авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Методика и результаты гравиметрических исследований для обнаружения эпицентральной зоны подземного ядерного взрыва

-- [ Страница 2 ] --

где

gизм н – измеренное значение силы тяжести на поверхности земли, мГал;

gизм в – измеренное значение силы тяжести на промежуточной подставке, мГал;

hподст – высота подставки, мм.

    1. Взаимосвязь плотности горных пород и вертикального градиента силы тяжести

По стандартной методике аномалии Буге вычисляются по формуле

gБ i = gi + Wzz * hi 2 G * срст * hi 0, ( 2 )

где

gi – измеренное значение силы тяжести, мГал; Wzz = 0,3086 – значение нормального вертикального градиента гравитационного поля, мГал/м; hi – высота точки наблюдения, отсчитываемая от некоторого условного уровня, м;

2 G = 0,0419; G = 6,67*10-8 – гравитационная постоянная, см3/(г*с2);

срст – средняя плотность промежуточного слоя, г/см3;0 – нормальное значение силы тяжести, мГал.

Значение 0 при съемке на участках малой протяженности изменяется очень мало, и поэтому его можно не учитывать. Параметр срст назначается. Wzz используется в качестве константы, хотя на самом деле эта величина переменная. Значение Wzz i зависит от плотности пород приповерхностного слоя в конкретной точке измерений, средний вертикальный градиент Wzz ср, результат усреднения всех Wzz i зависит от усредненной плотности пород данного исследуемого района, а Wzz вообще не зависит от плотности пород конкретного района.

Значение средней плотности промежуточного слоя срст

( 3 )

Ничего не меняя в формуле ( 3 ), мы получим то значение плотности срст, которое назначили. Для определения отклонения значения средней плотности промежуточного слоя от заданного значения срст, в формуле ( 3 ) заменим Wzz на Wzz i, так как он зависит от конкретной плотности пород под точкой наблюдения, а gБi заменим на gБср i, вычисленные с использованием Wzz ср, потому, что она зависит от усредненной плотности пород исследуемого района. Раскроем gБср i, приведем подобные члены и произведем сокращения, в результате получим

( 4 )

Отклонение от средней плотности пород:

( 5 )

Если произвести вычисления по этой формуле, то получим значения больше реальных. В нашем случае значения, близкие к истинным, получаются по формуле

( 6 )

Знак отклонения от средней плотности берется противоположным знаку разности вертикальных градиентов.

При известном значении Wzz i средняя плотность промежуточного слоя для каждой точки гравиметрических измерений

( 7 )

Зная среднюю плотность, можно вычислить

( 8 )

Формулы ( 7 ) и ( 8 ) выражают взаимозависимость вертикального градиента силы тяжести и плотности горных пород. Таким образом, по методике ГГМ вычисляются значения Wzz i, используемые для вычисления аномалии Буге и значений средней плотности промежуточного слоя ( 7 ) для каждого гравиметрического пункта.

    1. Методика обработки результатов гравиметрических измерений "квазиградиентная гравиметрия"

Методика КГГМ построена на основе корреляционных зависимостей или подобия, в ней используется вычислительный аппарат математической статистики и принимается, что аномальными значениями поля силы тяжести являются отклонения от средних значений, лежащих на линии регрессии, построенной по методу наименьших квадратов на поле значений силы тяжести и высот гравиметрических пунктов. По методике КГГМ вычисляется средний для исследуемого участка Wzz ср, который численно равен тангенсу угла наклона линии регрессии, и, кроме этого, для каждого гравиметрического пункта вычисляются Wzz i. Эти вычисляемые вертикальные градиенты по смыслу отличаются от вертикального градиента поля силы тяжести, поэтому они названы квазиградиентами, а методика, их использующая - квазиградиентной гравиметрией. Значения плотности, вычисляемые по значениям квазиградиентов, являются также трансформированными и, вследствие этого названы квазиплотностями.

Для детального определения значений аномального поля силы тяжести, отображающего плотностные неоднородности исследуемого горного массива, аномальные значения поля силы тяжести сопоставляются с соответствующими "аномальными" значениями поля силы притяжения модели однородного массива. "Аномальными" значениями поля притяжения однородной модели горного массива, в которой по определению нет неоднородностей, будем считать отклонения значений поля силы притяжения однородной модели, имеющей рельеф, от соответствующих значений поля силы притяжения такой же по размерам и плотности однородной модели, но без рельефа. Значения поля силы притяжения модели без рельефа выступают в роли средних, по отношению к которым определяются "аномальные" значения поля силы притяжения модели с рельефом как отклонения от них. Форма поля силы притяжения модели однородного горного массива зависит от соотношения вертикального размера блоков, из которых составлено основание модели (толщина промежуточного слоя) с вертикальными размерами блоков поверхностного слоя модели (рельефом). Она может не являться одновременно ни прямым, ни обратным отображением рельефа, т.е. иметь нулевую с ним корреляцию (не быть подобной рельефу), хотя она функционально связана именно с рельефом.

Разность аномальных значений трансформированного поля силы тяжести и приведенного поля силы притяжения модели однородного горного массива – это аномалии без влияния рельефа, расположенного за пределами исследуемого участка, и регионального фона силы тяжести. При изменении размеров исследуемой площади и/или количества измерений на ней меняются значения Wzz ср, т.е. меняется положение линии регрессии на поле значений поля силы тяжести.

Исходными данными для вычислений по методике КГГМ являются результаты обычных гравиметрических наблюдений, и при этом никаких дополнительных полевых работ, приборов или приспособлений не требуется.

      1. Вычисление среднего вертикального квазиградиента поля силы тяжести

Примем, что значения поля силы тяжести gi в зависимости от высоты гравиметрического пункта hi вблизи дневной поверхности изменяются по линейному закону. Построим поле значений зависимости gi=f(hi), отложив на оси Х значения высоты рельефа, и, используя метод наименьших квадратов, построим на нем прямую линии регрессии. Она пройдет через точку, имеющую координаты, соответствующие среднему значению сил тяжести и средней высоте. Значения gi лежат в окрестности этой прямой, т.е. их можно представить как отклонения от соответствующих им средних значений, лежащих на прямой регрессии. Значение тангенса угла между линией регрессии и осью Х (на ней отложены высоты) является значением среднего вертикального квазиградиента поля сил тяжести для исследуемого участка. Вид функциональной зависимости gi=f(hi) не поддается определению, это вызвано неоднородностями горных пород, слагающих верхние слои Земли случайным образом. Коэффициент парной корреляции значений поля силы тяжести с высотой гравиметрических пунктов

, ( 9 )

где hi – высота точки наблюдения, отсчитываемая от некоторого условного уровня, м;

hс – среднее арифметическое высот точек наблюдения, м;

gi – наблюденное значение силы тяжести, мГал;

gс – среднее арифметическое сил тяжести, мГал;

h – среднее квадратическое высот гравиметрических пунктов, м;

g – среднее квадратическое сил тяжести на гравиметрических пунктах, мГал.

Параметры линейной функции регрессии:

вычисленный вертикальный градиент поля силы тяжести

( 10 )

значения поля силы тяжести на нулевом уровне (h = 0)

( 11 )

средние значения поля силы тяжести для каждого гравиметрического пункта

g ср i = g0 + Wzz в hi, ( 12 )

лежащие на линии регрессии, проходящей через gc конкретного исследуемого участка. Wzz в может значительно отличаться от Wzz. В случае, когда с увеличением высоты гравиметрических пунктов значения поля силы тяжести тоже растут из-за того, что они расположены над более плотными породами, и участки, характеризуемые такого рода зависимостью, занимают большую часть исследуемой площади, Wzz в может иметь даже положительный знак.

Значения gi, не лежащие на линии регрессии, будем считать аномальными, а их отклонения от средних значений g ср i, лежащих на линии регрессии, будем полагать обусловленными влиянием неоднородностей плотности горной породы. Закономерность распределения неоднородностей в горных породах на конкретном участке априори неизвестна, поэтому Wzz в весьма приближенно характеризует зависимость изменения значений поля силы тяжести от высоты и неоднородностей плотности, и применять его для вычисления аномальных значений поля силы тяжести было бы опрометчиво.

 Рис. 2. Положение линий регрессии в начале и в конце процесса статистического-11

Рис. 2. Положение линий регрессии в начале и в конце процесса статистического усреднения с отбраковкой на объекте № 2: – значения gi(hi); 1 – первая прямая регрессии, 2 – последняя прямая регрессии; – первое среднее значение сил тяжести; – последнее среднее значение сил тяжести.

Для нахождения более близкого к истине Wzz ср надо отбросить одно наиболее удаленное от средних значение gi, как безусловно аномальное, а на поле оставшихся g снова вычислить параметры линейной регрессии по формулам ( 9 ) – ( 12 ). Будем повторять этот процесс до тех пор, пока в результате отбраковок не останется 10 % от общего количества значений g. При каждой отбраковке аномального значения поля силы тяжести средние значения рельефа, силы тяжести и угол наклона линии регрессии будут меняться. Оставшиеся значения поля силы тяжести окажутся в ближайшей окрестности линии регрессии, обозначенной на рис. 2 номером 2.

Тангенс угла наклона прямой 2 – Wzz ср в большей мере, чем в начале, соответствует среднему вертикальному квазиградиенту поля силы тяжести над условно однородным массивом, так как значения g, соответствующие более или менее плотным породам отбракованы. Назовем вышеописанный процесс статистическим усреднением с отбраковкой.

В результате статистического усреднения с отбраковкой получается средний вертикальный квазиградиент поля силы тяжести для исследуемого участка Wzz ср ( 10 ). Средние значения поля силы тяжести в зависимости от рельефа для исследуемого участка

gср i = g0 + Wzz ср hi. ( 13 )

Среднее значение квазиплотности для исследуемого участка

( 14 )

противоположно Wzz ср по знаку и может быть отрицательным.

По методике КГГМ можно рассчитать вертикальные квазиградиенты для каждого гравиметрического пункта

Wzz ki = (g i – g0) / hi*-1. ( 15 )

Квазиплотность на каждом гравиметрическом пункте

( 16 )
      1. Определение толщины модели однородного массива

Значения поля силы тяжести – результаты измерений, они не изменяются. Вертикальные размеры блоков модели задаются, и, следовательно, вычисляемые значения поля силы притяжения могут изменяться. При построении модели горного массива можно добиться того, чтобы коэффициент парной корреляции значений поля силы притяжения с рельефом ( 9 ) имел определенное значение. Построим графики коэффициентов парной корреляции значений поля силы тяжести с рельефом, поля притяжения модели с рельефом и измеренных значений поля силы тяжести со значениями поля силы притяжения модели в зависимости от задаваемой толщины модели массива горных пород.

а б
Рис. 3. Графики изменения значений коэффициентов корреляции в зависимости от толщины модели однородного массива: а) объект № 2, сеть № 1; б) объект № 2, сеть № 2

На объекте № 2 внутри сети № 1 была разбита сеть № 2, т.е. исходные данные, принадлежащие сети № 2, входят в состав сети № 1. На рис. 3,а представлены графики изменения значений коэффициентов корреляции наблюденного поля силы тяжести с рельефом, поля притяжения модели однородного массива с рельефом и наблюденного поля силы тяжести с полем силы притяжения модели в зависимости от толщины модели однородного массива на объекте № 2, сеть № 1. На рис. 3б представлены графики изменения значений коэффициентов корреляции, рассчитанные для объекта № 2, сеть № 2.

Выбор толщины модели (толщины промежуточного слоя), при которой значение коэффициента парной корреляции поля силы притяжения с рельефом равно нулю, будем считать обязательным, другие возможные варианты выбора могут быть сделаны по усмотрению исследователя для выявления каких-либо подробностей или особенностей аномального поля.

      1. Приведение значений поля силы притяжения модели однородного массива к значениям поля силы тяжести по величине

Рассчитанные значения поля силы притяжения модели однородного массива gm i,k отличаются от наблюденных значений поля силы тяжести gi,k по величине. Для того чтобы их можно было сопоставить, значения поля силы притяжения надо привести к значениям поля силы тяжести.

Отклонения от средних значений поля силы тяжести

gа i = gi – (Wzz ср hi + gср). ( 17 )

Коэффициент приведения значений поля силы притяжения модели к величинам измеренного поля силы тяжести

s =(max(gа)-min(gа))/(max(gm)-min(gm)). ( 18 )

Значения поля силы притяжения модели, приведенные к измеренным значениям поля силы тяжести

gM i,k = gср + gm * s. ( 19 )

В результате мы получим значения поля силы притяжения модели горного массива, сопоставимые по величине с наблюденными силами тяжести.

      1. Трансформирование значений поля силы тяжести

Wzz ср для исследуемого участка ( 10 ) зависит от неизвестного заранее распределения региональных плотностных неоднородностей. Средний вертикальный квазиградиент поля силы притяжения модели однородного массива Wzz ср м зависит от формы исследуемого массива. Если назначить Wzz ср = Wzz ср м, то будут устранены влияния региональных плотностных неоднородностей и рельефа за пределами исследуемого участка. На новое положение линии регрессии перенесем аномальные значения поля силы тяжести, таким образом, локальные плотностные неоднородности исследуемого участка будут помещены в однородную среду. При вычитании значений «аномалий» однородного массива из соответствующих значений аномалий трансформированного поля силы тяжести будут выделены аномалии без влияния рельефа за пределами исследуемого участка и регионального поля силы тяжести.

      1. Определение средней плотности промежуточного слоя. Модифицированный метод Неттлетона

В методике КГГМ применяется модифицированный метод Неттлетона, по которому при вычислении значений аномалий Буге учитывается зависимость Wzz ср от средней плотности горного массива ( 8 ).

На рис. 4 а, б и представлены графики изменения значений коэффициентов корреляции наблюденного и трансформированного полей силы тяжести в редукции Буге с рельефом в зависимости от назначаемой средней квазиплотности промежуточного слоя.

а б
Рис. 4.Графики изменения значений коэффициентов корреляции поля силы тяжести в редукции Буге с рельефом в зависимости от квазиплотности промежуточного слоя: а) объект № 2, сеть № 1, б) объект № 2, сеть № 2.


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.