Геологический факультет МГУ, кафедра геофизических методов исследования земной коры, тел. 939-30-13.

Авторы - проф. Гайнанов Адонис Гарифьянович, проф. Мелихов Вячеслав Романович.

Курс читается в 4 и 7 семестрах для студентов специальности 011200 - геофизика.

Объем курса - 106 часов, лекции - 80 часов, лабораторные занятия - 12 часов, семинарские занятия - 14 часов.

Форма контроля. 2 коллоквиума, 2 контрольные работы, 5 лабораторных работ с собеседованием; зачет в 4 семестре, курс завершается экзаменом.

Аннотация. Курс включает следующие основные разделы:

1. Физические основы метода гравиразведки.

2. Аппаратура и методика измерений.

3. Основы геологической интерпретации гравитационных аномалий.

4. Применение гравиразведки.

Гравиметрический метод разведочной геофизики. Взаимосвязь с другими методами разведочной геофизики. Геологические задачи гравиметрической разведки. Исторические сведения о возникновении и развитии гравиметрической разведки. Современные проблемы гравиметрической разведки.

Гравитационное поле Земли. Сила тяжести и его потенциал. Притяжение однородного слоя и сферы, их потенциал и его производные. Разложение потенциала силы тяжести в ряд по сферическим функциям. Фигура Земли. Теорема Клеро, Нормальная формула силы тяжести. Вторые производные потенциала силы тяжести, их физический и геометрический смысл. Нормальные значения вторых производных потенциала силы тяжести. Вариации силы тяжести по времени - вековые и приливные. Поправки за влияние приливных сил.

Редукции и аномалии силы тяжести. Геоид и эллипсоид относимости как поверхности приведения силы тяжести. Смешанные и чистые гравитационные аномалии. Характеристика плотностей горных пород и руд. Редукции и аномалии, их физический смысл и применение для геологических целей. Редукция в свободном воздухе. Аномалии в свободном воздухе. Поправка за промежуточный слой, поправка Буге и поправка за рельеф местности. Аномалии Буге. Поправки Брунса и Жонголовича. Редукция Прея. Изостазия и изостатические редукции. Редукция Гленни. Особенности редуцирования силы тяжести на море.

Способы измерения элементов гравитационного поля. Классификация способов измерения ускорения силы тяжести. Абсолютные и относительные определения ускорения силы тяжести. Маятниковый способ измерения ускорения силы тяжести. Баллистический способ определения ускорения силы тяжести и его основные варианты. Измерение ускорения силы тяжести по частоте колебаний нагруженной струны. Спутниковые методы изучения гравитационного поля. Измерение горизонтальных градиентов и кривизны с помощью крутильной упругой системы. Возможности измерения вертикального градиента. Перспективы развития вариометрии.

Статические гравиметры. Основные типы чувствительных элементов гравиметров. Гравиметры 1-го и 2-го рода. Чувствительность гравиметров. Элементарная теория кварцевых астазированных гравиметрров. Индикаторы малых перемещений. Устройство компенсации и измерения силы тяжести. Теплорегуляция. Термостатирование и термокомпенсирование. Герметизация и барокомпенсация. Струнные гравиметры. Сверхпроводящий гравиметр. Телеуправляемые донные и скважинные гравиметры. Регулировка и исследование гравиметров. Установка уровней на минимум чувствительности к наклону. Регулировка чувствительности. Способы эталонирования гравиметров.

Методика наземной и подземной гравиметрической съемки. Мировая гравиметрическая сеть. Национальная опорная сеть. Опорная и рядовая сети съемки. Требование к точности топографического обеспечения съемки. Основные системы наблюдений при измерениях на опорной сети. Уравнивание опорных сетей. Измерения на рядовой сети и их обработка. Независимый контроль и оценка точности измерений. Вычисление аномальных значений ускорения силы тяжести. Способы учета влияния дневного и погребенного рельефа. Оценка точности аномалий силы тяжести. Составление карт и графиков аномалий силы тяжести. Особенности гравиметрических работ в выработках. Методика и техника скважинной гравиметрии. Обработка результатов гравиразведки на ЭВМ. Автоматизированные системы обработки.

Измерение ускорения силы тяжести в движении. Принципы измерения элементов гравитационного поля на подвижном основании. Возмущающие ускорения и наклоны. Способы их учета. Эффект Этвеша и его учет. Особенности маятникового метода измерения ускорения силы тяжести в движении. Измерение силы тяжести в движении с помощью гравиметров. Основные типы набортных гравиметров. Особенности методики измерений ускорения силы тяжести на море и в воздухе. Площадные и профильные съемки. Топографическое обеспечение морской и аэрогравиметрической съемки.

Задачи интерпретации. Общая и частная постановка прямой и обратной задачи. Интегральные формулы для элементов гравитационного поля. Эквивалентность и единственность в обратных задачах. Понятие о корректных и некорректных задачах гравиразведки. Физикогеологические и математические модели интерпретации. Идеи оптимальности моделей. Общая схема геологической интерпретации гравитационных аномалий.

Решение прямой задачи гравиразведки. Основные методы интегрирования при решении прямой задачи для элементарных моделей. Гравитационные эффекты простых моделей - шара, материального стержня, диска кругового цилиндра, параллелепипеда и др. Графические методы решения прямой задачи с помощью палеток. Аппроксимационные способы решения прямой задачи от сложных распределений плотности. Применение ЭВМ при решении прямой задачи гравиразведки.

Решение обратной задачи гравиразведки для изолированных аномальных объектов. Определение параметров моделей геометрически правильной формы способами характерных точек и касательных. Определение параметров моделей с помощью номограмм и палеток. Интегральные способы. Основные методы подбора.

Методы разделения (трансформации) сложных потенциальных полей. Физические предпосылки разделения гравитационных полей на составляющие. Региональные и локальные аномалии. Разделение полей как процесс частотной фильтрации. Основные способы разделения полей - геологическое редуцирование, осреднение, вычисление производных, продолжение поля и его производных в верхнее и нижнее полупространства, корреляционные методы разделения аномалий. Методы регуляризации в некорректных трансформациях поля.

Решение обратной задачи для сложных гравитационных аномалий. Решение обратной задачи для контактной поверхности. Подбор как задача оптимизации. Понятие о детерминистском и статистическом подходах к интерпретации методом подбора. Роль и место априорной информации в методе подбора. Понятие о способах подбора сложных геологических объектов и разрезов на ЭВМ.

Применение гравиразведки. Изучение глубинного строения земной коры и верхней мантии. Гравиразведка при тектоническом районировании. Геологическое картирование с применением гравиразведки. Поиски рудных месторождений. Применение гравиразведки при поисках месторождений нефти и газа. Решение гидрогеологических и инженерно- геологических задач. Перспективы развития гравиразведки.

1. Знакомство с гравиметрической аппаратурой, исследование, эталонирование.

2. Вычисление аномалий силы тяжести и работа с гравиметрическими картами и каталогами.

3. Определение плотности горных пород.

4. Решение прямой задачи гравиразведки с помощью палеток и ЭВМ.

5. Разделение гравитационных аномалий на ЭВМ.

6. Моделирование сложных геологических объектов на ЭВМ.

Миронов В.С. Гравиразведка. Л., Недра, 1980.

Справочник геофизика. Гравиразведка. /Ред. Е.А.Мудрецова. М., Недра, 1981.