4. Аномалии силы тяжести. Гравитационные аномалии и их природа. Смешанные и чистые аномалии. Характеристика плотностей горных пород и руд. Смысл введения редукций силы тяжести. Редукция в свободном воздухе и аномалии Фая. Поправка за промежуточный слой и ее составные части - поправка Буге и поправка за рельеф местности. Аномалии Буге. Поправки Брунса и Жонголовича. Редукция Прея. Изостазия и изостатические редукции. Редукция Гленни. Особенности редуцирования силы тяжести на море. Аномалии высших производных потенциала силы тяжести.
5. Способы измерения элементов гравитационного поля. Классификация способов измерения ускорения силы тяжести. Абсолютные и относительные способы. Маятниковые способы определения ускорения силы тяжести. Баллистический способ определения ускорения силы тяжести и его основные варианты. Относительные измерения ускорения силы тяжести способом взвешивания. Измерения ускорения силы тяжести по частоте колебания нагруженной струны. Измерения горизонтальных градиентов и кривизн с помощью крутильных упругих систем. Возможности измерения вертикального градиента силы тяжести. Перспективы развития вариометрии.
6. Статические гравиметры. Основные типы чувствительных элементов гравиметров. Упругие свойства материалов систем. Несовершенства упругости. Элементы теории пружинных весов. Уравнение гравиметра. Чувствительность гравиметров. Основные узлы гравиметра. Индикаторы малых перемещений. Устройства компенсации и измерения ускорения силы тяжести. Теплоизоляция, термостатирование и термокомпенсация. Герметизация и барокомпенсация систем. Ослабление других внешних влияний на показания гравиметров. Конструктивные особенности основных типов гравиметров. Автоматизированные гравиметры. Струнные гравиметры. Телеуправляемые донные и скважинные гравиметры. Челночные зонды для скважинной гравиметрии.
7. Техника работы с гравиметрами. Регулировка и исследования гравиметров. Установка уровней на минимум чувствительности к наклону. Регулировка чувствительности гравиметра. Определение температурной характеристики. Определение времени становления отсчета. Испытания гравиметров на механическую устойчивость. Введение гравиметра в рабочий режим. Способы эталонирования гравиметров.
8. Методика наземной и подземной гравиметрической съемки. Мировая гравиметрическая сеть. Национальная опорная сеть. Опорная и рядовая сети съемки. Погрешность съемки и сечение изоаномал отчетной карты. Основные приемы вычисления масштаба, густоты сети и точности съемки. Требования к точности топо-геодезического обеспечения съемки. Основные системы наблюдений при измерениях на опорной сети. Обработка измерений на опорных сетях. Уравнивание опорных сетей. Измерения на рядовой сети и их обработка. Особенности методики высокоточных детальных съемок. Независимый контроль и оценка точности измерений. Способы учета влияния дневного и погребенного рельефа. Вычисление аномальных значений ускорения силы тяжести. Составление каталога, карт и графиков аномалий ускорения силы тяжести. Особенности гравиметрических работ в горных выработках. Методика и техника скважинной гравиметрии. Обработка результатов гравиразведки на ЭВМ. Автоматизированные системы обработки материалов гравиметровых съемок. Методические особенности вариометрических и градиентометрических съемок. Методика и техника изучения вертикального градиента силы тяжести с помощью гравиметров.
9. Измерение ускорения силы тяжести на подвижном основании. Основные принципы измерения элементов гравитационного поля на подвижном основании. Учет возмущающих ускорений и наклонов. Эффект Этвеша и его учет. Особенности маятникового метода измерения ускорения силы тяжести в движении. Аппаратура и оборудование для маятниковых измерений в движении. Обработка материалов маятниковых наблюдений. Измерение ускорения силы тяжести в движении с помощью гравиметров. Основные виды набортных гравиметров. Кросс-каплинг эффект и его учет. Навигационное обеспечение измерения силы тяжести в движении. Обработка гравиметровых наблюдений при съемке в движении. Бортовые автоматизированные системы обработки гравиметровых наблюдений в движении. Особенности методики и техники измерений ускорения силы тяжести на море и в воздухе. Профильные и площадные съемки. Уравнивание измерений при площадных съемках. Навигационное обеспечение морских и аэрогравиметрических съемок. Применение космических летательных аппаратов для изучения ускорения силы тяжести Земли и других планет.
10. Основы интерпретации гравитационных аномалий. Задачи интерпретации. Обнаружение, разделение и детальное количественное описание гравитационных аномалий. Физико-геологические и физико-математические интерпретационные модели. Интегральные формулы для элементов гравитационного поля. Решение прямой задачи гравиразведки для простейших моделей. Решение прямой задачи с помощью палеток. Применение ЭВМ при решении прямой задачи гравиразведки. Обратная задача гравиразведки. Существование, единственность и устойчивость решения обратной задачи. Определение параметров простейших моделей способами характерных точек и касательных. Морфологический анализ карт и графиков гравитационных аномалий. Понятие трансформаций гравитационных аномалий. Основы метода подбора при интерпретации гравитационных аномалий.
11. Применение гравиразведки. Изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии. Гравиразведка при тектоническом районировании. Геологическая съемка с применением гравиразведки. Применение гравиразведки для поисков месторождений нефти и газа. Поиски и разведка рудных месторождений. Поиски и разведка нерудных полезных ископаемых. Решение гидрогеологических и инженерно-геологических задач. Гравиразведка в археологии. Перспективы развития гравиразведки.
Рекомендуемая литература:
а) основная литература:
Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка. М.: Недра. 1999.
Гравиразведка. Справочник геофизика. М.: Недра. 1990.
б) дополнительная литература:
Маловичко А.К., Костицын В.И. Гравиразведка. М.: Недра. 1992.
Миронов В.С. Курс гравиразведки. Л.: Недра. 1981.
Вычислительные математика и техника в разведочной геофизике. Справочник геофизика. М.: Недра. 1990.
2.3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ И МАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ
1. Введение. Этапы развития теории интерпретации гравитационных и магнитных аномалий и вклад в нее отечественных ученых. Основные задачи интерпретации. Принципы интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Упрощения в физико-геологических и физико-математических моделях геологических объектов. Модели интерпретируемых полей. Параметризация моделей.
2. Решение прямых задач гравиразведки и магниторазведки. Физико-математические основы решения прямых задач. Интегральные соотношения для гравитационного и магнитного потенциалов. Соотношение Пуассона. Эффект размагничивания и его проявления. Эквивалентные простые слои при решении прямых задач.
Решение прямых задач для двумерных моделей. Комплексные характеристики двумерных полей. Теорема вращения для магнитного поля. Теоремы линейных преобразований. Комплексная формула Грина и представление аномальных полей интегралами типа Коши. Аномальные поля типовых двумерных моделей.
Гравитационные и магнитные аномалии трехмерных тел. Аномальные поля шара, материального стержня, многоугольной пластинки и многогранника.
Прямая задача магниторазведки для сильномагнитных объектов. Интегральные уравнения для намагниченности и их численное решение.
3. Обратные задачи гравиразведки и магниторазведки. Понятие обратной задачи. Существование, единственность и устойчивость решения обратной задачи. Теоретическая и практическая эквивалентность. Классы единственности и теоремы единственности. Понятие о корректных и некорректных задачах.
Основные подходы к решению некорректных задач. Метод квазирешений. Решение линейных задач методом квазирешений. Основы метода регуляризации.
4. Обнаружение и разделение гравитационных и магнитных аномалий. Морфологический анализ карт и графиков гравитационных и магнитных аномалий. Схемы типов и схемы вероятных источников аномалий. Основы статистического подхода к обнаружению аномалий.
Возможности разделения аномальных полей. Классификация способов разделения аномалий.
Геологическое редуцирование при разделении полей от известных и неизвестных объектов. Корреляционные способы разделения аномалий. Построение структурных трансформационных полиномов, критерии выбора их порядка.
Трансформации потенциальных полей. Основные задачи сглаживания, расчета высших производных и аналитического продолжения. Теоретические трансформации и их частотный анализ. Вычислительные схемы трансформаций и их оптимизация.
Аппроксимационные способы разделения аномалий. Интерполяция и экстраполяция в разделении полей. Разделение аномалий с помощью тренд-анализа. Истокообразная аппроксимация при разделении полей.
5. Детальное количественное описание гравитационных и магнитных аномалий. Основные системы параметров объектов, однозначно определяемые по аномальным полям. Разложение гравитационного и магнитного полей в ряды Лорана. Гармонические моменты и интегральные характеристики источников аномалий. Квазиэквивалент. Интегральные, спектральные и аппроксимационные способы определения гармонических моментов по аномальным полям. Особые точки функций, описывающих гравитационные и магнитные аномалии. Связь особых точек с формой источников аномалий. Основные способы локализации особых точек и определения их типа по аномальному полю.