Под методикой (технологией) гравиразведки понимают выбор определенного комплекса мер и операций для изучения поля силы тяжести с такой кондицией, которая обеспечила бы выявление ожидаемых аномалий и решение поставленной геологической задачи. Сюда относятся определение проектной точности, выбор аппаратуры, задание характера и вида съемки, выработка системы наблюдений и обхода точек наблюдения, установление правил первичной обработки материала и форм его представления.
По технологии работ, типу носителя аппаратуры и уровню наблюдения гравиразведку подразделяют на полевые (наземные), морские, воздушные, подземные и скважинные съемки.
По решаемым геологическим задачам и масштабу съемок различают региональную гравиразведку, проводимую на суше и море в масштабах 1 : 200 000 и мельче, предназначенную для получения сведений о глубинном строении крупных территорий, и детальную (поисково-разведочную), выполняемую в масштабах от 1 : 100 000 до 1 : 10 000, направленную на выявление структур, перспективных на те или иные полезные ископаемые, поиск и разведку месторождений.
Выбор характера, масштаба, вида съемки и системы наблюдений. По характеру расположения точек наблюдения на исследуемой площади гравиметрическая съемка может быть профильной (маршрутной) и площадной. Маршрутную съемку выполняют по отдельным профилям (маршрутам), которые задают вкрест предполагаемого простирания структур. Ее применяют при рекогносцировочных, поисковых работах и при отработке интерпретационных профилей.
Основным видом гравиметрических съемок служит площадная съемка, при которой весь район исследований более или менее равномерно покрывают гравиметрическими наблюдениями. Точки наблюдения обычно задают по системе параллельных профилей, которые, как правило, ориентируются перпендикулярно предполагаемому простиранию изучаемых структур и имеют протяженность, в 5–10 раз превышающую поперечные размеры искомых объектов (рис. 1.4). Расстояния между профилями (d) должны быть по крайней мере в три раза меньше продольных размеров (L) разведываемых структур и объектов (d < 0,3L) для того, чтобы аномалия гравитационного поля от одной структуры фиксировалась на трех и более соседних профилях. Это позволяет в дальнейшем по аномалиям в плане установить простирание искомых объектов. Шаг по профилю (Δx), т. е. расстояние между соседними точками профиля, задают исходя из поперечных размеров разведываемых объектов и структур (l), и он должен составлять Δx < 0,3l, что необходимо для получения четкого аномального эффекта не менее чем на трех-пяти точках каждого профиля.
Площадная съемка может быть равномерной, когда расстояние между профилями и шаг по профилю одинаковы (если изучаемые структуры или объекты изометричны в плане), или неравномерной, если они вытянуты (двумерны).
Масштаб гравиметрической съемки определяется прежде всего густотой точек наблюдения и предельными расстояниями между ними. Максимальное расстояние между соседними пунктами наблюдения, соответствующее расстоянию между профилями, не должно превышать 1 см результирующей карты, что и задает масштаб съемки. Например, при съемке масштаба 1 : 100 000 расстояния между профилями на местности должны составлять не более 1 км.
Проектная погрешность съемки. Проектную погрешность съемки (Δgпр) (максимально возможная средняя квадратическая погрешность определения Δg) выбирают в зависимости от амплитуды предполагаемых аномалий (Δg) над искомыми геологическими структурами. Проектная погрешность при поисково-разведочной съемке не должна превышать 1/5, а при региональной — 1/3 минимального значения интенсивности (амплитуды) локальных аномалий (Δgлок). На интерпретационных профилях, где предполагается детальное изучение параметров аномалообразующих объектов, погрешность работ должна быть еще меньше. Исходя из величины погрешностей съемок выбирают гравиметрическую аппаратуру, определяют погрешность топогеодезической привязки, т. е. получения высотных отметок точек наблюдения (для введения редукций) и вычисления координат (для учета нормального значения ускорения свободного падения), а также степень учета смещения нуль-пункта и вариаций.
Система обхода точек наблюдений. После проектирования системы наблюдений на исследуемой площади и выбора гравиметров с соответствующей погрешностью можно приступать к самой съемке. Обязательным требованием при работе с гравиметрами является учет смещения нуль-пункта прибора (см. 1.2.3). Считая, что характер смещения нуль-пункта на определенном для данного прибора отрезке времени линейный, его разбрасывают пропорционально времени наблюдений. Поэтому необходимы точки для постоянной коррекции показаний гравиметра. Такие точки называют опорными, а их систему — опорной сетью (см. рис. 1.4). Кроме того, они служат для привязки относительных наблюдений к абсолютному уровню поля силы тяжести.
Рис. 1.4. Схема расположения точек наблюдения и карта аномалии
при гравиметрической съемке:
1 — профили; 2–4 — рядовые, опорные и контрольные точки наблюдения;
5 — предполагаемый контур искомого геологического объекта; 6 — изолинии Δg
Рядовые наблюдения ведутся по системе гравитационного рейса, начало и конец которого базируются на опорной или двух опорных точках. Время гравитационного рейса (количество рядовых точек) зависит от проектной точности съемки и характера смещения нуль-пункта прибора.
При гравиметрической съемке больших площадей сначала разбивают сеть полевых опорных точек для создания жесткой системы значений силы тяжести, привязанной к опорным точкам региональной съемки страны. Опорные точки размещают в местах, удобных для опознавания, и более или менее равномерно по изучаемой площади, а их число должно обеспечить требуемое время гравитационного рейса. Опорная сеть должна отличаться повышенной точностью измерений значений силы тяжести, что достигают проведением одновременных замеров несколькими высокоточными гравиметрами, увеличением быстроты съемки (применяя для передвижения вертолеты, автомобили и пр.). Затем проводят рядовые наблюдения во всех пунктах изучаемого района.
Рядовые наблюдения выполняют обычными гравиметрами либо по методике однократных наблюдений, либо с повторением части точек при обратном ходе. Таким образом, при съемке с гравиметрами измеряют относительные значения силы тяжести последовательно во всех пунктах по отношению к одной исходной или опорной точке района исследований. В исходной точке, как правило, определяют абсолютное значение силы тяжести путем переноса с помощью высокоточных гравиметров силы тяжести с ближайших обсерваторий и опорных пунктов региональной съемки страны. Абсолютные значения силы тяжести в каждой точке могут быть получены путем алгебраического сложения абсолютного значения силы тяжести в исходной точке с относительным значением силы тяжести в данной точке.
Контрольные наблюдения. Для оценки реальной точности съемки в течение полевого сезона систематически ведут контрольные (повторные) наблюдения на 5–10 % рядовых точек (см. рис. 1.4) и на 100 % опорных точек. Среднюю квадратическую ошибку рядовой сети (σ) рассчитывают по значениям погрешностей (Δi) по формуле
где Δi — погрешность силы тяжести по контрольным наблюдениям (разность между основным и контрольным замерами); m — общее число всех наблюдений (включая контрольные); п — число контрольных точек.
Если значение σ не превышает значения проектной погрешности съемки (Δgпр), то работы признаются выполненными и кондиционными для решения поставленной геологической задачи и поиска соответствующих аномалий силы тяжести.
Представление результатов гравиметрической съемки. В результате съемки с гравиметрами строят прежде всего графики (кривые) аномалий Буге (ΔgБ): по горизонтали в масштабе съемки откладывают пункты наблюдения, а по вертикали — значения ΔgБ (см. формулу (1.15)) в таком масштабе, чтобы 1 мм составлял не менее 3σ. Изредка строят карты графиков ΔgБ: вдоль профилей наблюдений в масштабе съемки проставляют точки наблюдения, а перпендикулярно к профилям откладывают ΔgБ (в масштабе 1 мм ≈ 3σ). Однако основным результатом гравиметрической съемки являются гравитационные карты: на карте расположения точек наблюдения (в масштабе съемки) наносят значения ΔgБ и проводят изолинии равных значений ΔgБ, сечение которых должно соответствовать (2–3)σ. Таким образом, масштаб полевой гравиметрической съемки, ее точность и сечение изолиний ΔgБ связаны между собой.