bài giảng địa vật lý phương pháp trọng lực

PHƢƠNG PHÁP TRỌNG LỰC Nội dung 1.1Giới thiệu 1.2 Cơ sở vật lý địa chất 1.2.1 Trường trọng lực 1.2.2 Thế trọng lực và các đạo hàm của thế trọng lực 1.2.3 Giá trị bình thường và bất thường trọng lực 1.2.4 Lý thuyết đẳng tĩnh 1.2.5 Mật độ đất đá 1.3 Công tác thực địa 1.3.1 Máy trọng lực 1.3.2 Các phép đo trọng lực 1.3.3 Công tác thực địa 1.4 Xử lý tài liệu 1.4.1 Hiệu chỉnh 1.4.2 Biến đổi trường trọng lực 1.4.3 Giải bài toán thuận, bài toán nghịch 1.5 Ứng dụng PP Trọng lực? 1.1 Giới thiệu • Thăm dò trọng lực dựa trên việc nghiên cứu, khảo sát sự phân bố của trường trọng lực để giải quyết các nhiệm vụ địa chất • Các đại lượng chủ yếu đặc trưng cho trường trọng lực là thế trọng lực, gia tốc trọng lực và các đạo hàm của thế trọng lực. 1.2 Cơ sở vật lý - địa chất 1.2.1 Trường trọng lực Lực hấp dẫn   M r dMmr KF 3 .  2 . q R mM KF  K - hằng số hấp dẫn; M - khối lượng Quả đất ; r - khoảng cách từ vật thể đến yếu tố khối vi phân khối; R q - bán kính Quả đất Lực ly tâm 2  mRC  - vận tốc góc; R - Khoảng cách từ m tới trục quay Tổng hợp của 2 lực hấp dẫn và ly tâm gọi là trọng lực CFG  R  C G F • Trong thực tế, lực ly tâm rất nhỏ so với lực hấp dẫn • Xét một vật thể có khối lượng bằng 1 đơn vị khối lượng (đvkl). Khi đó lực hấp dẫn F có độ lớn bằng gia tốc hấp dẫn f, lực ly tâm C có độ lớn bằng gia tốc ly tâm c, trọng lực G có độ lớn bằng gia tốc trọng lực g. • Trong thăm dò trọng lực người ta thường đo gía trị của gia tốc trọng lực và gọi tắt là giá trị trọng lực. 288 1  F C 2 3  R r dMr K m G g    (Gal ) 1Gal=1cm/s 2 . 1mGal=10 -3 Gal 1.2.2 Thế trọng lực, các đạo hàm của thế trọng lực • Trường trọng lực của Quả đất được đặc trưng bằng thế trọng lực W • Tính chất của thế trọng lực: – W là một đại lượng vô hướng, luôn dương tại mọi điểm trong không gian. – W đơn trị, tại mỗi điểm chỉ có 1 giá trị của thế trọng lực 222 )yx( 2 1 r dm KW   O r g r W    Về mặt toán học, có thể coi thế trọng lực W là một hàm mà đạo hàm của nó theo r hướng r nào đó chính bằng giá trị trọng lực theo hướng đó  cos W g r    Nếu ta xét trong một hệ tọa độ Đề các Oxyz 0 y W x W ;g z W          Các đạo hàm bậc 2 zy W ; zx W ; z W ; yx W ; y W ; x W 22 2 22 2 2 2 2             Đơn vị đo đạo hàm bậc 2 thế trọng lực là Etssvet (E). 2 9 s 1 10.1E1   1.2.3 Giá trị bình thường và bất thường trọng lực • Giá trị bình thường trọng lực  0 được tính toán với điều kiện giả sử Quả đất có dạng elipxoit cấu tạo bởi những lớp vật chất đồng nhất về mật độ và sắp xếp đồng tâm. Ở Việt Nam thường dùng công thức Henmet • Giá trị bất thường trọng lực g tại một điểm quan sát là hiệu số giữa giá trị trọng lực đo được đã quy về mặt Geoit g 0 với giá trị bình thường  0 tính theo lý thuyết tại điểm quan sát đó. • Thành phần đất đá trong Quả đất rất đa dạng, có mật độ biến đổi rất khác nhau, cho nên các giá trị trọng lực đo được sẽ thay đổi tạo nên các bất thường trọng lực g. )2coscos2sinsin1(g 2 2 2 1 2 eo  ,  - kinh độ, vĩ độ địa lý của điểm quan sát g e - giá trị trọng lực trung bình tại xích đạo (978,030)  = 0,005302;  1 = 0,000007;  2 = 0 g = g 0 -  0 1.2.4 Lý thuyết đẳng tĩnh Vỏ trái đất luôn hướng tới sự cân bằng, sự dư thừa khối lượng trên bề mặt được bù bởi sự thiếu hụt của chúng ở dưới sâu. h Mặt biển Đáy biển t T  1  0  2 Mô hình Prat Mặt S 1 B h H  0 =2,67 Mô hình Ery S D H 1 D D 0 A C D 1 2  m =3,27  0 T =  1 (T+h)  m D =  0 H [...]... Xử lý tài liệu 1.4.1 Hiệu chỉnh Biện pháp đưa kết quả đo trọng lực từ mặt vật lý của Quả đất về mặt geoit gọi là phép hiệu chỉnh trọng lực Trong thăm dò trọng lực thường dùng phép hiệu chỉnh Bughe: • Hiệu chỉnh độ cao (hiệu chỉnh Fai) • Hiệu chỉnh lớp giữa A • Hiệu chỉnh địa hình H A’ Hiệu chỉnh trọng lực Geoit Hiệu chỉnh độ cao Điểm A cao hơn mặt geoit nên khi chuyển từ A xuống A' giá trị trọng lực. .. phƣơng pháp trọng lực giải quyết các nhiệm vụ địa chất Bản đồ bất thường trọng lực Bughe dải than Hòn Gai Câu hỏi 1 Geoit là gì? 2 Dị thường geoit là gì? Giải thích dị thường âm (hoặc dương) như thế nào? 3 Thế nào là dị thường trọng lực? 4 Gia tốc trọng lực và gia tốc hấp dẫn khác nhau như thế nào? 5 Viết biểu thức tính trọng lực bình thường, giải thích các tham số? 6 Tại sao cần hiệu chỉnh giá trị trọng. .. tượng địa chất gây ra bất thường trọng lực Biến đổi trƣờng trọng lực • Nâng trường Nhằm làm nổi bật thành phần trường khu vực • Hạ trường Nhằm làm nổi bật thành phần trường địa phương • Tính đạo hàm theo phương thẳng đứng Được dùng để tách các bất thường địa phương, làm mờ các bất thường có nguồn gốc sâu • Phân chia trường g 1- dị thường tổng 2- thành phần khu vực 3- giá trị trường trung bình 4- địa phương. .. nhân Quả đất > 12,0 1.3 Công tác thực địa 1.3.1 Máy trọng lực Các hiện tượng vật lý thường được ứng dụng để chế tạo máy đo trường trọng lực bao gồm: • Sự co dãn của lò xo hoặc dây đàn hồi treo vật nặng • Sự dao động của con lắc dây dọi • Sự rơi tự do 1.3.2 Các phép đo trường trọng lực • Đo tuyệt đối đo giá trị tuyệt đối đo độ lớn toàn phần của giá trị trọng lực g tại từng điểm quan sát riêng biệt... hiệu chỉnh Bughe Bất thường Bughe là bất thường trọng lực ứng với hiệu chỉnh Bughe g A Bg g    g  (g H  g lg  g đh )   A Bg  A  g A o  A o g  g  (g H  glg  g đh ) A 0 A A o  là giá trị trọng lực đo được đã quy về xem như đo trên mặt geoit Xử lý tài liệu, giải thích địa chất kết quả đo trọng lực • Giải thích định tính tài liệu trọng lực Dựa vào các bản đồ đẳng trị hoặc đồ thị theo... phân chia ra các vùng bất thường khu vực và bất thường địa phương Một trong những biện pháp tách bất thường địa phương ra khỏi bất thường khu vực hoặc ngược lại là dùng các phép biến đổi trường như nâng trường, hạ trường, trung bình trường • Giải thích định lượng tài liệu trọng lực Giải thích định lượng là quá trình giải bài toán ngược trọng lực, từ các tài liệu đo được trong vùng công tác ta phải... tích nghiên cứu Các tuyến đo trọng lực được bố trí theo phương vuông góc với đường phương dự kiến của đối tượng cần nghiên cứu • Kỹ thuật đo – Phải xuất phát và kết thúc chuyến đo trọng lực tại 1 hoặc 2 điểm tựa – Phải nâng cao độ chính xác quan sát điểm thường bằng cách đọc 3 lần số đọc trọng lực và lấy trung bình cộng Gravity recovery and climate experiment GRACE Đo trọng lực vệ tinh http://www.nasa.gov/... ta đưa vào giá trị quan sát trọng lực một lượng hiệu chỉnh lớp giữa glg A H A’ Geoit Hiệu chỉnh trọng lực glg = - 0,0419H (mGal) Hiệu chỉnh địa hình Hiệu chỉnh địa hình (gđh) nhằm loại bỏ ảnh hưởng do sự thừa hay thiếu khối lượng xung quanh điểm quan sát do địa hình không bằng phẳng gây ra A H A’ Geoit Hiệu chỉnh trọng lực Tổng các phép hiệu chỉnh độ cao, lớp giữa, địa hình gọi là hiệu chỉnh Bughe... lực đo được? 7 Các loại hiệu chỉnh? 8 Các bài toán cho các vật thể đơn giản? Bài tập 1 Đỉnh A của ngọn núi cao trên mức CD là 1000m (hình vẽ) Giả sử núi và phần gốc của nó đối xứng và ở trạng thái cân bằng đẳng tĩnh, tính chiều sâu B dưới mức CD?  là mật độ Theo đầu bài HA=1000m, đi tìm HB? Theo giả thiết Ery, trọng lượng khối vật chất có mật độ 2800 kg/m3 được cân bằng với lực đẩy Acsimet bằng trọng. .. địa phương 5- dị thường dư 1 2 3 5 4 x Bài toán thuận g g  KMh (x  h ) 2 g max 2 KM  2 h 3 2 O f h dư g  R Trường trọng lực gây bởi quả cầu x Bài toán ngƣợc g max KM  2 h g 1 2 1 1 KM KMh  g max   3 2 2 2 2 2 2 h ( x1  h ) 2 g max h M K 2 4 3 M  R  d 3 Sự tương đương cùng dị thường trọng lực có thể giải thích bằng nhiều cách Dị thường trọng lực đo được 1 Đối tượng gần mặt đất kéo . vụ địa chất • Các đại lượng chủ yếu đặc trưng cho trường trọng lực là thế trọng lực, gia tốc trọng lực và các đạo hàm của thế trọng lực. 1.2 Cơ sở vật lý - địa chất 1.2.1 Trường trọng lực Lực. PHƢƠNG PHÁP TRỌNG LỰC Nội dung 1.1Giới thiệu 1.2 Cơ sở vật lý địa chất 1.2.1 Trường trọng lực 1.2.2 Thế trọng lực và các đạo hàm của thế trọng lực 1.2.3 Giá trị bình thường và bất thường trọng lực 1.2.4. trường trọng lực 1.4.3 Giải bài toán thuận, bài toán nghịch 1.5 Ứng dụng PP Trọng lực? 1.1 Giới thiệu • Thăm dò trọng lực dựa trên việc nghiên cứu, khảo sát sự phân bố của trường trọng lực để giải