Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Лекция 3 Гравиразведка (часть 1)

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Лекция 3 Гравиразведка (часть 1)
Advertisements

Г.А. Лобова Дисциплина «Полевая геофизика». ГРАВИРАЗВЕДКА.
Тепловые свойства горных пород Лекция 8. Тепловое состояние земных недр является первопричиной многих геологических процессов. Его изучение включает теоретическое.
ГРАВИРАЗВЕДКА АНОМАЛИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ.
Свободным падением тел называют падение тел в вакууме под действием только притяжения планеты Это движение является частным случаем равнопеременного движения.
Литосфера Внутреннее строение Земли Горные породы и минералы Презентацию выполнила Кунова С. В. учитель географии Александровской общеобразовательной школы.
Вес. Сила, с которой Земля притягивает к себе тела, называется силой тяжести. Если m 1 =M(масса Земли), m 2 =m ( масса тела над Землёй),r- радиус Земли.
Сила тяжести. Вес. невесомость. Вес сила воздействия тела на опору (или другой вид крепления в случае подвешенных тел), возникающая из-за гравитационного.
Проверка домашнего задания Земля состоит из ядра, , . Ядро состоит из никеля и . Вещество мантии находится в твердом веществе потому, что . Твердая верхняя.
Сила тяжести Сила тяжести СИЛА, действующая на любую материальную точку, находящуюся вблизи земной поверхности, определяемая как геометрическая сумма.
Кочубей С.Н. ЛСОШ. Это вещества, которые образуются в глубинах Земли и которые человек может использовать для своих нужд.
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И МИНЕРАЛЫ. Минералы - природные тела, однородные по химическому составу и природным свойствам, образующиеся в глубинах и на поверхности.
Под геофизическими полями понимают физические поля образованные планетой ЗЕМЛЯ Геофизические поля от обычных физических полей отличаются только сложностью.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ. 1. Электромагнитное поле. Электрические заряды. Закон сохранения заряда. Электромагнитное поле является одной из форм материи.
ДИНАМИКА. Сила. Принцип суперпозиции сил Масса, плотность Законы динамики : первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета Законы динамики : второй.
Земля. Луна. Луна – это, пожалуй, единственное небесное тело, в отношении которого с древнейших времен ни у кого не было сомнений, что оно движется вокруг.
«Сила тяжести. Явление всемирного тяготения» Урок по физике для 7 класса по теме:
§ 19. Поле как способ описания взаимодействия. Не только протяженные объекты можно описывать в терминах «поле». Взаимодействия между объектами, которые.
Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.. Сила, с которой Земля притягивает к себе тела, называется силой тяжести.Сила, с которой Земля притягивает к себе.
Горные породы состоят из минералов, однородных или неоднородных, которые твёрдо или рыхло соединяются.
Транксрипт:

Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Лекция 3 Гравиразведка (часть 1)

Силы гравитации как основа формирования Солнечной системы Газопылевое облако Солнечная нибула Солнечная система

Силы гравитации как основа формирования Земли и ее расслоения на оболочки

Роль сил гравитации в образовании Луны

Гравиметрия изучает поле силы тяжести Гравиразведка основана на изучении пространственный изменений поля силы тяжести, которые обусловлены различиями в плотности горных пород и руд.

Сила ньютонова притяжения По закону Ньютона две точечные массы m 1 и m 2 притягивают друг друга с силой f. где: k – гравитационная постоянная СГС: СИ: В гравиметрии изучается не сила тяжести, а напряженность поля силы тяжести – сила притяжения, действующая на единичную массу = ускорению, придаваемому этой силой единичной массе m=1. В гравиметрии «напряженность поля с.т.» называется «силой притяжения», «силой тяжести» или «притяжением». Т.о. «сила притяжения» - вектор, направленный от притягиваемой точки с массой (m=1) к притягивающей точке.

Единицы поля силы тяжести Единицы силы: СИ – ньютон = СГС – дина = Единицы притяжения: В соответствие с решением XVI Ассамблеи Международного союза по геодезии и геофизики 1971 г. Приняты следующие единицы притяжения: Гл (галилео) – ускорение, которое приобретает масса 1 кг под действием силы 1 ньютон (F Земли =9.8 Гл), гал - ускорение, которое приобретает масса 1 г под действием силы 1 дина (1 гал = Гл) В практике 1 мгал = Гл = м/c2 1 мкгал =10 -8 Гл = м/c2

Расчет массы Земли При условии сферической симметрии (центр масс каждой сферы помещается в точку 0 расчет сведется: k – гравитационная постоянная (устанавливается в лабораторных условиях).

Центробежная сила и ее притяжение Центробежная сила вызывается вращением Земли и направлена перпендикулярно оси ее вращения. Центробежное ускорение равно центробежной силе, действующей на единичную массу. V- лин. скорость вращения, - угловая скорость вращения

Т.к. Земля не является твердым телом, ее форма определяется соотношением сил I-е приближение – сфера (r 1 = r 2 ), II-е приближение – эллипсоид, III-е приближение –геоид - эквипотенциальная поверхность, которая расходится с эллипсоидом до 100 м. Эта поверхность выражается формулой Клеро. где: - сила тяжести на экваторе, - сила тяжести на широте, - коэффициент. Пов-ть геоида совпадает с невозмущенной пов- ю океана «уровень моря». На континентах – мысленно проройте глубокие каналы – ур-нь воды. Форма: на полюсах g p увеличивается на 1/549 от g e. Вращение: на полюсах g p увеличивается на 1/288 от g e. Суммарно: Форма Земли

Понятие «потенциал силы тяжести» В теории гравиметрии введено понятие «потенциал поля силы тяжести» -W. Рассмотрим главную составляющую – потенциал ньютонова притяжения однородной сферической Земли в точке А Возьмем точку B по нормали к пов-ти U A. Разность: Т.е. сила тяжести – производная потенциала с.т по направлению ее действия.

Уровенная поверхность. Геоид Уровенная поверхность. Уровенная поверхность (поверхность равного потенциала) – поверхность, в каждой точке которой потенциал одинаков. Можно построить сколько угодно уровенных поверхностей. Геоид – уровенная поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью океанов.

Полный вектор силы тяжести однозначно определяется производными потенциала по 3-м координатам. Вторые производные силы тяжести За единицу изменения градиента силы тяжести принимается 1 этвеш = изменению силы тяжести в 0.1 мкл на 1 км. Производные потенциала силы тяжести

Аномалии и редукции силы тяжести Гравиметрические аномалии представляют собой разность между наблюдаемым в точке значением силы тяжести g и ее «нормальным» значением. Однако, теоретическое «нормальное» значение силы тяжести рассчитано для поверхности геоида. Т.о. для получения сопоставимых аномалий необходимо: - привести значения к пов-ти геоида, - учесть, что между точкой наблюдения и геоидом есть аномальные массы, - учесть рельеф местности, который также искажает поле. Поправка за высоту наблюдений (поправка Фая) С уменьшением высоты на 1 м. g (мкл) увеличивается на мкл. Δg – в мкл, h - в метрах. Эта поправка называется «поправкой за свободный воздух» Δ 1 g= h g 0 >g n

Поправка за промежуточный слой (поправка Буге). В реальных условиях между точкой наблюдения и поверхностью геоида залегают реальные физические массы. Для их учета введем поправку «за притяжение промежуточного слоя», исходя из предположения, что аномальный эффект создается бесконечным плоскопараллельным слоем со средней плотностью: σ= 2.30 г/см 3 - в осадочных бассейнах, σ= 2.67 г/см 3 - в складчатых областях. Аномальный эффект плоскопараллельного бесконечного слоя выражается: Δ 2 g = h - в г/см 3, h – в метрах. Вектор силы тяжести слоя направлен вверх (см. центр масс). При наземной съемки поправка вычитается

Поправка за рельеф Смысл поправки: В наблюденное значение силы тяжести добавляется поправка, которая таким образом изменяет ее значение, как если бы измерения были проведены на горизонтальной плоскости. Поправка за рельеф всегда положительна, т.к.: - массы расположенные выше точки наблюдений уже уменьшили наблюденное значение g n за счет вертикальной составляющей силы притяжения этих масс, направленной вверх; - объем воздуха расположенный ниже точки наблюдений также уменьшил наблюденное значение g n за счет отрицательной избыточной плотности по отношению к вмещающей среде. В отечественной гравиметрии в качестве стандартных значений «плотности вмещающей среды принимаются σ= 2.30 г/см 3 - в осадочных бассейнах, σ= 2.67 г/см 3 - в складчатых областях.

Аномалии силы тяжести в редукции Буге Под поправкой Буге понимается сумма поправок : Под аномалией силы тяжести в редукции Буге понимается :

Плотность горных пород и руд Плотность вещества σ = m/V Избыточная плотность Δσ = σ тела – σ вмещ.среды Единицы измерения: в СИ кг/м 3, чаще используется единица СГС г/см 3. σ = f ( мин. состав, пористость, влажность) = φ (условия первичного формирования + последующих преобразований). Плотность – индикатор геологических процессов. Плотность большинства породообразующих минералов земной коры изменяется в пределах от 2.5 г/см 3 до 3.2 г/см 3. Горные породы в общем случае состоят из 3-х фаз: твердой, жидкой, газообразной. Плотность: Объемная плотность: Минералогическая плотность:

Пористость и влажность Коэффициент пористости: (отношение объема пор, заполненных водой и газом к общему объему породы). Объемный коэффициент влажности: (отношение объема воды к объему твердой фазы). Коэффициент влажности: (отношение массы жидкой фазы к массе твердой фазы). 1. Если пористость пород мала (изверженные, метаморфические), то: 2. Если пористостью пренебречь нельзя:

Плотность пород Магматические породы: σ - определяется соотношением легких (полевые шпаты, кварц, нефелин) и тяжелых (амфиболы, пироксен, оливин) минералов. а) σ - повышается с основностью, б) σ – определяется кристалличностью: σ крист. пород > σ аморфных пород того же состава. в) пористость – невелика. Метаморфические породы: - σ под воздействием метаморфизма как увеличивается, так и уменьшается: Увеличение P уменьшение V увеличение σ. Алмаз (глубина 150 км) σ=3.5 г/см 3, графит (низкий.темп.метам-ма) σ=2.1 г/см 3, Серпентинизация у.осн. Г.П. (привнес H 2 O SiO 2 ). Оливин – σ = г/см 3, Серпентинит – σ = 2.6 г/см 3. Породы Плотность σ (г/см 3 ) σ ср Интервал значений σ гранит гранодиорит диорит габбро пироксенит, перидотит гнейс серпентинит

Плотность осадочных пород Плотность в осадочных породах в значительной степени зависит от пористости. - С глубиной происходит уменьшение пористости пород в связи с их частичной перекристаллизацией под влиянием увеличивающихся температуры и давления и соответствующее увеличение плотности. - Уменьшение пористости и соответствующее увеличение плотности обусловлено метаморфизмом. Породы Порис- тость ( %) Плотность σ (г/см 3 ) σ ср Интервал значений σ почвы пески песчаники известняки, доломиты мергели

Плотность полезных ископаемых Тип полезного ископаемого Плотность σ (г/см 3 ) σ ср Интервал значений σ Рудные Железные руды Хромиты Полиметаллические руды Нерудные Газ Нефть Уголь каменный Торф 0.7- Каменная соль