Силы гравитации как основа формирования Солнечной системы презентация

облако

Солнечная небула

Солнечная система

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

друг друга с силой f.
где: k – гравитационная постоянная



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.


Центробежная составляющая силы тяжести Земли равна центробежной силе, действующей на единичную массу и рассчитывается по формуле:

дина =
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 = 1 10-2 Гл)
В практике
1 мгал = 10-5 Гл = 10-5 м/c2
1 мкгал =10-8 Гл = 10-8 м/c2

I-е приближение – сфера (r1 = r2),
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 gp увеличивается на 1/549 от ge.
Вращение: на полюсах gp увеличивается на 1/288 от ge.
Суммарно:

Форма Земли

поверхности геоида для усредненного
разреза Земли
Разведочная геофизика изучает аномальное гравитационное поле (разность между наблюдаемым в точке значением силы тяжести gn и ее «нормальным» значением g0).
В гравитационном поле одного из регионов Алтае-Саянской аномалии достигают значений +- 100 мГал

Источник аномалий – различия в плотности горных пород
- повышенной плотности – положительные аномалии (коричневые тона)
- пониженной плотности – отрицательные аномалии (зеленые тона)

в СИ кг/м3, чаще используется единица СГС г/см3.
σ = f (мин. состав, пористость, влажность).
Плотность большинства породообразующих минералов земной коры изменяется в пределах от 2.5 г/см3 до 3.2 г/см3.
Горные породы в общем случае состоят из 3-х фаз: твердой, жидкой, газообразной.
Плотность:

Коэффициент пористости:
(отношение объема пор, заполненных
водой и газом к общему объему породы).

Избыточная плотность Δσ = σтела – σвмещ.среды

тяжелых тяжелые (амфиболы)
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/см3,
графит (низк.темп.метам-ма) σ=2.1 г/см3,

Серпентинизация у.осн. Г.П. (привнос H2O SiO2).
Оливин – σ = 4.1-4.4 г/см3,
Серпентинит – σ = 2.6 г/см3.

пористости.
- С глубиной происходит уменьшение пористости пород в связи с их частичной перекристаллизацией под влиянием увеличивающихся температуры и давления и соответствующее увеличение плотности.

методы:
- качание маятника,
- падение тел,
- колебания упругих нитей.
Движение маятника описывается законом:

Период колебаний не зависит от амплитуды – изохронность.
Измерив периоды колебаний в точке опорной сети (где известно g0) и в изучаемой точке “i” можно определить

Маятник

счет упругости жидкости или газа, а также электрическими, магнитными или механическими силами.
Широко применяются механические пружинные системы. Под де6йствием веса (mg) пружина растягивается и достигает равновесия при
l-длина пружины
τ−коэф. упругости пружины
Абсолютные значения этим способом определить трудно. Поэтому измеряют относительные изменения поля силы тяжести относительно известного значения в опорной точке.

Гравиметры “La Coste” “Rombler”

Учет влияния температуры (до 120мгл/град )
- прибор помещают в сосуд Дьюара, а тот – в теплоизолирующий корпус,
- используется «линейный температурный компенсатор (доп рамка, которая под действием температуры стремится повернуть измерительную рамку в обратную сторону),
- используется устройство нелинейной компенсации температурного влияния.
2) Учет влияния барометрического давления.
чувствительная система помещается в герметическую камеру,
Устанавливается барометрический компенсатор (на противоположном грузу конце рычага помещают полый груз, т.о. чтобы его объемный момент был равен объемному моменту груза.

3) Нелинейное смещение во времени «нуль-пункта».
Вызвано различными условиями транспортировки (систематические и случайные).

(12-14 часов):
- Микропроцессор с автоматическим считыванием и записи показаний прибора и контролем ошибок,
Система выравнивания гравиметра,
Металлическая измерительная пружина (новая – 1 мгл/месяц).
Погрешность стандартного гравиметра -0.05 мгл, высокоточного – до 0.0002 мгл.
Вес – около 8 кг.
Easy for students and sophisticated for experts.

на площадях исследований с целью получения картины распределения гравитационных аномалий.

Гравиметрические съемки осуществляются рейсам.
Рейс – совокупность последовательных наблюдений, объединенных общим учетом смещения «нуль-пункта».

для поверхности геоида. Т.о. для получения сопоставимых аномалий необходимо:
1. пересчитать «нормальное значение» силы тяжести в точку наблюдений;
2. учесть, что между точкой наблюдения и геоидом есть аномальные массы,
3. учесть рельеф местности, который также искажает поле.

g01 = g0+0.0419σh = γ0-0.3086h+0.0419σh
- в г/см3, h – в метрах.

добавляется поправка, которая таким образом изменяет ее значение, как если бы измерения были проведены на горизонтальной плоскости.
Поправка за рельеф всегда положительна.

на дневной пов-ти, установление взаимосвязей этих закономерностей с геологическими объектами и процессами, использование выявленных связей для решения различных геологических задач.
Качественная интерпретация – установление взаимосвязей гравитационных аномалий с индикаторными комплексами пород или структурно-тектоническими элементами, которым аномалии обязаны своим происхождением (выполняется в условиях ограниченной априорной информации).
Количественная интерпретация –
определение параметров геологических объектов (глубина залегания, морфология, избыточная плотность, эффективная масса) на основе специализированных математических алгоритмов.

оценить площадь аномалии (между кривой наблюденного поля и осью абсцисс) – она не изменяется.
Следует оценить расстояния между точками Uz1/2 – они не изменяются.



Аномальный источник не изменяется по массе и глубине заложения. Происходит изменение угла падения пласта от профиля к профилю.

Качественная интерпретация

а)

б)

оценить площадь аномалии (между кривой наблюденного поля и осью абсцисс).




Если площади примерно равны происходит изменение
глубины залегания аномального источника.

аномалии (между кривой наблюденного поля и осью абсцисс) – она не изменяется.
Следует оценить расстояния между точками Uz1/2 – они не изменяются.
Следует провести линеаментный анализ аномалий.




Если площади аномалий примерно равны, их морфология не изменяется, а линеаментный анализ указывает на смещение аномальной зоны, можно предполагать наличие разрывного нарушения вкрест простирания аномалии.

площадь аномалии (между кривой наблюденного поля и осью абсцисс) – она не изменяется.
Следует оценить расстояния между точками Uz1/2 – они не изменяются.
Следует провести линеаментный анализ аномалий.



Если площади аномалий примерно равны, их морфология не изменяется, а линеаментный анализ отрисовывает дугообразную структуру можно говорить об изменении направления простирания аномального источника.

– вычисление аномалии по заданному распределению аномальных масс (известны избыт. плотность, форма, размер тела).

Количественная интерпретация

Обратная
задача

Задано - аномалия

Найти – параметры аномального объекта

Прямая
задача

Вычислить гравитационную аномалию

Заданы – параметры аномальных объектов

неоднозначно: по заданному распределению аномалий гравитационного поля и его производных нельзя однозначно определить распределение избыточных плотностей.
Это вызвано феноменом ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ моделей по аномальному эффекту!

сфера.
(плутоны, соляные купола, рудные тела изометричной формы)

строения земной коры
3. Поиски и разведка твердых полезных ископаемых
4. Инженерно-геологические задачи

слабо изученного восточного сектора российской Арктики фактологическая база включала комплекс данных батиметрических, сейсмических, магнитометрических, гравиметрических и геологических съемок.

регулярной системы геофизических профилей построены с использованием алгоритма плотностного моделирования (модуль GM-SYS программы Oasis Montaj). В ходе построений учитывается априорная геологическая и геофизическая информация.