1
1. Prospeciunea gravimetricProspeciunea gravimetric este o metod
bazat pe msurarea unui cmp natural care deriv dintr-un potenial.
Prin urmare, acest tip de prospeciune poate fi ncadrat n grupul
metodelor poteniale (Constantinescu, 1964). Prospeciunea
gravimetric studiaz variaiile de la un punct la altul de pe
suprafaa Pmntului ale cmpului gravitii. Aceste variaii sunt
datorate distribuiei neregulate n subsol a corpurilor geologice
caracterizate de valori diferite de densitate, fiind responsabile
de apariia anomaliilor gravimetrice.
Ca aplicaii, prospeciunea gravimetric poate fi folosit n
studiile tectonice (crustale) precum i n cele efectuate cu scopuri
economice (de exemplu, pentru explorarea substanelor minerale utile
solide). Lucrrile de prospeciune gravimetric pot fi realizate
ncepnd de la scar local (de exemplu, localizarea golurilor
subterane) pn la scar regional (de exemplu, separarea unitilor
structurale majore). Msurtorile pot fi realizate n aer, pe ap, pe
uscat i n subteran, n funcie de problema ce urmeaz a fi
investigat.
1.1 Baza fizico-matematic a prospeciunii gravimetrice
Prospeciunea gravimetric cuprinde o serie de metode de cercetare
a subsolului bazate pe studiul variaiilor cmpului gravitii.
Prin cmp se nelege un domeniu din spaiu caracterizat de anumite
proprieti i n care se desfoar anumite fenomene fizice. Clasificarea
cmpurilor se face n funcie de natura forelor care acioneaz n
acesta.
Cmpul gravitii este regiunea din spaiu n care se simte influena
a dou cmpuri, cmpul gravitaional i cmpul de rotaie. Cmpul
gravitaional al Pmntului este cmpul de atracie pe care l creeaz
masa material a globului terestru n spaiul care l nconjoar
(Airinei, 1977). Intensitatea cmpului gravitaional ntr-un punct
oarecare plasat deasupra solului, la altitudinea h, este fora cu
care masa Pmntului, M, atrage masa unitar, m, existent n acel
punct, si este dat de:
(1.1)unde, m = 1, d este raza globului terestru, iar G este
constanta atraciei universale a crei valoare este 6.6710-8 cgs, sau
6.6710-11 Nm2kg-2 . O unitate cgs este egala cu un gal sau, mai
departe, cu un cms-2. Intensitatea cmpului gravitaional ntr-un
punct plasat la suprafaa solului, h = 0, este dat de relaia:
. (1.2)Cmpul de rotaie al Pmntului este cmpul n care acioneaz
fora centrifug, for care tinde s proiecteze n spaiul exterior masa
unitar pe care fora de atracie tinde s o deplaseze spre centrul de
greutate al globului terestru. Marimea intensitatii cmpului de
rotaie este funcie de poziia punctului n care se afl masa unitar,
mai exact de latitudinea punctului, . Dac masa unitar se afl ntr-un
punct plasat la altitudinea h, intensitatea cmpului de rotaie este
dat de relaia:
. (1.3)Cnd masa unitar se afl pe suprafaa solului, h = 0,
intensitatea cmpului de rotaie este dat de relaia:
. (1.4)Deci, cmpul gravitii este alctuit din dou pri. Prima
parte este reprezentat de atracia gravitaional, , iar a doua parte
este reprezentat de fora centrifug corespunztoare rotaiei terestre,
.
Efectul combinat al celor dou pri ale cmpului gravitii (atracia
i rotaia pmntului) asupra unei mase unitare aflate pe suprafaa
Pmntului este dat de relaia:
, (1.5)
unde, reprezint intensitatea cmpului gravitii sau gravitatea i
are semnificaie de acceleraie. Unitatea de msur a gravitii este
galul (1 mgal = 1 cm/s2). n prospeciunea gravimetric se folosete
miligalul, datorit valorilor sczute care trebuie
analizate.Intensitatea cmpului gravitii mai este definit ca fiind
greutatea unitii de mas situat n punctul analizat sau fora
exercitat asupra unitii de mas. Greutatea este egal cu, conform
legii a doua a lui Newton, produsul dintre mas, m, i acceleraia
gravitii, g, din acel punct:
, (1.6)unde, acceleraia gravitii este tot o mrime vectorial, ca
i intensitatea cmpului gravitii, ea fiind definit ca acceleraia
corespunztoare forei greutii, adic creterea constant a vitezei n
unitatea de timp pe care o capt o mas unitar aflat n cdere liber
(Airinei, 1977).
Se consider c greutatea unui corp situat ntr-un punct de pe
suprafaa Pmntului este rezultanta tuturor forelor atractive ale
maselor terestre i extraterestre i a forei centrifuge exercitate
asupra corpului (Airinei, 1977). Valoarea ei variaz de la un punct
la altul pe suprafaa Pmntului, n funcie de valoarea acceleraiei
gravitii din acel punct. Spre deosebire de greutate, masa unui corp
nu depinde de poziia punctului pe suprafaa Pmntului.
n Figura 1.1 am reprezentat forele care acioneaz asupra unui
punct plasat pe suprafaa Pmntului i la altitudinea h.
Figura 1.1 Cmpul gravitaional i cel de rotaie ntr-un punct
plasat la suprafaa solului i la altitudinea h (dup Airinei,
1977)Din punct de vedere teoretic, gravitatea este egal cu derivata
de ordinul 1 a geopotenialului n raport cu direcia vertical, z
(adncimea):
, (1.7)
unde W este geopotenialul.
Geopotenialul este implicat n definirea gravitii deoarece ambele
componente ce intr n alctuirea cmpului gravitii sunt reprezentate
de fore ale cror valori depind de distana dintre sursa cmpului i
punctul analizat. Prin urmare, geopotenialul W este alctuit din
potenialul cmpului gravitaional, V, i potenialul efectului forei
centrifuge, Vc, datorat rotaiei pmntului.
W = V + Vc. (1.8)
Derivarea geopotenialului dup direciile axelor unui sistem de
coordonate Oxyz conduce la obinerea componentelor gravitii dup
aceste direcii:
(1.9)Valoarea absolut a gravitii este dat de:
(1.10)
Valoarea absolut a gravitii se msoar cu pendului i servete, de
exemplu, la studiul formei pmntului. Variaiile absolute de
gravitate de la un loc la altul constituie baza prospeciunii
gravimetrice.
Lund n considerare domeniul restrns n care se efectueaz
msurtorile n cadrul prospeciunii gravimetrice, avem:
, (1.11)
unde, (0) definete punctul de referin (originea sistemului de
coordonate).
ntr-un punct oarecare avem:
. (1.12)
Deoarece influenele componentelor x i y ale gravitii sunt foarte
mici, putem considera c gravitatea g este aproximativ egal cu
componenta z a gravitii, g ~ gz. Pentru a obine informaii privind
modul n care variaz gravitatea pe direcie orizontal i vertical, se
calculeaz gradientul gravitii.
Derivnd componenta z a gravitii dup direcia orizontal l, se
obine gradientul orizontal al gravitii:
. (1.13)
Gradientul vertical al gravitii este dat de:
. (1.14)
Variaiile cmpului gravitii
Studiile gravimetrice efectuate pn n prezent au artat c exist
trei tipuri de variaii ale cmpului gravitii:
a) Variaii normale date de turtirea pmntului, micarea de rotaie
a acestuia, atracia Lunii i a Soarelui asupra pmntului;b) Variatii
locale date de altitudinea punctului de msur, de variatia
densitatii rocilor dintre acest punct i planul la care se reduc
msurtorile gravimetrice;c) Variaii neregulate datorate distribuiei
neregulate a densitii rocilor i formaiunilor geologice n
subsol.
a) Variaiile normale ale gravitii
Prelucrarea datelor gravimetrice necesit folosirea unor
aproximri pentru simplificarea calculelor matematice. Astfel, forma
pmntului este aproximat cu un geoid (suprafaa acestuia corespunde
cu nivelul linitit al mrilor prelungit sub continente). Suprafaa
geoidului este o suprafa echipotenial, adic o suprafa pe care fora
gravitii este perpendicular pe ea n orice punct. Deoarece suprafaa
geoidului este destul de complicat, prezentnd ondulaii legate de
neregularitile reliefului i ale distribuiei de densiti din subsol,
forma normal a globului terestru este cea reprezentat de sferoidul
terestru.
Figura 1.2 Reprezentarea n domeniul uscat i marin a formei
geoidului (5) i a elipsoidului (2), 1 oceanul, 3 direcia firului cu
plumb, 4 continent
Sferoidul terestru corespunde unui pmnt ideal, fr neregulariti
locale ale suprafeei ce l limiteaz i cu o stratificaie orizontal a
densitii maselor terestre.
n cazul unui pmnt ideal a crui suprafa coincide cu un sferoid,
aciunea combinat a atraciei gravitaionale i a forei centrifuge dat
de rotaia pmntului asupra unui punct de pe suprafaa pmntului va
defini gravitatea normal, o, n acel punct. Valoarea gravitii
normale depinde de poziia pe glob a punctului de msur, mai precis
de latitudinea punctului. Influena formei pmntului i a rotaiei
acestuia difer de la o poziie la alta a punctului de msur. Forma
pmntului intervine prin abaterea de la forma perfect a sferoidului,
iar rotaia prin acceleraia centrifug a crei proiecie pe verticala
locului se scade din acceleraia gravitaional. Variaia gravitii
normale este exprimat de relaia:
o = e (1 + sin2 sin2), (1.15)unde este latitudinea punctului pe
sferoid, e este valoarea normal a gravitii la ecuator (unde = 0).
Aceti parametrii au valori diferite n funcie de formula n care sunt
folosii:Formula Silva Cassinis: e = 978.049; = 0.0052884; =
5910-7Formula Helmert 1901: e = 978.030; = 0.005302; =
7010-7Formula Krasovski: e = 978.049; = 0.005303; = 5910-7
n prospeciunea gravimetric este important formula gradientului
orizontal normal al gravitii normale (orientat dup nord):
. (1.16)
n derivare s-a neglijat termenul al treilea din variaia normal a
gravitii. Dac considerm ca raz medie a pmntului este RN = 6370 km,
iar valorile celorlalte constante sunt luate dup formula Krasovski,
obinem, exprimat n mgal/km:
. (1.17)
Aceast relaie poate fi folosit n reducerile de latitudine a
gravitii atunci cnd nu avem valori deja calculate.
b) Variaiile locale ale gravitii
n aceasta categorie intr variaiile legate de altitudinea
punctului de msur, de densitatea stratului intermediar i de
relief.
Variaia gravitii cu altitudinea const n scderea valorilor
gravitii datorit deprtrii de masele atractive. Considernd c pmntul
are raza medie R, gradientul vertical normal al gravitii normale
este dat de formula:
. (1.18)Variaia gravitii normale cu altitudinea, cunoscut i ca
variaia n aer liber a gravitii, este dat de:
, (1.19)unde gradientul vertical normal = - 0.3086 mgal/m.
Variaia gravitii cu stratul intermediar
Stratul intermediar este asimilat cu o plac omogen de extindere
orizontal infinit i de grosime egal cu altitudinea h a punctului de
msur. Variaia gravitii cu stratul intermediar, numit i efectul
Bouguer, este dat de:
gB = 2Gh, (1.20)unde valoarea constantei 2G este
0.04191.Variaiile neregulate ale gravitii sunt datorate
distribuiilor neregulate de densitate din subsol.
1.2 Bazele geologice ale prospeciunii gravimetrice
1.2.1 Parametrii cheie utilizai n studiul anomaliilor
gravimetrice
Distribuia neregulat a densitii n subsol este responsabil pentru
variaia cmpului gravitii. Prezena acestor neregulariti se reflect n
apariia anomaliilor gravimetrice, anomalii care pot fi studiate
prin urmtorii factori:
a) contrastul de densitate dintre obiectul geologic i rocile
nconjurtoare;
b) volumul obiectului geologic i contrastul de mas;c) adncimea i
forma obiectului geologic;d) gradul de izolare al obiectelor
geologice, respectiv distana care le separ;a) Contrastul de
densitate dintre obiectul geologic i rocile nconjurtoare
Proprietatea fizic a rocilor sau a formaiunilor geologice pe
care se bazeaz prospeciunea gravimetric este densitatea; ea este
ntlnit sub dou noiuni: densitatea mineral, care reprezint masa
unitii de volum a substanei minerale din roc; densitatea natural,
care reprezint masa unitii de volum a rocii n totalitatea ei.
Mai exact, densitatea mineral definete numai densitatea
granulelor minerale i a cimentului dintr-o roc, iar densitatea
natural se refer la roca n starea natural n care se prezint.
n situaia n care porii rocii sunt ocupai de fluid, densitatea
rocii se calculeaz folosind relaia:
R+F = R(1 ) + F, (1.21)
unde, R este densitatea matricei rocii, F este desitatea
fluidului i este porozitatea rocii.
Valorile densitii rocilor se determin prin metode directe i
indirecte. Msurtorile directe de densitate implic determinri n
laborator pe eantioane de roc. Valorile msurate nu pot fi
considerate exacte pentru c eantionul de roc este scos din mediul
lui natural, mediu n care exist un anumit regim de umiditate i
presiune.
Cercetrile efectuate pn n prezent au artat c valorile de
densitate determinate direct sunt, n general, mai mici dect cele
reale. Precizia valorilor de densitate determinate direct este
important cnd analizm rocile plasate la adncimi foarte mici. n
aceast situaie, densitatea este cerut de reducerile de relief i
altitudine aplicate datelor gravimetrice de teren. Pentru astfel de
calcule este necesar cunoaterea valorii absolute a densitii. n
cazul rocilor plasate la adncimi mari, ne intereseaz mai mult
contrastul de densitate dintre rocile ce constituie obiectul
geologic i rocile nconjurtoare.
Densitatea poate fi determinat i prin metode indirecte,
calculele fiind bazate pe msurtori gravimetrice sau pe evaluarea
altor parametrii fizici naturali. Ca exemple de astfel de metode ar
fi metoda profilelor gravimetrice pe sol, metoda sondajelor
gravimetrice i metoda bazat pe analiza carotajului -.
Factorii care influeneaz densitatea rocilor
O roc este considerata un sistem de minerale cu caracteristici
diferite; din acest motiv, densitatea de la un punct la altul n
interiorul aceleiai roci poate fi diferit. De aceea spunem c pentru
fiecare tip de roc avem nu o singur valoare de densitate ci un
interval de densiti. Astfel, n cazul rocilor sedimentare, factorii
de care depinde densitatea sunt:
natura mineralogic a granulelor minerale care constituie roca,
gradul de consolidare i compactizare a rocii, porozitatea i
adncimea. Domeniile de variaie a densitii sunt mai mari n cazul
rocilor friabile (nisipuri, aluviuni, soluri) i mai mici n cazul
celor consolidate (conglomerate, gresii, marne, argile compacte).
Studiile gravimetrice au artat c pot exista local i inversiuni ale
valorilor de densitate. Astfel, exist conglomerate mai puin dense
dect argilele i marnele sau pot exista calcare i dolomite mai puin
dense dect gresiile. n ordinea creterii valorilor de densitate avem
urmtoarea succesiune de roci sedimentare: loess, nisip, marne,
argile, conglomerate, gresii, calcare i dolomite.
n cazul rocilor metamorfice s-a constatat c densitatea variaz
invers proporional cu gradul de metamorfism. Ali factori care
influeneaz valorile densitii sunt natura rocilor care au fost
implicate n procesul de metamorfism (sedimentare, eruptive),
structura rocilor (rocile istuoase sunt mai puin dense dect cele
compacte sau vitroase), gradul de fisurare i umiditatea. n ordinea
creterii valorilor de densitate se cunoate urmtoarea succesiune de
roci metamorfice: micaisturi, gneise, filite, calcare cristaline i
amfibolite.n cazul rocilor eruptive, densitatea depinde de
coninutul de cuar. Ali factori care influeneaz valorile de
densitate sunt modul de cristalizare, mrimea cristalelor, coninutul
de material amorf, natura i procentul mineralelor secundare,
coninutul de ap interstiial. Msurtorile au artat c densitatea
variaz n limite destul de largi pentru acelai tip de roc, aceast
variaie fiind dat de influenele acestor factori.
Tipuri de variaii ale densitii: Variaia brusc de densitate,
apare ntr-o succesiune de strate caracterizate de valori diferite
de densitate atunci cnd se trece dintr-un strat n altul, n
formaiuni geologice afectate de accidente structurale, n cazul
intruziunilor magmatice n formaiuni sedimentare sau metamorfiece
etc.
Variaia gradat de densitate, atunci cnd se trece gradat de la un
tip de roc la alta n interiorul aceleiai formaiuni geologice, cnd
densitatea crete gradat cu adncimea n interiorul aceleiai formaiuni
geologice. Variaia se poate face pe un interval mai mare sau mai
mic de adncime.Orice variaie de densitate se reflect ntr-un
contrast de densitate care poate fi negativ sau pozitiv. b) Volumul
obiectului geologic i al contrastului de mas
n general, volumul unui obiect nu are o influen independent
asupra anomaliei gravimetrice. Combinat cu contrastul de densitate,
el se reflect n anomalii prin contrastul de mas. Deoarece
contrastele de densitate pot fi pozitive sau negative i contrastele
de mas pot fi pozitive sau negative. n prospeciunea gravimetric,
termenul de contrast de mas este nlocuit cu cel de mas anomal sau
mas relativ. n acest fel, atunci cnd avem un contrast de mas
negativ considerm c avem un deficit de mas, iar cnd avem un
contrast de mas pozitiv considerm c avem un exces de mas. Deoarece
contrastul de mas este rezultatul influenei a doi termeni, fr de
care nu se poate exprima, nu poate fi considerat un parametru cheie
n prospeciunea gravimetric. Exemple de contraste de mas interesante
n prospeciunea gravimetric:
creterea continu a densitii cu adncimea n aceeai formaiune
geologic; aceast cretere este dat de creterea gradului de
compactare a acesteia, prin nchiderea porilor;
variaia lateral de facies n cadrul aceleiai formaiuni geologice;
n general, nici o formaiune geologic ce se extinde pe distane
foarte mari nu are acelai coninut petrografic;
variaia de densitate pe direcie vertical dat de prezena
accidentelor tectonice;
prezena unor acumulri de substane minerale utile (zcminte
metalifere, de sulfuri metalice, de sare etc);
Prospeciunea gravimetric are rezultate foarte bune n cazul n
care n zona analizat exist un contrast de mas generat de un singur
obiect geologic. n cazul n care avem doua sau mai multe obiecte
geologice dispuse, mai mult sau mai puin, unele sub altele pe
direcie vertical, efectul acestora apare cumulat n anomalia
gravimetric. n astfel de situaii, prelucrarea datelor gravimetrice
n scopul identificrii obiectelor geologice responsabile de apariia
anomaliei este mai complex.
c) Adncimea obiectelor geologice
Rezultatele studiilor gravimetrice au artat c nu orice obiect
geologic se reflect ntr-o anomalie gravimetric. Principalul
parametru care determin reflectarea ntr-o anomalie este contrastul
de densitate. Pe lng acesta, foarte importan este adncimea la care
se afl obiectul geologic. Astfel, cu ct adncimea la care este
plasat un obiect geologic este mai mare cu att influena lui asupra
anomaliei este mai mic. Teoretic, orice obiect geologic situat n
crusta terestr ar trebui s se relfecte ntr-o anomalie gravimetric,
dac se realizeaz un contrast de densitate ntre el i rocile
nconjurtoare.
d) Forma obiectelor geologice
Forma sub care apare un obiect geologic n subsol influeneaz
forma anomaliei gravimetrice cartat la suprafaa solului. Aceast
dependen este mai mare atunci cnd obiectul geologic se afl la o
adncime mai mic. Prezena accidentelor tectonice (cute, falii), a
contactelor dintre intruziunile eruptive, acumulrile de substane
minerale utile, i rocile nconjurtoare, n subsol se reflect, de
asemenea, n forma anomaliei gravimetrice.e) Gradul de izolare a
obiectelor geologice
Prelucrarea datelor gravimetrice a artat ca efectele corpurilor
geologice plasate la distane, msurate pe orizontal, mai mici de
dublul adncimii corpurilor se cumuleaz ntr-o singur anomalie.
1.2.2 Tipuri de anomalii gravimetrice
O clasificare general a anomaliilor presupune c avem urmatoarele
tipuri de anomalii:
- anomalii regionale,
- intermediare, n cazul n care structura geologic a subsolului
este foarte complicat,- locale.
Factorii care determin gradul de regionalitate al unei anomalii
sunt contrastul de densitate, volumul obiectelor geologice i
adncimea acestora. n general, se consider c anomaliile regionale
sunt determinate de obiecte geologice plasate la adncimi mari, iar
cele locale de obiecte geologice plasate la adncimi mici.
Excepiile de la aceast regul sunt date de urmtoarele
situaii:
prezena variaiilor laterale de facies ntr-o formaiune geologic
dezvoltat pe o distan foarte mare i la adncime mic; efectul
acesteia const n apariia unei anomalii gravimetrice regionale;
comportamentul fundamentului cristalin ntr-un bazin de
sedimentare; fundamentul fiind constituit din roci mai dense,
metamorfice i eruptive, coboar spre centrul bazinului determinnd
scderea gravitii;
prezena unei variaii laterale de facies tip trecerea de la roci
psamitice, prezente pe marginea unui bazin de sedimentare, la
rocile pelitice, din centrul acestui bazin.
1.2.3 Tipuri de probleme rezolvate folosind prospeciunea
gravimetric (NU)Prospeciunea gravimetric poate fi folosit pentru
rezolvarea problemelor de:
a) geologie structural regional
- delimitarea unitilor structurale regionale din platforme i
arii geosinclinale, bazine de sedimentare etc,
- determinarea reliefului fundamentului cristalin, a
reliefurilor ngropate, reliefului de eroziune din zonele de
platform,
- determinarea structurii fundamentului cristalin (horst-uri,
grabene),
- determinarea variaiilor laterale de facies n cuvertura
sedimentar,
- localizarea intruziunilor eruptive n cuvertura sedimentar. b)
geologie economic
- determinarea structurilor favorabile acumulrii hidrocarburilor
(anticlinale, reliefuri ngropate, domuri de platform etc),
- localizarea masivelor de sare,
- determinarea tectonicii cuverturii bazinelor carbonifere,
- localizarea zcmintelor metalifere cu coninut bogat n
minereuri.
c) hidrogeologie- stabilirea limitelor laterale ale bazinelor de
sedimentare,
- evidenierea accidentelor tectonice (falii, flexuri,
anticlinale etc),
- localizarea intruziunilor magmatice (dzke-uri, piloniete) din
cuvertura sedimentar.
d) geologie tehnic
- determinarea extinderii laterale i n adncime a depozitelor de
materiale de construcii (nisip, pietri, marne, roci eruptive
etc),
- stabilirea reliefului depozitelor de suprafa n vederea
realizrii unor construcii mari i a lucrrilor de art (hidrocentrale,
termocentrale, fabrici, uzine, poduri, viaducte etc).
1.3 Metrologia cmpului gravitii
1.3.1 Tipuri de instrumente folosite in prospeciunea
gravimetric
Instrumentele folosite n prospeciunea gravimetric poart numele
de gravimetre. n funcie de mrimea gravimetric pe care o msoar
avem:
Instrumente care msoar valoarea absolut (g) sau relativ (g) a
gravitii: aparate pendulare si gravimetre statice; valoarea absolut
a lui g este valoarea obinut ntr-un anumit punct i la un anumit
moment de timp, iar valoarea relativ a lui g este dat de diferena
dintre msurtorile efectuate ntre dou puncte, din care unul este de
referin. Instrumente care msoar gradientul potentialului gravitii:
balanele de torsiune, determin valorile a patru gradieni de ordinul
II ai potenialului gravitii (Wxz, Wyz, Wxy, W); gradientometrele,
determin dou componente ale gradientului orizontal total (Wzx i
Wzy).
Aparate pendulareCel mai simplu pendul este reprezentat n Figura
1.3 (Wahr, 1996). Masa, m, este ataat de un fir de lungime l si de
greutate neglijabil.
Figura 1.3 Schia celui mai vechi tip de gravimetru: pendulul
Fora gravitaional, F, este dat de produsul dintre masa i
acceleraie:
, (1.22)iar:
, (1.23)unde, este frecvena unghiular a micrii.
Fora F poate fi scris ca fiind egal cu:
F = - mgsin. (1.24)Din relaiile (1.22) i (1.24) se obine:
, (1.25)
. (1.26)tiind c pentru = 0, sin = 0, rezult c pentru unghiuri
foarte mici, putem aproxima sin cu . Prin urmare, relaia (1.26)
devine:
, (1.27)sau
. (1.28)Soluia ecuaiei este:
, (1.29)unde
. (1.30)Valoarea gravitii g se determin pe baza relaiei:
, (1.31)prin msurarea perioadei T i cunoaterea lungimii l a
firului pendulului.Balanele de torsiune Din punct de vedere
constructiv, principala component a unei balane de torsiune este
sistemul deformabil (Constantinescu, 1966); firul de torsiune OO
este conectat de mijlocul prghiei P1P2, la capetele creia sunt
ataate dou mase, m1 i m2 (Figura 1.4). Directia firului de torsiune
coincide cu directia verticala ce trece prin centrul de greutate al
pirghiei, unde este legat firul de torsiune. Echilibrul sistemului
se realizeaz n momentul n care cuplul gravific este egal cu cuplul
de torsiune al firului. Mrimea i direcia gravitii n punctele O, P1
i P2 sunt obinute prin determinarea unghiului de rotire i tiind
torsiunea firului. n practic, sistemul deformabil poate prezenta
mai multe forme (Figura 1.5). Firele de torsiune sunt confecionate
din platin, iridiu, tungsten; diametrul firelor este de 30 40 .
Masele ataate prghiilor sunt de aprox 20 g i sunt confecionate din
aur.
n funcie de modul de construcie ale balanelor avem urmtoarea
clasificare (Constantinescu, 1966):
Balane de torsiune de ordinul I (prima balan Etvs) sau balane
simetrice, la care sistemul elastic este reprezentat in Figura
1.5a; Balane de torsiune de ordinul II (a doua balan Etvs) sau
balane asimetrice, la care sistemele elastice au una din formele
reprezentate n Figura 1.5b, c i d. Precizia de msurare este de 2 3
Etvs.
Figura 1.4 Balana de torsiune
Figura 1.5 Exemple de sisteme elastice folosite pentru
construcia balanelor de torsiune
Gradientometrele
Acestea sunt nite balane de torsiune modificate (Constantinescu,
1964). Un exemplu de gradientometru este reprezentat n Figura 1.6
Aparatul conine patru sisteme elastice de torsiune de tip Etvs de
ordinul II. Fiecare sistem este constituit dintr-un tub de aluminiu
cu diametrul de 3 mm i lungime 40 cm; la fiecare capt al tubului
este atasat cte o mas cu greutate de 9 g. Sistemul este suspendat
de un fir de torsiune care trece prin axa tubului i este fixat la
un cap de torsiune. Poziia de echilibru a sistemului este atins
ntr-un interval de timp foarte mic, de 1 3 min, deoarece distana pe
orizontal dintre cele dou mase este foarte mic. Cele patru sisteme
sunt montate ntr-un singur corp. Stabilitatea aparatului,
posibilitatea de orizontalizare i orientare a aparatului pe diverse
azimute sunt asigurate de un dispozitiv de rotire n plan orizontal,
o calota sferic i o plac de aluminiu, componente care intr n
construcia aparatului (Figura 1.7).
Mrimile msurate cu acest aparat sunt Wzx i Wzy; determinarea
acestor mrimi este asigurat de efectuarea citirilor dup dou
azimute, 0o i 180o. Pentru a se obine precizii mai mari se
efectueaz citiri dupa patru azimute, 0o, 90o, 180o i 270o; n acest
fel se obin cte dou valori independente pentru Wzx i Wzy, valoarea
final fiind dat de medierea valorilor independente. Durata unei
msurtori este de 8 10 min.
Figura 1.6 Schema unui sistem elastic din construcia
gradientometrului GRBM-2
Figura 1.7 Gradientomentrul GRBM-2Gravimetrele
Din punct de vedere constructiv, exist gravimetre statice i
astatice.
Gravimetrele statice sunt des folosite n lucrrile de prospeciune
gravimetric (Constantinescu, 1966; Airinei, 1977). Primul
gravimetru de acest tip a fost construit n anul 1930. n prezent se
cunosc peste o sut de tipuri de gravimetre statice. Principiul de
funcionare al acestuia se bazeaz pe metoda determinrii statice,
metod n care se menine n echilibru un sistem cunoscut; asupra
acestui sistem acioneaz o for necunoscut ce trebuie determinat prin
intermediul unei alte fore care este cunoscut sau msurabil. Fora
necunsocut ce actioneaz asupra sistemului este reprezentat de cmpul
gravitii. Fora care este cunoscut sau msurabil este reprezentat de
fora elastic a unui arc, presiunea unui gaz, fora electromagnetic a
unui curent electric etc (Airinei, 1977). Precizia acestui tip de
gravimetru este de 0.1 0.01 mgali. Durata unei singure citiri este
mai mic de un minut.
Gravimetrele astatice folosesc arcuri de lungime zero, n care
tensiunea este proporional cu lungimea fizic a arcului (Milsom,
2003). n Figura 1.8 este reprezentat schematic un gravimetru
astatic.
Figura 1.8 Schia unui gravimetru astatic (din Milsom,
2003)Msurtorile sunt efectuate prin rotirea butonului care acioneaz
asupra arcului principal, mrindu-i sau sczndu-i lungimea, ce
modific poziia masei aducnd-o n poziia standard; arcul principal
este considerat un sistem elastic principal.
Gravimetrele Worden i Sodin au dou arcuri auxiliare, unul pentru
ajustri fine i unul pentru ajustri grosiere. Gravimetrul La Coste
nu are arcuri auxiliare, msurtorile fiind efectuate prin acionarea
punctului de suport al arcului principal.
n cazul gravimetrelor Worden i Sodin, arcurile sunt confecionate
din cuar i sunt plasate n camere vidate care ofer o protecie asupra
variaiilor de temperatur. Aceste variaii determin apariia unui
drift de perioad scurt al crui efect trebuie cunoscut i nlturat din
msurtorile gravimetrice. Monitorizarea drift-ului se face prin
efectuarea de msurtori n staia de baz. n timpul deplasrii acestor
dou tipuri de gravimetre ntre punctele de msur, arcurile nu pot fi
blocate, prin urmare trebuie evitate ocurile sau aezarea pe
suprafee cu nclinri mai mari de 45o. Scara pe care se citesc
valorile de gravitate variaz ntre 500 2000 g.u. ( 1 miligal = 10
g.u.). n cazul n care se depete valoarea maxim, scara trebuie
modificat. Precizia msurtorilor efectuate cu gravimetrele Worden i
Sodin este de 0.1 g.u.
Gravimetrul La Coste folosete arcuri de oel; deoarece oelul
conduce mai bine cldura, folosirea acestor gravimetre necesit
efecuarea unor controale termostatice. Greutatea gravimetrului La
Coste este de aprox 5 kg i funcioneaz pe baz de baterii
rencrcabile. Avantajul folosirii acestui tip de gravimetru este
reprezentat de faptul c permite blocarea arcului n timpul deplasrii
pe teren; n plus, s-a constatat c arcurile nu sunt sensibile la
vibraii. Poziionarea corect a aparatului este realizat cu ajutorul
a dou nivele (Figura 1.9). Precizia msurtorilor efectuate cu
gravimetrul La Coste este de 0.1 g.u.
n Figura 1.10 este reprezentat schematic gravimetrul La Coste
Romberg (Keary and Brooks, 1991). Poziia masei de greutate mg este
afectat de variaiile de gravitate. Pentru efectuarea unor msurtori
cu precizie ridicat, arcul este de lungime-zero, ceea ce nseamn c
este pretensionat n timpul confecionrii acestuia astfel nct fora
care acioneaz asupra lui cu scopul de a-l readuce la poziia iniial
este proporional cu lungimea fizic a arcului i nu cu mrimea
deformrii arcului. Valorile maxime msurate cu acest gravimetru sunt
de 50000 g.u.
n Figura 1.11 sunt reprezentate trei tipuri de gravimetre
folosite n prezent pentru msurtori.
Figura 1.9 Gravimetrul La Coste, detaliu (din Milsom, 2003)
Figura 1.10 Schia gravimetrului La Coste-Romberg (dup Keary and
Brooks, 1991)
Figura 1.11 Gravimetrele La Coste (stnga), Worden (centru) i
Sodin (dreapta)
(din Milsom, 2003)
Gravimetrele pot fi folosite pentru msurtori pe mare. Precizia
msurtorilor este mai mic dect cea obinut pe uscat deoarece intervin
acceleraiile orizontale i verticale date de deplasarea vasului i de
aciunea valurilor. Valorile acestor acceleraii sunt considerate
zgomote de mare amplitudine i trebuie eliminate din datele
msurate.
Acceleraiile orizontale date de valuri, de exemplu, pot fi
eliminate prin plasarea gravimetrului pe o platform girostabilizat,
orizontal, astfel nct gravimetrul s fie sensibil numai la
acceleraiile verticale (Keary and Brooks, 1991). Deviaia platformei
de la orizontal produce erori mai mici de 10 g.u. Aciunea valurilor
poate genera acceleraii verticale; efectul acestora poate fi
eliminat prin folosirea unui sistem de suspensie sau prin medierea
valorilor msurate pe un interval de timp mult mai mare dect
perioada maxim a micrii valurilor, cunoscut ca fiind de aprox 8 s.
Efectele oscilaiilor pe vertical ale vasului, deasupra i sub planul
dat de suprafaa medie a mrii, sunt eliminate prin medierea
valorilor msurate ntr-un interval de cteva minute.
Gravimetrele pot fi folosite i pentru efectuarea de msurtori n
aer. Msurtorile se efectueaz pe profile paralele; altitudinea la
care zboar aparatul trebuie s fie constant. 1.3.2 Etapele efectuate
pentru realizarea msurtorilor gravimetrice Efectuarea msurtorilor
de teren const n realizarea urmtorilor pai (Airinei, 1977):
Pichetajul, este operaia de marcare pe teren a punctelor de
observaie; aceste puncte trebuie sa fie vizibile, suprafata solului
pe care acestea sunt amplasate trebuie sa fie plana, vatra staiei s
fie pe pmnt tare i, n plus, trebuie s fie marcate pe teren cu
ajutorul unor rui vopsii, pe care sunt trecute numerele staiilor, i
amplasai n mijlocul vetrei.
Planimetria, se desfoar n dou etape: executarea unor triangulaii
proprii msurtorilor gravimetrice i realizarea msurtorilor pe
profilele reelei prin drumuiri de teodolit sau busol; coordonatele
obinute vor fi folosite in calculul reducerilor.
Nivelmentul, prin varianta geometric, este realizat cu scopul de
a stabili cota relativ sau absolut a fiecrei staii; nivelmentul
trigonometric este folosit pentru determinarea cotelor medii ale
compartimentelor din jurul fiecrei staii (punct de msur).
Msurtorile gravimetrice se execut n cicluri de staii; numrul
staiilor dintr-un ciclu este condiionat de caracteristicile tehnice
ale gravimetrului (drift-ul i natura compensrii variaiilor de
temperatur). Fiecare ciclu se sprijin pe o staie de baz i una de
control sau de legtur.
Efectuarea unei msurtori gravimetrice n punctul de msur const
n:
- orizontalizarea aparatului;
- eliberarea sistemului gravimetric din sistemul de blocare, dac
este cazul,
- compensarea deformrii prin acionarea dispozitivelor de pe
gravimetru i citirea numrului de diviziuni pe scara
instrumentului,- recitirea, pentru a detecta erorile de msur,
- notarea parametrilor punctului de msur (poziie etc), a staiei,
momentul msurtorii etc.
Variaia gravitii ntre dou puncte este dat de relaia:
g = n, (1.32)unde, n reprezint diferena ntre citirile din cele
dou puncte de observaie, reprezint parametrul care face conversia
ntre unitile gradate citite i valorile de gravitate.
n fiecare punct se fac cel puin dou msurtori, iar eroarea nu
trebuie s depeasc valoarea prevzut pentru acel gravimetru.
1.3.3 Reelele gravimetrice
Punctele de observaie sunt dispuse n reele ce acoper diferite
suprafee n funcie de zona studiat. Exist dou tipuri de reele:
- de sprijin,
- de prospeciune.
Reelele gravimetrice de sprijin sunt reprezentate de reelele
naionale i locale, fiind considerate reele fundamentale. Msurtorile
efectuate pe astfel de reele pot fi folosite n geodezie (studii
tectonice) i geologie.
n funcie de densitatea staiilor realizate, reelele de sprijin se
mpart n reele de ordinul I, II i III. Reeaua de ordinul I are
staiile plasate uniform pe teritoriul rii, grupate n una sau mai
multe triangulaii. Reelele de ordinul II i III cuprind staii
grupate pe poligoane de drumuire.
Reelele locale sunt folosite n studiile de prospeciune, punctele
de msur acoperind o suprafa redus.
Reelele gravimetrice de prospeciune sunt reele cu ochiuri de
form ptrat, dreptunghiular, triunghiular; punctele de msur sunt
plasate n nodurile reelei. Profilele pe care se pot efectua
msurtori urmresc, de regul, traseul cilor de comunicaie; n acest
fel se realizeaz o reea de profile.
n funcie de suprafaa acoperit avem urmtoarele tipuri de
reele:
- reea de recunoatere, cu staii plasate la distane de 8 200
km2,
- reea de cercetare, cu staii plasate la distane de 1 8 km2,
- reea de detaliu, cu staii plasate la distane de 0.01 1
km2,
- reea de mare detaliu, cu staii plasate la distane de 0.0025
0.01 km2.
Tipul de reea ce urmeaz a fi folosit se alege n funcie de
problema care urmeaz a fi analizat.
Caracteristicile unei reele sunt urmtoarele:
- echidistana staiilor,
- distana dintre profile i modul de aezare al profilelor.
Poziionarea punctelor de msur se face prin msurtori topografice.
Orice lucrare de prospeciune gravimetric necesit efectuarea unor
msurtori topografice care s se determine coordonatele coordonatele
(x, z, y) staiilor. n plus, prin astfel de msurtori se determin
cotele medii pentru diverse compartimente ale reliefului, valori
necesare n reducerile de relief. Precizia msurtorilor topografice
depinde de tipul de lucrare gravimetric ce urmeaz a fi efectuat.
Astfel, pentru lucrrile de detaliu este necesar o precizie de 10 20
cm, pentru lucrri cu caracter regional este necesar o precizie de
aprox. 1 m.
1.4 Prelucrarea datelor gravimetriceMrimea msurat pe teren poart
numele de valoare msurat (Airinei, 1977); aceast mrime nu conine
efecte date de influene instrumentale. Factorii care se reflect n
aceast mrime sunt urmtorii:
condiiile locale de suprafa, cum ar fi altitudinea i relieful
suprafeei topografice;
distribuia normal a maselor de roci din interiorul globului
terestru, considernd ipoteza unui glob terestru omogen;
distribuia neomogen a maselor de roci n crusta terestr;
distribuia neomogen a maselor de roci n interiorul globului
terestru.
n prospeciunea gravimetric se analizeaz efectele date de
distribuia neomogen a maselor de roci prezente n crust i n
interiorul globului terestru. Influenele condiiilor locale de
suprafa i a distribuiei normale a maselor de roci n interiorul
globului terestru asupra valorii msurate trebuie sa fie eliminate n
etapa de prelucrare a datelor gravimetrice. Eliminarea acestor
efecte se face prin aplicarea unor reduceri (corectii)
geofizice.
Tipurile de reduceri care se aplic datelor gravimetrice sunt
urmtoarele:
Reducerea n aer liber, RF, se aplic pentru a elimina influena
altitudinii punctului de msur:
RF = 3.086 h,
unde h este exprimat in metri. Reducerea este pozitiv dac
punctul de observare este plasat deasupra planului de referin; cu
ct punctul este plasat la o distan mai mare de planul de referin cu
att gravitatea este mai mic. Reducerea Bouguer, RB, elimin efectele
rocilor prezente ntre punctul de observaie i planul de referin.
Eliminarea se face prin aproximarea stratului de roci de sub
punctul de observaie cu un strat orizontal de lungime infinit i cu
o grosime egal cu altitudinea punctului de observaie.RB = 0.4191
h,
unde h este exprimat n metri, iar este exprimat n Mgm-3. n
aplicarea coreciei se consider c suprafaa solului n jurul punctului
de msur este orizontal.n cazul msurtorilor pe uscat, RB este
negativ deoarece trebuie s se elimine efectul rocilor dintre
punctul de observaie i planul de referin din valorile de gravitate
msurate. n cazul msurtorilor pe mare, RB este pozitiv, efectul
coreciei fiind acela de a nlocui apa cu o roc de densitate dat:
RB = 2G(r w)z,
unde, z este adncimea coloanei de ap, w este densitatea apei, r
este densitatea rocii.
De regul, reducerea n aer liber i reducerea Bouguer sunt
aplicate mpreun sub numele de reducere de elevaie, RE. Reducerea de
relief topografic, Rr, se aplic pentru a elimina efectele date de
forma reliefului topografic (Kearey and Brooks, 1991). Aceast
reducere are ntotdeauna valori pozitive. Ea se calculeaz folosind
harta lui Hammer. Raza zonelor variaz ntre 2 i 21.9 km. Se consider
c efectele topografiei pot fi neglijate la distane mai mari de 22
km fa de punctul de msur. Centrul hrii, suprapus peste harta
topografic, coincide cu poziia punctului de msur, iar elevaiile se
mediaz n interiorul fiecrui compartiment. Elevaia punctului de msur
se scade din aceste valori, iar efectul gravitaional al fiecrui
compartiment este determinat prin raportarea la valorile obtinute
folosind formula pentru efectul gravitaional al unui sector
dintr-un cilindru vertical. Reducerea de relief se calculeaz prin
nsumarea contribuiilor tuturor compartimentelor. Valorile acestor
reduceri sunt mici n zonele fr relief accidentat, aprox 10 g.u., i
mult mai mari n zonele cu relief accidentat (vi cu perei abrupi,
baza sau vrful unui deal). Reducerile de relief ale cror valori
sunt mai mici dect precizia msurtorilor ce trebuie realizate se pot
neglija. Reducerea de cmp normal, o, se aplic pentru a elimina
efectul dat de poziia geografic a punctului de msur.
Reducerea de variaie diurn, gVD, se aplic pentru a elimina
efectul variaiei diurne a gravitii (efectul mareelor terestre).
Reducerile Bouguer si de relief topografic se calculeaz folosind
metode ce se bazeaz pe ipoteze simplificatoare. Reducerile de cmp
normal i de variaie diurn se calculeaz o singur dat; valorile
acestora se gasesc n tabele i se folosesc ori de cte ori este
nevoie.
n funcie de modul de prelucrare a datelor gravimetrice avem
urmtoarea clasificare a anomaliilor gravimetrice:
a) Anomalia gravitii n reducerea Bouguer (anomalia Bouguer), go,
dat de urmtoarea relaie:
, (1.23)
unde, g este valoarea msurat a gravitii, absolut sau relativ, RE
este reducerea de elevaie, Rr este reducerea de relief, o este
reducerea de cmp normal.
Anomalia Bouguer conine efectele distribuiei neomogene a maselor
de roci prezente sub suprafaa de referin n zona investigat;
efectele date de masele de roci plasate deasupra suprafeei de
referin sunt eliminate prin aplicarea reducerilor.
n cazul n care anomalia Bouguer este calculat n raport cu
suprafaa elipsoidului geodezic de referin, ea poate fi utilizat in
rezolvarea problemelor de izostazie.
Izostazia definete starea de echilibru general al scoarei i
substratului ei imediat (Duton, 1889; Airinei, 1977); ntre masele
crustale i substratul plastic de sub acestea exist un echilibru
complet. Msurtorile gravimetrice au pus n eviden existena unei
dependene ntre anomaliile gravimetrice i relieful topografic al
crustei. Astfel, s-a observat ca anomalia gravitii n reducerea
Bouguer are valori puternic negative n regiunile muntoase, puternic
pozitive n regiunile oceanice i valori apropiate de zero n
regiunile de esuri continentale (Airinei, 1977).
Teoria izostaziei se bazeaz pe dou ipoteze, cea a lui
Airy-Heiskanen i a lui Pratt-Hayford.
Ipoteza lui Pratt-Hayford ia n considerare o grosime normal a
crustei de 113.7 km i mparte crusta n blocuri caracterizate de
valori constante de densitate, diferite de la un bloc la altul;
blocurile crustale plutesc pe un substrat plastic caracterizat de o
densitate mai mare (Figura ..). Baza crustei este considerat o
suprafa de compensare, suprafa pe care se realizeaz egalizarea
presiunilor. Valoarea densitii pentru crusta normal este 2.67
g/cm3. Variaiile de relief topografic observate la suprafaa solului
sunt explicate prin variaiile densitii blocurilor crustale.
Figura ... Model de crust construit pe baza ipotezei lui
Pratt-Hayford
Ipoteza lui Airy-Heiskanen consider existena unei cruste
terestre, caracterizate de o valoare constant a densitii (2.67
g/cm3), care plutete pe un substrat plastic de densitate 3.27
g/cm3. Starea de echilibru izostatic se atinge prin variaia lateral
a grosimii crustei; astfel, baza crustei ptrunde mai adnc n
substratul plastic sub zonele muntoase, formndu-se aa-numitele
rdcini, ea ridicndu-se sub oceane, formnd aa-numitele anti-rdcini
(Figura...).
Figura .... Model de crust construit pe baza ipotezei
Airy-Heiskanen
b) Anomalia izostatic a cmpului gravitii (gi) se obine prin
adugarea valorii reducerii izostatice la cea a anomaliei Bouguer
(Airinei, 1977):
(1.24)unde, I este reducerea izostatic.
Reducerea izostatic se aplic pentru a compensa variaiile de
relief ale crustei terestre; valorile reducerii se calculeaz
folosind una din ipotezele din teoria izostaziei. n funcie de
valoarea anomaliei izostatice avem urmtoarele situaii:- echilibru
izostatic, atunci cnd anomalia are valoarea zero;
- subcompensare izostatic, atunci cnd anomalia are valori
pozitive;
- supracompensare izostatic, atunci cnd anomalia are valori
negative.
c) Anomalia izostatic redus geologic (anomalia izostatic
corectat) se obine prin aplicarea unei reduceri geologice anomaliei
izostatice (Airinei, 1977). Prin aplicarea reducerii geologice se
elimin din valoarea cmpului gravitii efectele date de variaiile de
densitate din structurile geologice majore prezente n partea
superioar a crustei terestre. Valorile acestor reduceri sunt
calculate pe baza unor modele geologice existente, modele care dau
informaii privind distribuia n adncime a maselor de roci. Ca
rezultat al aplicrii acestor reduceri se obin anomalii cu caracter
regional date de prezena unor corpuri al cror efect nu a fost luat
n calcul (de exemplu, bazine magmatice, lacolite de tip
subvulcanic, mase neechilibrate izostatic etc).d) Anomalia gravitii
n reducere Faye (go) sau anomalia n aer liber este dat de
relaia:
go = g + RF o,
unde, g este valoarea absolut a gravitii, RF este reducerea n
aer liber, o este reducerea de cmp normal.
Anomalia n aer liber reprezint abaterea valorii msurate a
cmpului gravitii redus pe elipsoidul geodezic de referin, numai
prin eliminarea efectului de aer liber, fa de valoarea normal a
cmpului n acelai punct de pe elipsoidul geodezic de referin.
Distribuia geografic a anomaliei n aer liber ofer informaii privind
forma Pmntului i informaii despre echilibrul izostatic al maselor
crustale.
1.5 Interpretarea anomaliilor gravimetrice
Interpretarea geologic a anomaliilor gravimetrice se face cu
scopul identificrii surselor geologice (obiecte geologice sau
structuri geologice) reflectate n anomalia cartat. Valoarea
gravitii msurat la suprafaa pmntului cuprinde efectele de atracie
ale tuturor surselor geologice aflate n zona de influen din jurul
punctului de msur. Din acest motiv, se consider c interpretarea
geologic a unei anomalii are caracter calitativ. Creterea acurateii
interpretrii geologice se face cumulnd alte informaii, de exemplu
natura geologic (indicaii asupra naturii rocilor existente n subsol
etc), cunoaterea prezenei anumitor contraste de densitate etc.1.5.1
Parametrii cheie folosii n interpretarea geologic a anomaliilor
gravimetrice
Interpretarea unei anomalii gravimetrice se face studiind
urmtorii parametrii, considerai parametrii cheie n prospeciunea
gravimetric:
contrastul de densitate,
volumul obiectului geologic perturbant i contrastul de mas,
adncimea corpului geologic perturbant, forma corpului geologic
perturbant,
gradul de izolare a corpurilor geologice.
Analiza, aproximarea sau cunoaterea tuturor acestor parametrii
ajuta la restrngerea sau scderea ambiguitii n interpretare. De
exemplu, cnd anumite corpuri geologice, al cror efect este cumulat
n anomalia gravimetric, afloreaz la suprafaa solului, sunt eliminai
doi parametrii cheie i anume adncimea obiectului geologic i
valoarea contrastului de densitate.Contrastul de densitate
n interpretarea geologic a anomaliilor gravimetrice se folosete
aa-numita noiune de contrast mediu de densitate, termen bazat pe
faptul c att n obiectul geologic ct i n rocile nconjurtoare exist
mici variaii de densitate. Rezultatele studiilor efectuate n trecut
arat c folosirea acestui termen poate reduce calitatea interpretrii
geologice n sensul c tocmai variaiile de densitate date de variaia
litologic din interiorul unei formaiuni geologice sunt sursa
anomaliei cartate la suprafa.
Un exemplu de contrast de densitate a crui interpretare este
ambigu este cel reprezentat de o succesiune de strate orizontale ce
conin roci sedimentare a cror densitate variaz lateral: valorile de
gravitate msurate la suprafa vor varia liniar pe direcia variaiei
densitii. Daca se produce un constrast unic de densitate pe
limitele de strate, vor rezulta dou modele geologice care se pot
reflecta n anomalia analizat.
Figura .... Exemple de modele geologice care se pot reflecta
ntr-o anomalie gravimetricVolumul obiectului geologic
perturbant
Acest parametru este destul de greu de stabilit. Existena unor
modele geologice (structurale) pentru zona studiat permite
evaluarea ct mai corect a volumului obiectelor geologice reflectate
n anomalia cartat la suprafa. Evaluarea volumului obiectului
geologic din subsol se poate face folosind informaiile obinute din
analiza contrastului de densitate.
Adncimea obiectului geologic perturbant
Evaluarea adncimii la care se afl obiectul geologic analizat se
face pe seama cunoaterii structurii geologice din zona studiat;
informaii exacte pot fi furnizate de sondele de explorare. Se
consider c exist, pentru fiecare obiect geologic perturbant, o
adncime critic de la care prezena lui nu se mai reflect ntr-o
anomalie gravimetric (Airinei, 1977). Intensitatea anomaliei
gravimetrice este invers proporional cu ptratul adncimii obiectului
geologic perturbant, n situaia n care adncimea acestuia este mai
mic dect cea critic; n plus, extinderea n suprafa a anomaliei crete
odat cu creterea adncimii.
Figura .. Diferite modele geologice se reflecta in aceeasi
anomalieForma obiectului geologic perturbant
n general, forma obiectului geologic perturbant se reflect n
anomalia gravimetric. Gradul de reflectare a formei obiectului
geologic n anomalia gravimetric scade odat cu creterea
adncimii.Gradul de izolare al obiectelor geologice
Rezultatele studiilor gravimetrice efectuate pn n prezent arat c
efectul obiectelor geologice apropiate este cumulat ntr-o singur
anomalie gravimetric. Dac distana dintre dou obiecte geologice
perturbante, msurat pe orizontal, este mai mic dect dublul adncimii
lor, efectul acestora se va cumula ntr-o singur anomalie
gravimetric. Interpretarea anomaliilor gravimetrice se complic
atunci cnd obiectele geologice perturbante sunt suprapuse pe
direcie vertical sau aproape vertical. 1.5.2 Metode folosite pentru
separarea anomaliilor gravimetrice (NU)
Datorit complexitii din punct de vedere litologic i structural a
mediului geologic real, o anomalie gravimetric conine efectul
cumulat al mai multor surse geologice. Din acest motiv a aprut
necesitatea definirii unor metode de separare a anomaliilor
gravimetrice, dintre care enumerm (Airinei, 1977):
- Metodele directe de separare (sub ambele forme, grafice i
analitice) sunt folosite pentru a separa efectele surselor
geologice plasate la adncimi diferite. Procedeul folosit n aceast
metod este cel al mediilor mobile. Prin aceste metode se separ
anomalia regional, R, i cea local (rezidual), L. Sursa geologic a
anomaliei regionale este mai adnc dect cea a anomaliei locale.
Formula de calcul folosit pentru determinarea anomaliei locale
este:
L = g R.
Precizia cu care se separ cele dou anomalii depinde de mrimea
laturii reelei folosite n perioada de achiziie a datelor
gravimetrice.
- Separarea pe baza gradienilor verticali ai potenialului
gravitiiGradienii folosii sunt gradientul vertical de ordinul I
(gz) i gradientul vertical de ordinul II (gzz) al gravitii. -
Separarea anomaliilor gravimetrice prin continuri analitice n
semispaiul inferior i superior
Forma sursei geologice se reflect n aspectul unei anomalii
gravimetrice atunci cnd sursa este apropiat de suprafaa pe care se
efectueaz msurtorile gravimetrice. Asemnarea dintre forma sursei
geologice i cea a anomaliei scade odat cu creterea adncimii sursei.
Plecnd de la aceste observaii au fost definite metodele bazate pe
continuri analitice. n cazul continurii analitice n semispaiul
inferior, anomalia gravimetric se calculeaz fa de o suprafa situat
sub suprafaa de referin a anomaliei Bouguer. Efectul este de a
accentua anomaliile locale i de a atenua pe cele regionale.
Continuarea n semispaiul superior atenueaz anomaliile locale i le
accentueaz pe cele regionale. Suprafaa pe care se calculeaz
anomalia gravimetric este plasat deasupra celei de referin. O alt
aplicaie a continurii n semispaiul superior este aceea de a aduce
pe o suprafa comun anomaliile obinute n urma unor studii
gravimetrice efectuate n perioade de timp diferite i calculate n
raport cu suprafee diferite.
1.5.3 Tipuri de forme structurale care se pot reflecta n
anomalii gravimetrice (NU)
Anomaliile gravimetrice se pot mpri n funcie de formele sub care
apar tipurile de roci care le genereaz, astfel:
a) Anomalii produse de formele de zcmnt ale rocilor
sedimentare
- structuri stratificate: variaiile de grosime, lentilizri de
strate, aflorarea stratelor la marginea bazinelor de sedimentare
(aa-numitele anomalii cap de strat);
- structuri cutate: cutele de geosinclinal i platform, domurile
gazeifere;
- deranjamente disjunctive: falii, nclecri, structuri n solzi,
pnze i pinteni etc;
- cute diapire i semivulcanoide.
b) Anomalii produse de formele de zcmnt ale rocilor
metamorfice
- n regiuni geosinclinale: avanfosele, depresiunile interne,
relieful ngropat;
- n regiuni de platform: determinarea formelor structurale a
rocilor metamorfice (anteclize, sineclize i trepte).
c) Anomalii produse de formele de zcmnt ale rocilor eruptive
- roci intrusive: dyke-uri, neck-uri i filoane de roci
magmatice;
- roci efuzive: curgeri de lave, neck-uri de lav sau de
tufuri.d) Anomalii produse de zcmintele de substane minerale
utile
- zcminte endogene: zcminte lichid-magmatice (lentile de cromit,
densitate de 4.15 g/cm3, n roci bazice-serpentinite, densitate de
2.50 g/cm3);
- zcminte exogene: zcminte de substane minerale utile de origine
sedimentar i precipitaie chimic (ex. sare, sruri de potasiu i
magneziu);
- zcminte metamorfogene: zcminte etamorfozate (ex. acumulare de
sulfuri complexe n roci metamorfice; acumulare de magnetit n roci
metamorfice, cum ar fi filite, amfibolite i cuarite).
PAGE 31
_1330433194.unknown
_1332751344.unknown
_1393299234.unknown
_1393300482.unknown
_1397556100.unknown
_1400924221.unknown
_1393300520.unknown
_1393300399.unknown
_1332751647.unknown
_1393299082.unknown
_1393299184.unknown
_1393298854.unknown
_1332751751.unknown
_1332751507.unknown
_1332751603.unknown
_1332751495.unknown
_1332158932.unknown
_1332750997.unknown
_1332751286.unknown
_1332237944.unknown
_1332334423.unknown
_1332158996.unknown
_1330433638.unknown
_1330433715.unknown
_1330433335.unknown
_1330432048.unknown
_1330432911.unknown
_1330433002.unknown
_1330432361.unknown
_1330431782.unknown
_1330431985.unknown
_1330431735.unknown