PREZENTACJA
Grawimetria (łac.gravis 'ciężki', gr. metréō 'mierzę') - dział nauki zajmujący się pomiarami przyspieszenia ziemskiego dla badań pola grawitacyjnego Ziemi. Nauka ta pozwala na podstawie anomalii siły pola grawitacyjnego określić różnice w budowie skorupy ziemskiej.
Anomalia siły ciężkości - w geofizyce różnica między zmierzoną
(i zredukowaną do poziomu elipsoidy) w danym punkcie siłą ciężkości a normalną siłą ciężkości na danej szerokości geograficznej. Zwyczajowo mierzona jest w miligalach (mGal), rzadko stosuje się milimetry na sekundę do kwardratu (mm/s2).
W celu określenia anomalii, należy dla zmierzonej siły ciężkości zastosować szereg poprawek:
Izostazja - równowaga pomiędzy różnymi wycinkami skorupy ziemskiej; dążenie do równowagi mas skalnych w litosferze
Redukcja wolnopowietrzna, lub redukcja Faye'a - redukcja stosowana w grawimetrii w celu zredukowania pomierzonej siły ciężkości w danym punkcie do powierzchni odniesienia (elipsoidy), bez uwzględnienia mas znajdujących się między punktem pomiaru a powierzchnią odniesienia.
Normalnym przyspieszeniem siły ciężkości nazywamy takie, dla którego przyjęto założenie, że Ziemia jest zbudowana z jednorodnych koncentrycznie warstw o zmieniającej się gęstości wzdłuż promienia.
Wartość normalnego przyspieszenia siły ciężkości zależna jest jedynie od szerokości geograficznej.
Interpretacja ilościowa - polega na analizie wydzielonej anomalii w powiązaniu z budową geologiczną rejonu badań. Zadaniem interpretacji ilościowej jest określenie kształtów, rozmiarów, głębokości i innych parametrów interesujących nas obiektów geologicznych.
Interpretacja jakościowa - pozwala uzyskać dane co do lokalizacji struktur zaburzających, polega na opisie związków anomalii lokalnych i regionalnych z przyczynami wywołującymi je w świetle geologicznych warunków ich występowania.
Wyznaczona za pomocą grawimetrów wartość przyśpieszeni siły ciężkości jest wynikiem nakładania się wielu struktur geologicznych - głębszych (regionalnych) i płytszych (lokalnych).
W wyniku interpretacji jakościowej wyróżnia się z pomiarów anomalie lokalne od regionalnych.
Geoida - bryła, której powierzchnia w każdym miejscu jest prostopadła do pionu wyznaczonego przez siłę ciężkości.
ZESZYT
Geofizyka stosowana: Geofizyka Inżynierska, Geofizyka poszukiwawcza (powietrzna, lądowa- powierzchniowa, otworowa, morska), Geofizyka środowiskowa
Metody pól naturalnych- wykorzystują pola grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne, elektromagnetyczne Ziemi poszukując lokalnych perturbacji, które mogą być wywołane przez pewne cech budowy geologicznej.
Metody pól sztucznych- opierają się na lokalnym wzbudzaniu np. pól elektrycznych lub elektromagnetycznych, których rozkład zależny będzie od własności fizycznych skał w otoczeniu punktu wzbudzenia. Do tej grupy zaliczyć można także jedną z najważniejszych metod geofizyki poszukiwawczej- celowe wzbudzanie fal sejsmicznych.
Grawitacja (ciążenie powszechne) - jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.
anomalia siły ciężkości, różnica między zmierzoną ( i zredukowaną do poziomu elipsoidy) w danym punkcie, normalna siła ciężkości
Ciężar- siłą ciężkości, P-siła z jaką Ziemia przyciąga dane ciało. Ciężar ciała jest wypadkową siły oddziaływania grawitacyjnego ciała z Ziemią i siły odśrodkowej związanej z ruchem obrotowym Ziemi.
Na powierzchni Ziemi ciężar ciała jest skierowany pionowo w dół i określa go zależność:
gdzie: m- masa ciała, g- przyspieszenie ziemskie (w miejscu, w którym to ciało się znajduje)
Ciężar ciała zależy od:
- szerokości geograficznej,
- wysokości nad poziomem morza,
- rozkładu mas w skorupie ziemskiej.
Grawimetria- dział geofizyki zajmujący się:
- polem grawitacyjnym Ziemi,
- rozkładem mas w kuli Ziemskiej,
- kształtem geoidy,
- anomaliami grawimetrycznymi itd. itp.
Podstawowymi pojęciami grawimetrii jest:
- przyspieszenie Ziemskie (wyrażone w galach),
- i jego pochodne (wyrażone w etweszach)
Zadanie grawimetrii- określanie charakterystyk pola siły ciężkości Ziemi i innych ciał niebieskich (jako funkcji miejsca obserwacji i czasu) poprzez:
a) pomiary natężenia pola,
b) pomiary gradientów pola ( wyższych pochodnych potencjału pola)
Gal- jednostka przyśpieszenia liniowego w układzie CGS, stosowana w geofizyce,
Etwesz- stosowana w geofizyce jednostka gradientu ziemskiego pola grawitacyjnego odpowiadająca równomiernej zmianie przyspieszenia ziemskiego o
na drodze 1cm.
Pole sił- przestrzeń, w której działają siły
Siła- miara oddziaływania między ciałami:
a) poprzez bezpośredni kontakt,
b) poprzez pośredni kontakt.
Siła ciężkości- jest to wypadkowa siły grawitacji oraz siły odśrodkowej.
Natężenie siły- charakteryzuje rozkład linii sił w przestrzeni
Potencjał- pole skalarne określające pewne pole wektorowe
Potencjał-miara pracy jaką należy wykonać aby ciało z miejsca A przenieść miejsce B, (skalar- wielkość, która ma tylko wartość np. masa)
Wektor = punkt przyłożenia, kierunek, zwrot, wartość
Wyniki pomiarów grawimetrycznych sprowadza się do poziomu odniesienia za pomocą odpowiednich poprawek:
g- mierzona wartość siły ciężkości
poprawka na wysokość stanowiska pomiarowego (wolnopowietrznej Fay'a)
poprawka na przyciąganie warstwy pośredniej
poprawka na ukształtowanie powierzchni terenu
zredukowana wartość siły ciężkości
*
uwzględnia zmianę siły ciężkości wywołaną wysokością punktu pomiarowego
uwzględnia wpływ nierówności terenu (morfologię)
Anomalia Fay'a siły ciężkośći (wolnopowietrzna):
Anomalia Bougera siły ciężkości:
Anomalie siły ciężkości przedstawia się na mapie w postaci izoanomalii.
Przekrój grawimetryczny- jest to wykres przedstawiający przebieg anomalii grawimetrycznej wzdłuż obranego kierunku.
Geoida- to powierzchnia ekwipotencjalna potencjału siły ciężkości, która pokrywa się ze średnim poziomem mórz i oceanów.
Geoida odzwierciedla właściwości fizyczne budowy Ziemi, nieciągłości jej krzywizny odpowiadają nieciągłością w rozkładzie mas we wnętrzu Ziemi.
Wartości normalne siły ciężkości- teoretyczna wartość siły ciężkości na powierzchni odzwierciedlenia (nosi nazwę wartości normalne siły ciężkości)
Drugie pochodne potencjału siły ciężkości:
Drugie pochodne krzywiznowe:
Gradient różnicy krzywizn głównych normalnych przekrojów powierzchni odniesienia wynosi:
Gradient R jest miarą odchylenia powierzchni odniesienia od powierzchni
Drugie pochodne gradientowe:
Poziomy gradient siły ciężkości (w płąszczyźnie xy):
Azymut wektora gradientu poziomego siły ciężkości:
Pionowy gradient siły ciężkości:
Jednostka. Etwesz:
Waga skręceń- do mierzenia drugich pochodnych
Pomiary grawimetryczne dzieli się na:
Absolutne (bezwzględne)- określa się pełną wartość wektora przyspieszenia siły ciężkości g w miejscu onserwacji (pomiary dynamiczne)
Wielkość |
Przyrząd |
Długość [zakres do 1m] |
Dalmierz, Interferometr |
Czas [zakres do 1s] |
Zegar |
Ciśnienie, wilgotność, temperatura powietrza, mikrosejsmy |
Aparatura pomiarowa powinna zapewniać dużą stabilność warunków zewnętrznych. |
Różnicowe (względne)- Określa się różnice (przyrosty) wartości przyspieszenia siły ciężkości delta g między stanowiskami obserwacyjnymi (głównie pomiary statyczne).
Pomiar:
- zamiany długości nici,
- deformacji sprężyny,
- miary kąta nachylenia systemu pomiarowego w punktach obserwacji względem punktu bazowego (in. oporowego).
Pomiary dynamiczne przyspieszenia siły ciężkości:
Pomiary wahadłowe- wykorzystywana jest zależność okresu swobodnego ruchu wahadła do przyspieszenia w miejscu pomiaru.
Pomiary balistyczne - wykorzystywane jest równanie przebytej drogi w polu działania siły ciężkości ruchem jednostajnie przyspieszonym (lub/i jednostajnie opóźnionym).
Pomiary częstotliwości - pomiar częstotliwości drgań własnych obciążonej struny.
Siła ciężkości (grawitacji) to siła, jaką dane ciało jest przyciągane przez inne ciało. Siła grawitacji jest to siła skierowana pionowo w dół (do środka Ziemi) związana z przyspieszeniem ziemskim zależnością:
F- siła grawitacji
m - masa
g- przyśpieszenie ziemskie
Wektorem- nazywamy uporządkowaną parę punktów. Pierwszy z tych punktów to początek wektora, a drugi - koniec wektora
Siłą nazywamy oddziaływanie, które może nadać ciału przyspieszenie. Jednostką siły jest niuton (N).
Natężenie pola grawitacyjnego - wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca pole grawitacyjne. Równa jest sile, z jaką dane pole grawitacyjne działa na jednostkową masę. Inaczej mówiąc natężenie pola grawitacyjnego można obliczyć dzieląc siłę grawitacyjną działającą na pewne ciało przez masę tego ciała
gdzie:
m - masa ciała;
F - siła działająca na ciało.
Anomalia grawimetryczna (Bouguer'a) - różnica pomiędzy rzeczywistą, występującą na danym terenie siłą ciężkości a jej wartością teoretyczną. Wywołana jest nierównomiernym rozmieszczeniem mas skalnych we wnętrzu Ziemi
- różnica między wartością siły ciężkości zredukowaną do poziomu odniesienia
- wartość normalna w danym punkcie
Przyrządy-
-Grawimetry statyczne
-Grawimetry względne dynamiczne
-wariometry
-gradientometry grawitacyjne
Przydatne strony :
http://www.ift.uni.wroc.pl/~ciechano/Geofizyka/W-GeoZ_III_05.pdf
http://www.zaoczni.republika.pl/pliki/inne/sw/REDUKCJE%20GRAWIMETRYCZNE.pdf
http://home.agh.edu.pl/~joannal/grawimetria1.pdf
http://zaoczni.republika.pl/pliki/inne/graw/przyklad%20rg.pdf
6