Принципы и задачи гравиразведки

В результате гравиметрической съемки рассчитывают аномалии силы тяжести (ускорения свободного падения) в редукции Буге, обусловленные плотностными неоднородностями среды, и ведут их геологическую интерпретацию. При этом влияние Земли исключают введением нормального поля и редукций. Интерпретация данных гравиразведки (как и других геофизических методов) основана на физико-математическом и геологическом моделировании, включающем анализ гравитационных аномалий с обязательным использованием априорной геолого-геофизической и петрофизической (плотностной) информации об изучаемом районе. В зависимости от качества (кондиционности) полученных материалов, степени благоприятности геолого-геофизических условий, количества и качества априорной информации, уровня использования новейших приемов интерпретации и математического моделирования с применением специализированного ПО - результаты получают с той или иной точностью, т. е. данные интерпретации носят условно-вероятностный смысл, давая одно из возможных решений вопроса о геологическом строении района.

При измерении параметров гравитационного поля в воздухе, на земной поверхности, акваториях морей и океанов наблюдают их изменения, обусловленные в основном двумя причинами. Во-первых, планетарными особенностями Земли (скорость вращения, масса, форма поверхности, внутреннее строение), создающими плавно изменяющееся поле, называемое нормальным. Во-вторых, различием плотности горных пород и руд, связанным с плотностными неоднородностями среды, образующими аномальное полесилы тяжести. В задачи гравиразведки входят измерения значений параметров поля силы тяжести, выделение аномальных составляющих гравитационного поля и их геологическая интерпретация.

От других геофизических методов гравиразведка отличается сравнительно большой производительностью полевых наблюдений и успешно применяется при решении самых различных геологических задач с глубинностью исследований от нескольких метров (при разведке окрестностей горных выработок) до десятков километров (при определении мощности земной коры и литосферы).

По изучаемым объектам (геологическим структурам) гравиразведка тесно связана с геологией и другими геофизическими методами, а используемые измерительные приборы, методы выделения и интерпретации аномалий опираются на достижении физико-математических наук.

Для проведения гравиразведки применяются гравиметры - чувствительные приборы, измеряющие ускорение свободного падения. Гравиметрические приборы - одни из самых точных, ими можно измерять вариации гравитационного поля с точностью до стомиллионных долей. В наиболее типичном из таких инструментов, гравиметре, используется горизонтальный балансир (маятник), отклоняющийся от положения равновесия при малейших изменениях силы гравитации. Единицей измерения этой величины является Гал или более употребительный мГал. Крупные геологические тела характеризуются аномалиями в десятки и даже сотни мГал. 

Гравиметрическая разведка широко применяется для рекогносцировки плохо изученных районов. В этих исследованиях сила земного притяжения измеряется со столь высокой точностью, что даже небольшие ее изменения, обусловленные присутствием погребенных масс горных пород, позволяют определить глубину и форму их залегания. Гравитационное поле Земли определяется плотностью слагающих ее пород. Гравиметрическая разведка оперирует не абсолютными измерениями гравитационного поля, а разницей в ускорении силы тяжести от одного пункта к другому. В процессе гравиметрической съемки фиксируются горизонтальные изменения гравитационного поля, обусловленные различиями в составе и плотности горных пород. С глубиной их плотность меняется в диапазоне от 1,5 г/см3 (рыхлые пески) до почти 3,5 г/см3(эклогит). Градиент даже ок. 0,1-0,2 г/см3 приводит к возникновению аномалий которые можно идентифицировать (отклонений от стандартной величины силы тяжести), если изучаемое тело достаточно велико, неглубоко залегает и не слишком велики шумы, т.е. помехи от внешних источников. Гравиметрическая съемка может быть использована для нахождения:

• соляных куполов;
• антиклиналей;
• погребенных хребтов;
• разломов;
• неглубоко залегающих коренных пород;
• интрузий;
• рудных тел;
• погребенных вулканических кратеров и проч.

Основным методом гравиразведки является полевая (наземная, сухопутная) гравиметровая съемка, проводимая с помощью разного рода гравиметров. Полевые гравиметровые съемки бывают пешеходными и автомобильными, изредка используется аэротранспорт. В зависимости от масштаба съемки и способа транспортировки гравиметров наблюдения выполняют в нескольких десятках пунктов за один проход.

Кроме полевых гравиметрических съемок в гравиразведке проводят измерения на акваториях, в меньших объемах проводят аэро-гравиметрические, подземные и скважинные, а также вариометрические съемки.