Геологиялық барлаудағы гравиметриялық әдіс
Геологиялық барлау - минералдар, мұнай және табиғи газ сияқты табиғи ресурстардың бар-жоғын іздеу және талдау процесі. Геологиялық барлауда жиі қолданылатын әдістердің бірі - гравиметриялық әдіс. Бұл әдіс жер асты геологиялық құрылымдарын анықтау үшін Жердің гравитациялық өрісіндегі вариацияларды өлшеу принципіне негізделген . Бұл мақалада біз гравиметриялық әдісті, оның қолданылу аясын, қалай жұмыс істейтінін және геологиялық барлаудағы артықшылықтары мен шектеулерін терең талқылаймыз.
Гравиметриялық әдістің негізгі принциптері
Гравиметриялық әдіс Жердің гравитациялық өрісі жер асты материалдарының тығыздығына байланысты өзгереді деген қағидаға негізделген . Тығыздықтағы бұл айырмашылық жер бетінде сезілетін гравитациялық күшке әсер етеді. Гравитациялық күшінің ауытқуларын өлшеу арқылы біз оның жер асты құрылымы мен материалдарының құрамы туралы түсінік ала аламыз.
Ньютонның тартылыс заңы
Гравиметриялық әдістің негізгі қағидасы - Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңы, онда екі объект арасындағы тартылыс күші олардың массаларының көбейтіндісіне пропорционал және олардың арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционал екендігі айтылады. Бұл теңдеуді келесідей өрнектеуге болады:
\[ F = G \frac{m_1 \cdot m_2}{r^2} \]
Қайда:
– \( F \) – тартылыс күші,
– \( G \) – гравитациялық тұрақты,
– \( m_1 \) және \( m_2 \) екі заттың массалары, және
– \(r \) – екі заттың масса центрлері арасындағы қашықтық.
Гравиметриялық әдістер аясында біз Жер бетінің астындағы массаның (немесе тығыздықтың) таралуы туралы ақпарат алу үшін \(F\) күшін өлшейміз.
Гравиметриялық әдістерді барлауда қолдану
Өлшеу құралдары мен процедуралары
Гравиметриялық өлшеулер гравиметр деп аталатын құрылғыны пайдалану арқылы жүргізіледі. Гравиметр - гравитациялық өрістегі шағын өзгерістерді өлшей алатын жоғары сезімтал құрал. Өлшеулер әдетте гравитациялық аномалия картасын жасау үшін барлау аймағында таралған бірқатар нүктелерде жүргізіледі.
Гравиметриялық зерттеудің жалпы кезеңдері:
1. Жоспарлау және дайындық: Зерттеу аумағын анықтаңыз және өлшеу нүктелерінің желісін жобалаңыз. Бұл нүктелер арасындағы бірдей қашықтықты сақтай отырып, бүкіл аумақты қамтиды.
2. Далалық өлшеу: Әрбір нүктеде көрсеткіштерді алу үшін гравиметр қолданылады. Бұл құрал дәлдікті қамтамасыз ету үшін дәлдікпен тегістеліп, жиі қайта калибрленуі керек.
3. Деректерді түзету: Ай мен күннің әсерінен болатын гравитациялық толқындар, жер бетінің биіктігі және топографиядан туындаған жергілікті өзгерістер сияқты жағымсыз әсерлерді жою үшін жиналған деректерді түзету қажет.
4. Деректерді талдау: Түзетілген деректер гравитация өрісіндегі ауытқуларды көрсететін контурларға бейнеленеді. Алынған гравитациялық ауытқуларды жер асты геологиялық құрылымдарын түсіндіру үшін пайдалануға болады.
Гравитациялық аномалияларды түсіндіру
Гравитациялық аномалия - біркелкі Жер бетіндегі күтілетін гравитациялық мәннен ауытқу. Гравитациялық аномалияларды түсіндіру геологтарға шөгінді бассейндер, жер асты жанартаулары, жарықтар және магмалық интрузиялар сияқты жер асты геологиялық ерекшеліктерін анықтауға көмектеседі.
Қолдану мысалдары
1. Мұнай мен газды барлау: Көмірсутектердің жиналу орындарына айналатын шөгінді бассейн құрылымдары көбінесе теріс гравитациялық ауытқуларға ие (өйткені шөгінділер әдетте ескі, тығызырақ негізгі жыныстарға қарағанда төмен тығыздыққа ие).
2. Пайдалы қазбаларды өндіру: Пайдалы қазбалар кен орындары көбінесе магмалық интрузиялармен немесе оң гравитациялық ауытқуларды тудыруы мүмкін басқа геологиялық құрылымдармен байланысты (өйткені минералды тау жыныстары әдетте тығызырақ болады).
3. Тектоникалық құрылымды анықтау: Гравитациялық аномалияларды жарықшақтарды, негізгі жыныстардың тереңдігін және аймақтың геологиялық тарихы мен топырақ тұрақтылығын түсіну үшін маңызды басқа тектоникалық құрылымдық элементтерді картаға түсіру үшін пайдалануға болады.
Гравиметриялық әдістің артықшылықтары мен кемшіліктері
Артық
1. Инвазивті емес: Гравиметриялық әдіс инвазивті емес, яғни деректерді алу үшін бұрғылауды немесе жерге енуді қажет етпейді.
2. Кең қамту: Басқа барлау әдістерімен салыстырғанда үлкен аумақтарды салыстырмалы түрде тез қамти алады.
3. Шығындардың тиімділігі: Бастапқы жабдық сатып алынғаннан кейін, гравиметриялық зерттеулер басқа геофизикалық әдістерге қарағанда арзанырақ болады.
4. Терең жауап: Геологиялық ерекшеліктерді кең ауқымда және айтарлықтай тереңдікте анықтай алады.
Жетіспеушілік
1. Төмен ажыратымдылық: Тік және көлденең ажыратымдылық тұрғысынан сейсмикалық сияқты басқа әдістер сияқты дәл емес.
2. Түсіндірменің екіұштылығы: Гравитациялық аномалиялардың бірнеше түсіндірмесі болуы мүмкін. Мысалы, тығыздық айырмашылықтарынан туындаған аномалиялар әртүрлі құрылымдармен туындауы мүмкін, бұл дұрыс түсіндірмені растау үшін қосымша деректерді қажет етеді.
3. Интерференцияға сезімтал: Гравиметриялық деректер қоршаған орта шуы (көлік қозғалысы, адам әрекеті) және табиғи құбылыстар (толқындар, топографиялық вариациялар) сияқты көптеген сыртқы факторлардың әсерінен бұзылуы мүмкін.
Қорытынды
Гравиметриялық әдіс геологиялық барлаудағы қуатты құрал болып табылады, ғалымдарға гравитациялық өрістің ауытқуларына негізделген жер асты құрылымдарын анықтауға және картаға түсіруге мүмкіндік береді. Оның кейбір шектеулері болғанымен, кең қамтуы және үнемділігі сияқты артықшылықтары оны табиғи ресурстарды барлауда өте пайдалы әдіске айналдырады . Технологиялық жетістіктер мен деректерді талдау әдістерінің жетілдірілуімен гравиметриялық әдістерді қолданудың өсуі жалғасады және геология мен табиғи ресурстардағы маңызды жаңалықтарға үлес қосады деп күтілуде.
