43
1. Prospecţiunea gravimetrică Prospecţiunea gravimetrică este o metodă bazată pe măsurarea unui câmp natural care derivă dintr-un potenţial. Prin urmare, acest tip de prospecţiune poate fi încadrată în grupul metodelor potenţiale (Constantinescu, 1964). Prospecţiunea gravimetrică studiază variaţiile de la un punct la altul de pe suprafaţa Pământului ale câmpului gravităţii. Aceste variaţii sunt datorate distribuţiei neregulate în subsol a corpurilor geologice caracterizate de valori diferite de densitate, fiind responsabile de apariţia anomaliilor gravimetrice. Ca aplicaţii, prospecţiunea gravimetrică poate fi folosită în studiile tectonice (crustale) precum şi în cele efectuate cu scopuri economice (de exemplu, pentru explorarea substanţelor minerale utile solide). Lucrările de prospecţiune gravimetrică pot fi realizate începând de la scară locală (de exemplu, localizarea golurilor subterane) până la scară regională (de exemplu, separarea unităţilor structurale majore). Măsurătorile pot fi realizate în aer, pe apă, pe uscat şi în subteran, în funcţie de problema ce urmează a fi investigată. 1.1 Baza fizico-matematică a prospecţiunii gravimetrice Prospecţiunea gravimetrică cuprinde o serie de metode de cercetare a subsolului bazate pe studiul variaţiilor câmpului gravităţii. Prin câmp se înţelege un domeniu din spaţiu caracterizat de anumite proprietăţi şi în care se desfăşoară anumite fenomene fizice. Clasificarea câmpurilor se face în funcţie de natura forţelor care acţionează în acesta. Câmpul gravităţii este regiunea din spaţiu în care se simte influenţa a două câmpuri, câmpul gravitaţional şi câmpul de rotaţie. Câmpul gravitaţional al Pământului este câmpul de atracţie pe care îl creează masa materială a globului terestru în spaţiul care îl înconjoară (Airinei, 1977). Intensitatea câmpului gravitaţional într-un punct oarecare 1

Gravimetrie Curs

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Scurt curs de gravimetrie

Citation preview

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