Инструкция по морской гравиметрической съемке иг 78 скачать

ЕДИНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ Часть 5
ИНСТРУКЦИЯ ПО ГРАВИРАЗВЕДКЕ
Утверждена заместителем Министра геологии СССР, начальниками Военно-топографического управления Генерального штаба, Главного управления навигации и океанографии Министерства обороны, Главного управления геодезии и картографии при Совете Министров СССР, директором института Физики Земли Академии наук СССР. Обязательна для всех ведомств и учреждений.
	1980 г. г. Москва

Настоящая инструкция составлена на основе «Инструкции по гравиметрической разведке» (Москва, «Недра», 1975 г.) с учетом замечаний научно-исследовательских и производственных организаций, участвующих в проведении гравиразведочных работ.

Редакторы: К. Е. Веселов (отв. редактор), А. С. Варламов, Е. М. Кастальский, П. П. Степанов.

1ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Задачи гравиразведки и виды гравиметрических работ

§ 1. Гравиметрическая разведка является одним из геофизических методов, применяемых при геологоразведочных работах для изучения геологического строения территории, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Кроме решения прикладных геологических задач, гравиметрические исследования проводят с целью изучения фигуры Земли, ее глубинного строения и т. п.

§ 2. Физической основой гравиметрической разведки является различие плотностей пород, рудных и нерудных полезных ископаемых, При гравиметрической разведке измеряются плотности горных пород, выполняются относительные измерения ускорения силы тяжести и ее производных, выделяются аномалии гравитационного поля и проводится их геологическое истолкование.

§ 3. Эффективность применения гравиметрической разведки определяется физико-геологическими условиями залегания изучаемого объекта, точностью и детальностью гравиразведочных работ, изученностью района исследований геологическими и другими геофизическими методами, их правильным комплексированием.

§ 4. Благоприятными физико-геологическими условиями для применения гравиразведки являются:

1) наличие разности плотностей изучаемых тел и вмещающих пород или контактирующих сред;

2) отсутствие вблизи изучаемых тел других объектов, гравитационное влияние которых является помехой;

3) достаточно большие размеры тел и небольшая глубина их залегания, простая форма и т. п.

§ 5. Гравиметрическая разведка применяется как для региональных, так и для детальных геологических исследований. Как правило, региональные исследования предшествуют детальным.

Региональная гравиразведка применяется для решения следующих основных геологических задач;

1) тектоническое и литолого-петрографическое районирование крупных регионов при геологическом картировании и составлении прогнозных и металлогенических карт; объектами исследований могут быть складчатые области, кристаллические щиты и массивы, поднятия фундамента, депрессии, области накопления мощных толщ осадочных отложений, платформы, глубинные разломы земной коры;

2) картирование геологических зон и крупных структур (в пределах структурных элементов ! и I! порядков) с целью выделения участков для проведения более детальных работ геологическими и геофизическими методами.

При решении перечисленных задач предпочтительно, а иногда и необходимо применение гравиметрической разведки в комплексе с магниторазведкой, сейсморазведкой, сейсмологическими исследованиями и некоторыми модификациями электроразведки, с гамма-спектрометрией, металлометрией и т. п.

Детальная гравиразведка применяется для решения поисковых (поисковая съемка) или разведочных (разведочная съемка) геологических задач:

1) изучение тектонического строения отдельных нефтегазоносных территорий для последующего производства работ другими геологическими и геофизическими методами;

2) изучение тектонического строения н геолого-геофизическое картирование кристаллического фундамента для выявления участков, перспективных на черные, цветные и редкие металлы, в комплексе с магниторазведкой; достоверность интерпретации результатов гравимагнитных съемок в этом случае может быть повышена путем изучения рельефа поверхности кристаллического фундамента другими геофизическими и геологическими методами;

3) прослеживание крупных залежей полезных ископаемых или пород, вмещающих и контролирующих полезные ископаемые;

4) выявление локальных структурных форм, благоприятных для скопления полезных ископаемых и непосредственно залежей полезных ископаемых (нефти, газа, руды, угля и т. п.), прослеживание разрывных нарушений;

5) определение формы, размеров, элементов залегания исследуемых объектов, их литолого-петрографическое расчленение и т. п.

Детальная гравиметрическая разведка, как правило, применяется в комплексе с магниторазведкой, сейсморазведкой, электроразведкой.

§ 6. Различают съемки: наземную, подземную, скважинную, морскую (донную, надводную, мелководную), аэрогравиметрическую, которые проводятся соответствующими типами гравиметров или вариометрами и градиентометрами.

§ 7. Гравиметровая съемка проводится при региональных и детальных гравиразведочных работах.

Вариометрическую и градиентометрическую съемки целесообразно применять при геологоразведочных работах, связанных с изучением деталей геологического строения при поисках и оконтуривании малых н неглубоко залегающих структур, залежей полезных ископаемых, дизъюнктивных нарушений и других объектов, создающих слабые аномалии силы тяжести.

Часто при решении детальных гравиразведочных задач целесообразно применять гравиметровую и вариометрическую съемки совместно. Результаты детальных съемок (гравиметровых, вариометрических, градиентометрических) используются для расчетов по определению формы, размеров и глубины залегания возмущающих объектов.

§ 8. По своему характеру гравиметрическая съемка может быть площадной и профильной.

Площадной называется съемка, результаты которой позволяют построить карту изоаномал силы тяжести (векторов, кривизн) исследованной площади. Площадная съемка может быть равномерной, если расстояния между пунктами наблюдений по профилю и между профилями одинаковы, и неравномерной, если расстоянии между пунктами наблюдений по профилю и между профилями неодинаковы.

Неравномерность съемки, определяемая геологическими и другими особенностями изучаемой площади, не должна снижать достоверности карты изоаномал силы тяжести, для чего соотношение расстояний между пунктами по профилю и между профилями не должно быть меньше 1 : 5. Площадная съемка дает наиболее полную и достоверную характеристику гравитационного поля исследуемого района и потому является предпочтительной при всех видах гравиметрической съемки.

Профильной называется съемка, результаты которой из-за взаимной удаленности отдельных линий измерений позволяют получать изменения аномалий силы тяжести или градиентов аномалий лишь вдоль этих линий.

Профильная съемка применяется для изучения глубинного строения земной коры, для детального изучения протяженных геологических объектов (зон контактов крупных — тектонических блоков, зон разломов, пластовых залежей), для определения интенсивности и характера аномалий на эталонном участке с целью оценки эффективности и определения методики гравиметрической съемки в новом районе, для проложения интерпретационных профилей повышенной детальности и точности с целью выполнения количественных расчетов, а также на труднодоступных участках.

При региональных съемках и на участках детальных работ в труднодоступной местности выполняется маршрутная съемка по дорогам, долинам и т. п.

§ 9. Гравиметровые съемки всех масштабов проводятся, как правило, полистно с обязательным обрамлением полосой 5 см. При региональных съемках масштаба 1:100 000 и мельче имеющиеся на листах водоемы (озера, водохранилища, реки) покрываются съемкой в обязательном порядке.

§ 10. Гравиразведочные работы на территории СССР выполняются по особым разрешениям Министерства геологии СССР, которые оформляются после регистрации Всесоюзным геологическим фондом перечня гравиметрических работ по форме 3-гр.

Для выполнения гравиразведочных работ организуются партии или отряды в составе экспедиций или комплексных партий.

Полный цикл гравиразведочных работ делится на следующие этапы;

1) проектно-сметный;

2) организационный (на месте формирования партии и в поле);

3) полевой;

4) ликвидационный (в поле и на месте расформирования партии);

5) камеральный.

Проектирование работ

§ 11. Основным документом, определяющим работу партии или отряда на всех этапах, является технический проект, который составляется на основе анализа всех имеющихся по району геофизических, геологических, геодезических и других материалов. При написании проекта учитываются требования настоящей инструкции и других действующих инструкций, а также специальные указания руководства предприятия.

§ 12. В проекте должна быть сформулирована геологическая задача работ, в зависимости от которой, а также от физико-геологических условий района работ, ожидаемого гравитационного эффекта и типа применяемой аппаратуры должны быть определены и обоснованы:

1) методика съемки;

2) способы изучения плотностного разреза;

3) способы обработки и интерпретации материалов, в том числе и на ЭВМ;

4) ожидаемые результаты.

§ 13. Под методикой съемки понимается:

1) вид съемки;

2) точность съемки, масштаб и сечение изоаномал отчетной карты, масштаб графиков при профильной съемке;

3) система расположения и густота рядовых пунктов наблюдений, система исходных и опорных пунктов;

4) техника полевых измерений;

5) точность и способы проведения геодезических работ.

§ 14. Проект должен содержать необходимые сведения о географии, геологии, геофизической изученности района и все имеющиеся сведения о плотностной характеристике разреза.

§ 15. В проекте излагается методика наблюдений на опорных и рядовых пунктах при работе гравиметрами; обосновывается система наблюдений при работе вариометрами и градиентометрами; предусматривается сгущение сети пунктов наблюдений на участках, требующих детализации; оценивается необходимость введения поправки за влияние рельефа местности и выбирается радиус области учета влияния рельефа; указываются перекрытия с соседними съемками; определяются процент независимых контрольных наблюдений, процент дополнительных пунктов наблюдений для оценки погрешности интерполяции карты; указывается объем работ в квадратных километрах, координатных пунктах и физических наблюдениях, длина профилей, подлежащих исследованию; определяются состав партии (отряда) и сроки выполнения работ; приводится план мероприятий по охране труда и технике безопасности.

§ 16. При проектировании должна быть обоснована категория местности и выбран наиболее экономичный вид транспорта, обеспечивающий необходимую точность работ.

В разделе проекта, посвященном геодезическим работам, обосновываются требуемая точность и методика, определяются состав геодезической партии (отряда), объем и сроки выполнения работ.

§ 17. Проектом предусматриваются работы по определению плотности пород исследуемого района.

§ 18. Проект должен содержать следующие основные графические приложения;

1) обзорную карту района работ;

2) сводный геолого-геофизический разрез района с выделением основных плотностных границ;

3) схему геофизической изученности района;

4) схему расположения гравиметрических профилей на геологической или структурно-тектонической картах;

5) схему расположения опорных пунктов.

Кроме того, прилагаются другие геологические и геофизические материалы, необходимые для обоснования проектируемых работ.

§ 19. В зависимости от реальной обстановки и получаемых результатов при проведении полевых работ допускаются, как исключение, отступления от проекта. При этом изменения, касающиеся методики съемки и техники наблюдений, густоты сети или направления профилей, не снижающие или улучшающие качество съемки, повышающие производительность труда и снижающие себестоимость работ в пределах утвержденных проектом технических условий, рассматриваются начальником партии и не требуют дополнительного согласования.

Изменения целевого назначения, геологических задач, перемещение участков съемки, а также полное прекращение или частичное сокращение работ могут быть осуществлены только с ведома вышестоящей организации и должны быть оформлены в виде дополнений к основному проекту, утвержденных руководителем предприятия.

§ 20. При работе в новом районе, с новой аппаратурой или по новой методике партия может проводить опытные работы, продолжительность которых, а также штаты партии определяются техническим проектом. В опытном порядке следует также проводить работы по выяснению возможностей применения гравиразведки для решения новых для данного района геологических задач.

§ 21. Проектная точность съемки (среднеквадратическая погрешность определения аномалий силы тяжести) выбирается в зависимости от интенсивности предполагаемых или исследуемых аномалий, а также от условий работ и заданного масштаба съемки.

При площадной съемке среднеквадратическая погрешность определения аномалий силы тяжести должна составлять 0,4 интервала сечения изоаномал отчетной карты, в горных районах — 0,5 интервала сечения изоаномал.

Среднеквадратическая погрешность определения аномалий силы тяжести или ее производных не должна превышать при поисковой съемке 1/5, а при региональной — 1/3 минимальной величины локальных аномалий гравитационного поля, создаваемых искомыми объектами.

По интерпретационным профилям точность определения аномалий должна быть выше.

Для решения поставленных задач интервал сечения изоаномал отчетной карты при региональных и детальных поисковых съемках должен быть меньше амплитуды исследуемых аномалий, а при детальных разведочных съемках — в 2—3 раза меньше амплитуды исследуемых аномалий.

§ 22. Профили наблюдений при площадной съемке, как правило, должны быть прямолинейными. Они ориентируются вкрест простирания изучаемых объектов и связываются между собой не менее чем двумя-тремя профилями.

При наличии на исследуемой площади профилей других геофизических методов и бурения гравиметрические профили должны быть совмещены с ними.

§ 23. Густота сети пунктов наблюдений зависит от задач съемки, размеров и интенсивности ожидаемых аномалий и выбранного сечения изоаномал отчетной карты. Густота сети должна обеспечивать выявление искомых аномалий силы тяжести и ее производных, представляющих интерес для поисков и разведки.

Аномалия силы тяжести считается достоверной, если она выделена не менее, чем на трех пунктах различных звеньев и имеет амплитуду, не меньшую сечения изоаномал карты. В случае коррелируемости более слабых аномалий на трех и более профилях они могут считаться достоверными.

При детальной съемке интенсивных аномалий расстояния между пунктами наблюдений должны обеспечивать интерполяцию не более одной изолинии.

На участках выявленных аномалий рекомендуется сгущение сети пунктов наблюдений. Сгущение сети рекомендуется также для подтверждения аномалий, соизмеримых с точностью наблюдений.

Аномалия на профиле считается достоверной, если она подтверждается не менее, чем тремя проконтролированными пунктами.

На интерпретационных профилях шаг наблюдений устанавливается таким, чтобы величина изменения аномалий силы тяжести между двумя соседними пунктами не превышала тройной погрешности их определения.

§ 24. Соотношения между масштабом отчетных карт и графиков, сечением изоаномал, среднеквадратической погрешностью определения аномальных и наблюденных значений силы тяжести, густотой сети пунктов наблюдений для равнинных н горных районов даются соответственно в табл. 1 (а, б).

Приведенные в таблице погрешности не включают погрешностей исходных опорных пунктов.

Под горными понимаются районы с резкими формами рельефа при наличии относительных превышений 400 м и более в пределах трапеции масштаба 1 : 25000.

Густота сети наблюдений зависит от задач гравиразведочных работ, геологического строения н гравитационного поля изучаемого района. Минимальные цифры следует применять в районах с простым геологическим строением и несложным характером поля, максимальные цифры — для районов со сложным геологическим строением и сложным характером поля.

Организация работ

§ 25. В течение организационного периода необходимо:

1) подобрать аппаратуру, удовлетворяющую требованиям технического проекта (точность, стабильность, диапазон измерений, точка полной температурной компенсации);

2) составить схему расположения пунктов наблюдений и график выполнения полевых работ гравиметрическими и геодезическими отрядами;

3) ознакомить технический персонал партии с проектом, инструкциями и наставлениями по работе, технике безопасности и т. п.

§ 26. При проведении работ в малообжитых и труднодоступных районах проводится обучение всех работников партии правилам охраны труда и техники безопасности, а в случае необходимости проводятся тренировки на выживание в сложных метеорологических условиях.

Отряды (партии), действующие самостоятельно, обеспечиваются неприкосновенным запасом и средствами связи.

При работе с вертолетами в договорах с авиаподразделениями особо оговариваются средства связи между отрядом и экипажем вертолета.

§ 27. За работу партии в целом отвечает начальник партии, которому подчиняются все сотрудники.

Таблица 1

Масштаб отчетных карт и графиков	Сечение изоаномал, мГал	Среднеквадратическая погрешность определения аномалий сил тяжести в редукции Буге, мГал	Среднеквадратическая погрешность определения наблюденных значений силы тяжести, мГал	Полная погрешность интерполяции, мГал	Среднеквадратическая погрешность определения высот, м	Среднеквадратическая погрешность определения координат пунктов относительно Государственной геодезической сети, м	Густота сети
Число пунктов на 1 кв. км	Расстояние между пунктами при наблюдениях по профилям, м
а) ДЛЯ РАВНИННЫХ РАЙОНОВ:
1:500 000	5	±1,5	+0,5	±2,0	±5,0	±200	0,04-0,1	2500-5000
1:200 000	2	+0,8	±0,4	±1,0	±2,5	±100	0,1-0,25	1000-2000
1:100 000	1	±0,4	±0,3	±0,5	±1,2	±80	0,25-1,0	500-1000
1:50 000	0,5	±0,2	±0,15	±0,35	±0,7	±40	2-30	100-500
	0,25	±0,1	±0,07	±0,2	±0,35	±40	4-50	50-250
1:25 000	0,25	±0,1	±0,06	±0,2	±0,35	±20	12-60	50-250
	0,2	±0,08	±0,06	±0,15	±0,25	±20	16-80	20-100
1:10 000	0,2	±0,08	±0,06	±0,15	±0,2	±4	20-100	20-100
	0,1	±0,04	±0,03	±0,07	±0,1	±4	25-200	10-50
1:5 000	0,1	±0,04	±0,03	±0,07	±0,1	±2	50-250	10-50
	0,05	±0,02	±0,015	±0,03	±0,05	±2	100-500	5-25
б) ДЛЯ ГОРНЫХ РАЙОНОВ:
1:500 000	5	±2,0	±0,5	±3,0	±3,0	±120	0,04-0,1	2500-5000
1:200 000	2	±1,0	±0,4	±1,5	±3,0	±100	0,1-0,25	1000-2000
1:100 000	1	±0,5	±0,25	±0,7	±1,8	±100	0,25-1,0	500-1000
1:50 000	1	±0,5	±0,25	±0,7	±1,6	±50	1,0-10,0	100-500
	0,5	±0,25	±0,12	±0,35	±0,9	±50	2-30	50-250
1:25 000	0,5	±0,25	±0,12	±0,35	±0,9	±25	4-50	50-250
	0,25	±0,12	±0,06	±0,2	±0,45	±25	12-60	20-100
1:10 000	0,2	±0,1	±0,06	±0,15	±0,25	±5	20-100	20-100
1:5 000	0,1	±0,05	±0,03	±0,07	±0,12	±2	50-250	10-50

Начальник партии осуществляет на основе единоначалия общее техническое, административное руководство и обеспечивает своевременное получение необходимой документации на проведение работ, укомплектование партии кадрами, выполнение поставленной перед партией геологической задачи, выполнение планов работ партии и норм выработки всеми отрядами и бригадами, входящими в состав партии, высокое качество работ, правильное использование н хранение аппаратуры ч оборудования, своевременный их ремонт, знакомство всех работников партии с условиями и оплатой труда, соблюдение установленного режима рабочего времени, соблюдение правил техники безопасности, проведение работ с наименьшим ущербом для природных ресурсов, постоянный технический контроль за выполняемыми работами, применение передовых методов ведения работ, включая различные формы социалистического соревнования, совершенствование научной организации труда, развитие изобретательства и рационализации, правильное расходование денежных средств, точность учета выполненных работ, своевременность и полноту материальной отчетности, своевременность камеральной обработки н интерпретации полевых материалов и качество технической отчетности, выполнение обязательств партии перед государственными органами н хозяйственными предприятиями, правильное хранение специальных материалов и использование их в соответствии с существующими инструкциями.

Главный инженер (главный геофизик) осуществляет техническое руководство работами и обеспечивает выполнение требований технического проекта в вопросах методики и техники работ, выполнение планов работы партии и норм выработки полевыми бригадами, укомплектование партии аппаратурой и оборудованием и правильное использование их, соблюдение правил техники безопасности, применение передовых методов проведения работ, развитие рационализации и изобретательства, высокое качество полевого материала, обеспечивающего решение геологической задачи, строгое соблюдение инструкции по ведению гравиразведочных работ, полноту документации работ, контроль, своевременную и доброкачественную обработку полевых материалов и их геологическую интерпретацию, полноту и своевременность технической отчетности партии, своевременное внесение предложений о необходимых дополнениях и изменениях в технический проект, высокую производительность труда работников интерпретационной группы, своевременную сдачу окончательного технического отчета, составление проекта.

Начальник отряда (старший геофизик) руководит работой отряда; обеспечивает выполнение поставленной перед отрядом задачи, плана отряда и норм выработки, рост производительности труда, высокое качество работ, сохранность и правильное использование аппаратуры и оборудования, применение передовых методов труда н развитие рационализации н изобретательства в отряде, безопасное ведение работ и соблюдение соответствующих правил техники безопасности ч охраны труда в отряде; выполняет самостоятельную работу на отдельных участках согласно техническому заданию; ведет первичную техническую документацию и учет выполненных работ, обработку полученного полевого материала, принимает участие в геологической интерпретации геофизических материалов и составлении окончательного технического отчета; подготавливает аппаратуру и оборудование к полевому сезону; принимает участие в составлении проекта.

Геофизик-оператор работает под руководством главного инженера (главного геофизика, нач. отряда, старшего геофизика); руководит полевыми измерениями; обеспечивает сохранность и правильное использование гравиметрической аппаратуры, высокое качество измерений, применение передовых методов труда и т. п.

Геофизик-интерпретатор (должность эта вводится в штат крупных партий) работает под руководством главного инженера (главного геофизика, старшего геофизика); ведет обработку и интерпретацию материалов; принимает участие в составлении окончательного технического отчета и проекта.

Геолог работает под руководством главного инженера (главного геофизика); производит сбор и анализ геологических данных по исследуемому району; проводит обработку геологических материалов; принимает участие в геологической интерпретации результатов гравиметрических съемок, в составлении проекта и окончательного технического отчета.

Старший техник-геофизик (техник-геофизик, оператор) ведет полевые измерения, обработку материалов; выполняет необходимые вычисления и другие работы по указанию геофизика-интерпретатора, старшего геофизика (главного геофизика, главного инженера, начальника отряда, геофизика-оператора).

Техник-вычислитель производит первичную и камеральную обработку полевых материалов и другие работы по указанию геофизика-интерпретатора (старшего геофизика, главного геофизика, главного инженера, начальника отряда).

Начальник топографо-геодезического отряда (или лицо его заменяющее) осуществляет общее руководство топографо-геодезическими работами; подготавливает картографические и аэрофотогеодезические материалы и исходные геодезические данные, необходимые для проведения и контроля топографо-геодезических работ; обеспечивает выполнение технического проекта в вопросах методики и техники топографо-геодезических работ, а также выполнение и перевыполнение норм выработки полевыми бригадами; осуществляет контроль за выполнением топографо-геодезических работ; укомплектовывает отряд геодезическими инструментами и оборудованием; следит за строгим соблюдением инструкции по топографо-геодезическому обеспечению работ, своевременным внесением предложений о необходимых дополнениях и изменениях в технический проект, своевременной обработкой полевых материалов в полевой и камеральный периоды; ведет учет выполненных работ; следит за соблюдением правил техники безопасности; составляет топографо-геодезическую часть отчета и проекта.

Старший геодезист осуществляет техническое руководство геодезическими работами и обеспечивает выполнение требований технического проекта в вопросах методики и техники топографо-геодезических работ, применение передовых методов проведения работ, строгое соблюдение инструкции по топографо-геодезическому обеспечению работ, выполнение полевого контроля, своевременную и доброкачественную обработку топографо-геодезических материалов и принимает непосредственное участие в полевых геодезических работах по перенесению проекта в натуру н определению с требуемой точностью высот и координат гравиметрических пунктов.

Геодезист проводит топографо-геодезичиские работы под руководством начальника топографо-геодезического отряда; обеспечивает своевременное перенесение проекта в натуру и определение с требуемой точностью высот и координат гравиметрических пунктов, безопасное ведение работ, выполнение норм выработки правильную эксплуатацию аппаратуры, ее ремонт и хранение; следит за правильным ведением первичной документации и своевременной обработкой материалов; вычерчивает картографическую документацию к отчету партии и проекту.

Старший техник-геодезист проводит топографо-геодезические работы под руководством начальника топографо-геодезического отряда; обеспечивает своевременное перенесение проекта в натуру и определение с требуемой точностью высот и координат гравиметрических пунктов, закрепление на местности пунктов геофизических наблюдений, безопасное ведение работ, выполнение норм выработки, правильную эксплуатацию аппаратуры, ее ремонт и хранение, правильное ведение первичной документации и своевременную обработку материалов; вычерчивает картографическую документацию к отчету партии и проекту.

Заместитель начальника партии по административно-хозяйственной части обеспечивает партию вспомогательным оборудованием и материалами; принимает и увольняет рабочих; организует базу партии на месте работ и подбазы на отдельных участках; создает необходимые жилищные и культурно-бытовые условия; организует совместно с профсоюзной организацией культурно-массовые мероприятия и отдых, работу пищеблоков, снабжение продовольствием, посудой н инвентарем; проводит денежные расчеты с рабочими и служащими; обеспечивает работу и своевременный ремонт аппаратуры, оборудования и автотранспорта, следит за хранением н сохранностью материальных ценностей партии; обеспечивает противопожарную безопасность на базе партии н на подбазах; ликвидирует базу и подбазы; проводит сдачу имущества, его чистку и ремонт; сдает денежный и материальный отчеты.

§ 28. Полевые работы гравиметрической партии заключаются в выполнении измерений гравиметром (вариометром, градиентометром) на каждом физическом (координатном) пункте местности и проведении геодезических работ с целью определения координат и высот пунктов наблюдений.

Предпочтительным является опережение геодезическим отрядом работ гравиметрического отряда, не допускается отставание геодезических работ от гравиметрических.

§ 29. В процессе полевых работ необходимо координировать работу всех отрядов и бригад партии, а также своевременно обрабатывать полевые материалы «в две руки» вплоть до построения карт или графиков изменения силы тяжести и вторых производных ее потенциала по профилям, за исключением случаев, когда необходимо учитывать поправку за влияние рельефа. Результаты обработки полевых материалов необходимо систематически наносить на рабочие карты и схемы и учитывать их в последующих работах партии.

§ 30. Для записи результатов полевых наблюдений и обработки материалов рекомендуются формы журналов, указанные в приложениях 1 — 10.

§ 31. При заполнении полевых журналов не допускаются подчистки и подтирки. Ошибочная запись перечеркивается тонкой линией н сверху делается новая запись. Все исправления заверяются подписью наблюдателя.

§ 32. При использовании ЭВМ допускается обработка полевых материалов %в одну руку».

Геодезические работы

§ 33. К геодезическим работам предъявляются требования точности определения координат и высот пунктов наблюдений. Они согласуются с действующими инструкциями по проведению геодезических работ при геофизических съемках, маркшейдерских работ в шахтах.

§ 34. Геодезические работы при гравиметрических съемках включают:

1) перенесение в натуру проекта расположения опорных и рядовых гравиметрических пунктов (разбивка магистралей, профилей и т. п.), составление абрисов опорных гравиметрических пунктов;

2) закрепление пунктов соответствующими знаками;

3) определение координат и высот пунктов наблюдений;

4) проведение работ по определению относительных превышений местности вокруг пунктов наблюдений с целью учета влияния рельефа;

5) измерение сечений подземных выработок в шахтах;

6) составление геодезической основы для гравиметрической карты;

7) технический контроль и оценку точности выполненных работ.

§ 35. При гравиметрической съемке в зависимости от предусматриваемой точности определения аномалий Буге допустимы среднеквадратические погрешности определения координат и высот пунктов наблюдений, приведенные в табл. 1 (а, б).

§ 36. При съемках в горных районах определение поправок за влияние рельефа требует повышенной точности опознавания пунктов на аэрофотоснимках и топографических картах. В зависимости от предусматриваемой точности аномалий Буге с этой целью рекомендуются следующие масштабы аэрофотоматериалов и топографических карт (табл. 2).

§ 37. Координаты пунктов гравиметрических наблюдений определяются в системе Гаусса-Крюгера 1942 г., высоты — в Балтийской системе.

Таблица2

Масштаб
отчетных карт и графиков	аэрофотоматериалов	топографических карт
1 : 200 000	1:40000—1:30000	1:25000
1: 100000
1 : 50000	1:30000—1: 17000	1: 10000
1 : 25000	1: 17000-1: 12000	1: 5000
1 : 10000	1: 12000-1: 10000	1:5000-1:2000
1 : 5000	1: 7000-1: 5000	1: 2000

§ 38. Для геодезической привязки пунктов съемки используются пункты государственной и ведомственных геодезических сетей, а также привязанные к ним пункты гравиметрических сетей, картографические материалы.

Для радиогеодезических определений координат, в качестве исходной основы, должна служить государственная триангуляционная сеть.

§ 39. Методика геодезических работ определяется требованиями точности определения координат и высот гравиметрических пунктов с учетом физико-географических условий района работ, картографо-геодезической обеспеченности и необходимости удешевления стоимости работ.

§ 40. При плановой привязки могут применяться;

1) топографические карты масштабов, обеспечивающих требуемую точность.

2) аэрофотосьемочные материалы;

3) инструментально-геодезические методы;

4) радиогеодезические способы;

5) автоматические топопривязчики.

§ 41. Для определения высот применяют:

1) топографические карты, обеспечивающие определение высот с соответствующей точностью;

2) барометрическое нивелирование:

3) стереофотограмметрические способы;

4) техническое и геодезическое нивелирование;

5) гидростатическое нивелирование.

§ 42. Для определения поправки за рельеф ближней зоны следует возможно полнее использовать крупномасштабные карты и аэрофотоматериалы. Методика и техника определения поправок по картам и аэрофотоснимкам применяется в соответствии с изданными руководствами и наставлениями.

При отсутствии указанных материалов превышения местности определяют инструментальными методами с помощью теодолитов, поправкомеров, баронивелиров и т. п. Размещение на местности пунктов, в которых определяются превышения, проводится в соответствии со схемами, установленными для соответствующей методики определения поправок.

§ 43. При размещении пунктов для проведения наблюдений гравиметрами, вариометрами, градиентометрами необходимо учитывать удобство установки приборов и легкость нахождения пунктов.

§ 44. Пункты наблюдений, как правило, располагаются по прямолинейным профилям. Пункт наблюдений гравиметровой съемки может быть перемещен по профилю или отодвинут от прямолинейного направления профиля, что должно быть отмечено в пикетажном журнале.

Отклонение от прямолинейности профилей допускается в случаях, когда необходимо:

1) избежать участков, неблагоприятных для проведения наблюдений (болота, населенные пункты, карьеры);

2) произвести наблюдения по дорогам, горным ущельям, тропам и т. п.

3) избежать излишних потрав посевов или рубки просек;

4) совместить профили наблюдений с профилями ранее выполненных работ.

§ 45. Среднеквадратическая погрешность определения высот и координат пунктов наблюдений характеризуется контрольными наблюдениями в объеме 5—10% точек. Максимальные расхождения, полученные по результатам повторных определения, не должны превышать , где — проектная точность определения высот и координат.

§ 46. Пункты опорной гравиметрической сети закрепляются в соответствии с требованиями инструкции по геодезическим работам при геофизических съемках. На каждый опорный пункт составляется абрис.

Рядовой пункт закрепляется деревянным колышком или надписью на постоянном предмете местности с сохранением этого обозначения в продолжении всего полевого сезона для возможных контрольных измерений.

Технический контроль и оценка качества работ

§ 47. Технический контроль полевых работ заключается в проверке выполнения требований настоящей инструкции, других руководств и проекта работ.

§ 48. Текущий контроль осуществляется начальником партии (отряда), техническим руководителем или другим уполномоченным лицом по окончании каждого рейса (дня) и состоит в приемке полевого материала.

Результаты проверки записываются в полевом журнале. Текущая приемка полевых материалов документируется также записью в регистрационном журнале.

§ 49. Приемка полевых материалов проводится периодически в процессе полевых работ и по окончании их специальной комиссией, назначаемой руководством предприятия.

Оценка полевых материалов (раздельно гравиметрических и геодезических) дается по трехбалльной системе.

Критерии оценки для гравиметрических работ устанавливаются следующие:

1) работа принимается с отличной оценкой при существенном расширении круга и характера решаемых геологических задач в результате технико-методической рационализации, сокращении сроков, повышении точности наблюдений по сравнению с проектной, рациональной густоте сети, отличном оформлении материалов;

2) работа принимается с хорошей оценкой при сокращении сроков, соблюдении установленных допусков точности, рациональной густоте сети и хорошем оформлении материалов;

3) работа принимается с удовлетворительной оценкой при выполнении объема, соблюдении требований инструкции и проекта и правильном оформлении материалов.

Изобретение относится к области геофизики, а более конкретно — к способам съемки параметров гравитационного поля Земли.

Известен способ гравиметрической съемки на движущемся объекте, включающий измерения приращения УСТ гравиметром, неподвижно установленном на объекте-носителе, определение широты места, пути и абсолютной скорости объекта навигационным средством, вычисление по полученным данным поправки на эффект Этвеша [1 Гайнанов А.Г., Пантелеев В.Л. Морская гравиразведка. — М: «Недра», — 1991. — 214 с., Железняк Л.К., Конешов В.Н. Изучение гравитационного поля Мирового океана // Вестник Российской Академии Наук. 2007, том 77, №5, с. 408-419.] и вычисление УСТ в морских гравиметрических пунктах.

Также известен способ определения УСТ в море, включающей измерение УСТ гравиметром, неподвижно установленным на подвижном основании, определение широты места, пути объекта и абсолютной скорости гравиметра навигационным средством, вычисление по полученным данным поправки на эффект Этвеша и искомого УСТ [Способ морской гравиметрической съемки (19) RU (11) 2440592 (13) С2 (51) МПК G01V 11/00 (2006.01)(21)(22) Заявка: 2010110411/28, 2010.03.18 (24) Дата начала отчета срока действия патента: 2010.03.18 (22) Дата подачи заявки: 2010.03.18 (45). Опубликовано: 2012.01.20].

Известное устройство для осуществления способа содержит функционально соединенные и расположенные на стабилизированной в горизонтальной плоскости платформе чувствительную систему, блок управления, навигационное средство, вычислитель и регистратор.

Недостаток известных способов и устройства заключаются в том, что они имеют недостаточно высокую точность определения УСТ на движущемся объекте при выполнении морской гравиметрической съемки. Это объясняется тем, что при их использовании имеют место существенная погрешность определения поправки на эффект Этвеша и существенная погрешность измерения УСТ, обусловленная искажением измерений за счет значительной (от 3 до 6 мин) постоянной времени низкочастотного фильтра гравиметра и скоростью изменения гравитационного поля, в котором движется объект-носитель. Погрешность возникает также при использовании известных способов и устройства из-за того, что при вычислении поправки на эффект Этвеша по формуле [Гайнанов А.Г., Пантелеев В.Л. Морская гравиразведка. — М: «Недра», — 1991. — 214 с. ]

где V — скорость объекта-носителя; ϕ — широта мета измерения; А — направление вектора скорости объекта-носителя, которая в силу возможностей существующих навигационных средств не может быть измерена с требуемой точностью.

Необходимую точность измерения скорости носителя, чтобы учитывать поправку Этвеша с заданной точностью, можно оценить, продифференцировав функцию (2) по переменным V, А, ϕ и, перейдя к СКП, получить зависимость дисперсии функции как суммы дисперсий аргументов в виде [Зубченко Э.С. Обоснование требований к навигационному обеспечению морской гравиметрической съемки. // Записки по гидрографии, 2017, №302, с. 39-45]

где — оцениваемая требуемая точность учета поправки Этвеша;

m_ν, m_А, т_ϕ — СКП V, А и ϕ, соответственно.

Применяя для оценки принцип равного влияния каждого из членов правой части выражения (3) на погрешность учета поправки Этвеша, получим формулу для оценки допустимой СКП скорости объекта-носителя в зависимости от требуемой точности учета данной поправки

Выражение (3) позволяет оценить требования к точности выработки скорости навигационным комплексом объекта-носителя, выполняющего гравиметрическую съемку. Например, если считать, что поправка Этвеша должна учитываться с погрешностью, не превышающей одной третьей части допустимой погрешности съемки; [Единые технические требования по Мировой гравиметрической съемке. Часть IV. Инструкция по морской гравиметрической съемке (ИГ-78). — Л.: ГУНиО МО СССР, 1979, с. 6, 7], т.е. и, следовательно, . Например, при выполнении морской гравиметрической съемки на скорости 4 узла, пути объекта-носителя, равном 45°, и широте района съемки, равной 60°, требуемая точность учета скорости судна составит m_V=0,119 ^км/_час=0,033 ^м/_сек. Рассмотрим насколько выполнимы эти требования современными судовыми средствами навигации.

Абсолютные гидроакустические лаги измеряют скорость судна относительно дна с погрешностью 0,2% от измеряемой величины для скоростей менее 10 узлов (при скорости судна 10 узлов это составит 0,01 м/с). [Система инерциальной навигации и стабилизации (СИНС) «Ладога» // http://www.elektropribor.spb.ru/ru/newprod/rekl/ladoga.pdf.]. Такая высокая точность достигается за счет усреднения измеренных значений за период, продолжительность которого у разных образцов лагов может составлять от одной минуты до одного часа. Например, у модели лага 3060 DSVL фирмы ITT Exelis указанная точность достигается при периоде усреднения, равном 1 часу [Model 3060 DSVL System// http://www.edocorp.com/capabilities/ piezoelectric /Documents/Doppler sonar velocity log systems.pdf]. При односекундном усреднении погрешность выработки скорости составляет 0,1 узла или 0,57 м/с.

Рассмотрим возможность решения этой проблемы при измерении скорости с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС).

Двухчастотные судовые приемники ГНСС, работающие в режиме RTK измерений, например, модели DC201 производства фирмы AD Navigation AS, измеряют скорость судна с погрешностью (доверительная вероятность 68,3%) 0,005 м/с [RTK DGPS Receivers// Hydro International, — 2007, — v. 11, — No 9, — p. 32-37]. Для получения данных о скорости в реальном масштабе времени должен использоваться преемник ГНСС, работающий в режиме RTK, что требует установки специальных корректирующих береговых станций, дальность действия которых ограничивается расстоянием прямой видимости, т.е. около 20 км, а их главным недостатком является невозможность приема сигналов ГНСС под водой.

Выполненный анализ показывает, что требуемая точность измерения скорости объекта-носителя для учета поправки Этвеша современными навигационными средствами недостижима. Более того, существующая практика определения поправки Этвеша путем ее вычисления не по мгновенному значению скорости на момент измерения, а по ее среднему значению за промежуток времени, равный 5-30 мин [Огородова Л.В., Шимбирев Б.П., Юзефович А.П. Гравиметрия. М.: Недра, 1978. 325 с. ] представляется некорректной по своей сути и заведомо приводит к неопределенному результату. На самом деле, каждому отсчету приращения УСТ по гравиметру должна соответствовать поправка Этвеша для скорости объекта в момент взятия отсчета по гравиметру. Для устранения этих ограничений необходимо искать принципиально новый подход.

Другой методической погрешностью известных способов съемки ГПЗ следует признать невозможность точного учета центробежных ускорений при движении объекта по траектории с переменным значением радиуса кривизны. Считается, например, что преобладающий период вертикальных перемещений движущегося подводного объекта составляет 30-120 с, а их амплитуда 2…3 м [Попов Е.И. Определение силы тяжести на подвижном основании. — М.: Наука, 1967, с. 178]. Если для оценки принять траекторию объекта синусоидальной с амплитудой 2 м и пространственным периодом, равным расстоянию, проходимому объектом за 120 с со скоростью 4 узла, центробежные ускорения могут достигать значения от 1,3 до 546 мГал и их учет требует специального технического решения.

Гравитационное и инерционное ускорения невозможно отделить друг от друга физическими методами, но при измерении в движении их частотные характеристики часто не совпадают. Практически задача определения силы тяжести на подвижном основании решается частотной фильтрацией с синхронными вычислениями инерционных ускорений по траекторным измерениям неинерциальными приборами.

Как следует из приведенных в [Применение гравиинерциальных технологий в геофизике. — СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2002, — 199 с.] частотных характеристик идеального фильтра, предназначенного для подавления помех с частотами >0,4 10^-2 Гц, сигнал помех, формируемый движением объекта-носителя по синусоидальной траектории и имеющий частоты в диапазоне 3 10^-2 — 8 10^-3 с^-1 с амплитудой от 1,3 до 546 мГал, не будет подавляться даже идеальным фильтром и, следовательно, будет вносить погрешность в измеряемый гравиметром полезный сигнал.

Таким образом, из-за недостаточной точности учета поправки Этвеша и учета динамических ускорений современные способы гравиметрической съемки и используемые для этого технические средства не позволяют достичь требуемой точности.

Данное изобретение направлено на преодоление недостатков существующих способов и технических средств морской гравиметрической съемки. Для повышения точности гравиметрических измерений на подвижном основании в предлагаемом изобретении предлагается использование градиентометрических измерений. Гравитационная градиентометрия включает измерение пространственных изменений (градиентов) ГПЗ.

Гравитационный градиентометр (ГГ), ориентированный осями чувствительности в топоцентрической координатной системе (ТКС), связанной с ГПЗ, измеряет компоненты тензора градиента силы тяжести, представленных формулой [Colm A. Murphy The Air-FTG™ airborne gravity gradiometer system// Geoscience Australia Record 2004/18 Airborne Gravity 2004 Abstracts from the ASEG-PESA Airborne Gravity 2004 Workshop Edited by Richard Lane // [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docviewer.yandex.ru/view/. (дата доступа 2.06.20)].

где W_ij (i, j принимают попеременно обозначения осей координатной системы х, у, z) — градиенты составляющих вектора силы тяжести (W_x, W_y, W_z) по осям х, у, z ТКС.

На ограниченном участке земной поверхности W_x << W_z, W_y << W_z, и поэтому можно считать, что , тогда последняя строка матрицы (1) — составляющие градиента УСТ, т.е.:

Это приближение используется в прикладной геофизике [Торге В. Гравиметрия: Пер. с англ. — М., Мир, 1999. — 429 с., ил.].

При небольших расстояниях в плане и по высоте составляющие гравитационного градиента (5) можно представить в виде

где , , — разности измеряемых вертикальных составляющих УСТ на осях ТКС;

Δх, Δy, Δz — расстояния между точками измерений вертикальных составляющих УСТ на осях ТКС.

В ГГ измеряют смещения двух или большего числа пробных масс в неоднородном гравитационном поле измерительной системы. При этом полагают, что градиент постоянен.

В системе с поступательным движением (осевая система) датчиком служит пара акселерометров. Составляющие УСТ действуют в направлениях осей чувствительности акселерометров. Разность измеренных по каждой из осей ускорений позволяет получить составляющие градиента УСТ по этим осям:

где ax_i, ay_i, az_i (i=1,2) — ускорения, измеренные акселерометрами, установленными по осям ТКС прибора;

bх, by, bz — расстояния между нулями отсчетов пар акселерометров по осям ТКС прибора.

Гравитационный градиентометр, ориентированный в ТКС, связанной с гравитационным полем, измеряет компоненты тензора градиента силы, измеряя разность ускорений, воздействующих на близкие пробные массы, а градиент вычисляется по разности их измеряемых перемещений (осевая система с поступательным движением), либо углов поворота (вращательная система). Эти перемещения измеряют оптическими или электрическими устройствами.

Чтобы получить градиент с ошибкой ±1 нc^-2, необходимо измерять ускорение с ошибкой ±1 нм с^-2, что соответствует 10^-10 g [Торге В. Гравиметрия: Пер. с англ. — М.: Мир, 1999. — 429 с., ил.].

Гравитационные градиентометры содержат комбинации пар датчиков с различной пространственной ориентировкой. Например, ортогональное расположение трех систем с поступательным движением, образованных трехосными акселерометрами, позволяет получить все девять компонент тензора силы тяжести, четыре из которых будут избыточными величинами [Colm A. Murphy The Air-FTG™ airborne gravity gradiometer system// Geoscience Australia Record 2004/18 Airborne Gravity 2004 Abstracts from the ASEG-PESA Airborne Gravity 2004 Workshop Edited by Richard Lane // [Электронный ресурс] [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docviewer.yandex.ru/view/. (дата доступа 2.06.20)]..

В отличие от измерений на неподвижном основании при работе в динамическом режиме приборная ТКС движется относительно системы координат, фиксированной в пространстве; при этом возникают линейные и центробежные ускорения подвижного носителя.

Образуя разность ускорений, измеренных парой акселерометров, влияние негравитационных поступательных ускорений исключается. Если же градиентометр стабилизирован в инерциальном пространстве, то члены, описывающие вращения, также исключаются. В различных известных конструкциях градиентометров используется разное число пар акселерометров с различным расположением, которые измеряют до девяти компонент тензора. Разрабатываются традиционные электронные схемы, а также схемы, использующие эффект сверхпроводимости. Измерения выполняются со сравнительно большой частотой (например, через 1 с), перед последующей обработкой результаты усредняются (например, за 10 с). Чувствительность акселерометров при наземных измерениях должна быть порядка 10¹-10⁰ нc^-2. При осреднении за 10 с ожидаемая точность будет ±3-0,3 нc^-2 [Торге В. Гравиметрия: Пер. с англ. — М.: Мир, 1999. — 429 с., ил.]. Поскольку величины градиентов и возмущающих ускорений велики, необходимо, чтобы приборы имели большой динамический диапазон. И наконец, повышенные требования предъявляются к стабильности во времени и надежности учета дрейфа.

Для исключения неустранимых существующими способами и средствами недостатков в данном изобретении предлагается на одной гиростабилизируемой в горизонтальной плоскости платформе и ориентируемой по направлению на север имитирующей ТКС (с осью абсцисс, направленной на север, с направленной по отвесу вниз осью аппликат, и дополняющей координатную систему до правосторонней осью ординат), установить по осям ТКС три пары акселерометров по одной паре на каждую так, чтобы их оси чувствительности совпадали с направлением оси аппликат ТКС как показано на фиг. 1.

Акселерометры измеряют деформацию упругого элемента при действии суммы ускорений на пробную массу с одной степенью свободы относительно корпуса, а гиростабилизируемая платформа непрерывно совмещает ось чувствительности (линию перемещения пробной массы) с направлением силы тяжести (с местной вертикалью).

Согласно данному изобретению для реализации предлагаемого способа морской гравиметрической съемки предлагается съемочная система, устанавливаемая на носителе съемочной аппаратуры, например, автономном необитаемом подводном аппарате (далее — носитель), включающая гравиметрический градиентометр (далее — градиентометр). Градиентометр, включающий платформу и систему стабилизации платформы в горизонтальной плоскости и в плоскости меридиана, воспроизводящую топоцентрическую координатную систему, первой пары акселерометров, устанавливаемых на горизонтальной платформе на оси абсцисс симметрично на фиксированном расстоянии от начала воспроизводимой ТКС и ориентированные осью чувствительности, по направлению оси аппликат, удерживаемому системой стабилизации в плоскости меридиана (на север), для измерения и генерации сигналов смещения пробной массы от исходного положения и соответствующих им сигналов ускорения; вторая пара акселерометров, устанавливаемых на той же платформе на оси ординат ТКС симметрично на фиксированном расстоянии от ее начала и ориентированных осью чувствительности, по направлению оси аппликат, предназначенный для измерения и генерации сигналов смещения пробной массы от начального положения и соответствующих этим смещениям сигналов ускорения, третья пара акселерометров на вертикальной штанге, жестко скрепленной в начале ТКС с этой же горизонтальной стабилизируемой платформой и совпадающей по направлению ее осью аппликат для измерения смещения пробных масс акселерометров третьей пары относительно исходного положения и генерации сигналов ускорений, соответствующих этим смещениям пробных масс; электронный блок для приема и сигналов ускорения от акселерометров каждой пары и сигналов смещения от устройств слежения для обработки сигналов и вычисления составляющих градиента УСТ по формулам (4) и последующего вычисления по этим данным и по данным навигационной системы носителя о его перемещении в ТКС с началом в начальной точке съемки в текущий морской гравиметрический пункт значения УСТ в морских гравиметрических пунктах по формуле

где — значение УСТ, измеренное на опорном пункте;

K — количество измерений градиентометром вертикального градиента при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки;

k=1, 2…К — номер градиентометрического измерения при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки;

Wzz_k — измерений градиентометром вертикальный градиент УСТ при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки;

h — высота носителя над дном, достигаемая им при всплытии со дна на глубину выполнения съемки;

i=1, 2,…n — номер градиентометрического измерения на съемочном галсе;

Wzx_i, Wzy_i, Wzz_i — измеренные составляющие тензора градиента УСТ по осям X, Y и Z соответственно;

X_i, Y_i, Z_i — составляющие пути, пройденного носителем от опорного пункта в данную точку измерений;

j=1, 2,…m — номер градиентометрического измерения при всплытии (погружении) носителя;

Wzz_j — составляющая тензора градиента УСТ по оси Z, измеренная при всплытии (погружении) носителя;

z — глубина, на которой производилась съемка;

ζ — поправка на высоту уровня над средним уровнем моря.

Используя известный прием вывода дисперсии функции через дисперсии аргументов, для выражения (1) получим:

где — средняя квадратическая ошибка съемки УСТ гравиметрическим градиентометром;

— средняя квадратическая ошибка определения опорного значения УСТ на опорном пункте;

S — путь, проходимый носителем при съемке от опорного пункта по галсам съемки до этого же опорного пункта.

— средняя квадратическая погрешность измерения вертикальной составляющей тензора градиента УСТ.

Принимая среднюю квадратическую ошибку измерения опорного значения УСТ на опорном пункте равной точности измерения УСТ баллистическим гравиметром, т.е. [Баллистический абсолютный гравиметр ГАБЛ-ПМ для полевых работ. Институт автоматики и электрометрии СО РАН (ИАиЭ СО РАН). [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docviewer.yandex.ru/view/ (дата доступа 15.06.20)], a среднюю квадратическую погрешность измерения вертикальной составляющей тензора градиента УСТ, т.е. для пути, проходимому АНПА, например, со скоростью 4 узла за максимальное время его автономного плавания, например, 24 часа получим, что средняя квадратическая ошибка съемки УСТ гравиметрическим градиентометром составит .

Акселерометры могут быть смонтированы в корпусе, стабилизирующем температуру. Электронные акселерометры позволяют осуществить более точное и быстрое измерение параметров перемещения положения закрепленной массы. Подобные устройства внешне могут представлять собой миниатюрный чип для микросхемы, габариты которого не превышают 10 мм. Например, емкостной трехосевой МЭМС-акселерометр с цифровым выходом изготовлен по специальной технологии 3D-M3MC. В корпусе датчика находятся высокоточный чувствительный элемент для определения ускорений и сервисная электроника (ASIC) с гибким цифровым выходом SPI. Подобная конструкция корпуса гарантирует надежную работу сенсора на протяжении всего жизненного цикла. Для обеспечения стабильного выхода акселерометры подобного класса разрабатываются, производятся и тестируются в широком диапазоне температур, влажности и механического шума. Он полностью совместим с одно- и двухосевыми акселерометрами данного типа, что дает возможность использовать датчики при построении предлагаемого в изобретении устройства.

Емкостной принцип действия датчиков обеспечивает прямое измерение смещения пробной массы, обеспечивая низкую потребляемую мощность, а симметричные структуры элементов — улучшенную стабильность нуля акселерометра, линейность и чувствительность по оси, низкую зависимость показаний от температуры (нелинейность обычно ниже 1%; чувствительность по оси обычно не превышает 3%), высокую производительность при работе в диапазоне измерений при малых g, хорошую стабильность по смещению нуля и низкое влияние шума на показания датчика.

Сенсор преобразует ускорение тела в электрический ток, заряд или напряжение. Технические характеристики емкостного трехосевого акселерометра [МЭМС-датчик ВМХ160 — очередной шаг вперед от BOSCH https: //spb.terraelectronica.ru/news/ (дата доступа 4.06.20)]:

Электропитание — 3.3 В;

Диапазон измерений -±6 g;

Разрешение АЦП 12 бит;

Встроенный температурный сенсор;

Цифровой выход SPI;

Максимальный удар 20 Кг;

Рабочая температура [-40;+125]°С;

Полоса пропускания45…50 Гц

Размер 7,7 × 8,6 × 3.3 мм.

В существующих измерительных системах для демпфирования, термокомпенсации и бароизоляции системы корпус заполняется кремний-органической жидкостью. Поскольку постоянная времени упругой системы определяется вязкостью жидкости и ее температурой, для морского гравиметра она составляет около 2 мин, что приводит к снижению точности измерений и уменьшению пространственной разрешающей способности съемки. Для устранения этого недостатка применяемых датчиков в данном изобретении предлагается использовать датчики на основе технологии микроэлектромеханики (MEMS), позволяющей создать намного меньшие, более легкие и более дешевые, чем современные образцы гравиметрических датчиков. Небольшой размер и малый вес акселерометра MEMS позволит смонтировать устройство на подводном носителе, а относительно низкая стоимость одного MEMS-устройства также сделает его практичным для развертывания нескольких акселерометров, как это предусматривает данное изобретение. Примером датчика такого типа является, например, микросхема ВМХ160 фирмы Bosch Sensortec, которая объединяют в одном корпусе 3-х осевой акселерометр, 3-х осевой гироскоп, 3-х осевой магнитометр. Это позволяет значительно снизить габариты и уменьшить энергопотребление. Более того, встроенная аппаратная библиотека программ позволяет повышать точность измерений каждого датчика за счет учета данных остальных сенсоров. Акселерометр, входящий в данную микросхему, имеет следующие технические характеристики:

— разрешение: — 0,061 mg;

— диапазоны измерений:±2,±4,±8,±16 g;

— смещение точки нуля:±40 mg;

напряжение питания: 1,71-3,6 В (VDD); 1,2-3,6 В (VDDIO);

— электропотребление: — 180 мкА,

— диапазон рабочих температур: -40…85°С;

— корпус: 14-выводный LGA размером 2,5 × 3 × 0,95 мм [МЭМС-датчик ВМХ160 — очередной шаг вперед от BOSCH https: //spb.terraelectronica.ru/news/ (дата доступа 4.06.20)].

В предлагаемой измерительной системе задействовано минимальное количество измерительных приборов и требуется минимальный объем вычислений. Демпфирование пробной массы — это частотный фильтр для подавления инерционных ускорений по амплитуде. Гиростабилизация обеспечивает измерение ускорений только в направлении, совпадающем с силой тяжести, то есть фильтрацию по направлению. В процессе создания морского гравиметрического градиентометра должна обеспечиваться долговременная стабильность параметров и его защита от воздействия электрических и магнитных полей, климатических и физических факторов. Должно обеспечиваться также метрологическое единство измерений, а процессы измерений и регистрации информации должны быть автоматизированными.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности морской гравиметрической съемки.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе морской гравиметрической съемки, включающем размещение на подвижном объекте-носителе гравиметров, создание опорных гравиметрических пунктов в районе выполнения съемки, выполнение площадной или профильной съемки путем измерения УСТ на движущемся объекте посредством измерения ускорения неподвижным относительно объекта акселерометром, и местоположения чувствительной системы гравиметра, направления и скорости перемещения носителя навигационными средствами и вычисление по полученным данным искомого абсолютного значения ускорения силы тяжести (g₀), в котором в отличие от известных способов на носителе размещают измерительную систему, состоящую гравиметрического градиентометра, сконструированного по известным принципам построения градиентометрических систем, отличающихся особым расположением датчиков на носителе относительно друг друга для измерения составляющих градиента УСТ по осям ТКС для возможности по данным измерений по данным скорости и времени перемещения носителя из опорного пункта в текущую точку съемки вычисления УСТ в морских гравиметрических пунктах.

Суть изобретения заключается в том, что на подвижном носителе кроме измерительной съемочной системы размещают и баллистический гравиметр, перед началом съемки носитель аппаратуры — морской робототехнический комплекс (МРТК), например, автономный необитаемый подводный аппарат погружается на дно и производит опорные гравиметрические измерения с помощью баллистического гравиметра, в этот же период на МРТК начинают производиться измерения с помощью датчиков ГГ. После окончания опорных гравиметрических измерений МРТК всплывает над дном до глубины, на которой будет выполняться съемка. В вычислительные блоки гравиметрического градиентометра МРТК автоматически вводится опорное значение УСТ, измеренное баллистическим гравиметром на дне и МРТК, продолжая градиентометрические измерения, следует в пункт начала гравиметрической съемки. По прибытию в пункт начала гравиметрической съемки МРТК по программе покрытия района съемочными галсами (профилями) начинает перемещение по системе запланированных съемочных галсов (профилей), продолжая градиентометрические измерения. После завершения покрытия площади (или ее части) съемочными галсами МРТК направляется в опорный пункт и по прибытии в этот пункт завершает градиентометрические измерения, замыкая их на опорный пункт, погружается на дно и с помощью баллистического гравиметра производит повторные измерения баллистическим гравиметром опорного значения УСТ, Повторные измерения опорных значений УСТ сравниваются с начальными и за окончательное значение принимают среднее значения. Значения УСТ в морском гравиметрическом пункте вычисляют как суммы приращений измеренного значения к предыдущему значению, начиная с опорных значений на опорном гравиметрическом пункте. При погружении и всплытии носителя производятся градиентометрические измерения с целью получения данных для вычисления вертикального градиента УСТ для последующего приведения измеренных значений УСТ на опорном пункте на глубину, на которой производилась съемка, и вычисленных значений УСТ к среднему уровню моря.

За счет исключения необходимости введения поправки Этвеша, за счет повышения точности опорных гравиметрических измерений, исключения необходимости учета кривизны пространственной траектории носителя, измерения вертикального градиента УСТ в районе съемки для редуцирования измерений баллистического гравиметра и вычисленных значений УСТ на средний уровень моря достигается более высокая точность съемки гравитационного поля Земли.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами.

На фиг. 1. представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа, а на фиг. 2 схема размещения акселерометров и ориентации их осей чувствительности на гиростабилизируемой платформе ГГ.

Устройство содержит гравиметрический градиентометр — 1, включающий трехосную гиростабилизированную платформу 2 с установленными на ней акселерометрами 3-8, выходы которых через электронный блок управления и питания 9 соединены с вычислительным блоком 10, который в свою очередь соединен с блоком регистрации данных 11. Вход вычислительного блока 10 соединен с навигационной системой носителя 12, а его выход соединен с блоком 11, регистрирующим данные съемки. На фиг. 3. приведена схема выполнения гравиметрической съемки предлагаемым способом. На схеме позициями обозначены: 13 — участок морской акватории для гравиметрической съемки, 14 — судно-носитель МРТК, 15 — подводный МРТК — носитель ГГ; 16 — точка на дне для выполнения опорных гравиметрических измерений, 17 -профили (галсы) перемещения МРТК при выполнении съемки.

Гиростабилизируемая платформа 2 представляет собой трехосную гироплатформу с коррекцией от акселерометров, что обеспечивает возможность выполнения измерений при возмущающих ускорениях до 150-200 Гал, с динамической погрешностью при небольших возмущающих ускорениях менее 1 мГал. При этом погрешность стабилизации не превышает 1 угловую минуту.

Вычислитель 10 может включать, например, процессор Pentium 166 МГц, ОЗУ на 32 Мбайт, плату SVGA с памятью 1 Мбайт, дополнительную плату с двумя последовательными портами с FIFO памятью (UART 16550 — совместимая). Для вычисления УСТ в вычислитель ГГ должен одновременно получать данные от различных датчиков и сохранять их. Время данных важно для коррекции измеренных данных. Часы на подводном объекте-носителе и система регистрации данных съемки синхронизируются, и метка времени добавляется к данным датчика, когда они принимаются системой регистрации. Гравиметрический градиентометр имеет электронный модуль и блок регистрации данных, содержащиеся в двух отдельных модулях, предлагаемая система может иметь только один блок с обеими функциями в одном. Электронный модуль гравиметрического градиентометра одновременно управляет датчиками, связываются с навигационной системой МРТК, управляют устройством стабилизации и градиентометром. Электронный блок 9 может иметь часы, синхронизированные с часами в МРТК с помощью функции связи, добавляет отметку времени при получении данных, распределяют электроэнергию от МРТК различным узлам градиентометра. Данные, обработки в вычислительном блоке 10, собранные электронным модулем 9, регистрируются на картах памяти блока регистрации данных 11. Устройство может иметь две SD-карты, и каждая SD-карта имеет идентичные данные в качестве резервной копии для другой. Устройство должно иметь интерфейс Ethernet, чтобы позволить получать данные с карт SD через этот интерфейс, не открывая герметичный корпус ГГ. [Development of an Underwater Gravity Measurement System with Autonomous Underwater Vehicle for Marine Mineral Exploration Ishihara, Takemi; Shinohara, Masanao; Araya, Akito; Yamada, Tomoaki; Fujimoto, Hiromi; Kanazawa, Toshihiko; Uehira, Kenji; Mochizuki, Masashi Source Journal TECHNO-OCEAN 2016: RETURN TO THE OCEANS. Source Institution Tohoku University Date Issued 2016, P.127-133 [электронный ресурс]. Режим доступа: https://ieeexplore.ieee.org/document/ (дата доступа 16.06.20)].

Определение УСТ на движущемся судне выполняется следующим образом. При движении объекта-носителя заданным курсом по управляющим электрическим сигналам, формирующимся в блоке управления 9, чувствительная система вырабатывает электрические сигналы, пропорциональные составляющим градиента, которые через электронный модуль 9 поступают в вычислитель 10.

От навигационной системы 12 объекта-носителя сигналы, пропорциональные составляющим абсолютной скорости, поступают в вычислительный блок 10 от навигационной системы 12 поступают также данные о направлении перемещения объекта в ТКС и данные о времени с момента начала движения от пункта опорных гравиметрических измерений.

Гравиметрическую съемку выполняют по замкнутым маршрутам с замыканием на опорный гравиметрический пункт, а искомые значения УСТ в точке в морских гравиметрических пунктах вычисляют как суммы приращений произведений составляющих градиента УСТ и составляющих пройденного пути по осям топоцентрической координатной системы к предыдущему значению, начиная со значения, измеренного на опорном гравиметрическом пункте.

Искомые значения УСТ g на морских гравиметрических пунктах, расположенных вдоль съемочного галса, вычисляются по формуле (8).

Анализ формулы (8) показывает, что, если принять гипотезу, что слагаемые под знаком сумм в правых частях не отягощены постоянными систематическими составляющими погрешностей, поскольку в приращениях данные погрешности практически исключаются, а случайные погрешности малы по величине и имеют разные знаки, то при большом количестве измерений между опорными пунктами, случайные погрешности приращения под суммами будут стремиться к нулю. Следовательно, погрешность определения УСТ будет определяться в основном погрешностями их измерения на опорном гравиметрическом пункте.

Координаты опорных гравиметрических пунктов для навигационного обеспечения съемки определяются, известными способами, например, с использованием гидроакустических навигационных систем средств судна-носителя МРТК, при нахождения МРТК в опорном пункте на дне путем измерения направлений и расстояния до пингера или маяка-ответчика на корпусе МРТК и последующей передачи измеренных координат по каналу связи в навигационную систему объекта-носителя. Координаты судна-носителя определяются известными средствами и способами, например, с использованием глобальных навигационных спутниковых систем. Определение пройденного МРТК пути по осям координат ТКС при выполнении съемки осуществляется известными способами, например, навигации с использованием его инерциальной навигационной системы.

При большой площади съемки количество опорных гравиметрических пунктов может быть создано больше одного в различных местах района съемки. Съемку района осуществляют на параллельных галсах и контролируют ее секущими галсами. Обработка данных съемки включает: вычисление УСТ и координат морских гравиметрических пунктов, оценку точности измерений, вычисление аномалий Δg=g — g₀, где g -измеренное значение силы тяжести на морском пункте, g₀ — вычисленное нормальное значение УСТ.

Способ морской гравиметрической съемки, включает создание опорного гравиметрического пункта на дне: путем определения координат объекта-носителя на дне, выполнения опорных гравиметрических измерений выполнение площадной или профильной съемки, путем измерения составляющих тензора градиента УСТ на движущемся объекте-носителе измерительной аппаратуры, посредством измерения ускорения особо расположенными на гиростабилизируемой платформе акселерометрами, одновременного измерения составляющих скорости объекта носителя по осям топоцентрической координатной системы, а также измерения курса и объекта-носителя и вычисление по полученным данным искомого значения УСТ.

В отличие от известных способов гравиметрической съемки в заявляемом способе размещение опорного пункта (пунктов) непосредственно на морском дне позволяет достичь высокой точности опорных гравиметрических измерений в морских условиях, обеспечивая возможность использования баллистического гравиметра.

Реализация заявляемого способа технической трудности не представляет, так как реализуется посредством технических средств измерения, имеющих промышленное применение при разработке геофизических и навигационных измерительных приборов.

Таким образом, отличительные признаки предложенного технического решения, а именно — выполнение непосредственно в районе съемки или в непосредственной близости от нее опорных абсолютных гравиметрических измерений на дне и приведение их результатов на глубину или уровень съемки по данным измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести, измеряемого при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки и градиентометрические измерения на съемочных галсах составляющих градиента ускорения силы тяжести особо размещенными на гиростабилизируемой платформе акселерометров по направлению осей топоцентрической координатной системы и ориентацией их осей чувствительности по направлению оси аппликат этой системы, вычисления значений ускорения силы тяжести в морских гравиметрических пунктах как суммы произведения составляющих градиента ускорения силы тяжести и составляющих пути носителя по осям этой же координатной системы и редуцирования данных вычисления на средний уровень моря по данным измерения вертикального градиента ускорения силы тяжести, измеряемого при всплытии носителя на поверхность обеспечивают заявленный положительный эффект — повышение точности съемки.

1. Способ морской гравиметрической съемки, включающий размещение на подвижном носителе гравиметрических датчиков, измерение ими параметров гравитационного поля Земли при перемещении подвижного носителя по системе профилей, покрывающих площадь съемки, определение положения носителя в момент измерения с использованием его инерциальной навигационной системы или гидроакустических навигационных систем, развертывание в районе съемки одного или нескольких опорных гравиметрических пунктов, определение их координат и выполнение на них опорных измерений ускорения силы тяжести (УСТ), отличающийся тем, что опорные измерения УСТ выполняют посредством носителя, погружаемого на дно, перед съемкой или по ее завершении, для редуцирования результата на горизонт съемки и на средний уровень моря при погружении на дно и при всплытии измеряют градиентометром вертикальный градиент УСТ, для съемки пространственного распределения УСТ на носителе при его движении измеряют составляющие градиента УСТ по осям топоцентрической координатной системы и одновременно с помощью навигационной системы носителя измеряют расстояния, пройденные носителем по этим осям, начиная с опорного пункта до завершения съемки на исходном опорном пункте, значения УСТ в морских гравиметрических пунктах вычисляют по формуле ,

где

— значение УСТ, измеренное на опорном пункте,

К — количество измерений градиентометром вертикального градиента при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки,

k = 1, 2…К – номер градиентометрического измерения при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки,

— измеренный градиентометром вертикальный градиент УСТ при всплытии носителя со дна на глубину выполнения съемки,

h — высота носителя над дном, достигаемая им при всплытии со дна на глубину выполнения съемки,

i = 1, 2…n – номер градиентометрического измерения на съемочном профиле,

, , — измеренные составляющие тензора градиента УСТ по осям Х, Y и Z соответственно,

, , — составляющие пути, пройденного носителем от опорного пункта в данную точку измерений,

j = 1, 2…m – номер градиентометрического измерения при всплытии или погружении носителя,

— составляющая градиента УСТ по оси Z, измеренная при всплытии или погружении носителя,

z – глубина, на которой производилась съемка,

— поправка на высоту уровня над средним уровнем моря.

2. Устройство для реализации способа по п.1, включающее гравиметрические датчики, гидростабилизируемую платформу для воспроизведения топоцентрической координатной системы, электронный блок питания и управления гравиметрическими датчиками, вычислительный блок для обработки измерений и блок регистрации данных обработки измерений, отличающееся тем, что в качестве гравиметрических датчиков используют акселерометры, попарно устанавливаемые на гидростабилизируемой по осям воспроизводимой топоцентрической координатной системы платформе, симметрично и на строго фиксированном расстоянии относительно её начала, выходы акселерометров попарно соединены с электронным блоком питания и управления с возможностью передачи ему генерируемых сигналов смещения пробных масс для преобразования их в сигналы ускорения, выходы электронного блока питания и управления соединены с вычислительным устройством для последующего вычисления составляющих градиента УСТ по сигналам попарно измеренных ускорений и значения УСТ в морских гравиметрических пунктах.

Съемка на суше

Съемку предлагается выполнять по следующей методике.

Рядовая гравиметрическая съемка на суше выполняется шагом 200м с расстоянием между профилями в среднем 120 км в зимнее время на местности IV категории трудности одним оператором с одним гравиметром. Согласно ССН-3-3, табл. 7 норма 147 за одну отрядо/смену выполняется 6,85 км. Съёмка проводится в дневное время звеньями, замкнутыми на опорных пунктах, с максимальной погрешностью 0,01 мГал. Поправки на смещение нуль-пункта гравиметра и лунно-солнечные вариации вводятся по завершении каждого дня исследований.

Для оценки качества данных, проводятся контрольные измерения (10%, § 88 «Инструкция по гравиразведке», 1980, М.) на гравиметрических/геодезических пунктах.

Гравиметрические измерения представляют собой как минимум 3 отдельных замера, выполняемых с помощью гравиметра Prospector 200T, или среднее значение для 120 выборок, с применением гравиметра Scintrex CG-5.

Опорные пункты будут выставлены через 7 км. Таким образом, звенья гравиметрической съемки от одной опорной точки до другой по времени отработки будут сопоставимы с нормой дневной выработки. Контрольные измерения будут выполнены в объеме 10% от общего количества гравиметрических пунктов. Каждый пункт наблюдается дважды в двух независимых рейсах. Работы выполняются одним оператором с двумя гравиметрами с применением вертолета МИ-8 в условиях болотистой тундры в незамерзшем состоянии. Подбор посадочных площадок ограничен. Посадка воздушного судна вблизи намеченного пункта возможна после предварительной высадки члена экипажа воздушного судна для проверки состояния грунта и удаления отдельных препятствий, мешающих посадке. Все это определяет II-а категорию трудности выполнения работ (ССН-3-3), V категория — для топографо-геодезических работ (ССН-9).

Таблица 15. Основные параметры методики полевых наблюдений сухопутной гравиразведки

Марка гравиметра	CG-5 AutoGrav фирмы Scintrex, Prospector 200T компании W. Sodin.
Шаг наблюдений по профилю	200 м
Точность наблюдений	0,07 мГал
Количество приборов, не менее	CG-5 AutoGrav — 2 шт., Prospector 200T — 2 шт.
Точность планово-высотной привязки	10 м в плане, 25 см по высоте

Гравиметрические измерения и измерения в системе GPS

Перечень задач, решаемых при проведении сухопутной гравиметрической съемки с применением системы GPS и последовательность их выполнения, сводится к следующему:

— калибровка гравиметрического оборудования;

— развертывание сети опорных пунктов системы GPS;

— развертывание сети опорных гравиметрических пунктов;

? проведение профильной гравиметрической съемки с расстоянием между пунктами наблюдений, определенном в Техническом задании;

— измерения в системе GPS на соответствующей сетке гравиметрических пунктов;

— контроль качества и предварительный анализ данных;

— окончательная обработка данных, их интерпретация и составление отчета.

Калибровка гравиметров

Калибровка гравиметров CG-5 в начале гравиметрической съемки заключается в выполнении следующих операций:

— компенсация температурного воздействия;

— настройка поправки на наклон прибора;

— поправка на смещение нуль-пункта.

Все эти действия подробно описаны в руководстве по эксплуатации гравиметра Scintrex CG-5.

Поверка на эталонном гравиметрическом полигоне проводится перед началом полевого сезона и после окончания. Калибровка гравиметров Prospector 200T проводится методом наклона на установках УЭГП3 перед началом работ.

Развертывание сети опорных пунктов системы GPS

Рис. 2.26. Базовая станция Trimble 5700

В соответствии с Техническим заданием на всех гравиметрических пунктах определения координат и высот проводятся с применением системы GPS, которая используется в режиме «Postprocessing kinematic». При использовании этого метода точность геодезических измерений зависит от длины базовой линии GPS до каждой измеряемой точки. Поэтому опорные пункты системы GPS размещаются таким образом, чтобы ни один гравиметрический пункт не был удален от опорного пункта системы GPS дальше, чем на 30 км. Сеть опорных пунктов GPS разбивается от пунктов ГГС с максимально возможной степенью совмещения. Исследования на пунктах наблюдения с системой GPS проводятся с применением стандартной методики статической съемки.

Высота приборов (высота гравиметра над землей будет точно измерена на каждом пункте наблюдения) записывается вручную вместе с данными гравиметрических измерений.

Для составляющей Z ожидаемая точность составляет +0,5 см + 0,1 см/км. 30-километровая сетка опорных пунктов GPS обеспечивает точность измерения составляющей Z, и связанных с ней значений силы тяжести.

Контроль качества и предварительный анализ данных

Контроль качества данных включает в себя следующие операции:

— контроль точности гравиметрических данных;

— контроль качества координат гравиметрических пунктов;

— контроль качества данных GPS;

— контроль точности аномалия силы тяжести в редукции Буге.

Контроль точности гравиметрических данных осуществляется путем снятия независимых повторных замеров в каждом звене.

Морская гравиметрическая съемка

Набортная гравиметрическая съемка проводится в глубоководной части акватории с борта судна, а в мелководной части (от 5-метровой изобаты) с борта катера на воздушной подушке «Хивус-10», с использованием судна в качестве базы. Работы проводятся в соответствии с инструкциями ИГ-78 и ИМ-86.

Набортная гравиметрическая съемка проводится звеньями продолжительностью до 20 суток.

Таблица 15. Основные параметры методики полевых наблюдений морской гравиразведки

Тип гравиметра	«Чекан — АМ» производства ЦНИИ «Электроприбор»
Шаг дискретизации, с	1
Точность наблюдений	0,3 мГал
Количество приборов	2 шт.
Точность плановой привязки	10 м в плане

Набортная гравиметрическая съемка в глубоководной части акватории проводится с помощью гравиметрического комплекса «Чекан-АМ», установленного в лаборатории на борту судна. Съемка проводиться на скорости до 8 узлов при волнении моря не более 3 баллов. Период регистрации при проведении съемки — 1с. Для работы на предельном мелководье используется судно на воздушной подушке, на котором устанавливается гравиметрический комплекс «Чекан-АМ», магнитометрическая аппаратура и эхолот. В соответствии с п.п. 47-49 инструкции ИГ-78 перед началом и по окончании полевого сезона проводится эталонирование гравиметров. Опорные наблюдения проводятся в соответствии с п.п. 86-88 инструкции ИГ-78:

— перед началом и по окончании полевых работ не менее 3 суток;

— в промежутках между звеньями не менее 2 суток.

Оценка качества съемки производится по независимым контрольным пунктам в соответствии с п. 128 инструкции ИГ-78, повторным контрольным пунктам в соответствии с п. 129 инструкции ИГ-78 и возвратным контрольным пунктам в соответствии с п. 130 инструкции ИГ-78.

В инструкцию включены материалы по проектированию организации и методике проведения гравиразведочных работ. Описываются наземные и подземные гравиметровая, вариометрическая, градиентометрическая, а также морская съемки; способы определения плотности горных пород; интерпретация результатов гравиметрических съемок. Инструкция предназначена для инженеров и техников-гравиразведчиков.

Задачи гравиразведки и виды гравиметрических работ

§ 1. Гравиметрическая разведка является одним из геофизических методов, применяемых при геологоразведочных работах для изучения геологического строения территории, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

§ 2. Физической основой гравиметрической разведки является различие плотности пород, руд и других полезных ископаемых. При гравиметрической разведке выполняются относительные измерения ускорения силы тяжести или ее производных, выявляются аномалии гравитационного поля, измеряются плотности горных пород и проводится геологическое истолкование результатов съемок.

§ 3. Эффективность применения гравиметрической разведки определяется физико-геологическими условиями залегания изучаемого объекта, точностью и детальностью гравиразведочых работ, изученностью района работ геологическими и другими геофизическими методами, их правильным комплексированием. Для повышения эффективности гравиразведки можно применять автоматизированную обработку результатов полевых наблюдений на всех ее этапах.

§ 4. Благоприятными физико-геологическими условиями для применения гравиразведки являются:

1) наличие разности плотностей изучаемых тел и вмещающих пород или контактирующих сред;

2) отсутствие вблизи изучаемых тел других объектов, гравитационное влияние которых является помехой;

3) достаточно большие размеры тел и небольшая глубина их залегания, простая форма и т. п.

§5. Гравиметрическая разведка применяется как для региональных, так и для детальных геологических исследований. Как правило, региональные исследования предшествуют детальным.

Региональная гравиразведка применяется для решения следующих геологических задач:

1) тектоническое и литолого-петрографическое районирование крупных регионов при геологическом картировании и составлении прогнозных и металлогеническнх карт; объектами исследований могут быть складчатые области, кристаллические щиты и массивы, поднятия фундамента, депрессии, области накопления мощных толщ осадочных отложений, границы платформы, глубинные разломы земной коры; 

2) картирование геологических зон и крупных структур (з пределах структурных элементов I и II порядков) с целью выделения участков для проведения более детальных работ другими геологическими и геофизическими методами. 

При решении перечисленных задач предпочтительно, а иногда и необходимо применение гравиметрической разведки в комплексе с аэромагнитной съемкой, сейсморазведкой, сейсмологическими исследованиями и некоторыми модификациями электроразведки, с гамма-спектрометрией, металлометрией и т. п. 

Детальная гравиразведка применяется для решения поисковых (поисковая съемка) или разведочных (разведочная съемка)  геологических задач: 

1) изучение тектонического строения отдельных нефтегазоносных территорий для последующего производства работ другими геологическими и геофизическими методами;

2) изучение тектонического строения и геолого-геофизическое картирование кристаллического фундамента для выявления участков, перспективных на черные, цветные и редкие металлы, в комплексе с магниторазведкой; достоверность интерпретации результатов гравимагнитных съемок в этом случае может быть повышена путем изучения рельефа поверхности кристаллического фундамента другими геофизическими и геологическими методами; 

3) прослеживание крупных залежей полезных ископаемых или пород, вмещающих и контролирующих полезные ископаемые;

4) выявление локальных структурных форм, благоприятных для скопления полезных ископаемых и непосредственно залежей полезных ископаемых (нефти, газа, руды, угля и т. п.), прослеживание разрывных нарушений;

5) определение формы, размеров, элементов залегания исследуемых объектов и их литолого-петрографическое расчленение.

Детальная гравиметрическая разведка, как правило, применяется в комплексе с магниторазведкой, сейсморазведкой, электроразведкой.

§6. Кроме решения прикладных геологических задач, гравиметрические исследования проводят с целью изучения фигуры Земли, ее глубинного строения и т. п.

§7. Различают съемки: наземную, подземную, скважинную, морскую (донную, надводную, мелководную), которые проводятся соответствующими типами гравиметров или вариометрами и градиентометрами.

§8. Гравиметровая съемка проводится при региональных и детальных гравиразведочных работах.

Вариометрическую и градиентометрическую съемки целесообразно применять при геологоразведочных работах, связанных с изучением деталей геологического строения, при поисках и оконтуривании малых и неглубоко залегающих структур, залежей полезных ископаемых, дизъюнктивных нарушений и других  объектов,  создающих  слабые аномалии силы тяжести.

Часто при решении детальных гравиразведочных задач целесообразно применять гравиметровую и вариометрическую съемки совместно. Результаты детальных съемок (гравиметро-вых, вариометрических, градиентометрических) используются для расчетов по определению формы, размеров и глубины залегания возмущающих объектов.

§9. По своему характеру гравиметрическая съемка может быть площадной и профильной.

Площадной называется съемка, результаты которой позволяют построить карту изоаномал силы тяжести (векторов, кривизн) исследованной площади. Площадная съемка может быть равномерной, если расстояния между пунктами наблюдений по профилю и между профилями одинаковы, и неравномерной, если расстояния между пунктами наблюдений по профилю и между профилями неодинаковы.

Неравномерность съемки, определяемая геологическими и другими особенностями изучаемой площади, не должна снижать достоверности карты изоаномал силы тяжести, для чего соотношение расстояний между пунктами по профилю и между профилями не должно быть меньше 1 :5. Площадная съемка дает наиболее полную и достоверную характеристику гравитационного поля исследуемого района и потому является предпочтительной при всех видах гравиметрической съемки. <…>

disserCat — электронная библиотека диссертаций работаем для вас с 2009 года

• Корзина пуста

Вход
|
Регистрация

Вы робот?

Мы заметили, что с вашего адреса поступает очень много запросов.

Подтвердите, что вы не робот