Exploración de la gravedad

exploración de la gravedad

Tema principal	geofísica

La exploración gravitatoria es un método de exploración geofísica , basado en el estudio de la estructura de la Tierra midiendo la aceleración de la gravedad y sus derivadas primera y segunda - gradientes [1] . El cambio de gravedad en el espacio se produce debido a la heterogeneidad de los cuerpos geológicos en densidad [2] .

Se utiliza para estudiar la forma de la Tierra [3] , buscar depósitos minerales (petróleo y gas [4] , carbón [5] , mineral [6] y otros [7] ), cartografiar la corteza terrestre y el manto superior [8] , separando fallas profundas y estructuras tectónicas globales. La exploración por gravedad existe en versiones de suelo y pozo (subterráneo) [9] .

Un dispositivo para medir la aceleración de la gravedad se llama gravímetro , la unidad de medida es Gal (llamado así por Galileo Galilei ), igual a 1 cm/s².

Descripción

Gravedad

Gravedad (atracción) : la fuerza creada por toda la masa de la Tierra y que actúa sobre una unidad de masa, forma la intensidad del campo de gravedad . La gravedad es la suma vectorial de la fuerza gravitatoria newtoniana y la fuerza centrífuga inercial , creada por la rotación de la Tierra sobre su propio eje. La fuerza de gravedad es entonces $Pie$ $F$ $C$

g=-G{\frac {M}{R^{2}}}+\omega ^{2}a

$gramo$ - aceleración de la gravedad o intensidad del campo de gravedad, - masa de la Tierra, - radio de la Tierra, - velocidad angular de rotación de la Tierra, - distancia desde el punto de medición del campo de gravedad hasta el eje de rotación de la Tierra [2 ] . $METRO$ $R$ $\omega$ $a$

La fórmula anterior es válida si la Tierra es una bola de densidad uniforme, pero los cuerpos geológicos en la corteza y el manto superior difieren en densidad y atraen el objeto en el punto de observación con diferentes fuerzas. Por lo tanto, sobre un cuerpo suficientemente grande con densidad aumentada o disminuida, la aceleración de la gravedad será diferente.

La fuerza de gravedad siempre se dirige hacia el centro de la Tierra, y la fuerza centrífuga siempre se dirige a lo largo de la normal al eje de rotación de la Tierra. En el polo, donde el valor es 0, no hay fuerza centrífuga y la aceleración de la gravedad es de 983 Gal, en el ecuador la fuerza centrífuga es máxima y = 978 Gal [2] . $a$ $gramo$

Campo normal

El campo gravitacional se refiere a campos potenciales , el valor del potencial es igual a $W$

W=-G{\frac {M}{R}}+{\frac {\omega ^{2}}{2}}a

Una superficie de igual potencial (equipo potencial) que coincide aproximadamente con el nivel del mar se llama geoide . El vector de gravedad está dirigido en todas partes a lo largo de la normal a la superficie del geoide. Para una Tierra homogénea, representada como un esferoide, en cada punto se calculan los valores normales de la aceleración de la gravedad ${\ estilo de visualización \ gamma _ {0))$

\gamma _{0}=-{\frac {\parcial W}{\parcial n))

Para calcular el campo de gravedad normal, se utiliza la fórmula de Clairaut :

\gamma _{0}=g_{e}(1+\beta \cdot sin^{2}\phi -\beta_{1}\cdot sin^{2}2\phi )

En la exploración de la gravedad soviética y rusa, la fórmula de Helmert se utiliza para calcular el campo de gravedad normal .

\gamma _{0}=978031(1+0.005302\cdot sin^{2}\phi -0.000007\cdot sin^{2}2\phi )-14

La fórmula de Cassinis (versión de 1980) está muy extendida en el extranjero [10]

\gamma _{0}=978032.7(1+0.0053024\cdot sin^{2}\phi -0.0000058\cdot sin^{2}2\phi )-14

En todas las fórmulas, la aceleración de la gravedad se calcula en miligramos.

Gradientes de campo de gravedad

En la exploración por gravedad, se utiliza un sistema de coordenadas en el que el eje está orientado hacia abajo a lo largo de la normal al geoide, el eje está orientado hacia el norte y el eje está orientado hacia el este. En consecuencia, los gradientes de gravedad , , son las segundas derivadas parciales del potencial de gravedad, mientras que la aceleración de la gravedad es la primera derivada parcial del potencial con respecto a . $z$ $X$ $y$ ${\ Displaystyle W_ {xz}}$ ${\ Displaystyle W_ {yz}}$ ${\ Displaystyle W_ {zz}}$ $z$

$W_{z}={\frac {\parcial W}{\parcial z))=g$

$W_{xz}={\frac {\parcial W_{z)){\parcial x))$

$W_{yz}={\frac {\parcial W_{z)){\parcial y))$

$W_{zz}={\frac {\parcial W_{z)){\parcial z))$

Los gradientes del campo de gravedad muestran qué tan rápido cambia el campo en las direcciones horizontal ( ) y vertical. La unidad de medida de los gradientes es etvos , 1 Oe = 10 -9 s -2 = 0,1 mGal/km. ${\ estilo de visualización x, y}$

Anomalías y reducciones

Una anomalía gravitatoria es la diferencia entre los valores medidos y normales de la aceleración de la fuerza.

{\displaystyle \delta g_{a}=g-\gamma _{0))

Debido a que el punto de medición no se encuentra en el geoide, los valores medidos de la aceleración de la gravedad se corrigen, es decir, se reducen. Hay varios tipos de enmiendas.

Corrección por aire libre - Reducción de Fay ( , m — altitud del punto de medición de campo) $H$

\delta g_{a}=g-\gamma _{0}+0.3086H

Corrección por aire libre y capa intermedia - Reducción de Bouguer ( - densidad media de las rocas entre el geoide y el punto de medida, g/cm 3 ) $\sigma$

\delta g_{a}=g-\gamma _{0}+(0.3086-0.0419\sigma )H

Corrección de Terreno

Densidad de rocas y minerales

La densidad de las rocas depende de su composición, porosidad, humedad y densidad del relleno de poros. La densidad de los minerales formadores de rocas varía de 2,5 a 3,2 g / cm 3 , la densidad de las rocas con baja porosidad está cerca de ella.

Notas

↑ Copia archivada . Fecha de acceso: 31 de enero de 2016. Archivado desde el original el 1 de febrero de 2016. (indefinido)
↑ 1 2 3 L. M. Gorbunova, V.P. Zajarov, V. S. Muzylev, Nuevo México Onín. Métodos geofísicos de búsqueda y exploración / ed. vicepresidente Zajarov. - L. : Nedra, 1982. - S. 46-73. — 304 pág.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 484.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 499.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 505.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 511.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 529.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 489.
↑ Curso de exploración gravitacional, 1980 , p. 533.
↑ AV Pugin. Exploración de la gravedad. parte 1 Biblioteca electrónica del PGNIU . PSNIU (2019). Consultado el 22 de diciembre de 2021. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2021. (indefinido)

Literatura

Mironov vs. Curso de gravedad. - L. : Nedra, 1980. - 543 p. - 5800 copias.
Blokh Yu. I., Kalinin D. F., Mikhailov V. O., Tsirel V. S. Libro de texto reprimido sobre prospección por gravedad // Boletín geofísico. 2015. Nº 2. S. 37-41.

Enlaces

Gravity Gradiometry Today and Tomorrow , Asociación Geofísica de Sudáfrica , < http://www.sagaonline.co.za/2009Conference/CD%20Handout/SAGA%202009/PDFs/Abstracts_and_Papers/difrancesco_paper1.pdf > . Consultado el 27 de junio de 2011. Archivadoel 22 de febrero de 2011 enWayback Machine

diccionarios y enciclopedias	Britannica (en línea)