Лекция Гравиразведка 3 Гравиразведочная аппаратура
жүктеу/скачать 323 Kb.
|
| Гравитационные вариометры. Приборы, предназначенные для измерения вторых производных потенциала силы тяжести (градиентов и кривизны), называются гравитационными вариометрами. В гравитационных вариометрах грузики расположены на разных уровнях, т.е. эти приборы представляют крутильные весы второго рода (рис.2.10,б,в). Теорию такого прибора разработал в конце XIX в. венгерский физик Р.Этвеш, он же создал его первую модель.
Р исунок 2.10 - Схема крутильных весов Поворот коромысла гравитационного вариометра происходит только в том случае, когда измерительная система находится в неоднородном гравитационном поле, т.е. если эквипотенциальные поверхности поля силы тяжести искривлены. Неоднородность гравитационного поля может быть вызвана (рис.2.8) возмущающей массой, залегающей под поверхностью земли и имеющей плотность σ1, отличающуюся от плотности вмещающих пород σ0. Стрелками изображены действующие на грузики прибора гравитационные силы, которые перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям. Горизонтальные компоненты этих сил поворачивают коромысло в горизонтальной плоскости. При этом происходит закручивание нити подвеса, т.е. возникает момент упругих сил кручения нити, который уравновешивает момент действующих гравитационных сил. Измеряемой величиной является угол поворота коромысла, который используют для определения градиентов силы тяжести и кривизны. Современные гравитационные вариометры позволяют определять вторые производные потенциала силы тяжести с точностью (1-2)·10-9с-2, т.е. 1-2 Е. Уравнение, связывающее измеряемый угол поворота Ө-Ө0 коромысла со вторыми производными силы тяжести, называется основным уравнением гравитационного вариометра: τ (Ө-Ө0)=k1WΔ+k2Wxy+k3Wxz+k4Wyz (2.42) Коэффициенты τ, k1…..k4 зависят только от конструкции прибора и указаны в его паспорте. В уравнении (2.42) содержится пять неизвестных: градиенты Wxz и Wyz и WΔ=Wyy-Wxx и начальный угол поворота коромысла Ө0. Для их определения в одном пункте необходимо провести наблюдения, по крайней мере, в пяти разных азимутах ориентировки коромысла. Для уменьшения времени наблюдений в приборе совмещены две крутильные системы, повернутые относительно друг друга на 180°. Если обозначить начальный угол первого коромысла Ө01 а второго Ө02, то в двух уравнениях (2.42) теперь содержится шесть неизвестных: Ө01, Ө02 WΔ, Wxy, Wxz, Wyz. Для их определения достаточно провести наблюдения при расположении крутильной системы прибора по трем азимутам. Обычно крутильные системы ориентируют по азимутам 0, 120 и 240°. Высокая чувствительность гравитационных вариометров к близким массам и большая длительность успокоения крутильных систем не позволяют непосредственно выполнять визуальные отсчеты. Поэтому предусмотрена автоматическая фотографическая запись показаний прибора. Время полного успокоения коромысла в гравитационных вариометрах различных конструкций составляет 29-49мин. Таким образом, полный цикл измерений прибором в одном пункте занимает 1,5-3ч, точность измерений составляет 1-2 Е. Градиентометры. Приборы, предназначенные для измерения только градиентов силы тяжести Wxy и Wyz, называются градиентометрами. Форма их коромысел существенно отличается от формы коромысел вариометров. Разработанный в бывшем СССР градиентометр ГРБМ имеет четыре Z-образных коромысла, в которых по сравнению с коромыслом вариометра сильно уменьшено горизонтальное расстояние между грузиками, уменьшены их масса и величина постоянной кручения нити. Всё это в совокупности уменьшило чувствительность крутильной системы. Однако применение большого оптического увеличения компенсирует потерю чувствительности. Уменьшение длин плеч коромысла практически исключает влияние производных WΔ и Wxy на показания прибора, в результате существенно сокращается период собственных колебаний коромысла. Это позволяет сократить время измерения в азимутах до нескольких минут (около 4мин) и их число (два азимута). Полный цикл измерений градиентометром на одном пункте занимает около 10 мин, точность измерений 5-7 Е. Гравитационные вариометры и градиентометры раньше широко применяли при решении многих геологоразведочных задач, в том числе при поисках и исследовании соляных куполов, рифогенных структур, трассировании разломов и т.п. Однако с появлением статических гравиметров их применяют все реже и реже. Это связано, прежде всего, с тем, что гравитационные вариометры и градиентометры слишком громоздки, а наблюдения с ними требуют высокой квалификации специалистов. В то же время вторые производные потенциала силы тяжести, которые находят широкое применение при интерпретации данных гравиразведки, можно определить в результате различных преобразований (трансформаций) наблюденного поля силы тяжести. Создание гравитационных вариометров и градиентометров более совершенных конструкций, обеспечивающих повышение точности и производительности измерений, расширило бы их применение в гравиразведке. жүктеу/скачать 323 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|