Геологийн хайгуулын гравиметрийн арга
Гравиметрийн арга нь газрын доорх нөхцөл байдлыг тайлбарлахын тулд дэлхийн таталцлын хурдатгалын хэлбэлзлийг ашигладаг геофизикийн арга юм. Геологийн хайгуулд - ашигт малтмал, газрын тос, байгалийн хий, геотермаль эсвэл бүс нутгийн бүтцийн судалгаанд - гравиметр нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, учир нь энэ нь урьдчилсан малталт эсвэл өрөмдлөг хийх шаардлагагүйгээр чулуулгийн нягтралын ялгааг харуулж чаддаг. Энэ арга нь харьцангуй үр дүнтэй, том талбайг хамарч чаддаг бөгөөд орон нутгийн хэмжээнд хэрэглэж болно.
Гравиметрийн үндсэн зарчим
Гравиметрийн гол зарчим бол тухайн цэг дээрх таталцлын утга үргэлж ижил байдаггүй явдал юм. Таталцлын хурдатгалд дэлхийн төгс бус хэлбэр (геоид), өндөрлөг, хүрээлэн буй орчны топографи, газрын гадаргын доорх чулуулгийн нягтралын ялгаа зэрэг хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлдөг. Илүү нягт чулуулаг (жишээлбэл, мафик эсвэл хэт мафик магмын чулуулаг) нь эерэг таталцлын аномали үүсгэдэг бол нягтрал багатай чулуулаг (жишээлбэл, сүвэрхэг тунадас, тодорхой гидротермаль өөрчлөлт, эсвэл хөндий/карст) нь сөрөг аномали үүсгэдэг.
Гравиметрийн хэмжилтийг гравиметр гэж нэрлэгддэг багаж ашиглан гүйцэтгэдэг. Хоёр ерөнхий ангилал байдаг: харьцангуй гравиметр (хээрийн судалгаанд илүү түгээмэл байдаг) ба үнэмлэхүй гравиметр (ихэвчлэн тохируулга эсвэл маш нарийн ажиглалтад зориулагдсан). Харьцангуй гравиметрүүд нь нэг цэгээс нөгөө цэг хүртэлх таталцлын өөрчлөлтийг хэмждэг тул багажны шилжилт болон цагийн хэлбэлзлийг хянахын тулд суурь станцад бэхлэх шаардлагатай байдаг.
Хэмжсэн өгөгдөл болон чухал залруулга
Талбайд хэмжсэн таталцлын утгыг геологийн бус нөлөөллүүдтэй холилдсон тул шууд газрын доорх геологийн нөлөөлөл гэж тайлбарлах боломжгүй. Тиймээс чулуулгийн нягтралын хэлбэлзлийг илэрхийлсэн таталцлын аномалийг бий болгохын тулд таталцлын өгөгдөл хэд хэдэн залруулгад орох ёстой.
Гравиметрийн өгөгдөл боловсруулах зарим чухал залруулгад дараахь зүйлс орно.
1. Багажны шилжилтийн залруулга
Харьцангуй гравиметрүүд цаг хугацааны явцад заалтын өөрчлөлтийг (дрифт) мэдэрч болно. Үүнийг даван туулахын тулд суурь станц дээр хэмжилтийг давтан хийж, заалтын өөрчлөлтийг нийт өгөгдлийг залруулахад ашигладаг.
2. Түрлэгийн залруулга
Сар болон Нарны таталцлын хүч нь таталцлын хүчний бага боловч хэмжигдэхүйц хэлбэлзлийг үүсгэдэг. Далайн түрлэгийн залруулга нь эдгээр нөлөөллийг бууруулж, илүү цэвэр өгөгдөлд хүргэдэг.
3. Өргөрөгийн залруулга
Дэлхий туйлууд дээрээ хавтгайрч, эргэлддэг тул таталцлын хүч нь өргөрөгөөс хамааран өөрчлөгддөг. Өгөгдсөн өргөрөг дэх таталцлын онолын утгыг тооцоолж, дараа нь залруулгад ашигладаг.
4. Өндрийн залруулга: Чөлөөт агаарын залруулга
Лавлах гадаргуугаас өндөр хэмжилтийн цэгүүд (жишээлбэл, геоид) нь дэлхийн массын төвөөс хол байрладаг тул таталцлын утга бага байдаг. Чөлөөт агаарын залруулга нь өндрийн нөлөөг харгалзан үздэг.
5. Бугерын залруулга
Зайнаас гадна хэмжилтийн цэг болон өгөгдлийн хоорондох чулуулгийн масс нь таталцлын хүчэд нөлөөлдөг. Бугерийн залруулга нь энэ массын нөлөөллийг бууруулахын тулд тодорхой нягтралтай нэгэн төрлийн хавтанг авч үздэг. Бугерийн зохих нягтралыг сонгох нь хазайлтын гажиг үүсэхээс зайлсхийхэд чухал үүрэгтэй.
6. Газрын гадаргуугийн засвар
Эргэн тойрны топографи (толгод, хөндий) нь орон нутгийн таталцлын хүчийг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах боломжтой. Газрын гадаргуугийн залруулга нь энгийн Бугерийн залруулгаас илүү дэлгэрэнгүйгээр рельефийн онцлогийг харгалзан үздэг.
Тайлбарлахад ихэвчлэн ашиглагддаг эцсийн үр дүн нь Бугерийн бүрэн аномали юм, учир нь энэ нь топографийн нөлөөллийг багтаасан үндсэн залруулгыг агуулдаг.
Таталцлын аномали ба чулуулгийн нягтралын хоорондын хамаарал
Гравиметрийн тайлбар нь үндсэндээ аномалийн хэв маягийг газрын доорх бүтэц болон литологитой холбодог. Ерөнхийдөө:
– Эерэг аномали: мафик интрузи, асар их сульфидын ордууд, тодорхой метаморфик чулуулаг, эсвэл гүехэн талст суурь зэрэг өндөр нягтралтай чулуулаг байгаагийн илрэл.
– Сөрөг аномалиуд: зузаан тунамал чулуулгийн сав газар, хувирлын бүс, хөндий галт уулын чулуулаг, тодорхой тунамал системийн давсны бөмбөгөр орой, эсвэл газар доорх хөндий зэрэг нягтрал багатай чулуулгийн шинж тэмдэг.
Гэсэн хэдий ч гравиметр нь өвөрмөц биш гэдгийг тэмдэглэх нь чухал юм: ганц аномалийн хэв маягийг олон өөр геологийн загвараар тайлбарлаж болно. Тиймээс гравиметрийг ихэвчлэн гадаргуугийн геологи, соронзон, газар хөдлөлт, геохими, өрөмдлөгийн мэдээлэл зэрэг бусад өгөгдөлтэй хослуулдаг.
Гравиметрийн судалгааны загвар
Гравиметрийн судалгааг зориулалтын дагуу янз бүрийн хэмжээнд зохион бүтээж болно.
– Бүсийн хэмжээс: тунамал чулуулгийн сав газар, хавтангийн хил хязгаар, томоохон хагарлын бүс эсвэл суурийн гүнийг зураглахын тулд цэгүүдийн хоорондох зай хэдэн зуун метрээс хэдэн километр хүртэл байж болно.
– Ирээдүйн масштаб: нэвтрэлт, бөмбөгөр бүтэц эсвэл эрдэсжилтийн байг тодорхойлохын тулд цэгүүдийн хоорондох ойр зай (жишээ нь 50–200 м).
– Микрогравиметр: карстын хөндий, хонгил эсвэл хоосон зай зэрэг жижиг шинж чанаруудыг илрүүлэх маш ойрхон зай. Энэ арга нь өндөр залруулга болон маш нарийн өндрийн хяналтыг шаарддаг.
Байршил болон өндрийн хяналт нь маш чухал бөгөөд учир нь хэдхэн сантиметрийн өндрийн алдаа нь, ялангуяа нарийвчилсан судалгаанд ноцтой гажигтай алдаа гаргахад хүргэдэг. Геодезийн GPS/RTK хэмжилтийг одоо нарийвчлалыг сайжруулахын тулд байнга ашигладаг.
Геологийн хайгуулд гравиметрийн хэрэглээ
1. Ашигт малтмалын хайгуул
Гравиметрийн арга нь төмрийн ордууд, асар их сульфидууд эсвэл никельтэй холбоотой хэт мафикийн нэвчилт зэрэг өндөр нягтралтай хүдрийн биетүүдийг илрүүлэхэд үр дүнтэй байдаг. Хүчтэй эерэг аномалиуд нь анхны сэжүүрийг өгч болох бөгөөд дараа нь цахилгаан дамжуулах чанар болон бүтцийн шинж чанарыг тодорхойлохын тулд соронзон судалгаа эсвэл цахилгаан соронзон аргаар сайжруулж болно.
2. Газрын тос, байгалийн хий
Нүүрсустөрөгчийн хайгуулд гравиметрийг тунамал чулуулгийн ай сав, суурийн өндөрлөг, хавханд нөлөөлдөг антиклин эсвэл хагарал зэрэг том бүтцийг зураглахад ашигладаг. Гравиметр нь давсны бөмбөрцгийг тодорхойлоход тусалдаг, учир нь давсны нягтрал нь хүрээлэн буй тунадаснаас бага байдаг тул сөрөг аномали үүсгэдэг.
3. Геотермаль
Геотермаль системүүд нь ихэвчлэн хагарлын бүтэц, халдлага, чулуулгийн нягтралыг өөрчилдөг гидротермаль өөрчлөлтийн бүсүүдтэй холбоотой байдаг. Гравиметрийн арга нь суурь чулуулгийн хил хязгаар, өөрчлөлтийн хэсэг, халуун шингэний урсгалыг хянадаг бүтцийн замыг тайлбарлахад тусалдаг.
4. Геологийн болон тектоник бүтцийн зураглал
Бүс нутгийн хэмжээнд таталцлын өгөгдөл нь царцдасын зузаан, тектоник блокийн хил хязгаар, магмын сав газар болон нумын геометрийг тайлбарлахад хэрэгтэй байдаг. Эдгээр судалгаанд таталцлын өгөгдлийг ихэвчлэн хиймэл дагуулын таталцлын өгөгдөл болон изостазын загваруудтай хослуулдаг.
5. Гео аюул ба байгаль орчны судалгаа
Микрогравиметрийг ашиглан газар доорх хөндий, живэх нүх, эсвэл суулт үүсгэж болзошгүй хүчтэй цаг агаарын бүсийг илрүүлж болно. Карстын бүсэд энэ арга нь хэт их өрөмдлөг хийхгүйгээр хөндийн газрын зургийг гаргахад тусалдаг.
Тайлбарлах аргууд: чанарын загварчлалаас эхлээд
Гравиметрийн өгөгдлийг тайлбарлах нь аномалийн контурын зургийг харах замаар чанарын хувьд эхэлж болно: сунасан хээ нь хагарал эсвэл литологийн хил хязгаарыг илтгэж болох бол аномаль оргил эсвэл хотгор нь тодорхой нягтралын ялгаатай биетүүдийг илтгэж болно.
Цаашдын шинжилгээнд тоон аргуудыг ашигладаг, тухайлбал:
– Гүн бүтэц (бүс нутгийн) болон гүехэн бай (үлдэгдэл)-ийн нөлөөллийг ялгахын тулд бүс нутгийн болон үлдэгдэл гажигийг ялгах.
– Тодорхой онцлог шинж чанаруудыг тодруулахын тулд үүсмэл шинжилгээ болон шүүлтүүр (жишээ нь дээш/доош үргэлжлэл, өндөр дамжуулалттай/нам дамжуулалттай).
– Таталцлын хүчний хариу урвалд үндэслэн газрын хэвлийн геометрийг байгуулахыг оролддог 2D/3D загварчлал. Загварчлал нь нягтрал болон геологийн хил хязгаарын талаарх таамаглалыг үргэлж шаарддаг тул дэмжих өгөгдөл нь хоёрдмол утгыг бууруулахад маш их тустай байдаг.
Гравиметрийн давуу болон сул талууд
Гравиметрийн аргын давуу талууд нь харьцангуй өртгийн үр ашиг, том талбайг хамрах чадвар, хиймэл (идэвхгүй) эрчим хүчний эх үүсвэр байхгүй, мөн янз бүрийн газар нутгийн нөхцөлд хэрэглэх зэрэг орно. Цаашилбал, гравиметр нь бусад аргуудтай үргэлж харагдахгүй бүтцэд мэдрэмтгий байдаг, ялангуяа нягтралын контраст өндөр үед.
Үүний хязгаарлалтуудад өвөрмөц бус тайлбар, өндрийн алдаа болон топографийн залруулгад мэдрэмтгий байдал, бусад аргуудын дэмжлэггүйгээр маш жижиг эсвэл маш гүн байнд үзүүлэх хариу үйлдэл сулрах зэрэг орно. Хэт туйлын топографитай газруудад газрын гадаргын залруулга нь төвөгтэй болж, өндрийн загвар хангалтгүй бол тодорхойгүй байдлын эх үүсвэр болж болно.
Хаах
Гравиметрийн аргууд нь геологийн хайгуулын чухал хэрэгсэл юм, учир нь тэдгээр нь таталцлын хэмжилтээр дамжуулан газрын доорх чулуулгийн нягтралын хэлбэлзлийг илрүүлж чаддаг. Өгөгдлийг зохих ёсоор залруулж, зохих судалгааны загвартай бол гравиметрийг тунамал чулуулгийн сав газар, тектоник бүтэц, нэвтрэлт, тэр ч байтугай эрдэсжилтийн байг газрын зурагт оруулахад ашиглаж болно. Тайлбарлах хоёрдмол утгатайгаар хязгаарлагдмал боловч гравиметрийг бусад геологи, геофизикийн өгөгдөлтэй хослуулах нь газрын доорхийг ойлгох, хайгуулын эрсдэлийг бууруулах хүчирхэг, үр ашигтай арга болгодог.
