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:

• poprawka wolnopowietrzna (Faye'a) - sprowadza punkt pomiarowy do poziomu elipsoidy

• poprawka na płytę płaskorównoległą - uwzględnia masy leżące między punktem pomiaru a powierzchnią odniesienia

• poprawka topograficzna - uwzględnia wpływ ukształtowania otaczającego terenu

• poprawka lunisolarna - uwzględnia wpływ oddziaływania słońca i księżyca.

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

Grawimetryczne pomiary siły ciężkości - metody pomiarów przyspieszenia siły ciężkości na dwie grupy: pomiary dynamiczne (obserwacje ruchu ciała w polu siły ciężkości) i pomiary statyczne (obserwacje stanu równowagi masy czujnika grawitacyjnego, na którą działa zarówno siła ciężkości, jak i siła ją kompensująca, wzorcowa, dokładnie określana mechanicznie lub elektronicznie). Do dynamicznych metod pomiarów grawimetrycznych zalicza się:

• Pomiary wahadłowe - wykorzystujące obserwacje zależności okresu swobodnego ruchu wahadła od przyspieszenia siły ciężkości w miejscu pomiaru. W aparacie notuje się interwał czasu między kolejnymi przejściami przez położenie równowagi lub od jednego skrajnego położenia do drugiego.

• Pomiary balistyczne - wykorzystujące realizację równania drogi przebytej w polu siły ciężkości ruchem jednostajnie przyspieszonym (spadek próbnika) lub/i jednostajnie opóźnionym (podrzut i spadek próbnika w próżni).

• Obserwacje częstotliwości drgań własnych obciążonej metalowej struny, związanej funkcyjnie z wartością przyspieszenia siły ciężkości.

6

---