тензор. Трехосные электростатические акселерометры должны иметьразрешение 10 — 12 м • с — 2. Примаксимальных возмущающих ускорениях около 10 — 4 м • с — 2 (на высоте 200км) прибордолжен иметь динамический измерительныйдиапазон 10 8; для непрерывного контроля и калибровки акселерометровпредусмотрена бортовая калибровочная система.

Примером сверхпроводящего градиентометра являетсяприбор Пайка, созданный в Университете штата Мэриленд, США. Основными элементами этой невращающейсясистемы служат сверхпроводящие акселерометры. Акселерометр содержит пробнуюмассу на мягком подвесе, магнитный преобразователь и усилитель с низкими шумами(сверхпроводящее квантовое интерференционное устройство сквид — SQUID) в состояниисверхпроводимости. Магнитное поле, создаваемое катушками преобразователя,модулируется при движении пробной массы, в сквиде происходит детектирование иусиление модулирующего сигнала, который затем преобразуется в выходноеэлектрическое напряжение.

Сверхпроводящаясхема позволяет непосредственно суммировать и вычитать сигналы акселерометров.Это в свою очередь дает возможность измерять компоненты тензораградиентов силы тяжести, а также линейные и угловые ускорения носителя,необходимые для вычисления поправок. В системах с продольным расположениемакселерометров сигналы пропорциональны диагональным элементам Viiтензора и линейным(поступательным) ускорениям. Системы же с перекрестным расположением акселерометровдают недиагональные элементы и угловые (вращательные) ускорения (рис. 10).

2. ГРАВИМЕТРИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКАНА КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ

2.1 История освоения КМА

         Впервые КМА обнаружилещё в 1783 г. П.Б. Иноходцев. Эта аномалия самая большая в мире: напряжённостьмагнитного поля там иногда в 5 и более раз превышает нормальную. Но толькочерез столетие началось настоящее изучение этой аномалии. Наибольшую работу поизучению Курской аномалии осуществил Э.Е. Лейст, работавший там около 30 лет сначала 90х годов до 1918 г. и измеривший весьма точно поле в 4500 пунктов. Впоследний год он жаловался, что ему мешали работать крестьяне, принимавшие егоза землемера и заставлявшие его проводить делёж помещичьих земель. В 1918 г.Э.Е. Лейст уехал в Германию и увёз с собой все материалы по Курской аномалии.Он вскоре умер.

         В 1919 г. попредложению В.И. Ленина была организованна особая комиссия подпредседательством П.П. Лазарева по исследованию Курских магнитных аномалий.В1919 г. П.П. Лазарев 12 раз собирал свою комиссию для обсуждения плана работ.Комиссия прежде всего затребовала у наследников умершего проф. Э.Е. Лейста егоматериалы по магнитной съёмке, но они запросили за них 1 миллион долларов. Приизучении этого материала выяснилось, что хотя проф. Лейст и весьма точноизмерил компоненты магнитного поля, но координаты пунктов были определены оченьнеточно, а магнитное поле менялось так сильно в зависимости от положения точки,что наблюдения Лейста в значительной мере потеряли свою ценность. Важно былоиметь не столь точные значения поля, но более точные положения точек.

         Было решено делатьсъёмку. Изготовлять много магнитометров было длительным делом, и А.Н. Крылов,который в начале своей деятельности занимался теорией морских магнитныхкомпасов по военно-морскому ведомству, предложил использовать эти компасы,позволяющие определить все компоненты магнитного поля. Предложение А.Н. Крыловаприняли и за два года съёмки была в основном сделана и лучше, чем у Лейста. Кпроведению её были привлечены студенты Московского университета.

         Кроме магнитных,геологических и буровых работ комиссия решила впервые широко использоватьгравиметрический метод разведки. Для использования маятникового метода былприглашён А.А. Михайлов, а для работы с гравитационным вариометром Этвеша –П.М. Никифоров.

         Первая попытка найтигравитационную аномалию в Курской области была сделана Иоганном Фридрихом фонПарротом в первой четверти XIX в. МетодПаррота был принципиально прост – сравнивалось изменение атмосферного давления,измеренное на соседних точках двумя приборами: анероидом и ртутным барометром.Паррот получил разницу в 0,17 мм ртутного столба, что соответствовало огромнойаномалии, примерно на 2 порядка большей, чем впоследствии выяснилось изнастоящих гравитационных наблюдений.

         Ранее маятниковыенаблюдения силы тяжести проводились только в теплоизолированных помещениях насолидных каменных столбах и длительное время. На КМА надо было измерять силутяжести в поле на профилях протяжённостью всего 3-5 км, где не было зданий.А.А. предложил метод наблюдений в выкопанных траншеях глубиной 1,5 м и длиннойв 4 м, закрытых изолирующей двойной фанерной палаткой (рис. 11).

В таких траншеях в одном концевкапывался тяжёлый медный колокол, заменявший цементный столб для установкимаятникового прибора. В другом конце размещался наблюдатель с приёмнымустройством и контактным хронометром. Поправки времени для этих часов определялисьуже по ритмическим радиосигналам, только недавно ставшим входить в обиходастрономических наблюдений. В результате разработанной методики наблюдений вполе точность определения была около 1,5 мГал (маятник Штюкрата), что позволилоуверенно определить аномалии в 10 мГал на профилях длиною 4-6 км.                                                                                        1921г. – в районе Щигров                                                                                 1922г. – в районе Салтыковки                                                                           1923г. – в районе Щигров                                                                             1924г. – в районе Белгородского уезда                                                                  1925г. – в районе Тима

Основным наблюдателем был сам А.А. Кроме приёмасигналов времени из Москвы и Науэна А.А. Михайлов определял также поправкичасов астрономически.

Он же проводил геодезические определения координатпунктов наблюдений путём привязки к ближайшим геодезическим знакам иастрономические определения координат с помощью универсальных инструментов.Благодаря исключительному мастерству А.А. как наблюдателя ему удалось дажеопределить уклонение отвеса, вызываемые тяжёлыми магнитными массами, хотя этиуклонения были очень малы – порядка 1 секунды дуги.                                      В 1926 г. работы по КМА были признаны полностьюнерентабельными и прекратились. Однако в 1930 г. опять возобновились, иособенно широко после войны. Запасы железных руд в КМА оцениваются сейчас в 45млрд. тонн, в том числе богатых – 26 млрд. тонн. В 1972 г. было добыто 20 млн.тонн, а сейчас в связи с переходом к открытому методу разработки – ещёзначительно больше. Глубина залегания руд местами всего в 60 – 150 м. отповерхности и позволяет разрабатывать залежи открытым способом. [4]                                                                                                                               2.2Гравиразведочные работы на железорудных месторождениях                                                                                                                                            

Эти работы выполняют для решенияследующих задач:                     1) изучение геологического строениярайонов месторождений.                    2) поиски комплексов пород, скоторыми связаны месторождения железных руд.                                                                                                                       3) поиски залежей богатых руд среди вмещающих пород и их предварительноеисследование.                                                             Крометого, в последнее время получают развитие гравиметрические работы в подземныхвыработках.                                                                                            В области Курской магнитной аномалии развиты породыдвух комплексов: 1) сильно метаморфизованныеи сильно дислоцированные породы докембрийского основания с высокойплотностью от 2,6 до 3,8 г/см3; 2) осадочные породыпалеозойского, мезозойского и кай­нозойского возраста с плотностью от 1,6 до2.4 г/см3. Осадочные породы залегают на докембрийских трансгрессивнои почти гори­зонтально. Мощность осадочногокомплекса изменяется от 35 м в центральной части бассейна до 550 мв южной.

Докембрийский комплекс пород разделяетсяна: а) нижний отдел, представленныйбиотитовыми гнейсами с плотностью 2,7 г/см3, слюдяными и хлоритовыми сланцами (2,6), б)средний отдел — желе­зистые кварциты с плотностью (3,3), амфиболовые(3,1), хлоритовые и биотитовые сланцы (2,68); в) верхний отдел — биотитовые(2,68) и известковистые сланцы, известняки(2,65) и доломиты (2,05). С железистыми кварцитами с содержанием железа30—35% и плот­ностью 3,2—3.7 г/см3среднего отдела связаны богатые железные руды с содержанием железа50—60% и плотностью 3,3—1,0 г/см3. Богатые руды приурочены к зонедревнего выветривания железистых кварцитов ипредставлены мартитовыми и сидерит-мартитовыми рудами. Они залегают нажелезистых кварцитах в виде горизонталь­ных пластообразных и линзовидныхзалежей с вертикальной мощ­ностью от 40 до 350 м.

На Курской магнитной аномалиипроводятся комплексные геофи­зические работы(магниторазведочные, гравиразведочные, сейсморазведочные, электроразведочные). На рис.13 приведен профиль через Лебединское месторождение в Старооскольском районе игеолого-гравиметрический разрез. По кривой силы тяжести WZ в средней части профиля выделяется свитаплотных пород. Падение близко к вертикальному. По кривой градиента силы тяжестиудается расчленить эту свиту на отдельные пласты с плотностью от 2,7 до 3,9 г/см3.Таких пластов выделено 23.                                                                                                    

        

При расчленении свиты былприменен способ интерпретации. Теоретическая кривая WXZTв основном совпадает с наблюденной кривой градиента.

В левой части разреза попрофилю на участке 1,4 км выделяется глубокий минимум градиента силытяжести до 200 этвеш, а на участке 2,5 км — максимум. В этом интервалевыделена первая мощ­ная пачка пластов с повышенной плотностью — от 3,2 до 3,9г/см3. Наиболее плотные пласты выделены на участке 1,4—1,6 км.В ин­тервале от 2 до 3 км кривая градиента имеет сложный вид, издесь выделено три пласта с плотностью 3,7—3,9 г/см3. Бурениескважины на гравитационном репере 2,24 км над первым из этих трехпластов выявило залежь богатых железных руд. Залежь выделена погравиметрическим данным в трех местах, там, где она залегает на головахжелезистых кварцитов. Кривая градиента силы тяжести имеет минимум на участкепункта 2,9 км и максимум на участке пункта 3,5 км. Здесь приинтерпретации было выделено два пласта с повышенной плотностью до 3,9 г/см3.Скважина, заданная на гравитационном репере 3,2 км над пластом сплотностью 3,7—3,9 г/см3, вскрыла вторую залежь богатыхжелезных руд с максимальной мощностью 49 м. Далее по профилю былавыделена еще одна зона, в которой развиты породы с повышенной плотностью(3,7—3,9 г/см3 ) на участке 4 км. Над залежами богатыхруд наблюдаются магнитные аномалии слабой интенсивности, поглощение упругихколебаний и осложнение волновой картины при сейсморазведке.                                                                           Такимобразом, гравитационный метод в таких условиях может с успехом решать задачидетального геологического картирования пород кристаллического фундамента подмощной толщей рыхлых отложений и задачи поисков залежей богатых железных руд (вкомплексе с другими геофизическими методами).

                  

                                                                                                                           3. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВАРИОМЕТРИЧЕСКОЙ СЪЁМКЕ

3.1 Поправки в наблюденныезначения производных

         Наблюденные значениявторых производных обусловлены непостоянством силы тяжести в объёме, занимаемомчувствительным элементом, которое в основном вызвано тремя причинами:

— изменением силы тяжести внормальном гравитационном поле.

— влиянием рельефа

— влиянием внутренниханомальных масс.

Нормальные значения вторыхпроизводных находятся по формулам:

                            Uxz=8,11sin2φE

                            Uxy=0, Uyz=0                                         (3.1)

                            UΔ=10,25cos2φE

Поправка за рельеф учитываетвлияние масс, расположенных выше и ниже уровенной поверхности точки наблюдения,на вторые производные. Для вычисления поправки за рельеф вокруг пунктанаблюдений необходимо выполнить нивелирование в радиусе 50 м и с точностью до 1см.

         Для уменьшениявлияния рельефа при наблюдениях с вариометрами и градиентометрами приборустанавливают на ровных площадках или при необходимости искуственно выравниваютрельеф вблизи пункта наблюдений.

         Из-за сильноговлияния близких масс положение коромысла фиксируют на фотографическую пластинкув отсутствие наблюдателя. Например: при нахождении человека массой m=80 кг на расстоянии r2=1 м отвариометра, неоднородность поля притяжения составит 5 Э. (3.2)

G=2/3∙10-7г-1см3с-2;                 M=80∙103г

                                                                                 

   GM/>=5∙10-9с-2=5 Э                                                        (3.2)

3.2 Требования к точностикоординат гравиметрических пунктов.

         Пространственныекоординаты гравиметрических пунктов нужны для вычисления аномалий силы тяжестии вторых производных, составления каталогов пунктов на карты и длягеологической интерпретации результатов измерений. Установим требования кточности определения координат.

Для определения погрешностей плановых координат можноисходить из масштаба карты. Если графическая точность нанесения пункта на картуравна 0,2—0,4 мм, то для масштаба 1:10 000 погрешность плановых координатдолжна быть не больше 4 м.

Точностьопределения высот гравиметрических пунктов определяют наосновании формулы (3.3). При погрешностях аномалии в 0,01 мГал высоты нужноопределять с точностью 5 см. Точность привязки гравиметрических пунктов взависимости от точности аномалий силы тяжести и масштаба карты установленаИнструкцией по гравиметрической разведке, 1975 г. (табл. 1).

Метод определения координатгравиметрических пунктов зависит от заданной точности их определения. Плановыекоординаты для составления мелкомасштабных карт определяют по топографическимкартам и фотопланам более крупного масштаба. При детальных гравиметрическихсъемках масштаба 1: 50 000 и крупнее координаты гравиметрических пунктовопределяют теодолитными и мензульными ходами или радиогеодезическими методами.

Методикаопределения высот выбирается в зависимости от их точности. При съемках мелкихмасштабов высоты находят по топографическим картам. При детальных съемкахточности 0,1 мГал и выше высоты определяют из геометрического нивелирования,при съемках точности 0,2—0,5 мГал — из геодезического, барометрического илигидростатического нивелирования, применяют стереофотограмметрические методы.

Как видно из табл. 1, точностьопределения плановых координат и высот при детальных съемках довольно высока.Топографо-геодезические работы по трудоемкости и объему работ значительно превосходятгравиметрические наблюдения. По времени топографо-геодезические работы должныопережать гравиметрические. [5]

ΔgБ = Δg--2πfσHγ =  Δg – 0,0418σHγ                                          (3.3)

                                                                                     Таблица1

Масштаб карты Сечение изоаномал, мГал Точность аномалий    Буге, мГал Средние квадратические погрешности,  м

Число лунктов  на 1 км2

плановых координат высот В равнинных районах 1: 1 000 000 5 1,5 200 5,0 0,04—0,1 1: 500 000 1: 200 000 2 0,8 100 2,5 0,01- 0,25 1: 100 000 1 0,4 80 1,2 0,25—1,0 1: 50 000 0,50; 0,25 0,1; 0,1 40 0,7; 0,35 2—50 1: 25 000 0,25; 0,20 0,1; 0,08 20 0,35; 0,25 12— 80 1: 10 000 0,20; 0,10 0,08; 0,04 4 0,20; 0,10 20—200 1: 5 000 0,10; 0,05 0,04; 0,02 2 0,10; 0,05 50—500 В горных районах 1: 200 000 2 1,0 100

3,0

0,1— 0,25 1: 100 000 1 0,5 100 1,80 0,25—1,0 1: 50 000 1; 0,5 0,5;   0,25 50 1,6;   0,90 1—30 1: 25 000 0,5;   0,25 0,25; 0,12 25 0,90; 0,45

4-60

1: 10 000 0,20 0,10 5 0,25 20—100 1: 5 000 .0,10 0,05 2 0,12 50—250

          

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гравиразведочные работы на КМА были первыми работамитакого рода в нашей стране. При проведении этих работ были заложены основыметодики проведения гравиметрической съёмки для разведки железорудныхместорождений. В выпускной работе отмечена роль акад. Михайлова А. А. в теориии практике гравиметрических и геодезических работ. Показано значение измеренийвторых производных на современном уровне развития геодезии. Приведён примервлияния возмущающей массы на неоднородность поля притяжения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Успенский Д. Г., Гравиразведка, Л., Недра, 1968.2. Огородова Л. В., Шимбирёв Б. П., Юзефович А.П., Гравиметрия, М., Недра, 1978.                                                                                                                  3.Торге В., Гравиметрия, М., Мир, 1999.4. Гурштейн А. А., На рубежах познания вселенной, М., Наука, 1990                 5. Юзефович А. П., Огородова Л. В., Гравиметрия, М., Недра, 1980.             6. Медунин А. Е., Развитие гравиметрии в России, М., Наука, 1967.7. Сорокин Л. В., Курс гравиметрии и гравиразведки, Л., Гостоптехиздат,1941.                              
еще рефераты
Еще работы по геодезии