Гравиразведка и магниторазведка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по гравиразведке и магниторазведке

Содержание

Введение

Глава 1. Гравиразведка

1.1 Вычисление гравитационных аномалий от тел правильной формы

1.2 Определение точности наблюдений и густоты съёмочной сети

1.3 Определение основных положений методики съемки

Глава 2. Магниторазведка

2.1 Вычисление магнитных аномалий от тел правильной формы

2.2 Определение точности наблюдений и густоты съёмочной сети

2.3 Определение основных положений методики съемки

Заключение

Список литературы



Введение

«Решение прямых задач гравиразведки и магниторазведки»

Методика съемки должна отвечать требованиям поставленной геологической задачи. При этом надежность интерпретации геофизических аномалий зависит от детальности и точности изучения геофизических полей.

Геофизические съемки в первом приближении можно разделить на два типа: рекогносцировочные и детальные. Подход к выбору методик этих двух типов съемок различен. При рекогносцировочной съемке ставится задача только выявления аномалий заданных размеров и интенсивности. Поэтому съемка должна быть проведена с точностью менее одной трети минимальной амплитуды интересуемых аномалий, а густота съемочной сети определяется из правила, по которому на аномалию должны попасть не менее трех точек наблюдений.

При детальной съемке ставится задача определения размеров, формы и элементов залегания геологических объектов. При этом точность наблюдения и густота съемочной сети должны обеспечить требуемую точность интерпретации. Чаще всего поступают следующим образом. На основании априорной информации о геологическом строении района, форме, размерах и других параметрах геологических объектов рассчитывается примерная гравитационная или магнитная аномалия от возмущающего объекта. Если известен характер аномалии, то нетрудно определить необходимую точность съемки, а затем и густоту съемочной сети. Точность съемки должна быть такой, чтобы ошибки наблюдений не оказали существенного влияния на результаты интерпретации, а густота сети должна обеспечивать возможность наиболее точного воспроизведения всех особенностей аномальной кривой на графике.

В зависимости от выбранной точности съемки и густоты сети определяются основные положения методики съемки: тип прибора, продолжительность рядовых рейсов между опорными точками, средняя квадратическая ошибка измерений на опорной и рядовой сети и кратность наблюдений на рядовых и опорных точках.

При выполнении данной курсовой работы необходимо:

1. четко определить геологическую задачу, поставленную пред съемкой, изучить геологическую обстановку изучаемого района;

2. рассчитать вдоль профиля значения Za и Дg, обусловленные выбранными телами простой формы и изобразить их в виде графиков аномалий;

3. изучить влияние ошибок в определении аномалий на результаты интерпретации путем искусственного загрубления значений аномалий в характерных точках;

4. вычислить точность и густоту съемочной сети;

5. определить основные положения методики съемки.

«Геологическая задача и геологическая обстановка»

В курсовой работе условно ставится следующая геологическая задача: требуется комплексом методов магнитометрии и гравиметрии для целей детальной геологической разведки определить форму, размеры, глубину залегания и физические свойства тел геологических объектов, сложенных сильномагнитными плотными рудами. Тела расположены на достаточном удалении друг от друга так, что взаимное влияние одной аномалии на другую не наблюдается. Рудные залежи могут быть аппроксимированы телами правильной геометрической формы.



Глава 1. Гравиразведка

1.1 Вычисление гравитационных аномалий от тел правильной формы (решение прямой задачи для цилиндра)

Вычисление аномалий от тел с заданными параметрами необходимо для выбора точности наблюдений и густоты съемочной сети. При решении прямой задачи по гравиразведке избыточная плотность не должна превышать 1 г/см3, а размеры, глубина залегания, плотность должны быть такими, чтобы гравитационная аномалия на максимуме составляла не менее 0,5 мГал. Вычисления производятся по известной из теоретического курса формуле с точностью 0,5%, приведенной ниже. Решение прямой задачи осуществляется в среде Mathcad.

Формула для решения прямой задачи для цилиндра:

Рассчитанное аномальное поле изображается в виде графика вдоль профиля наблюдения (рис.1).

Рис.1. Гравитационное поле цилиндра

1.2 Определение точности наблюдений и густоты съёмочной сети

Точность наблюдений

Точность наблюдений обычно характеризуется величиной средней квадратической ошибки е. Соотношение между средней квадратической и средней арифметической уср ошибками имеет вид: уср=0,8?е.

По величине средней квадратической ошибки гравиметрические съемки соответственно подразделяются на виды:

- съемки пониженной точности (е>0,5 мГал);

- съемки средней точности (0,5<е<15 мГал);

- съемки высокой точности (е<0,1 мГал).

Ошибки наблюдений сказываются на результатах интерпретации аномалий, так как в расчетные формулы для определения элементов зале-гания и других характеристик геологических объектов в качестве исходных данных входят абсциссы и ординаты характерных точек аномальных графиков. Чем больше погрешности съемок, тем сильнее искажены ре- зультаты интерпретации.

Из выше изложенного следует, что при выборе точности съемки необходимо исходить из требуемой точности определения тех или иных параметров возмущающих объектов. На практике ошибки интерпретации в пределах 5% считаются приемлемыми.

Для определения точности съемки построим часть кривой Дg, включающую точку (Дg 1/2; х1/2), где Дg 1/2=0,5Дg max, в более крупном масштабе (рис. 2). Загрубим значение Дg 1/2 на 5%: Дg '1/2= Дg 1/2+0,05*Дg 1/2. Отложим точку (Дg '1/2;х1/2) и проведем через нее прямую параллельную части теоретической кривой. Найдем абсциссу точки пересечения загрубленной части графика с прямой у= Дg 1/2, обозначим ее х'1/2. Определим приращение Дабс=х'1/2 - х1/2 и найдем:

Рис.2. Определение точности наблюдений

Определение шага наблюдения

В основу выбора расстояния меду точками наблюдений положен принцип, согласно которому все части графика аномального поля, как в точках наблюдения, так и между ними, должны быть равноточными. Поле между точками наблюдений содержит ошибки за нелинейность. Эти ошибки называются ошибками интерполяции и обозначаются динт. Расстояние между точками наблюдений должно быть таким, чтобы динт<е.

Ошибка за нелинейность поля в линейной части аномалии стремится к нулю, а в зоне экстремумов достигает максимального значения. В экстремальной части аномалии по теоретическому графику необходимо изучить характер изменения динт в зависимости от шага наблюдений Дхi. Суть анализа показана на рисунке 3 и 4.

Рис.3 Определение шага наблюдений

Если выбранный ранее масштаб теоретического графика окажется мелким для анализа величины дi, то анализируемую часть графика следует увеличить.

По графику зависимости дi от Дхi (рис. 4) необходимо выбрать шаг наблюдений. Для этого на оси дi найдем точку равную по значению е, а затем на оси Дхi снимаем соответствующий шаг наблюдений по профилю, т.е. Дхрабочее. Этот шаг применяется для съемки центральной части аномалии, а на ее периферии он может быть увеличен, так как там поле изменяется почти линейно.

Рис.4. Определение Дхрабочее

1.3 Определение основных положений методики съемки

Определение допустимых средних квадратических ошибок полевых

наблюдений

Выбрав допустимую среднюю квадратическую ошибку съемки (е),

определим средние квадратические ошибки измерений на рядовых и

опорных точках.

При гравиметрической съемке средняя квадратическая ошибка определяется выражением:

где еб - средняя квадратическая ошибка определения поправки Бу-ге; ег - средняя квадратическая ошибка определения значения нормального поля (поскольку ег определяется с высокой точностью, то в кур-совой работе можно считать ег = 0); ер - средняя квадратическая ошибка поправки за рельеф местности (в данной курсовой работе предполагается, что съемка выполняется на ровной местности, следовательно ер = 0). Средняя квадратическая ошибка определения поправки Буге зависит от ошибки определения абсолютных высотных отметок гравиметрических пунктов.

Поправка Буге определяется следующим образом:

*dh

где у - плотность промежуточного слоя, которая принимается равной 2,2 г/см3; гравиразведка магнитный аномалия съемка

dh- ошибка определения высотной отметки гравиметрического пункта в метрах.

Полагая, что еряд?0,7е, значение еоп определяется по формуле:

При этом надо учитывать, что 1/3еряд?еоп ?1/2еряд.

Выбор приборов

При гравиметрической съемке будем использовать гравиметры ГНУ-КВ и ГНУ-КС. Средняя точность единичного наблюдения прибором ГНУ-КВ составляет ±0,03 мГал, а прибором ГНУ-КС - ±0,05 мГал, при условии, что продолжительность рейса между опорными точками состав-ляет 4 часа.

Так как:

Расчет расстояния между опорными точками

Зная продолжительность рейса, можно вычислить расстояние между опорными точками. Для этого выберем нормы физических наблюдений в точках за один час работы при выбранном в курсовой работе шаге наблюдений. Эта норма умножается на расстояние между пунктами наблюдения и получается длина часового рейса в метрах. Полученный результат умножается на выбранную продолжительность рядового рейса в часах и получается расстояние между опорными точками:

Общая длина съемочного профиля должна быть такой, чтобы с обеих сторон от аномалии располагалось 5 - 10 точек. Затем на профиле размещаются опорные точки.

Разработка системы наблюдений при развитии опорной сети

Так как известно расстояние между опорными точками, можно рассчитать схему наблюдения при развитии опорной сети. Развитие опорной сети осуществляется одним или несколькими циклами по схеме I - II - I. Для того чтобы узнать время, потребное на выполнение одного такого цикла, необходимо вычислить время, затрачиваемое для двух наблюдений при данном расстоянии между опорными точками.

Количество цик-лов (кратность наблюдений) определяется из соотношения:

где еед - точность единичного наблюдения прибором; еоп - точность наблюдения на опорной сети.

Следовательно, для получения требуемой точности разбивки опорной сети нужно выполнять наблюдения по следующей цикличной схеме:

Иногда бывает удобно выполнять разбивку двумя или несколькими приборами одновременно, так как это позволяет уменьшить число циклов.



Глава 2. Магниторазведка

2.1 Вычисление магнитных аномалий от тел правильной формы (решение прямой задачи для шара)

Вычисление магнитных аномалий от тел с заданными параметрами необходимо для выбора точности наблюдений и густоты съемочной сети. При решении прямой задачи по магниторазведке размеры, глубина залегания, намагниченность должны быть такими, чтобы магнитная аномалия на максимуме составляла не менее 500 нТл. Вычисления производятся по известной из теоретического курса формуле с точностью 0,5%, приведенной ниже. Решение прямой задачи осуществляется в среде Mathcad.

Формула для решения прямой задачи для шара:

Рассчитанное аномальное поле изображается в виде графика вдоль профиля наблюдения (рис.5).

Рис.5. Магнитное поле шара

2.2 Определение точности наблюдений и густоты съёмочной сети

Точность наблюдений

Точность наблюдений обычно характеризуется величиной средней квадратической ошибки е. Соотношение между средней квадратической и средней арифметической усрошибками имеет вид: уср=0,8?е. По величине средней квадратической ошибки магнитные съемки делятся на следующие виды:

- съемки грубой точности (е>15 нТл);

- съемки средней точности (5<е<15 нТл);

- съемки высокой точности (е<15 нТл).

Ошибки наблюдений сказываются на результатах интерпретации аномалий, так как в расчетные формулы для определения элементов залегания и других характеристик геологических объектов в качестве исходных данных входят абсциссы и ординаты характерных точек аномальных графиков. Чем больше погрешности съемок, тем сильнее искажены результаты интерпретации.

Из выше изложенного следует, что при выборе точности съемки необходимо исходить из требуемой точности определения тех или иных параметров возмущающих объектов. На практике ошибки интерпретации в пределах 5% считаются приемлемыми.

Для определения точности съемки построим часть кривой Za, включающую точку (Z1/2; х1/2), где Z1/2=0,5Zmax, в более крупном масштабе (рис. 2). Загрубим значение Z1/2 на 5%: Z'1/2=Z1/2+0,05Z1/2. Отложим точку (Z'1/2;х1/2) и проведем через нее прямую параллельную части теоретической кривой. Найдем абсциссу точки пересечения загрубленной части графика с прямой у=Z1/2, обозначим ее х'1/2. Определим приращение Дабс=х'1/2 - х1/2 и найдем:

Рис.6. Определение точности наблюдений



Определение шага наблюдения

В основу выбора расстояния меду точками наблюдений положен принцип, согласно которому все части графика аномального поля, как в точках наблюдения, так и между ними, должны быть равноточными. Поле между точками наблюдений содержит ошибки за нелинейность. Эти ошибки называются ошибками интерполяции и обозначаются динт. Расстояние между точками наблюдений должно быть таким, чтобы динт<е. Ошибка за нелинейность поля в линейной части аномалии стремится к нулю, а в зоне экстремумов достигает максимального значения. В экстремальной части аномалии по теоретическому графику необходимо изучить характер изменения динт в зависимости от шага наблюдений Дхi. Суть анализа показана на рисунке 7 и 8.

Рис.7. Определение шага наблюдений

Если выбранный ранее масштаб теоретического графика окажется мелким для анализа величины дi, то анализируемую часть графика следует увеличить. По графику зависимости дi от Дхi (рис. 4) необходимо выбрать шаг наблюдений. Для этого на оси дi найдем точку равную по значению е, а затем на оси Дхi снимаем соответствующий шаг наблюдений по профилю, т.е. Дхрабочее. Этот шаг применяется для съемки центральной части аномалии, а на ее периферии он может быть увеличен, так как там поле изменяется почти линейно.

Рис.8. Определение Дхрабочее

2.3 Определение основных положений методики съемки

Определение допустимых средних квадратических ошибок полевых наблюдений

Выбрав допустимую среднюю квадратическую ошибку съемки (е), определим средние квадратические ошибки измерений на рядовых и опорных точках. Как известно, при магнитной съемке:

где еряд - средняя квадратическая ошибка рядовых наблюдений; еоп - средняя квадратическая ошибка опорных наблюдений; евар - средняя квадратическая ошибка поправки за вариации маг-нитного поля.

Необходимо учитывать, что еряд?0,8е и евар?0,5еряд, тогда:

При этом должно выполняться следующее соотношение:

1/3еряд?еоп ?1/2еряд.

Выбор приборов

При магнитной съемке вертикальной составляющей поля Za, ис-пользуем магнитометр М-27. Точность единичного наблюдения этим прибором равна ±10 нТл, при продолжительности рейса между опорны-ми пунктами 4 часа:

Расчет расстояния между опорными точками

Зная продолжительность рейса, можно вычислить расстояние между опорными точками. Для этого выберем нормы физических наблюдений в точках за один час работы при выбранном в курсовой работе шаге наблюдений. Эта норма умножается на расстояние между пунктами наблюдения и получается длина часового рейса в метрах. Полученный результат умножается на выбранную продолжительность рядового рейса в часах и получается расстояние между опорными точками:

Общая длина съемочного профиля должна быть такой, чтобы с обеих сторон от аномалии располагалось 5 - 10 точек. Затем на профиле размещаются опорные точки.

Разработка системы наблюдений при развитии опорной сети

Так как известно расстояние между опорными точками, можно рассчитать схему наблюдения при развитии опорной сети. Развитие опорной сети осуществляется одним или несколькими циклами по схеме I - II - I. Для того чтобы узнать время, потребное на выполнение одного такого цикла, необходимо вычислить время, затрачиваемое для двух наблюдений при данном расстоянии между опорными точками.

Количество цик-лов (кратность наблюдений) определяется из соотношения:

где еед - точность единичного наблюдения прибором; еоп - точность наблюдения на опорной сети.

Следовательно, для получения требуемой точности разбивки опорной сети нужно выполнять наблюдения по следующей цикличной схеме:

Иногда бывает удобно выполнять разбивку двумя или несколькими приборами одновременно, так как это позволяет уменьшить число циклов.

Заключение

При выполнении курсовой работы комплексом методов магнитометрии и гравиметрии для целей детальной геологической разведки был проведен анализ тел полезных ископаемых, расчет точности и шага наблюдений, а так же определены основные положения методики съемки: допустимые средние квадратические ошибки полевых наблюдений, расстояния между опорными точками. Были выбраны приборы и разработаны схемы наблюдений при разбитии опорной сети.



Литература

1. Гринкевич Г.И. Магниторазведка / Г.И. Гринкевич. - Екатеринбург : УГГГА, 2011. - 306 с.

2. Блох Ю.И. Количественная интерпретация гравитационных и магнитных аномалий : учеб. пособие / Ю.И. Блох. - М : МГГА, 2008. - 88 с.

3. Миронов В.С. Курс гравиразведки / В.С. Миронов. - Л : Недра, 1980. - 543 с.

4. Васильев А.Н. Mathcad 13 на примерах / А.Н. Васильев. - СПб.: БХВ - Петербург, 2010. - 528 с.



Приложение

Mathcad

Размещено на Allbest.ru

...