Anomalia magnetyczna – lokalne różnice między ziemskim polem magnetycznym w danym miejscu a jego wartością teoretyczną, wyliczonymi na podstawie położenia biegunów magnetycznych na Ziemi.

Anomalia zależy od:

• zawartości minerałów ferromagnetycznych w obiekcie

• głębokości

• wielkości obiektu

Podział anomalii ze względu na zasięg:

• kontynentalne

• regionalne

• lokalne

Anomalie wywoływane są przez:

• żyły, dajki, inne formy skał wylewnych zawierające minerały para- i ferromagnetyczne

• serie rudonośne zaw. min. ferromagnetyczne

• obecność w obrębie serii osadowych złóż rud magnetycznych

• spękanie i wzajemne przesuwanie części podłoża krystalicznego zbudowanego m.in. ze skał metamorficznych (łupki krystaliczne) i skał intruzyjnych

Podział anomalii ze względu na znak:

• dodatnia – zmierzony kierunek namagnesowania jest zgodny z kierunkiem obecnego pola

• ujemna – kierunek jest przeciwny

Anomalia grawimetryczna (siły ciężkości Δg) – różnica między wartością siły ciężkości (g) zmierzoną w punkcie na powierzchni Ziemi zredukowaną do poziomu geoidy a wartością normalną gn w tym punkcie.

Zależy od:

• gęstości danego ośrodka

• głębokości, na której się znajduje

• rozmiaru danego ośrodka

Zasada działania magnetometru protonowego.
Magnetometr protonowy służy do pomiaru wartości (=modułu) wektora ziemskiej indukcji magnetycznej.

Budowa: sonda połączona kablem z miernikiem. Podstawowy element sondy – pojemnik z wodą umieszczony wewnątrz solenoidu.

Zasada działania: wykorzystuje zjawisko swobodnej precesji protonów w wodzie wypełniającej pojemnik znajdujący się w ziemskim polu magnetycznym.

Protony zachowują się jak dipole magnetyczne – ustawiają się zgodnie z polem magnetycznym np. ziemskim.

Przepływ prądu w solenoidzie generuje dodatkowo pole magnetyczne – silniejsze i o wyraźnie innym kierunku niż ziemskie => protonu ustawiają się zgodnie z nowym polem.

Wyłączenie sztucznego pola – protony wracają do ustawienia zgodnego z polem ziemskim, wykonując ruch precesyjny wokół wektora

Zasada działania grawimetru balistycznego.

Grawimetr balistyczny:

• mierzy bezwzględną (absolutną) wartość siły ciężkości

• dokładność do 0,001 mGala (1 μGal)

• cylinder z próżnią – ciśnienie zredukowane do jednej bilionowej ciśnienia atmosferycznego

• masa testowa w cylindrze:

  - masa wyrzucona w górę (ruch jednostajnie opóźniony)

  - swobodny spadek (jednostajnie przyspieszony)

• istota czasu – pomiar czasu pokonania przez masę określonej odległości

Wyznaczenie g z dokładnościądo 1 μGal wymaga:

• pomiar czasu z dokładnością do 10 ^-9 s (nanosekunda) – zegar atomowy

• pomiar odległości 0.5*10^-6 (μm) na odcinku - interferometr laserowy

Redukcje siły ciężkości:

Aby móc porównać wyniki pomiarów w różnych punktach (określić zasięg anomaliii) trzeba je zredukować – odnieść do wspólnego poziom odniesienia.

Poprawka uni-solarna - uwzględnia zmiany s. ciężkości spowodowane oddziaływaniem księżyca i słońca. Wielkość do 0,2 mGala. Konieczna przy precyzyjnych pomiarach; na każdy dzień roku odczytywana jest z tabel.

Poprawka wolnopowietrzna (Faye'a) – usuwa wpływ wysokości, na jakiej znajduje się stanowisko pomiarowe . Ignoruje się skały znajdujące się pomiędzy poziomem geoidy a punktem.

Poprawka na warstwę pośrednią – usuwa efekt przyciągania mas znajdujących się między poziomem elipsoidy a poziomem punktu pomiarowego. Efekt ten określa się jako przyciąganie nieskończonej, poziomej, płasko-równoległej warstwy o danej miąższości.

Poprawka topograficzna – uwzględnia ukształtowanie powierzchni terenu.

Hipoteza Airy'ego – wszystkie bloki skał na Ziemi mają mniej-więcej taką samą gęstość (2,73 g/cm3)/ Bloki skorupy pływają po półpłynnej astenosferze i są w niej zanurzone w ten sposób, że im wyższy blok, tym głębiej jest on zanurzony (proporcjonalnie). W związku z tym, pod kontynentami są tzw korzenie skorupy, a pod morzami – antykorzenie. Airy założył także, że na pewnej głębokości misi następować wyrównanie ciśnień (poziom kompensacji). Naciski na tych głębokościach są jednakowe we wszystkich kierunkach, a stan materii jest lepko-plastyczny.

Zależy od:

• głębokości oceanu

• gęstości wody

• gęstości płaszcza i skorupy

Równianie izochrony

D=D_e+N_t(e^λt-1)

Równanie izochrony dla Rb i Sr

⁸⁷Sr_t=⁸⁷Sr+⁸⁷Rb(e^λt-1)

Izochrona – liniowa zależność izotopu potomnego od pierwotnego.

Współczynnik podatności magnetycznej (kappa)

Podatność magnetyczna – stosunek namagnesowania do wytwarzającego je pola magnetycznego; wielkość bezwymiarowa.

I namagnesowanie; H natężenie.

Co to jest normalne pole magnetyczne oraz pole referencyjne?

Normalne pole (dipolowe, globalne)

• 90% obserwowanego pola

• źródło – procesy zachodzące w jądrze zewnętrznym

• charakterystyka: wolnozmienne w czasie i przestrzeni

Pole referencyjne – określanie na podstawie danych z obserwatoriów magnetycznych IGRF i aktualizowane co 3 lata.

Zmiany pola magnetycznego Ziemi:

• dobowe, roczne, sezonowe, wieloletnie

• zależą od: obrotu Ziemi, wiatru słonecznego, aktywności Słońca.

Co to jest opór pozorny?

Liczbowo równy elektrycznemu oporowi właściwemu, jednorodnej półprzestrzeni, w której przy zachowanych parametrach I i l powstaje taka sama różnica potencjałów, jak przy pomiarach nad rzeczywistym ośrodkiem niejednorodnym.

, gdzie I- zatężenie prądu w układzie zamkniętym; U- napięcie, l=AB odległość między elektrodami zasilającymi.

Jest to opór właściwy pozornie jednorodnej bryły skalnej. Nie jest oporem średnim.

K w geoelektryce - współczynnik geometryczny układu pomiarowego, zależny od rozstawu np. elektrod [m] dla układu czteroelektrodowego.

Przewodność geoelektryczna – zdolność skały do przewodzenia prądu G[S], jej odwrotnością jest opór elektryczny (rezystancja); zależy od własności materiału i od geometrii opornika (wymiarów próbki).

Przewodność elektryczna właściwa [S/m]

Przewodność może mieć charakter:

• przew. Elektronowa - wykazują ją minerały budujące szkielet skały (metale rodzime, ich siarczki, niektóre tlenki, grafit i antracyt) – przepływ prądu jest związany z ruchem elektronów.

• Przew. Jonowa – wykazują ją roztwory wodne – przepływ prądu związany z ruchem jonów w roztworze.

• Przew. Mieszana (elektronowo-jonowa) – gdy istnieje kontakt przewodnika jonowego i elektronowego.

W skałach przeważa przewodność o charakterze jonowym. W skałach suchych, by była możliwość przewodzenia prądu, istnieje woda błonkowata

Czynniki wpływające na przewodność:

• wzrost zawartości roztworów wodnych → wzrost przewodności

• temperatura – przewodność elektronów zależy liniowo od temperatury – wzrost temperatury powoduje zmniejszenie lepkości → wzrost ruchliwości jonów

• skład chemiczny, stężenie roztworów

Najlepsze przewodniki: wysady solne

Najgorsze przewodniki: węgle, kaustobiolity

Zależy od budowy krystalicznej i spękań.

W jakich granicach zmienia się opór/przewodność skały?

Skały magmowe głębinowe – największe opory 500-10,000 Ωm. Wśród skał osadowych wysokie opory mają jedynie wapienie i sole >360 Ωm, najniższy opór iły 90-80 Ωm

• skały osadowe suche i nasycone wodą słodką opór rośnie ze wzrostem frakcji

• skały osadowe nasycone wodą zmineralizowaną – opór maleje ze wzrostem frakcji

• skały metamorficzne – opór pośredni między skałami osadowymi a metamorficnymi.

Magnituda wstrząsu – pewna wielkość fizyczna, która określa jak silny był wstrząs . Jest to wartość bezwymiarowa. Wielkość zmienna, porównywalna ze wzorem

Zakres zmienności:

• max 9,3-9,5 M=9 → 10^9

• M= -1 → słabsza od wzorca, nieodczuwalna przez człowieka.

Od czego zależy prędkość rozchodzenia się fal?

• skład mineralny skały

• gęstość (wprost proporcjonalnie)

• porowatość (odwrotnie proporcjonalnie)

• stan nasycenia wodą (wprost proporcjonalnie)

• głębokość występowania skały

• temperatura (wprost proporcjonalnie)

• wiek skał

• najważniejsze – gęstość oraz moduł sprężystości

Od czego zależy prędkość rozchodzenia się fal w ośrodku porowatym?

Równanie Willie'go = równanie czasów średnich

• uzyskane empirycznie

• dotyczy skał osadowych nasyconych

• można na jego podstawie obliczyć porowatość skał.

Vfl – prędkość fluidu; fszk – prędkość szkieletu

Całkowity czas przejścia fali przez skałę jest równy sumie czasów przejścia przez szkielet skalny i przez substancję wypełniającą przestrzeń porową.

Pas Kuipera – obszar Układu Słonecznego rozciągający się za orbitą Neptuna, od 30 do ok 50 j.a. od Słońca. Jest podobny do pasa planetoid ale o wiele większy: 20 razy szerszy i ok 100 razy bardziej masywny. Zawiera wiele małych obiektów będących pozostałościami po procesie formowania się Układu Słonecznego. Krążą w nim co najmniej trzy planety karłowate: Pluton, Haumea i Makemake. Większość obiektów Pasa Kuipera jest zbudowana z zestalonych prostych związków, takich jak metan, amoniak i woda. Obecnie sądzi się, że jest to źródło komet krótkookresowych. Przypuszcza się, że pas tworzy pozostałość powstającej planety, której ewolucja została przerwana.

Granica Roche'a- najmniejsza odległość satelity (księżyca) od planety, poniżej której zostałby on rozerwany przez siły pływowe planety. Jeśli gęstości satelity i planety są jednakowe, odległość ta wynosi 2,455 promienia planety od jej środka masy.

Teoria deformacji pływowych zakłada ich małe wartości. Jeśli masa satelity jest dużo mniejsza od planety, to przy zbliżaniu się do planety siły te znacznie wzrastają i mogą przekroczyć granicę odkształceń doprowadzając do zniszczenia satelity.

Titius – Body – promienie orbit kolejnych planet systemu słonecznego wzrastają potęgowo.

r0 – współczynnik; p – zależy od sposobu ustalania k; k – kolejny nr planety

Układ orbit planet zdaje się być określony końcowym stadium akrecji, kiedy simale planetarne osiągnęły już odpowiedni rozmiar i oddziaływaŁy grawitacyjnie w odpowiednio malejącym polu grawitacyjnym Słońca.

Zmiana p w prawie Titiusa-Bodego może być wywołana różnym czasem powstawania planet gazowych i skalistych Układu Słonecznego. Jeśli siła grawitacji Jowisza zapobiegała akrecji asteroidów w planetę, to musiał on powstać odpowiednio wcześnie.

Dokładność prawa Titiusa-Bodego potwierdziło odnalezienie Pasa Asteroid pomiędzy Marsem a Jowiszem, gdzie prawdopodobnie powstałaby planeta, jednak siły oddziaływania grawitacyjnego Jowisza uniemożliwiły koncentrację materii. Jeśli przyjmujemy promień potęgowy to od Jowisza należy zmienić k-1.

Rozpad promieniotwórczy – Atomy pierwiastków promienotwórczych ulegają samorzutnemu rozpadowi. Prędkość tego rozpadu jest mierzona okresem połowicznego rozpadu, czyli czasem w jakim pozostanie połowa początkowej liczby atomów.

N – ilość atomów, t – wiek bezwzględny, λ – stała rozpadu, N0 – początkowa liczba izotopu węgla. Jeżeli znamy N0, λ, to możemy obliczyć t

Prawo Hubble'a – wszystkie galaktyki oddalają się od nas i od siebie nawzajem we wszystkich kierunkach jednakowo. Im dalej sięod siebie znajdują, tym szybciej się oddalają.

Vr=H*r gdzie Vr – szybkość ucieczki, H – stała hubble'a, r – odległość między galaktykami.

Wszechświat rozszerza się – dowód obserwacja promieni czerwieni redswlift (miary przesunięcia fali wypromieniowanej przez obiekt w kierunku fal dłuższych. Efekt ten wywołany jest rozszeraniem się Wszechświata – galaktyka generuje światło w naszym kierunku, a jednocześnie oddala się. Im przesunięcie większe, tym obiekt bardziej odległy. Efekt Dopplera w odniesieniu do fali elektromagnetycznej.

Efekt Dopplera – określa wielkość przesunięcia się czerwieni (ku większym długościom fal) wszystkich linii widmowych gwiazd w galaktykach. Im dalej galaktyka się znajduje, tym szybciej od nas ucieka, a jej światło bardziej przesunięte est w kierunku większych długości fal. Z kolei przesunięcie ku fioletowi świadczy o zbliżaniu się – przesunięciu w kierunku mniejszych długości fali.

Prostowanie hodografu – poprawka statyczna polega na uwzględnieniu wpływu topografii terenu i strefy małych prędkości (SMO), nie jest zależna od czasu – wprowadza sę ją w dowolnym momencie przetwarzania danych. Poprawka statyczna – czas zarejestrowany minus czas potrzebny na przebycie drogi źródło – poziom odniesienia i poziom odniesienia – geofon.

Interpretacja hodografu fa odbitych – fala odbita zarejestrowana na powierzchni Ziemi wzdłuż linii jest przedstawiana w formie hodografu. Hodograf fali odbitej ma kształt hiperboli. Jedna hiperbola – jedna granica.

Granica odbijająca poziom p=0.

Gdzie h – głębokość granicy odbijającej [m], V – prędkość w warstwie powyżej granicy, x – odległość między źródłem a punktem obserwacji.

Zasada działania geofonu geofony- urządzenia reagujące na drgania gruntu przekształcające drganie impulsów elektryczne rejestrowane przez aparaturę, jest ich co najmniej 24 ich liczba może przekraczać nawet 1000.przy jednorazowym pomiarze geofony z rejestratorem łączy wielozylowy kabel. Geofon jest czujnikiem przetwarzającym drgania podłoża częstotliwość i amplitudę do którego jest przytwierdzone napięcie elektryczne. podstawowym elementem gramofonu jest cewka oraz bezwładna masa. Z mechanicznego punktu widzenia geofon jest układem. jako taki posiada własną częstotliwościach oscylacji w związku z tym w zależności od zastosowań obwód geofonu włącza rezystor dobrany tak, aby jak najbardziej stłumić drgania własne bez pogorszenia parametrów niezbędnych do poprawnej rejestracji drgań. w badaniach morskich hydrofony rejestrują zmiany ciśnienia wody.

Zjawisko okresowej zmiany poziomu mórz i oceanów wywołanie przyciąganiem słońca i księżyca oraz działaniem siły odśrodkowej powstający przy obrocie układów mas księżyc i ziemia oraz słońce- ziemia. nazywane jest pływem. duża różnica odległości od ziemi powoduje że oddziaływanie księżyca jest ponad dwukrotnie większe niż słońca. na wszystkich wodach występują ruch pionowy mas wody – pływy, ruch poziomy mas wody - prądy pływowe

Metoda fal podłużnych równania stacyjne istota lokalizacji ognisk wstrząsu i instalacja czujników stacji wokół ogniska. mierzymy czas dojścia fali do stacji dla ośrodka izotopowego s = v(t-T) czas przejścia.

podstawowe reakcje jądrowe zachodzące w gwiazdach- reakcje syntezy lekkich jąder są podstawowym źródłem energii wszechświata. niewielki wzrost temperatury prowadzi do wybuchu i gwałtownego zapalenia się helu (błysk helowy) czyli proces 3 alfa łańcuch p-p wypalanie wodoru

Równoważenie hodografu refleksyjnego - czas przebiegu fali czołowej źródła do odbiornika uzyskuje się dzieląc drogi w poszczególnych systemach przez odpowiednie prędkości propagacji .

Wartość normalnej siły ciężkości wartości siły ciężkości obliczona na podstawie teoretyczny wzorów dla poziomu geoidy (przy założeniu regularnego koncentrycznego rozkładu mas we wnętrzu ziemi elipsoidy) to wartości normalne siły ciężkośc)

zasada działania grawimetr astatyzowanego grawimetry astatyzowe- i masa umieszczona na ramieniu znajduje się w stanie równowagi chwilowej. nawet bardzo mała zmiana siły ciężkości powoduje dużewychylenie ramienia- duża dokładność odczytu do 0,01 mGala.

Interpretacja ilościowa dlaczego jest niejednoznaczna uszczegółowienie danych uzyskanych przy interpretacji jakościowej wyznaczenie głębokości obiektu zaburzającego określenie jego kształtu i wymiarów obliczenie masy zadanie proste modelowanie zmiany kształtu rozmiar i musimy obliczyć anomalie rozwiązanie jednoznaczne zadanie odwrotne mamy kształt krzywej anomalii musimy wywnioskować z tego jaki dany obiekt ma kształt i rozmiar i głębokość rozwiązania nie są jednoznaczne niewiadome można ograniczyć przyjmując kształt danej struktury zbliżone do geometrycznych brył wiadomości o skałach danego terenu metodyka rozwiązanie tak zwanej zadania odwrotnego dopasowanie do teoretycznych modeli ciało prawidłowych kształtach kula walec prostopadłościan obliczenie parametrów obiektu korzystając ze wzoru dla danego modelu nie jednoznaczności rozwiązania i spory ograniczenia konieczność wyciągnięcia wniosków ozdobne ręczne budowie ziemi na podstawie obserwacji powierzchniowych mamy do czynienia z dużą liczbą niewiadomych różne obiekty geologiczne kształt masa objętość wysokość gęstość mogą powodować na powierzchni anomalie których obraz wygląda tak samo

paleomagnetyzm to magnetyczne właściwości każdej skały ziemskiej zawierające i minerały ferromagnetyczny w trakcie powstawania skały wylewne osadowych utrwala się ziemskie pole magnetyczne istniejące w danym momencie deklinacja inklinacja bieguna magnetycznego zastosowanie badań paleomagnetyczny badanie inwersji pola magnetycznego analiza przesunięcie płyt i mikro płyt szacowanie kierunków przemieszczeń prędkości obrotów magneto stratygrafia wyznaczanie wieku badanych skał oznaczenia warunków powstawania skał przesunięcie się bieguna

magnetostratygrafia wyznaczanie wieku badanych skał oznaczenia warunków powstawania skał przesunięcie się bieguna magnetycznego magnetycznego

hipoteza Prattaa zakłada że skorupa składa się z bloków o różnej gęstości wnoszący się ponad średni poziom tym wyżej i bloki są lzejsze

Metody pomiarów grawimetrycznych metody bezwzględne absolutne pomiar bezwzględnej wartości siły ciężkości w punkcie w czasie pomiaru element mierzący jest w ruchu spadki ciał ruch wahadeł mierzoną wielkością jest czas coraz częściej stosowane w pomiarach terenowych astronomia geodezja precyzyjna wymagają dużej liczby poprawek metody względne wyznaczenie różnic siły ciężkości między punktami w czasie pomiaru element mierzący jest w spoczynku rozciągnięta sprężyna ważenie ciał mierzymy przesunięcie kątowe lub rzadiej liniowe najczęściej stosowane