Введение к работе
Актуальность работы.
Уже более 100 лет измерение вторых производных потенциала силы тяжести волнует умы многих исследователей. Все это время и до наших дней проблемой оставалось изготовление прибора для измерения вертикальной составляющей градиента силы тяжести, в связи с высокими требованиями к стабильности параметров вертикального градиентометра. Попытки определения вертикальной составляющей градиента силы тяжести по ее горизонтальным составляющим также не увенчались успехом. Но по мере совершенствования гравиметрической аппаратуры, рядом исследователей предпринимались попытки измерений вертикального градиента путем наблюдения силы тяжести в двух пунктах, разнесенных по вертикали.
На основании этих измерений, с появлением высокочувствительных гравиметров, точность которых соответствует погрешности измерений при решении большинства геологических задач, сотрудниками кафедры геофизики Воронежского государственного университета (ВГУ) была разработана методика измерений и обработки вертикального градиента силы тяжести. К сожалению, в настоящее время измерениям вертикального градиента уделяется очень мало времени, так как основные усилия направлены на создание вертикального градиентометра. А многие исследователи не принимают всерьез методику измерений вертикального градиента с помощью гравиметров, хотя теоретически она полностью обоснована. Таким образам, экспериментальный опыт в исследованиях вертикального градиента силы тяжести практически ничтожен по сравнению с теоретическими исследованиями.
Поэтому, по мнению автора данной работы, изучение вертикального градиента силы тяжести, особенно на экспериментальном уровне, является актуальным. Тем более в современных условиях редактирования геологической модели земной коры, когда необходима разработка и изучение новых геофизических методов. А настоящая работа не только доказывает правомерность такого метода измерения вертикального градиента, но и показывает ряд преимуществ данного геофизического метода относительно других.
Цель и задачи исследования.
Цель данной работы – определить возможности метода вертикального градиента силы тяжести для изучения земной коры.
Задачи диссертации можно сформулировать следующим образом.
-
На основе собственных и имеющихся фондовых материалов провести анализ поля вертикального градиента силы тяжести в пределах центральной части Воронежского массива.
-
Определить информативность измеренного поля вертикального градиента силы тяжести при региональном геологическом картировании.
-
Исследовать природу наблюдаемых отрицательных аномалий вертикального градиента силы тяжести.
-
Исследовать природу вариаций вертикального градиента силы тяжести с целью более эффективного использования представленного в работе метода.
Поставленные задачи решались путем измерения вертикального градиента (автором были проведены наблюдения вертикального градиента силы тяжести более чем на 3000 точках) и его вариаций, обработки полученных и имеющихся материалов и анализа результатов. Кроме того, выбирался способ обработки вариаций сейсмических колебаний для проведения их сравнения с вариациями вертикального градиента.
Научная новизна.
Впервые составлена карта вертикального градиента силы тяжести центральной части Воронежского кристаллического массива (ВКМ) (материалы собирались сотрудниками кафедры геофизики ВГУ более 25 лет). Выявлены основные положительные и отрицательные аномалии вертикального градиента в пределах ВКМ. Установлено, что большинство известных сульфидно-медно-никелевые месторождений и рудопроявлений юго-восточной части Воронежского массива приурочено к отрицательным аномалиям вертикального градиента. Предложено теоретическое обоснование этих отрицательных аномалий. Кроме того, установлена связь вариаций вертикального градиента с сейсмическим колебаниями Земли и сделано предположение о влиянии собственных колебаний Земли на амплитуду аномалий вертикального градиента силы тяжести.
Защищаемые положения.
-
Установлено, что на измерения вертикального градиента силы тяжести оказывают влияние собственные колебания Земли, которые надо учитывать путем включения в измерительный процесс гравиметрической вариационной станции, что позволит увеличить точность измерений.
-
Измерения вертикального градиента силы тяжести открывают дополнительные возможности выделения плотностных неоднородностей при региональном тектоническом районировании и изучения глубинного строения центральной части Воронежского кристаллического массива.
-
Установлена приуроченность большинства известных сульфидно-медно-никелевых месторождений и рудопроявлений юго-восточной части Воронежского кристаллического массива к отрицательным аномалиям вертикального градиента силы тяжести, отражающим зоны разуплотнения земной коры.
Практическая значимость.
Практическая значимость работы определяется ее исследованием возможностей нового геофизического метода, рассмотренного в данной работе, при региональном геологическом картировании. Построенная карта вертикального градиента центральной части ВКМ, а также ее анализ на основании ранее проведенных геолого-геофизических исследований позволяют с уверенностью говорить об информативности данного метода при его применении в разноплановых геолого-геофизических работах.
Публикации и апробация работы.
Изложенные в диссертации исследования автор проводил в ходе обучения в аспирантуре и работы на кафедре геофизики ВГУ.
Результаты диссертационной работы докладывались на VI и VII Всероссийских научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых “Геологи XXI века”, г. Саратов, 2005, 2006 г.; на XII Международной конференции “Активные геологические и геофизические процессы в литосфере. Методы, средства и результаты изучения”, г. Воронеж, 2006 г.; а также на ежегодных научных сессиях ВГУ (2004 – 2006 гг.). Основные положения диссертации освещены в 7 опубликованных работах, 4 из которых напечатаны в рецензируемых периодических изданий ВАК РФ.
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 79 наименований. Содержит 116 страниц, текстовые приложения представлены 3 таблицами и 24 рисунками.
