Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Технология прикладной высокоточной гравиметрии

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Технология прикладной высокоточной гравиметрии"

' Г В 0 ЛРОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ': ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ГЕОЛОГИИ, ГЕОФИЗИКИ И МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи

КАЛЕНИЦКИЙ Анатолий Иванович

ТЕХНОЛОГИЯ ПРИКЛАДНОЙ ВЫСОКОТОЧНОЙ ГРАВИМЕТРИИ

Специальности: 04.00.12 - геофизические методы

поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

05.24.01 - геодезия

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Новосибирск - 1994

Работа выполнена в Сибирском научно-исследователь! институте геологии, геофизики и минерального сырья, Произвол венном объединении "Инженерная геодезия" и в лаборатории Формаций новосибирской Государственной Академии строительс

Официальные оппоненты: доктор Физико-математических н;

академик РАН В. Н. Страхов (г. моа

доктор технических наук, член-кс СО HAH вш В. В. бузук (г. Новосиби]

доктор технических наук, профес< Л. Д. Гик (г. Новосибирск)

Ведущая организация: Всероссийский нayчнo-иccлeдoвaтeJ

ский институт геофизических ме™ разведки (ВНИИГеоФизика) НПГП "Н( тегеофизика" (г. Москва)

Зашита состоится __1994 г. в-/<2__час.

конференц-зале на заседании специализированного coi Д. 002. 50. 06. при Объединенном институте геологии, геофизи] минералогии со РАН.

Адрес: 630090, Новосибирск - 90. Университетский пр< спект. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке оиггим <

РАН

Диссертация разослана " ЛИ." __1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета, . .

кандидат технических наук ю- А. Дашевсю

ПО Инжгеодезия, зак.1, тир. 125, 1994 г.

ОБЩАЯ 5САРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящий доклад обобщает нноголетние исследования автора в области приложения детальной и высокоточной гравиметрии к решению различных геологоразведочных и инженерно-геодезических задач.

Гравиметрия как наука об измерении силы тяжести начала применяться. получив фундаментальное развитие, в Физической геодезии. Большой вклад при этом внесли И. с. Молоденский. Ф. Н. Кра-совский. А. А. Изотов, л. П. Пеллинен. М. И. Юркина. В. ф. Еремеев М. Д. Хонголович. в. в. Бровар. в. в. Бузук. в. а. Магницкий. в. в. Федынский, о. М. Остач и другие ученые. Как прикладной геофизический метод исследований гравиметрия нашла наибольшее применение в геологии, получив название гравиразведки. Начало развития отечественной гравиразведки связывается с первыми исследованиями в районе Курской магнитной аномалии (П. п. Лазарев. П. И. Никифоров, А. А. Михайлов. Л. В. Сорокин, Г. А. Гамбурцев, О. Ю. Шмидт и др. ) и поисками соляно-купольных структур (Б. п. Нумеров. Н. н. Михайлов, н. Н. Самсонов, Н. Н. Черепанов, Э. э. фотиа-ди и др. ). Была создана и развивалась научная и образовательная база фундаментальной гравиметрии и гравиразведки.

Актуальность темы. Положительный опыт применения гравиразведки в решении практических задач геологического картирования, тектонического районирования, поисков и разведки месторождений различных полезных ископаемых, обусловили широкое внедрение метода в различных регионах и природных условиях. При этом последовательно наращивалось качество и детальность гравиметрических измерений, однако проведение высокоточных исследований в сложных Физико-геограФических условиях, включая горный рельеф, в ряде случаев не обеспечило ожидаемого прикладного (гелогического и инженерного) эффекта гравиразведки. Это, как считают Б. А. Андреев, к. Е. веселов. в. м. Гордин, г. г. Рем-пель и другие, связано с сохранившимися устаревшими представлениями о Физическом и геометрическом истолковании редукний гравитационного измеренного и аномального полей, имеющимися еше неопределенностями в теории и методике их практической реализации, упрошенным подходом к интерпретации аномалий силы тяжести, учету

взаимного пространственного положения результативных точек и гравитиряоших масс.

Исходя из изложенного, актуальность исследований определялась все возрастающей потребностью производства в повышении качества проведения, обработки и интерпретации результатов высокоточной гравиметрии в зависимости от специфики решаемых прикладных задач, а так же геологической.- инженерной и экономической эффективности метода в разведочной геофизике и инженерной геодезии. Поэтому предметом рассмотрения настоящей работы является технология прикладной высокоточной гравиметрии.

Пель исследований -- обоснование методологических принципов и разработка прогрессивной технологии проведения, обработки и интерпретации результатов полевых исследований, обеспечивающих повышение эффективности и расширение прикладных возможностей высокоточной гравиметрии.

Основные задачи исследований:

1. Теоретически обосновать и разработать методику редуцирования гравитационного поля, рационального с необходимым качеством определения аноиалий силы тяжести.

г. разработать методологические принципы количественной интерпретации локальных аномалий на основе обеспечения их сопоставимости при геологическом редуцировании с модельным гравитационным эффектом изучаемого объекта.

3. Обеспечить высокую производительность и качество измерений силы тяжести на основе усовершенствования методики проведения высокоточных гравиметровых съемок.

4. Обосновать требования к топографо-геодезическому обеспечению гравиметрических измерений с учетом специфики решаемых инженерных задач при строительстве и эксплуатации крупных сооружений.

5. Довести научные разработки до высокой степени практической реализации, обеспечивающей широкое их внедрение в производство высокоточной гравиразведки и инженерной геодезии.

Фактический натериал и нетоды исследований, исходными материалами для диссертации служили данные о геологическом строении и результаты гравиметровых съемок исследуемых территорий в различных регионах страны,

более юо тысяч определений физических свойств горных пород, итоги личных исследований автора по разработке методики высокоточной гравиразведки при поисках нефти и газа, бокситов, полиметаллических и железорудных месторождений, рудосодержапшх и рудо-контролируюших структур, а также инженерной гравиметрии при строительстве крупных сооружений в различных районах Западной и Восточной Сибири за период с 1964 по 1993 год.

Сбор, анализ и обработка исходных данных производились с использованием новейшей аппаратуры и современных методов исследований, применяемых в геологии, геофизике, геодезии, прикладной математике, основным являлся метод математического (на базе ПЭВМ и ЭВМ) моделирования изучаемых объектов в гравитационных аномалиях. Базовыми методами экспериментальной опенки научных результатов являлись высокоточная гравиметрия и прикладная геодезия.

На зашиту выносятся научные

положения:

1. Прикладная (инженерная, геологическая) эффективность высокоточной гравиметрии зависит, главным образом, от качества определения гравитационных аномалий, которое связано с необходимостью исключения неопределенностей в учете сферичности Земли, выборе величины плотности и размера области численного интегрирования при определении гравитационного влияния промежуточного слоя в зависимости от принятой редукции. Наиболее применимыми для целей прикладной высокоточной гравиметрии являются усовершенствованная редукция Буге и топографическая. Возможен пересчет аномалий Буге в топографические и наоборот при условии, что первые определяются в "плоском" варианте учета влияния топографических масс, в тон числе - рельефа местности, вторые - в "сферическом".

2. Возможность количественной интерпретации аномалий силы тяжести связана с обеспечением их сопоставимости с модельным гравитационным эффектом изучаемого объекта. При этом надежность и детальность интерпретации находится в зависимости от степени изученности особенностей изменения в объеме Физических свойств горных пород, в том числе плотности, их учета при геологическом редуцировании аномалий и определении остаточного "регионального" Фона.

3. имеется резерв повышения точности и экономической эффек-

-з-

тивности гравиметровых сьемок. Он связан с учетом криволиней-ности изменения нуль-пункта гравиметров при развитии опорных каркасных сетей в виде центральной системы рейсов с перекрытием в общих узловых пунктах и повышением точности измерений на опорных или предполагаемых о.порных пунктах при развитии заполняющих сетей.

4. Проведение натурных режимных, многоцикловых инженерно-гравиметрических исследований требует обоснования особых требований к топограФо-геодезическому обеспечению. Они, в отличие от гравиразведки, связаны с величинами анонального горизонтального и вертикального градиентов силы тяжести, обусловленных влиянием изучаемых природных или техногенных объектов, и определяются в зависимости от конкретных решаеных прикладных задач инженерной гравиметрии.

новизна работы. личный вклад.

Выполненные исследования носят нетрадиционный характер и составляют основу новой прогрессивной технологии высокоточной гравиразведки и инженерной гравиметрии. Широкая научная и производственная апробация результатов исследований позволяет квалифицировать их как новое научное направление - прикладная высокоточная гравиметрия.

новизну исследований отражают следующие научные результаты.

1. Принципиально усовершенствована методика определения аномалий силы тяжести. При этом впервые обоснована необходимость

- использования постоянной плотности промежуточного слоя в редукциях Буге и топографической,

- исключения учета сферичности Земли при определении поправок за рельеф в редукции Буге.

- определенности объема и оценки оптимального размера области учета влияния промежуточного слоя для обеспечения заданного критерия точности аномалий силы тяжести.

2. Обоснована новая концепция определения гравитационного влияния топографических масс, обеспечивающая значительное повышение качества результатов и производительности труда вследствие

-заблаговременного расчета основных параметров поправок за рельеф во внешней учитываемой области.

-однократного проведения вычислений для любой конкретной территории, независимо от планируемых масш-

табов гравиметровых съемок, включая их последующую детализацию;

- исключения трудоемкой операции осреднения высот рельефа при численном интегрировании.

3. Впервые разработаны оригинальные, не имеющие аналогов, методы аналитической опенки оптимальных условий определения гравитационного влияния промежуточного слоя и погребенного рельефа (контактной поверхности).

<к Предложены новые алгоритмы решения :

- обратной задачи гравиметрии по определению параметров соосных круговых вертикальных цилиндров и их секторальных частей на основе впервые полученных рекуррентных формул;

- обратной задачи по опенке плотности плоско-параллельного и промежуточного слоев;

- прямой задачи для тел произвольной формы;

- комбинированных задач (в профильном и площадном вариантах ) по алроксимации аномального поля, заданного на неровной поверхности, определению его производных и пересчету на любую уровенную поверхность во внешнем пространстве. Формализованному (условному) разделению на составляющие.

5. Выявлен ряд новых особенностей объемного изменения плотности горных пород в рудных районах Алтае-Саянской области. учет которых позволил повысить надежность прогнозирования полиметаллического оруденения и железных руд.

6. Выработаны новые методические рекомендации по повышению качества развития опорных и рядовых гравиметрических сетей и то-пографо-геодезическому обеспечению инженерной гравиметрии.

Автор с 19бб года являлся научным руководителем и ответственным исполнителем работ, выполняемых в СНИИГГиМСе в соответствии с тематическим планом НИР Нингео СССР и договорами с различными геологоразведочными организациями Сибири; в по "Инжгеодезия" - по договору с тгп "Тюменнефтегеофизика" (1988-1993 г. г. ) ив Новосибирской государственной строительной академии - по МНТП "Строительство" (1991-1993 г. г.). Диссертация отражает результаты этих НИР.

При этом разработки, выполненные лично автором, позволили получить все отмеченные выше новые результаты работ.

Практическая значимость результатов заключается в научно-теоретическом и методичес-

ком обосновании прогрессивной технологии высокоточной прикладной гравиметрии и широкон её внедрении в производство.

Технология проведения, обработки и интерпретации на базе математического моделирования результатов гравиметровых съемок была внедрена в организациях. выполняющих такие работы в республиках Тува. Хакассия. Алтай. Красноярском. Алтайском и Ставропольском краях, Кемеровской, Томской. Тюменской и Новосибирской области при прогнозной оценке перспектив,поисках и разведке месторождений нефти и газа, железа, полиметаллов, бокситов, угля и других полезных ископаемых, изучении сейсмо-тектони-ческой обстановки и последствий воздействия техногенных Факторов в процессе строительства ГЭС.

Методика учета гравитационного влияния топографических масс, определения аномалий силы тяжести внедрена двумя этапами практически во всех организациях бывшего мингео СССР. На первом этапе решением министерства проведены (под руководством автора) Всесоюзные курсы, на втором - изданы составленные совместно с В. П. Смирновым "Нетодические рекомендации по учету влияния рельефа местности в гравиразведке", утвержденные в качестве практического руководства.

экономический эффект выполнены» исследований оценивается, исходя из фактически полученного за период с 1976 по 1903 г. г. в Центральной геофизической экспедиции ПГО "Запсибгеология". с учетом всего количества внедряющих производственных организаций и выполненных ими гравиметрических работ обший годовой экономический эФФект от внедрения определяется в размере 1.7 - 2.0 млн. рублей в ценах 1983 года.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты исследований докладывались на XI конференции ( 1-ой Международной) изыскателей гидропроекта /Новосибирск. 1992/. Всесоюзных, межреспубликанских научно-технических геофизических конференциях /Львов,1972; Тюмень,1976; Москва.1962/, Всесоюзных, межреспубликанских геофизических и специализированных по грави-магнитометрии семинарах /Чимкент, 1970; Усть-Каменогорск, 1970; Москва, 1971. 1981; Новосибирск. 1981/. Всесоюзных и Всеросийском Совещаниях по основам научного прогноза месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых и повышению эффективности гравиразведки /Ленинград.1971.

1976; Днепропетровск, 1981; Свердловск, 1985; Ална-Ата, 1991; Новосибирск,1992/; Всесоюзных школах передового опыта /Шушенское. 1977.1985; Новокузнецк, 1979; Хабаровск, 1986/, а также на различных региональных конференциях. совещаниях и семинарах, в научных и производственных организациях.

По теме диссертации опубликовано 48 работ. Из них - одна монография и одно отраслевое практическое руководство. Объем публикация лично автора составляет свыше 15 печатных листов.

Автор благодарен академику РАН В. С. Суркову за доброжелательную поддержку и ценные советы при проведении научных исследований. доктору технических наук, профессору Ю. п. Гуляеву, доктору геолого-минералогических наук г. г. Ренпелю, кандидатам геолого-нинералогических наук Б. д. микову. в. с. Моисееву,

A. п. федянину. И. а. РозенФарбу. в. а. ашуркову. И. а. кочеткову. в. И. Кузьнину. а также В. И. Разилову. В. И. Фатину. а. а. Ковалеву.

B. л. Кейно и В. П. сучков у - за плодотворное сотрудничество, А. Г. Бровко, л. П. Гончаровой, д. В. Точилкину. л. И.. Бойко, с. В. ивашенко, л. с. Уваровой, н. В. скворцовой - за поношь в оформлении диссертации. Глубокую признательность за продолжительное и тесное взаимодействие в исследованиях автор выражает В. П. Смирнову, который не только выполнил основной объем автоматизации с помощью ЭВН(ПЭВН) методических разработок по обработке и интерпретации данных высокоточной гравиразведки, но и внес определенный вклад в их доведение до стадии практической реализации.

автор считает своим долгом также выразить признательность руководству федеральной службы геодезии и картографии России и генеральному директору ПО "Инжгеодезия" а. ф. Чепкасову за понимание и содействие в подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Большой вклад в развитие теории, нетодики и приборного оснащения детальной гравиразведки внесли в. А. Андреев, В. И. Бе-резкин. к. Е. веселов. и. г. Клушин, п. И. лукавченко, А. К. Мало-вичког Е. А. Нудрецова. В. Н. страхов. К. ф. • Тяпкин, В. В. Фе-дынский. А. я. ' Ярош, В. И. Аронов, А. с. Варламов, В. И. Гордин.

Н. П. Грушинский. Г. г. Ренпель. А. Б. Поляков, В. г. Филатов, И. Н. Михайлов и другие отечественные ученые. В результате грави-разведка, в тон числе высокоточная, стала одним из ведущих геофизических методов при крупномасштабном геологическом картировании и структурно-тектоническом районировании исследуемых территорий. поисках и разведке месторождений нефти и газа, железа и полинеталлов, угля и апатитов и других полезных ископаемых.

Накопление положительного опыта детальной гравиразведки открыло перспективы расширения области применения высокоточной гравиметрии в других отраслях. Так, включение метода в комплекс инженерно-геодезических исследований в качестве инженерной гравиметрии в строительстве, позволяет прогнозировать возможность перехода от аномалий силы тяжести к геолого-плотностным, а затем - к прочностным характеристикам строительных плошадок и сооружений.

Эффективность высокоточной гравиразведки и инженерной гравиметрии. представляющими более общее направление - прикладную высокоточную гравинетрию, изначально зависит от степени надежности разделения исходного гравитационного поля на нормальную и аномальную составляющие, в дальнейшем на этапе интерпретации определяющим является выделение из аномальной составляющей локальных аномалий, в том числе малоинтенсивных. Количественная интерпретация локальных аномалий при этом становится возможной, если они сопоставимы с модельным гравитационным эффектом объекта исследований.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕГОДНЫЙ РЕДУЦИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ

В качестве одного из основных понятий о разделении гравитационного поля на составляющие стало редуцирование. Под редуцированием, как правило, подразумевается упрощение поля силы тяжести посредством введения различного рода поправок. Последние часто стали называться также редукциями как в грави-

разведке, так и в Физической геодезии (Б. А. Андреев, и. Г. Клу-яшн, 1965, Б. П. шимбирев, 1975 и др.).

Отождествление редукций с поправками привело в дальнейшем к некоторым неопределенностям в истолковании аномалий силы тяжести, связанным с их получением. Возникло неоднозначное представление о самих редукциях, например, существует редукция и поправка за свободный воздух, редукция и поправка Буге, но есть поправка за рельеф, а редукции такой нет. Имеется топографическая редукция, но она разными авторами понимается неодинаково (A.A. Михайлов, 1939, E.H. /¡юстих. 1948, A.B. сорокин, 1986).

1.1. Основные понятия и тернины

Понятийная неоднозначность, обусловила возможность проведения в процессе редуцирования некорректных операций, осложнивших процедуру выделения аномалий.

Основная причина осложнений связана с внесением элементов интерпретации в процесс редуцирования исходного гравитационного поля. В итоге возникла необходимость в разработке различных способов и методик по ослаблению в аномалиях влияния помех, часто не связанных с геологическими причинами /В. К. Орлов. 1983. В. П. Ким. 1984/.

В связи с различием мнений о понятиях и терминах в процессе исследований потребовалось привести их в определенное соответствие. Выделим основные.

Редуцирование гравитационного поля (или силы тяжести) - это разделение силы тяжести на этапе обработки результатов гравиметровых измерений. Основная цель редуцирования гравитационного поля состоит в определении его аномальных значений (аномалий) посредством вычитания из измеренной силы тяжести некоторой нормальной величины, представляющей гравитационный эффект теоретической модели Земли, редуцирование гравитационного поля предполагает получение нормального и аномального значений в точке измерения силы тяжести.

Р е д у ц и р ов ание гравитационных

аномалий - это трансформация, разделение, преобразование аномалий на этапе их интерпретации. Цель редуцирования гравитационных аномалий -состоит в выделении полезно-

го гравитационного влияния (эффекта) объектов картирования, районирования. поисков и разведки. На основе редуцирования аномалий осуществляется качественная или количественная оценка их параметров.

Сферический параллельный слой это материальный сферический слой постоянной толщины (по аналогии с таким обшеупотребляемым термином как плоско-параллельный слой).

Промежуточный слой - слой переменной толщины, ограниченный сверху Физической поверхностью Земли, снизу - уровнем относимости нормального поля. Он может считаться сферическим - в топографической редукции, или плоским - в редукции Буге. Заполняют промежуточный слой топографические массы.

Редукция Буге предполагает выделение одноименных аномалий силы тяжести в физической точке измерения при условии дополнительного учета в нормальном поле притяжения плоского промежуточного слоя.

Топографическая редукция аналогична редукции Буге, отличается тем. что в нормальном поле учитывается притяжение сферического промежуточного слоя. Аномалии силы тяжести могут определяться или в полной. или неполной топографической редукции, когда в каждой физической точке учитывается гравитационное влияние промежуточного слоя (топографических масс) соответственно всей земли или только в пределах ограниченной области.

1. г. Основные редукции. Исследование возможности их применения в прикладной высокоточной гравиметрии

Аномалии силы тяжести в редукции за свободный воздух являются смешанными, недоучитывающими высоту квазигеоида над эллипсоидом, изменение последней носит планетарный характер. Поэтому на участках детальных гравиметровых работ она исключается при выделении локальных аномалий. Аналогичный характер имеют изостатические редукции, которые находят применение в геодезии и при региональных геолого-геофизических исследованиях.

Таким образом, для прикладной высокоточной гравиметрии оказались приемлемыми три известные редукции: 1 - за свободный воздух; г - Буге; з - топографическая. Требовалось только уточнить некоторые параметры редукций. Прежде, чей рассмотреть эти уточнения, отметим, что исходя из сложившейся практики в гравиразведке, за единицу силы тяжести будем использовать милли-

-5 9 з

гал (нГя), равный 1x10 м/с , а за единицу плотности - 1 г/сн =

3 3 1X10 кг/м .

Исходным для вычисления аномалий является известное выражение

(п

где д и у " соответственно измеренное и нормальное значения гравитационного поля в гравиметрической точке.

Нормальное поле в произвольной точке на высоте (Нч) относительно эллипсоида, на поверхности которого известно распределение исходного нормального поля (Ц" 1 в редукции за свободный воздух определяется выражением

Тф=ГО+&9Ф=ТОЧ9Г/ЭН)-Нц. (г)

где 3"у/9Н - нормальный вертикальный градиент силы тяжести. При высокоточных работах требуется учитывать связь его величины с широтой (В ) и высотой (Шимбирев, 1975):

Эу0/ЭН—Ц30855О0, ОООЯ-со$2В)+0,0000000?23-НЧ,

(3)

где величина Нч задается в метрах.

запишем выражения для определения нормального гравитационного поля в произвольной точке пространства соответственно в редукциях Буге и топографической

|Б==у0+Вд6 =Го + &д<р +3дплпрс(а0), (4,

Тт =То + 8дф + 8д«"-пР-с (о0), (5)

где Зд^^иВд^С^ - гравитационное влияние промежуточного слоя с постоянным значением плотности ( 00 ) соответственно в плоском и сферическон вариантах.

В соответствии со сложившейся практикой, расчеты по вычислению влияния промежуточного слоя обычно производятся в два этапа. На первом этапе оно полагается равным притяжению плоско-параллельного слоя толщиной Нц . Второй этап расчетов связан с определенней поправок (8д ) за гравитационное влияние рельефа местности, физический смысл этих поправок однозначен -уточнение редукции Буге в результате занены гравитационного эффекта плоско-параллельного слоя на эффект плоского промежуточного слоя, когда уровенная поверхность относимости нормального поля { "У0 ) считается плоскостью.

Если обозначить через Г6 радиус области учета гравитационного влияния промежуточного слоя, то при условии нч«гв для аномалий в уточненной для высокоточной гравиметрии редукции Буге получаем

лдТБ^-Гв=дн-Го-89ф-2^а0(1-Н4/211в)+8д(Кв,а0).

По аналогии, с учетом (5) ножен записать выражения для аномалии в топографической редукции. Простота в отличии указанных двух редукций является кажущейся. Именно этот вопрос породил больше всего неясностей и неопределенностей в практической реализации редукции Буге при высокоточных гравиметровых исследованиях, особенно в горных условиях.

1.3. Выявление особенностей отражения сферичности Земли в гравитапионнон эффекте промежуточного слоя

Показания гравиметра отражают в числе прочих и влияние топографических масс именно сферической Земли, поэтому некоторые разработчики методики определения поправок за рельеф стремились в любом случае учесть сферичность земной поверхности, независимо

от вида используемой редукции поля силы тяжести. Это отразилось в названиях редукция, смешивании их Физического и геометрического смысла. Требовалось оценить возникшие неопределенности и выявить особенности "плоской" редукции Буге и "сферической" топографической. Рекуррентная формула определения в произвольной точке пространства притяжения сферического параллельного слоя тол-шиной Нц (г. г. Ремпель, 1980) в явном виде не выражает соотношения между притяжением сферического и плоского промежуточных слоев. Но она позволяет оценить точность любой приближенной формулы. в которой эти соотношения будут представлены.

автором совместно с в. П. Смирновым был получен ряд очень простых, но весьма точных приближенных Формул для определения притяжения сферического слоя с конкретныни параметрами.

Например, при П =0 , 3000 км для слоя толщиной

нц высокую точность обеспечивает формула

Sgctpc(r,H4)=Sgnnc(r,H4){±1 +5шCr/2R)-0,00012-H4] , <?>

где R - среднее значение радиуса земли, равное 6370 км;

- выражение притяжения плоско-параллельного слоя; величина коэффициента 0.00012 при Нц соответствует выражению его в километрах; величина знака при единице в квадратных скобках правой части формулы соответствует положению результативной точки на слое или уровне его основания.

Имея в виду малость величины отношения V/2R и то, что сферичность земли начинает проявляться при Г - 5-ю ки , когда можно считать малой величиной и отношение Н /2R . в результате несложных преобразований Формулы (7), получаем

2дсф'С(пН4) =5дпл'с(г,Ни) +F(r)-H4 -0,0067-оо-Бц2, (в) где F(r) =2nfcr0-sin (r/2R)=Xifo0 (r/2R>(1 -г2/24R2).

в это"й Формуле уже в явном виде отражается сферическая составляющая.

Формулы (7) и (8) обеспечивают высокую точность получе-

ния результатов - с погрешностью, не превышающей 0. 01/о. При учете влияния промежуточного слоя в целом эта погрешность уменьшается.

Представим, что учитываемая область вокруг результативной точки разделена на П. круговых зон, а зоны - на ТП. секторов. Тогда, согасно ¡8), выражение гравитационного эффекта промежуточного слоя будет иметь вид

адсфпрс(гн,гк)~ 5ГПгн,ту)+7(гиАун,

(9)

_ .Е ЕГ(пьг1гунц

т-2_,Г(гы,г12)

^дпл.пр.с^.^ _ вертикальная составляющая притяжения "плоских" топографических масс в j -ом секторе I -ой зоны учитываемой области; Ц, и Т\2 - величины внутреннего и внешнего радиусов I -ой зоны; Ну .- высота рельефа в j -ом секторе I -ой зоны; Ги =Г« • Гк= " Размеры внутреннего и внешнего ра-

диуса всей учитываемой области.

Можно заметить, что здесь в отличие от (8) сферическая составляющая не зависит от величины Нц (или Нц >■ В случае, когда Нц > получаем

§дсфпрсСгн,гк)=а(2Н4-Н0-Ё2) +Г(гн,гк)-Н,

п га ДГс п. Дг^ - п т Др 2 ГДе ---------, Н--- —

. Ак Аг т у

т 2л ^ г г пг Ь. Г. ,г.

Гн'Гк

По аналогии, для поправок за рельеф имеем

& 9сф0н Л)=а'- (Нц+Й2 - 2 Н ч ■ Н о) -»Г (гн ,гк) • (Н 4 -Н).

(И)

Для параллельного сферического слоя

Вд^н^-а-н'ц+Ра-н.го-н.

ч •

(12)

Нетрудно заметить, что (Ю) получается вычитанием (11) из (12). Это подтверждает Физический и геометрический смысл неполной топографической редукции. Правая часть всех трех выражений содержит две составляющие - плоскую и сферическую. Главное заключается в том. что если в выражениях для определения поправки за рельеф и влияния параллельного слоя сферическая составляющая зависит от величины Нц , то согласно (9) и (10) ее зависимость от Нц в эффекте промежуточного слоя уже отсутствует. А для прикладной гравиметрии в конечном итоге важно знать и исключать влияние именно промежуточного слоя топографических масс.

1. 4. Анализ факторов, обусловливавших корреляцию аномалий силы тяжести с высотами рельефа честности

Осложнения из-за введения элементов интерпретации при редуцировании гравитационного поля проявляются, как правило, корреляцией аномалий с рельефом местности. Однако такое же отражение в аномалиях может иметь и гравитационный эффект различных геоструктур. А это - полезная информация. Отсюда следует, что повышение качества редуцирования гравитационного поля может и должно быть обеспечено за счет упрощения технологии с целью исключения влияния мешающих Факторов негеологичес -кого характера, вызывающих корреляционную связь аномалий с рельефом.

В связи с этим проанализируем реальные (физико-геологические) и Фиктивные Факторы, обусловливающие корреляционную связь аномалий с рельефом и обоснуем возможность исключения последних

при редуцировании гравитационного поля.

1.1.1. Физико-гейлогические Факторы

-глобальные плотностные неоднородности за пределами гравимет-ровой съемки обусловливают локальную корреляционную связь аномалий ( Дд ) Буге или топографической с отметками высот точек гравиметровых измерений < Нц ). К ним. например, относятся водные массы крупных водохранилищ, озер, морей и океанов.

Для доказательства предположим, что неоднородности занимают объем цилиндрического сектора, ограниченного относительно результативной точки начальным и конечным радиусами Гн и Гк , углом створа у , верхним основанием, совпадающим с уровнем относимости нормального поля, и нижним на глубине К . Обозначим через ДО аномальное значение плотности неоднородностей. Тогда, полагая и Г^И^Т* с учетом (7). (8), (9) и разложения

в ряд до второго члена подкоренных выражений вертикальной составляющей притяжения цилиндрического сектора, получаем

Видно, что в функции Дд ( К ) коэффициенты при Ь. и К2 зависят только от планового положения (расстояний Гн • и их разницы) результативной точки относительно аномальных насс. эта функция имеет Фоновый характер и может быть исключена из локальных аномалий в процессе их выделения при трансформациях, функция дд ( К • Нч) отражает сугубо локальную слагаемую гравитационного эффекта, зависящую от величины Нц • Она и обусловливает корреляционную связь аномалий на участке съемки с рельефом местности.

Следует особо подчеркнуть, что учет гравитационного влияния вышеуказанных масс должен выполняться после редуцирования гравитационного поля - на этапе интерпретации аномалий силы тяжести

в противном случае речь должна идти о новой редукции, так как теоретическая модель земли уже не будет соответствовать принятой в редукциях Буге или топографической.

-Унаследован ность (прямая или обратная) земной поверхностью

Форм элементов геоструктур (интрузий, тектонических блоков, складок, изостатических и других границ раздела сред с различной плотностью) проявляется в аномалиях силы тяжести корреляционной связью с рельефом с различной степенью его генерализации. Чем глубже и объемнее геологические структуры, тем большая степень генерализации рельефа требуется для установления корреляционной связи с аномалиями, здесь влияют два фактора. Первый - это интегральность гравитационного эффекта, он начинает сглаживаться даже от весьма неровной поверхности раздела сред с различной плотностью по мере погружения последней на глубину. Второй связан со степенью расчленения дневного рельефа процессами выветривания. Рельеф обычно более изрезан, чем поверхность геологических структур. Это дает основание для оптимизма в оценке характера корреляционной связи аномалий с отметками высот местности и использовании его при интерпретации аномалий.

1.4. 2. Субъективно-нетодические (фиктивные) Факторы

- "Выбор" переменной величины плотности промежуточного слоя при редуцировании гравитационного поля ничем не обоснован, поясним это утверждение.

Во-первых, использование переменной плотности промежуточного слоя имеет физический смысл только в том случае, когда его гравитационный эффект определяется прямым расчетом.

Во-вторых, сам по себе учет влияния единой для всех результативных точек модели топографических масс с переменной плотностью уже не является редукцией Буге или топографической. Ясно, что карта таких аномалий требует обязательного приложения указанной модели, иначе невозможно дальнейшее редуцирование аномалий.

Постоянство величины С50 необходимо соблюдать в отношении всех физических точек гравиметровой съемки. В противном случае, эффект одного и того же промежуточного слоя будет учитываться в разных результативных точках с различной плотностью. Величина плотности промежуточного слоя не влияет, как это иногда считается (И. Н. Михайлов, В. П. Попов, 1973), на точность аномалий силы тяжести. От выбора величины С)0 зависит только наглядность графического изображения аномалий. Нельзя же, например, утверждать, что аномалии силы тяжести в редукции Буге при 0о =0 (что соответствует аномалиям в свободном' воздухе) менее точны, чем аномалии Буге при йот^о

- Учет сферичности Земли при определении поправок за рельеф в редукции Буге обычно обосновывается тем, что топографические массы "опускаются" за горизонт. При этом как бы забывается, что гравитационное влияние этих масс, в конечном итоге, учитывается всей поправкой за промежуточный слой (см. подраздел 1. г. ), а не одним из ее слагаемых - величиной

ния. выражающиеся корреляцией с рельефом, и при сложном рельефе совершенно непригодны для высокоточных гравиметрических исследований. Это видно, если вычесть из "плоской" составляющей эффекта параллельного слоя в (12) выражение (и), в итоге получим смешанный гравитационный "эффект" промежуточного слоя

йдсм"пр'с(гн,гк> 8дпапрс Сг„.Гк) - Г(Гн.гк)Н4-Г(гн.гк).Н. «1 з>

в связи с тем, что влияние промежуточного слоя, в конечном итоге, вычитается из измеренных значений силы тяжести, осложнения в аномалиях Буге из-за смешения поправок будут иметь прямую корреляцию с рельефом.

лении объема промежуточного слоя, обусловленная различием в размере учитываемой области при определении поправок за влияние параллельного слоя и рельефа, также вызывает осложнения в аномалиях, коррелируемые с рельефом.

Если, например, в редукции Буге горизонтальные размерь плоско-параллельного слоя больше размеров области учета влия-

. Аномалии в такой редукции содержат Фиктивные осложне-

Неопределенность

в уставов

ния рельеФа (а такая ситуация обычна в практике обработки данных гравиразведки). то имеют место искажения, выражающиеся как прямой (для повышений), так и обратной (для понижений) корреляцией аномалий и рельефа местности. Это объясняется тем. что в точках выше уровня НоСТ*,®"^ излишне исключается эффект "засыпания" масс, а в точках ниже него не учитывается эффект реальных топографических масс.

-Оценка единого оптимального размера учитываемой области для определения гравитационного влияния промежуточного слоя имеет принципиальное значение, это связано с тем. что эффект неучитываемых топографических масс, как и собственно искажения в аномалиях проявляется прямой корреляцией с рельефом на участке съемки. Он. по аналогии с эффектом крупных аномальных масс за пределами участка съемки имеет также сугубо локальное проявление в аномалиях.

В сложных условиях, особенно в районах перехода от горной местности к равнинной, определение радиуса (Гк ) учитываемой области предлагается производить не с учетом значений поправок за рельеф, а в зависимости от величины их изменения. В противном случае размер учитываемой области ножет оказаться существенно завышенным. Причиной завышения величины Гк обычно становится не влияние дальних поднятий и впадин, а необходимость "выметания" поправками за рельеф большого объема масс, "засыпаемых" вначале плоским бесконечным слоем на возвышенных участках или, наоборот, "восстановления" глобальных массивов топографических масс, не учтенных при вычислении эффекта плоского слоя (на пониженных участках).

Таким образом, аномалии в усовершенствованной редукции Буге могут быть пересчитаны при необходимости в аномалии^неполной топографической редукции с учетом значений величины Н(Гн,Гк) и постоянного коэффициента Р(ТнЛк). При этом обязательным является исключение влияния вышеуказанных субъективно-методических факторов.

Гравитационное влияние Физико-геологических Факторов, обусловливающих корреляцию значений Дф иНц • если оно мешающее, весьма желательно учитывать на начальном этапе интерпретации - при редуцировании гравитационных аномалий.

г. МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ И НЕТОДИКА РАЦИОНАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНОМАЛИИ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ

основную сложность при выделении аномалий силы тяжести в процессе редуцирования гравитационного поля представляет наиболее трудоемкая процедура - определение поправок за рельеф, с учетом значимости этот вопрос является предметом дальнейшего рассмотрения настоящего и следующего разделов доклада.

Обычно местность вокруг гравиметрического пункта при определении поправок за рельеф разделяют на две учитываемые области - внутреннюю и внешнюю. Внутренней считается участок в непосредственной близости от точки вычисления поправок за рельеф (результативной точки). Влияние рельефа местности в каждой их них может учитываться произвольным, наиболее удобным способом - инструментально, по материалам аэрофотосъемки, с использованием картматериалов и др. Эта область может состоять из нескольких зон. При их отсутствии вся внутренняя область считается центральной зоной. Внешняя учитываемая область разделяется на несколько зон и отличается от внутренней тем, что для вычисления (обычно на ЭВМ), значений поправок за рельеф в ней используются цифровые модели рельефа ШМР), единые для всего участка исследований.

рассмотрим методологические принципы и разработанную оригинальную методику определения поправок за рельеф.

2. 1. Учет влияния рельефа местности во внутренней области (центральной зоне)

Размеры внутренней области в плане, как правило, соизмеримы с шагом гравиметровой съемки, она ограничивается или плошадью круга с радиусом Рц , или квадрата с расстоянием от центра до его стороны, равным <АЦ. Практически в любых условиях возможна (с погрешностью менее 0.5 %) замена круговой области квадратной и наоборот, когда

-го-

рч-

2 с^л/я. (14)

Исследования автора совместно с в. п. Смирновым показали, что применение ЭВМ или ПЭВМ для прямого расчета поправок б^ц за рельеф во внутренней области (центральной зоне) не обеспечивают заметного повышения производительности труда по сравнению с "ручными" способами. Поэтому были разработаны программно-алгоритмические средства предварительного расчета таблиц, номограмм и палеток для оперативного определения в дальнейшем значений Рассмотрим один из таких высокопроизводительных способов, оснол-ванный на расчете и построении корреляционных графиков.

Предположим, что на точках, равномерно расположенных по плошади работ, выполнено детальное нивелирование рельефа местности по "звездочкам" в пределах радиуса рц так, что вычисленные затем значения поправок за рельеф (Вдц) могут считаться точными. Пусть на этих же точках имеются результаты нивелирования упрошенных "звездочек", когда по каждому из п "лучей" определено всего по одному превышению Н . они измеряются на фиксированном расстоянии рн , которое может быть меньше или больше размера ( или ¿ц) центральной зоны.

Откладывая по вертикальной оси величины 00 , а по го-

г г 3 4

ризонтальной - П. или и. , можно построить точечное корреляционное поле и график приближенных значений поправок БдСЯ) или где

1=1 1=1

График (см. рис. 1) всегда можно построить заранее, используя полевое, а при наличии материалов аэрофотосъемки или детальных планов рельефа - камеральное "точное" и приближенное нивелирование "звездочек" на участке работ.

По мере развития планового и высотного обоснования грави,-метровой съемки несложно с помошыо графика определять значения поправок в конкретной точке. При этом наиболее рациональным, если это позволяет выдерживать директивную точность, является случай, когда за величину может быть принято горизонтальное проложение до соседних гравиметрических точек.

Следует особо отметить, что построение корреляционных

графиков позволяет сразу же по отклонениям от них точных значений поправок оценивать реальную (по внешней сходимости) среднюю квадратическую. погрешность ( {Л-ц ) определения приближенных

тп1л рн

значений йд^^или

существует всегда такое значение > при котором по-

грешность поправки за рельеф в центральной зоне минимальна. Поэтому предварительное построение графиков позволяет выбирать

рациональный вариант соотношения

8д4)мПп рц=56,4м

5 6 9 12 15 18 2н Рис. 1. принер корреляционной связи величин

б^ц и К на одном из участков

Горной Шории

2.2. Технология определения поправок за рельеф во внешней учитываемой области

В практике гравиразведки применяется рациональный способ учета поправок за рельеф наиболее удаленных зон учитываемой области. Способ основан на построении и использовании корреляционного графика, отражающего связь значений поправок с отметками высот результативных точек. Для более близких зон графики или не обеспечивают соблюдения критерия точности, или вообше не могут быть построены из-за неопределенности корреляционного поля 8дСн,Тк)=^(Нц|. Уникальные результаты в свете вышеизложенного были получены на Казском участке Горной Шории (см. рис. 2). здесь для квадратной зоны с внутренней и внешней границами, характеризующимися параметрами с1н: 750 м, с!«. = 24750 м (шаг

сети точек

ЦНР Д = 1500 м) корреляционное поле §д(Гн,Гк)= [ (Н

-80 0 80

ПР-17 .11Р-32

01-Но)^

(60 .

в пелом представляет хаотичный вид. Однако характерной для участка оказалась отчетливо проявляемая корреляция значений поправок от высот точек по каждому профилю в отдельности. При этом каждый корреляционный график, представляющий собой параболу, имел конкретное значение мини-

мум

(1„=750мМ (!к =24750м Мб) Д =1500м ,бГ(Н-Н0).М

а (8дс

),

соответ-

Рис. 2. пример зависимости величины Ад от высоты и изрезанности рельефа

ствуюшее определенной высоте (Н0) результативных точек. Последовательное "приведение" а поправок - к ОО позво-

высот к Н

к °9о

лило получить обшее

корреляционное

поле

(бд-Вд^СН-Но)'.

Оно характеризуется величиной стандартного отклонения от графика Функции а(Н -Но)2 гле а=С0Пь! , которая значительно меньше критерия точности определения поправок за рельеф в зоне (рис. 2).

эти результаты послужили основой для теоретического обоснования и разработки высокопроизводительной методики учета гравитационного влияния рельефа местности и редуцирования исходного гравитационного поля. Аналитические выкладки приведем в более наглядном приближенном виде при условии, что превышение любой точки ШР во внешней области относительно результативной значительно меньше горизонтального расстояния между ними.

При вычислении на ЭВМ поправок за рельеф во внешней учитываемой области его обьем обычно представляется набором верти-

кальных параллелепипедов с горизонтальным верхним и нижним основаниями. Нижнее (верхнее) основание по высоте соответствует уровню результативной точки.' верхнее (нижнее) - высоте конкретной точки ПНР.

Любая зона внешней учитываемой области описывается несколькими параметрами. Цифровая модель рельефа каждой зоны -это массив значений высот в узлах квадратной сети с конкретной величиной шага Д , соответствующего размеру стороны основания элементарного параллелепипеда, зона, в связи с этим, представляет скользящий по ПНР квадратный пояс, который, в свою очередь. разделяется на ряд поясов шириной, равной Д (см. рис.3). Минимальный ( 1 ) и максимальный ( Т1 ) номера поясов определяют положение зоны относительно каждой результативной точки.

Вертикальная составляющая

Внешняя граница учиты-

ваемой зоны Сп=7)

Точка вычислений (результативная)

Номера поясов 5>оны

.кэтренняя граница учитываемой зоны

гадания высот ЦМР

Рис. 3. фрагмент задания ЦМР в узлах квадратной сети для одной результативной точки

притяжения суммы параллелепипедов ножет быть определена из выражения (Поносов В. А.. 1964):

89=к-Е £ р'],ь5 ■ (15)

I—п з»-п

-уа^/а, р^л^р'/а^-

И-1/2; р^и/г

(при X соблюдается условие:!^ =0 , сн. рис. 3);Ь

Нц.Ну - отметки высот соответственно в результативной то чке и I,] -ом узле ЦМР в зоне относительно положения ее центра.

Полагаем в качестве геометрической характеристики зоны личину

3):Пу=Нц-Нч;

ве-

1=-а J *-п

Тогда выражение (15) запишется.в виде уравнения параболы

8д=а[Нгц-2Нч-Н0+Н2], (17>

.П +П >п +П.

где

ЕЕЗД ЕЕ №

¡.--п. ¡-п .--2

Н0-~-—-; -л —

10 +п +п

£

Г-р, Г, Г, Р,,

П) А-> /-1' ч

¡=-п ¡=-п. J=-n-

Нетрудно заметить. что выражение (17) соответствует "плоскому" слагаемому правой части Формулы (11) для случая круговой учитываемой зоны, таким образом, все приведенные ранее соотношения между поправками за рельеф, влиянием параллельного и промежуточного слоев сохраняются и при квадратной Форме учитываемых зон и областей. Некоторые отличия будут только в величинах, отражающих их геометрию. При условии (14) результаты вычислений будут практически совпадать.

Выражение (17) представим в виде двух слагаемых

5д^Вд'+6д0 = а • (Нц -Н„ )2+ а • (Н2-Но). <«>

первое слагаемое (Вс|) зависит от высоты (Нц) результативной точки, второе (8д> является аналогом дисперсии высот местности в зоне вокруг нее. Очевидно, что величина будет возрастать при увеличении степени расчленения рельефа. Минимум поправки соответствует случаю, когда Нц=Но- В этом легко убедиться, если приравнять нулю производную по Нц .

для исключения неточностей, обусловленных Формулой (15) и незначительной зависимостью величины ВС|0 от значения Нц в ближайших зонах внешней учитываемой области, практическая реализация определения поправок предполагает следующую процедуру вычислений:

1. По. рекуррентной формуле рассчитывается таблица значений функции зон с конкретными параметрами Громоздкость рекуррентной формулы не мешает оперативности расчетов. так как для каждой из учитываемых- зон они производятся один раз<

2. Любым из имеющихся методов в точках ЦМР определяются значения 8д и 8(j0~8cj-8cj' * При этон величины Й0 вычисляются по формуле из выражения (17).

В изложенной последовательности действий значения 890 будут относиться к поверхности рельефа, представленной ПНР. а не к плоскости Н = Н0 • как это предполагается в варианте (15) - (18). Реальные высоты гравиметровых пунктов будут в этом случае отличаться от альтитуд такой поверхности в пределах погрешности исходного для ШР картографического материала (топографических карт), что обеспечивает практически безошибочный результат. Вычисленные заранее значения Н0 и &9о могут быть представлены в виде карт (схем) или записаны на носители внешней памяти ЭВМ (ПЭВМ) с целью их дальнейшего использования. В итоге вся процедура определения поправок за рельеф во всех зонах внешней учитываемой области по мере получения координат и высот гравиметрических пунктов сведется к несложным операциям в соответствии с выражением (18).

Таким образом упорядочивается процесс и повышается качество определения аномалий силы тяжести. Значительный экономический эффект и высокая производительность труда при этом обеспечиваются следующими положениями.

1. Имеется возможность вычисления значений Н0 и 0Q заранее. до проведения гравиметровой съемки.

2. Значения Но иВс|0для различных зон внешней учитываемой области можно вычислять один раз и использовать затем для последующих гравиметровых съемок. Они. будучи осред-ненными величинами, могут интерполироваться в плане, что недопустимо. как правило, в отношении самих поправок.

3. Отпадает необходимость трудоемкой операции осреднения рельефа в пределах элементарных площадок (квадратов, цилиндрических секторов), на которые разделяется местность при подготовке НИР. Более того, составляющая S(J0 (и в целом величина поправки) будет определяться точнее без осреднения, поскольку

ЦМР будет реальнее отражать изрезанность рельефа, чем его "ос-редненная" поверхность, это видно из выражения (15).

Наряду с обеспечением высокой производительности требовалось обоснование оптимальных условий достижения установленных критериев точности определения поправок за рельеф и, в конечном счете - аномалий силы тяжести.

3. ТГОРЕТИКО-АЛГОРНТННЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПЕНКИ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИИ УЧЕТА ПОПРАВОК ЗА РЕЛЬЕФ

Основным в процессе разработки алгоритма по выявлению рациональных условий редуцирования гравитационного поля полагалось обоснование общих принципов предварительной (обязательно при небольшом объеме исходных данных) оценки ожидаемых средних статистических для района работ величин поправок и их погрешностей. Успех решения этой задачи определялся глубиной информативности статистических параметров, характеризующих степень расчлененности рельефа.

3.1. Выбор информативных характеристик расчлененности рельефа

Учитывая смысловое содержание величины 80|о и результаты анализа различных показателей изрезанности рельефа, в качестве основных статистических характеристик его расчленения приняты функции, зависящие от отношения превышения ( К ) к горизонтальному проложению ( Д или В ) между точками на земной поверх-ж-V >(19)

1=1 / где 1= 1,2.....ТП - число принятых в обработку превышений

( К ) или разниц квадратов превышений противоположного направления ( К и Н ) в каждой из ТП точек.

Для получения оценочных Формул корреляционные отношения (19) аппроксимировались дробно-линейными Функциями вида

Постоянные для участка исследований коэффициенты и В

определяются по методу наименьших квадратов.

На рисунке 4 приведены графики изменения значений статистических характеристик расчленения рельефа и их точечные поля по одному их участков работ в горной Шории.

Рис. 4. графики изменения значений ^и.^н в зависимости

от величины Д

помимо основных статистических характеристик введена дополнительная - погрешность "неосреднения" высот. Конечное ее выражение имеет вид

т „ (Д) -А&- 2/Е'- (2 (1 +ъ!)/В!1) ■ 1п (1 -И')],

где К'-Л/№-В).

3. г. Источники погрешностей, оценочные формулы

на основе аналитических выражений для и ТПн

получены оценочные Формулы расчета как ожидаемых средних

величин самих поправок в различных зонах всей учитываемой области, (см. таб. 1). так и различного рода погрешностей, в частности. к числу Факторов, влияние которых на точность определения поправок за рельеф считалось случайным, отнесены следующие: 1 - погрешность, обусловленная "неосреднением" высот; 2 - погрешность сглахивания рельефа из-за дискретности Ш1Р; 3 - отличие значений поправок за рельеф неучитываемой области относительно какого-то среднего фона; 4 - погрешности в определении поправки за рельеф в центральной зоне, обусловленные пропуском неровностей рельефа как в радиальном (по "лучам"), так и в угловом (между "лучами") направлениях.

Следует особо отметить, что погрешности исходных картографических материалов, ошибки интерполяции высот и другие, связанные с заданием пнр. учитываются автоматически при определении исходных характеристик расчленения рельефа.

3. 3. Определение рациональных условий редуцирования гравитационного поля

оценочные формулы позволяют предваритель-н о выявить рациональные, условия подготовки исходных данных для учета поправок за рельеф и редуцирования гравитационного поля в целом. При этом основное требование заключается в том. чтобы общая погрешность гравитационного влияния промежуточного слоя не превышала заданного критерия точности редуцирования

^д/^Зц^'Рн.Р^+ЕЦцСД^и^к)+ £дт (НвН <

К*1

второе условие - обеспечение минимального объема специальных полевых топографо-геодезических работ. Достижение этого условия может обусловить неодинаковые требования к точности определения поправок за рельеф в различных зонах учитываемой области. Обычно имеет снысл повышать требования к качеству поправок во внешней области, чтобы упростить технологию работ и снизить трудозатраты по определению гравитационного влияния рельефа в центральной зоне.

Третье условие - оптимальность объема ПНР.

Таблица 1

ОСНОВНЫЕ ОЦЕНОЧНЫЕ ФОРМУЛЫ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

выражение

пояснения

со&ерхаяию

т,

ожидаемая величина обшей ср. кв. погрешности определения поправки за рельеф в центральной зоне,- когда используется одно превышение по каждону из X "лучей" звездочки. При этой Рн - расстояние до точки определения превышения:рц=2с(у>/?5 - радиус центральной зоны; к1 = 1 • О0 ;

Ожидаемая величина обшей ср. кв. погрешности определения поправок за рельеф в любой к -ой зоне внешней учитываемой области. При этом

Аг

г„=Аг(Н5); гк=дг-(п+0,5); Дг=1,128-А.

J____

В+ги В+Гц Ы (ЛтЧ+В)г]'

, =1==У?! —

Ожидаемая величина ср. кв. погрешности определения значений Но в к -ой зоне. Используется для выбора размера сечения изогипс при построении карт значений Нд

Ожидаемая величина дисперсии значении ' поправок за рельеф в неучитываемой Области. ПРИ зтон^^сЦ^к^УДЧ^ + Яа)2' - В — Я.в7;

2 в] ........

Оптимальный разнер радиуса учитываемой области, за пределами которой случайная составляющая "неучитываемого" рельефа не превышает допустимую величину Сдт(йв со.).

Кроне того, целесообразно учитывать еше два обстоятельства. Одно заключается в тон, что высокая точность поправок за рельеф во внешней учитываемой области легко достигается, когда «> 2 . другое предполагает исключение перекрытия зон. Для этого каждая последующая зона должна иметь шаг задания 1ШР (Ак), превосходящий шаг предыдущей зоны ( А«.]) в целое нечетное число раз.

Научное обоснование методологических принципов, разработанная методика оптимального редуцирования гравитационного поля не имеют пока аналогов в стране и за рубежом. Достигнут качественно новый уровень технологии редуцирования силы тяжести и определения гравитационных аномалий, обеспечивающий повышение геологической. инженерной и экономической эффективности высокоточных гравиметрических исследований.

1. НАТЕНАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОНАЛИИ

Возрастающая потребность 'практики в повышении разрешающей способности гравиразведки, режимных инженерно-гравиметрических исследований обусловила необходимость в совершенствовании и расширении сферы применения математического моделирования как основы обработки и интерпретации гравитационных аномалий и их вариаций, в том числе локальных, малоинтенсивных.

4. 1. Основные принципы нетодологии исследований

Целью моделирования является изучение природного или техногенного объекта посредством замены его более простой моделью при сохранении основных, специфических свойств, это облегчает исследование объекта. Объект и модель не должны находиться в состоянии тождества - слишком точная модель теряет смысл. Однако последовательное уточнение модели по мере изучения и углубления знаний об объекте исследований является непременным и главным условием процесса моделирования, это позволяет, познавая

частное, перейти к общему и. как следствие, - разработать методику изучения исследуемого класса объектов.

Особо следует подчеркнуть, что успех моделирования существенно зависит от изначально принятой модели, слишком простая модель может привести к неправильным результатам. Недооценка этого обстоятельства резко снижает эффективность исследований и даже может завести их в тупик.

Исходными в проводимых исследованиях являлись знаковые модели: карты, схемы, разрезы. Это - метрическая информация. Описательные данные, в том числе о физических свойствах горных пород и минерального сырья считались семантической информацией (д. В. Лисишшй, 1988). Исходная информация, как правило, сразу не цифровалась. Вначале выполнялось предварительное моделирование. На основании его результатов производилось упрощение знаковых моделей. При этом объединялись отдельные литологические разности горных пород или аномальных тел в группы так, чтобы погрешность в гравитационном эффекте за счет упрощения геометрии на превышала директивной величины. Упрошенная знаковая геологическая модель преобразовывалась в геолого-плот-ностную в виде набора элементарных тел, наделенных аномальными или плотностными характеристиками. Таким образом создавалась цифровая объемная модель объекта, которая при решении прямой задачи позволяет получать составляющие и суммарную величину модельного гравитационного эффекта.

Развитие моделирования как общей основы для обработки и интерпретации аномалий прямо или косвенно связано с совершенствованием способов и методики решения прямых и обратных задач, которые в геофизике развивались по принципу от простого к сложному. Вначале разрабатывались алгоритмы для элементарных тел, затем - для сложных в виде их набора. В настоящее время имеется возможность учитывать взаимное пространственное положение точек гравиметровых измерений и поверхностей раздела сред с различной плотностью. В этом плане методология исследований в данной работе развивает наиболее перспективную Форму математического моделирования - геологическое редуцирование аномалий. Она была впервые реализована Э. Э. Фотиади и совершенствовалась в дальнейшем, благодаря исследованиям В. с. Суркова, Н. А. Плохих, Ю. А. Ни-

-зг-

кольского. Г. Г. Ремпеля, с. С. красовского и других.

В основу развития геологического редуцирования гравитационных аномалий применительно к решению задач, стоящих перед прикладной высокоточной гравиметрией, были поставлены следующие авторские принципы:

1. максимальное извлечение информации об особенностях изменения плотности горных пород и минерального сырья, исходя из системного комплексного подхода к-изучению их Физических свойств и выявления связей между Физическими полями.

2. Выявление и учет информативных признаков, подтверждающих или исключающих положительный прогноз гравиметрии в комплексе с каким-либо методом, данные которого использовались при геологическом редуцировании аномалий.

3. Выделение локальных аномалий, количественно сопоставимых с модельным гравитационным эффектом.

4. 2. Изучение пространственного изненения плотности горных пород

До настоящего времени в нефтегазовых провинциях ощущается дефицит сведений об особенностях изненения плотности горных пород. Полученные данные не позволяют пока, например, для районов Западно-Сибирской низменности достаточно уверенно строить опорные геолого-плотностные разрезы осадочного чехла с тем, чтобы объяснить природу малоамплитудных аномалий силы тяжести, связываемых с продуктивными структурами и залежами углеводородов. Вместе с тем, рудная геофизика на юге западной Сибири и Красноярского края имеет определенный задел в части петрофизических исследований, это, в первую очередь, относится к рудным районам, где были выполнены весьма детальный и равномерный по глубине отбор и определение Физических свойств образцов керна горных пород из скважин по структурным профилям и разведочным линиям, они впервые обеспечили возможность автору и коллегам по совместной работе в СНИИГГиМСе и ПГО "Запсибгеология" построить реальные модели изменения плотности по разрезу, сопоставить их с геофизическими (по данным ГИС) и геолого-плотностными. Независимое сравнение реальных плотностных разрезов и обусловленного ими гравитационного эффекта с расчетным от геолого-плотностной модели и

локальными аномалиями дало очень ценную и полезную информацию. Так, например, в результате построения плотностных разрезов на территорию Казского железорудного поля в Горной Шории значительно уточнена структура рудных залежей и вмешаюших горных пород, представленных на геологических разрезах. Последующие детализа-ционные буровые работы подтвердили полностью "плотностной" прогноз.

Очень большой объем определений и обобщения данных о Физических свойствах горных пород имелся на территорию Рудного Алтая. Однако было неясно, чем объясняется значительное (до о. 1 г/см3 ) отличие средних значений плотности одноименных литологи-ческих разностей одновозрастных горных пород не только в различных рудных районах региона, но и в пределах одного района на разных участках. Благодаря построению диаграмм изменения плотности ( О ) в зависимости от глубины отбора образцов Нп • от~ считываемой от подошвы рыхлых отложений были установлены: 1 -пространственная связь с корой выветривания определенного числа образцов с пониженной плотностью; 2 - значительное отличие различных литологических разностей горных пород в зоне выветривания по глубине распространения разуплотнения (30 н для порфиритов,

диоритов и до 70 м и более - для алевролитов) и его величине (от з

0. 10 - 0. 15 г/см - у туФов, лав, песчаников, порФиров и гранитов э

до 0.22 - 0.30 г/см - у алевролитов, порфиритов, -диоритов); 3 -совпадение по величине модальных значений плотности^? всех одноименных литологических разностей горных пород, независимо от участка исследований; 4 - повышение плотности горных пород с

глубиной. Уплотнение ниже коры выветривания, изменяясь в преде-з %

лах от 0.09 г/см до 0. 12 г/см , составило по всем литологическим разностям в среднем о. 10 г/см3на один километр глубины.

Для иллюстрации на рис. 5 приведены диаграммы распределения значений плотности диоритов для северо-запада Рудного Алтая и Казского железорудного поля, видно, что в отличие от Рудного Алтая на Хазском рудном поле практически отсутствует зона разуплотнения коренных пород. Не отмечается и заметного увеличения плотности с глубиной. Вместе с тем, при отчетливо заметной нижней границе основной массы значений плотности, наблюдается "рассеивание" ее в сторону увеличения.

О,Г/СМ'

з.о-

. . • а

120 560 600 840 О, г/см5

Н*

ЗД 3,02,62,2

'" ' Зо/8Н=0,12 г/см3 на 1км

—1-1-1-1-1-1-1—— Н,к

(20 360 600 840

Рис. 5. Распределение значений плотности диоритов

а - для Казского рудного поля; б - для Рудного Алтая

В итоге по железорудным месторождениям запада Ал-тае-саянской области выявлено повышение плотности горных пород и руд в зависимости от процентного содержания железа, а для территории Рудного Алтая - уплотнение их за счет увеличения содержания рассеянной рудной минерализации. На отдельных участках, в том числе там, где отсутствуют промышленные руды, такое уплотнение достигало 0. 1 г/см , обусловливая положительный гравитационный эФФект до полумиллигала. Выявлен положительный (порядка о. 1-0.2 мГл) гравитационный эффект локальных антиклинальных структур, которые в Рубцовском и Змеиногорском рудных районах могут контролировать оруденение. Вместе с тем выяснилось, что целый ряд месторождений имеет химическую кору выветривания с переменной степенью развития по плошади, а руды подвержены как окислению и выщелачиванию, так и уплотнению. Из-за этого отдельные рудные поля и месторождения полинеталлов характеризуются мозаичной картиной малоинтенсивных положительных и отрицательных локальных аномалий.

Основной мешающий эффект в аномалиях при проведении высокоточных гравиметрических исследований в рудных районах Сибири создает рельеф коренных пород. погребенных под рыхлыми отложениями. В связи с этим в методическом плане были поставлены и решались две задачи: 1 - отработать технологию отбгра, консервации и измерения плотности образцов рыхлых отложений с целью получения ее величины, близкой к значениям в условиях естественного залегания; 2 - оценить возможность определения плотности рыхлых отложений по результатам проведения ГИС с целью получения представительных данных в изучаемых районах.

Для решения первой задачи на территории северо-запада Рудного Алтая были выбраны три участка на обрывистых склонах берегов рек. Высота обрывов колебалась в пределах от 7 до 13 метров. На каждом участке были выполнены многократные гравиметровые измерения и проведена детальная (масштаба 1:500) площадная топографическая съемка. Погрешность измерения прирашения силы тяжести в среднем составила 0.015 мГл, а определения поправок за рельеф в пересчете на единичную плотность - 0. 010 мГл.

Значения плотности рыхлых отложений по гравиметрическим данным рассчитывались по уточненной автором Формуле

aK = (0,3086-h-/\a)/(0,0VI9-h.+ кЩ), <гг>

где - ti и разности соответственно высот и поправок за ре-

льеф между точками измерения силы тяжести. Поскольку значение бк необходимо для определения поправок за притяжение плоского слоя и за рельеф, величины последних были "приведены" к единичной плотности и помещены в знаменателе Формулы.

Среднее значение плотности промежуточного слоя по гравиметрическим данным составило ó1.93Í 0.03 г/см .

В период экспериментальных гравиметрических работ на одном из участков исследований Рудко-Алтайской геологоразведочной экспедицией была пробурена колонковая скважина с отбором керна рыхлых отложений. Плотность образцов керна измерялась на денситометре по стандартной технологии с погрешностью порядка ± 0. 02 г/см3 .

Среднее значение плотности рыхлых отложений в интервале

3

глубин от 0 до 10 метров составило 1.99 г/см для влажных,

а з

1. 93 г/сн - для подсушенных в течение двух недель и 1. 92 г/см - для высушенных образцов. Полученные результаты дали основание для производства работ по отбору и определению плотности 900 образцов керна рыхлых отложений из 34 скважин колонкового бурения. Определен градиент уплотнения рыхлых отложений с глубиной.

г

Он составил 0. 07 г/см на 100 м. По ряду скважин для решения второй задачи был выполнен комплекс промыслово-гейфизических

исследований: измерение кажущегося сопротивления ( р ), их

1 ^к

естественной радиоактивности ( _»гк ) - метод гк и рассеянного

гаммаизлучения (Кггк) - метод ГГКп. Совместный анализ результатов ГИС и определения плотности позволил установить их множественную корреляционную связь. При обшем коэффициенте корреляции к =0.93 она выражается уравнением регрессии

о =2,19+0,0039-рк -0,0026 Згк-0,2097 К

ГГКп •

(23)

Предварительное моделирование гравитационного эффекта рыхлых отложений показало, что с погрешностью порядка ± О.02 мГл

их плотность можно считать постоянной со средним значением, рав-3

ним 2. 09 г/см .

4.3. Рационализация решения прямой задачи

Высокую точность и оперативность в определении модельного эффекта при "ручном" счете обеспечивает вошедшая в практику работ круговая палетка равного действия. Палетка рассчитывается с использованием полученных автором рекуррентных Формул вычисления нижних кромок и "средних" значений радиусов, делящих плоский слой в 1. - ой круговой зоне цилиндрического сектора на две равных по влиянию части,

-ьД

где = ^^ ) ^-З-м " превышения

(глубины) соответственно верхней (нижней) и нижней (верхней) границ ячейки равного действия в цилиндрическом секторе относительно результативной точки; J - номер ячейки по высоте (глубине) в конкретной круговой зоне цилиндрического сектора; Рь£Ч+\ -радиусы 1-ой зоны ( 1=0, 1, 2, • • • > - "средний" ра-

диус зоны; ^ ~ цена Деления палетки при числе "лучей" звездочек }/=1 .

Для пользования палеткой строятся графики вертикального сечения аномального тела или дневного, погребенного рельефа по "лучам" из результативной точки, гравитационный эффект определяется произведением цены деления палетки на сумму отсчетов в точках пересечения контура аномальных масс с линиями "средних" радиусов.

В основу технологии объемного решения на ЭВМ (ПЭВМ) прямой задачи при математическом моделировании исследуемых объектов в гравитационных аномалиях был положен принцип соответствия детальности модели степени Физико-геологической изученности и получения результатов в точках, соответствующих в плане наиболее достоверной информации о геолого-плотностном разрезе. Рассмотрим специфику решения для двух основных видов аномальных масс.

Аномальные тела. ограниченные в объеме (рудные тела, дайки, интрузивные и эффузивные образования, скарны и другие) представляются имеющимися геологическими разрезами. При построении геолого-плотностной модели замкнутая кривая сечения аномальных тел (с учетом допустимых обобщений и упрощений) заменяется ломаной. При этом степень детальности аппроксимации плавного контура многоугольником определяется глубиной залегания аномальных масс и требуемой точностью решения. Удобно в этом отношении применение специальных сеток (ремпель г. г.). форма разреза считается неизменной до половины расстояния с соседними разрезами. Таким образом, аномальные тела представляются в виде набора горизонтальных, ограниченной протяженности цилиндрических тел произвольного многоугольного сечения. Гравитационный эффект от таких тел вычисляется в результативных точках на поверхности измерения силы тяжести (с учетом разновысотности) только по разведочным линиям, для кото-

рых построены геологические разрезы.

Аномальные массы значительного горизонтального простирания с относительно плавными границами раздела - КП (контактные поверхности) представляются, как и топографические массы, в виде набора вертикальных прямоугольных параллелепипедов. Размер горизонтального сечения параллелепипедов определяется степенью разбуреленности или детальностью зондирования и глубиной залегания конкретной КП. при этом принцип решения задачи подобен используемому при вычислении поправок за рельеф. Однако технология практической реализации имеет некоторые особенности. Рассмотрим их.

Обычно цифровая модель КП в отличие от дневного рельефа состоит из одного массива отметок высот (глубин) при фиксированных параметрах: шага ( А ) сети, в узлах которой задаются отметки (Н); ДО- разницы плотности масс, разделяемых КП;1. и П. - номеров соответственно внутреннего и внешнего квадратных (возможно и круговых) поясов внешней учитываемой области. Если ]~1ц- массив отметок высот результативных точек, то ЫзЦНцН^)" эначение глубины КП относительно каждой конкретной результативной точки в учитываемой области. Тогда гравитационный эффект КП может быть представлен .в виде суммы двух слагаемых - за ее влияние в центральной и внешней зонах:

д(ДЛ,п,ЛаЬдч(МЛц) + д6(ЛЛ,пЛо), ^

где К - постоянное для конкретной результативной точки эквивалентное значение глубины, обеспечивающее тождественное гравитационное влияние от реально принятой нодели .КП. за исключением центральной зоны.

Интегральные по своей сути, будучи осредненными. значения 1~10 весьма плавно меняются в плане. Это позволяет использовать карты, схемы значений Н . построенные по редкой сети точек измерений (бурения, зондирования). Практические результаты показали, например, что при А 6 = о. 60 г/см3 и величине К , меняющейся от 2 до 130 метров, значенияв зоне от 50 до 650 метров ( Д = 100 м, 1. = 1, П. : б) определяются с погрешностью, не превышающей± 0.03 мГл, когда сеть измерения глубин до КП

составляла в среднем 500 м. В результате стало возможным заблаговременное определение эквивалентных

глубин. Они могут быть представлены в виде карт или записаны на магнитные носители. Одновременно для Фиксированных 1 и П рассчитывается таблица значений дв(Л,К0). Для определения с высокой точностью поправок за влияние КП в целом согласно (24), необходимо в дальнейшем точки гравиметровых измерений совмешать с точками измерния Н^ или наоборот. В случае неровной результативной поверхности в правой части выражения (24) добавляется слагаемое

5д(дД,т1) =8д(б.,д,1д) • Аб/бв, <г5>

где Вд - поправка за дневной рельеф в зоне учета влияния КП, пересчитываемая с плотностью Дб ; плотность промежуточно-

го слоя при редуцировании гравитационного поля.

В технологии выбора оптимальных условий учета гравитационного влияния КП методический подход аналогичен решению задачи для дневного рельефа. Однако специфика реализации получения информации, структура данных обусловили введение иных характеристик расчленения КП.

Оказалось, что задачу оптимизации можно реализовать в плоском варианте, главное условие при этом - сохранение фактических вертикальных расстояний между результативной поверхностью и КП по расчетным профилям, в отличие от дневного рельефа предварительный расчет с КП требует задания значений Н с одним, возможно детальным Д . в качестве статистических характеристик выбраны одна постоянная и две переменные величины. Постоянная -это среднее значение разницы (Ь.ц) отметок высот результативной поверхности и КП. Переменные - это аналоги среднего квадрати-ческого и среднего из четвертой^ степени значений И,0 Они соответственно описываются дробно-линейными функциями вида

а-А+.в - сб-Д+6

М^-с^Г'' Но(л)= ТТГ"»

где а,б , С, (X, (3 - определяемые по способу наименьших квадра-

тов постоянные коэффициенты.

Кроме указанных характеристик задаются и аналитически описываются погрешности определения величин К из-за "неосреднения" глубин, несовпадения шага ( А ) их определения с шагом цифровой модели КП и неточностей измерения глубин до КП. Ясно, что для центральной и всех остальных зон учитываемой области эти погрешности будут отличаться, поскольку используются различные исходные данные.

Получены оценочные формулы ожидаемых погрешностей, обусловленных дискретностью гипсометрической информации и конечным размером учитываемой области. На основе этого выявляется близкая к оптимальной детальность цифровой модели КП и ее объем (размер учитываемой области) при условии обеспечения заданного критерия точности решения прямой задачи.

4. Обеспечение количественной интерпретации локальных аномалий, решение обратной задачи

Разделение гравитационных аномалий связано с рядом определенных трудностей: во-первых, необходимо исключать из аномалий влияние некоторых реальных локальных плотностных неоднород-ностей, что не всегда может быть выполнено с необходимым качеством и точностью; во-вторых, разделяя аномалии, необходимо получать локальную часть, сопоставимую с модельным полем. Их разница при высокоточных гравиметрических исследованиях должна отражать, главным образом, проявление необнаруженных ранее плотностных не-однородностей в верхней части разреза земной коры.

4.4 1. Обоснование методики выделения локальных аномалий, количественно сопоставимых с нодельным гравитационным эффектом

Несомненные преимущества перед формальными способами разделения аномалий имеет геологическое редуцирование. Автором совместно с И. А. розенфарбом (1969 г.) было показано, что последовательное исключение из исходного аномального поля модельного гравитационного эффекта известных геоструктур верхней части геологического разреза позволяет после сглаживания разностного поля

получить региональный Фон и локальные аномалии, пригодные для количественной интерпретации. Это обеспечивается тем, что локальные аномалии и гравитационный эффект модели приближения становятся количественно сопоставимыми, их отличие характеризует несоответствие модели реальному плотностному разрезу объекта исследований, в процессе интерпретации такого отличия (остаточных аномалий) нодель уточняется с учетом дополнительных геолого-геофизических данных, при необходимости вся последовательность моделирования повторяется, начиная от уточнения геоло-го-плотностной модели до интерпретации новых остаточных аномалий.

Таким образом, моделирование на основе геологического редуцирования позволяет осуществлять многоплановую реализацию геометризации и наделения Физическими свойствами исследуемых объектов, решения прямых и обратных задач гравиметрии и интерпретации аномалий силы тяжести.

элементы решения обратной задачи, как и прямой, используются на всех этапах обработки и интерпретации гравитационного поля аномалий силы тяжести. Наглядный тому пример - различные палетки равного действия для решения прямой задачи. При их расчете используются Формулы решения обратной -задачи.

Рассмотрим некоторые способы непосредственного решения обратной задачи.

4. 4. 2. Оценка плотности блоков верхнего слоя земной коры

В практике гравиразведки получил распространение прием оценки по гравиметрическим данным плотности вертикальных блоков земной коры на регион или отдельный район для осуществления в дальнейшем подбора различных границ раздела сред, отличаемых по плотности. Основной принцип подбора границ раздела сред в каждом блоке состоит в сохранении постоянства его аномального гравитационного эффекта.

Обычно используется известное выражение

Д<5'=лд/2Я[Н или Дб"=Дд(1-Еу2Я/Н, (26)

где Н - постоянное значение толшины пласта, плотность блоков которого оценивается; Д^ - какое-то среднее значение аномального поля силы тяжести над блоком; Е - функция,

отражающая влияние неучитываемых масс слоя.

Часто первое приближение решения с использованием Форнул (26) дает грубые результаты. Поэтому производится второе, в этом случае вместо величины Дд используется разница

( б Ду ) между аномальным и модельным полями и определяется поправка (5 Дб] к значению Д<5' или ДС>' Процедура двух приближений весьма трудоемка, но обеспечивает удовлетворительные результаты, если блоки предварительно расчленены на элементарные вертикальные призмы. В этом случае оценивается аномальная плотность каждой элементарной призмы, а затем -блока в целом.

Автором получены выражения для решения задачи сразу во втором приближении. в профильном варианте для I -ой результативной точки (соответственно и относящейся к ней элементарной призме) выражение инеет вид

ъ+к

Дс^ = в (2Дд- - б Рт• Ад™.)>

в плошадном для V, ^ -ой точки -

(27)

1+к

До^б^Дд^-бЕГЛп-Ддтп), (28)

где коэффициент, отражающий геометрию учитыва-

емой области; РтОтп.^" весовая Функция, выражающая вертикальную составляющую притяжения элементарной призмы единичной плотности, координаты которой относительно результативной точки составляют величину ТП/Д (и ТТ'Д ); К - число зон учитываемой области; Д - значение шага сети точек задания значений аномального поля по профилю или по плошади.

В соответствии с описанным алгоритмом в СНИИГГиМСе выполне-

на оценка аномальной плотности блоков верхнего слоя зенной коры толщиной в км для территории северо-запада Рудного Алтая. Результаты опенки используются ГГП "ЗапСибгеология" как исходные при моделировании геоструктур рудных районов региона.

4.4. 3. Определение кахутпейся плотности

разработан ряд способов определения кажущейся плотности ( бк ) топографических масс по результатам наземных гравиметро-вых измерения /Неттлтон. В. М. Березкин, н. ю. Нефедова, с. в. Ветров. Н. П. дьячков, г. г. Ремпель и др. /. В их основу положен принцип выявления корреляционной связи между аномалиями в свободном воздухе ( ДС|ф } и высотами ( Н ) рельефа местности. При этом неизвестными являются значения аномалий Буге или топографической ( ) и б к . Обычно определение неизвестных осуществляется с использованием скользящего интервала. Число точек в интервале нечетное. Результативной является центральная точка интервала.

В предлагаемом варианте предусматривается полиномиальная аппроксимация Д9а в интервале. При этом решение производится последовательно для степени полинома, принимающей значения {, = о. . Для каждого решения образуется (1+1 ) групп

уравнений погрешностей вида

-V 8дпр-с(о=1уок-Даф1=^, ««»

где ЗС ^ и Ддф1 - значения соответственно горизонтальной координаты (ось направлена вдоль профиля обрабатываемых данных) и исходной аномалии в свободной воздухе в I -ой точке интервала ( 1, г. . . .,к>: 89 ' (6^0 - гравитационное влияние промежуточного слоя с единичной плотностью.

Находятся ( ) вектора неизвестных

X (30>

где А ^ и - соответственно обращенная матрица коэффициентов и векторов свободных членов нормальных уравнений.

Вер.оятнейшее значение кажущейся плотности в интервале оп-

ределяется из всех групп неизвестных по наименьшей величине СЫ-В, . здесь Л - коэффициент множественной корреляции.

Особенностью рассматриваемого способа определения кажущейся плотности является то, что его алгоритм предусматривает последовательное увеличение К на четную величину АК после каждого цикла вычислений по профилю. Расчет плотности по всему профилю в несколько циклов с последовательным расширением скользящего интервала позволяет строить в условном по глубине масштабе вертикальный разрез распределения ее значений.

Предпосылкой для расчета и построения условного плотност-ного разреза явилось то, что на участках, где дневной рельеф унаследует Форму аномального тела, значения кажущейся плотности должны быть или завышены, или занижены. Все зависит от совпадения или различия знака аномального эффекта и унаследованной Формы рельефа. Таким образом, в изменении значений <5* может найти отражение гравитационное влияние погруженных на глубину геоструктур, имеющих проявление в рельефе.

На рис. б приведен пример определения пространственного распределения значений при условии ДС)а=С0П51. Распреде-

ление значений С5К хорошо согласуется с верхней частью геологического разреза по профилю. Максимум значений соответствует в плане рудной зоне, локальный участок приповерхностного уплотнения коренных пород связан с их повышенной минерализацией. что подтверждается аномалией ВП.

4.4.4. Подбор подсобной модели с учетон разновысотности точек гравинетровых измерений

в районах со сложным рельефом местности аномалии силы тяжести часто отражаются в виде, который бывает трудно связать с геологическим строением, на рисунке 7 в качестве примера представлены результаты решения прямой задачи от вертикальной призмы с избыточной плотностью, сплошной кривой показан гравитационный эффект на плоскости, проходящей через высшую границу рельеФа. пунктирной - на рельефе в виде уступа, отчетливо видно смешение эпицентра аномалии на величину, составляющую половину

Ад^гл

О Ив

Рис. 6. Результаты интерпретации данных гравиразведки по профилю 1 Корбалихинского месторождения. 1 - кривая А9 в редукции Буге (уровень условный); 2 -изолинии кажущейся плотности; 3 - изолинии значений С ; 4 - рудное тело; 5 - туфы кислых эффузивов, песчаники; б - туфы основного состава, порфирита; 7 - алевролиты; 8 - рыхлые отложения.

горизонтального размера призмы. Недоучет этого Фактора может привести к существенным ошибкам - в интерпретации и. как следствие. - при поисковых работах.

Расчет пространственного распределения аномального

гравитационного поля вне возмущающих масс с приведением его к одному или нескольким уровням, может быть выполнен с помощью предварительного решения обратной задачи по подбору подсобной модели ( В. И. Аронов. Н. И. Дергачев, Л. С. Константинова. А. К. Мало-вичко, Б. д. миков. о. А. Соловьев).

Разработанный автором способ реализован в профильном и площадном вариантах, он позволяет кроме расчета -пространственного распределения аномального поля вне масс и "приведения" к плоскости еще и пересчитывать его в производные, а также выполнять качественно - условно в профильном варианте разделение аномалий и оценку распределения аномальных масс в нижнем полупространстве.

В профильном варианте используется Формула вычисления гравитационного эффекта материальной нити "бесконечного" горизонтального простирания вкрест Расчетного профиля, при площадном -вертикального материального стержня с "бесконечным" нижним основанием. технология предполагает последовательный подбор элементов модели до тех пор. пока аномальное и суммарное модельное поля не будут по величине стандартного отклонения соответствовать критерию точности.

алгоритм обеспечивает Формальное разделение нитей (и обусловленного ими гравитационного эффекта) на "локальные", "региональные" и "промежуточные". Первыми считаются те. что имеют глубину залегания выше задаваемого значения Н* . вторыми - ниже глубины Н^Н1. а третьими - между глубинами Н* и Н .

Рис.7 Иллюстрация влияния разновысотности

Для качественной оценки условного распределения насс в нижнем полупространстве в профильном варианте предусматривается вычисление значений полного градиента ( Э ) возмушаюшего потенциала силы тяжести. Заметим, что алгоритм в принципе позволяет Формально решать задачу аппроксимации любых плавных кривых и поверхностей в профильном и плошадном вариантах соответственно.

На рис. б приведены результаты расчета значений С ниже поверхности наблюдений по профилю на карбалихинском месторождении. Они хорошо отражают особенности геолого-плотностного разреза, в том числе уплотнение в верхней и нижней частях рудоносного горизонта и значительное разуплотнение (выветривание) обнаженных коренных горных пород, слагающих положительные Формы рельефа. Отмечается качественное сходство с распределением значений Ок в верхней части геологического разреза.

4. 5. Комплексная разбраковка к качественная интерпретация аномалий. Примеры практической реализации

Эффективность прикладной гравиметрии как универсального метода повышается при комплексном использовании ее результатов с данными других методов исследований, при геофизических поисках и разведке месторождений полезных ископаемых это достигается за счет рационализации в методике разбраковки и комплексной интерпретации аномалий, в связи с этим рассмотрим некоторые примеры практической реализации предложенных автором методических принципов решения этих важных задач.

При плошадной съемке в нефтегазоносных районах, когда гравиметрические профили совмещаются с сейсмическими, по аномальному гравитационному полю с высокой степенью вероятности трассируются структурно-тектонические нарушения в доюрском фундаменте и осадочном чехле, отчетливо проявляющиеся на временных сейсмических разрезах. Наличие подобной комплексной информации обеспечивает повышение качества картирования и разделения аномальных зон на участки, перспективные на нефть и газ.

Такие результаты были получены на Южно-Иусском участке в процессе интерпретации результатов геофизических работ, прове-

денных совместно по "Инжгеодезия" и ТГП "Тюменнефтегеофизика". В дальнейшем совместные исследования по проведению и комплексной интерпретации данных сейсморазведки, гравиразведки и магниторазведки на Северо-Хохряковском участке также обеспечили выявление особенностей структурно-тектонического строения палеозойского Фунданента и осадочного чехла, позволили уточнить контуры нефтегазовых залежей, выполнить оценку прогноза неФтегазоносности и очередности разведочных работ.

Основным геофизическин методом при поисках и разведке железорудных месторождений в Западной Сибири является магниторазведка. Однако.однозначной интерпретации слабомагнитных аномалий она не обеспечивает. Последние могут быть обусловлены как пологоза-легаюшими рудными телами, так и магнитными горными породами.

Моделирование железорудных месторождений в гравитационных аноналиях с учетом разновысотности точек гравиметровых измерений позволяет повысить качество разбраковки магнитных аномалий, уточнить морфологию залежей интрузивных тел. Эффективность этого комплекса во многом зависит от представительности данных о Физических свойствах горных пород. Разновысотность значительно повышает разрешающие возможности комплекса по оценке геометрии аномальных масс (рудно-скарновой зоны, интрузивных тел), это показали результаты совместных исследований СНИИГГиМС и ГГП "ЗапСиб-геология" в Горной Шории.

Характерным примером разбраковки геофизических аномалий и повышения разрешающей способности высокоточной гравинетрии являются результаты ее совместного использования с сопровождающим нивелированием на территории Енисейского кряжа, здесь трудность заключалась в том. что одинаковыми по знаку, интенсивности и горизонтальным размерам аномалиями при дипольном электропроФилировании. магниторазведке и гравиразведке отражались депрессионные зоны, контролирующие залежи бокситов, и крутопадаюшие слои глинистых сланцев, залегающих среди карбонатных пород.

Оказалось, что депрессионные зоны, подверженные процессам карстообразования, характеризуются незначительными просадками в дневном рельефе. При расчете по данным гравиметрии и нивелирования пространственного распределения значений кажущейся плотности это нашло отражение в виде завышения величины <\. что обеспечило разбраковку аномалий и решение задачи литологического расчлене-

ния коренных пород, исходя из этого можно ожидать, что анализ данных гравиметровых измерений и нивелирования при многоцикловых исследованиях уплотнения грунтов оснований сооружений может также обеспечить положительные результаты.

На территории Рудного Алтая применяется широкий комплекс геофизических исследований: ЕП, ВП. МПП, заряд, гравиразведка, магниторазведка, ГИС. Выделение аномальных участков по принципу - поляризуемый, проводящий, плотный, связанный электрически с известными залежами руд - предполагает обеспечение высокой геологической эффективности поисков полиметаллического оруденения. Однако даже такого набора признаков бывает недостаточно для уверенного прогноза из-за сложности и различных особенностей физико-геологических условий региона, порождающих аномальные эффекты. Их необходимо учитывать при комплексной интерпретации. Рассмотрим один пример.

Внедрение НПП на рудном Алтае повысило геологическую эффективность геофизических исследований. Нетод был направлен не только на прямые поиски проводящих объектов, в том числе полиметаллов. Вертикальное зондирование этим методом позволяло решать одну из актуальных задач - плошадное картирование толщины рыхлых отложений. Оказалось, что ВЭЗ НПП выявляет такую границу раздела рыхлых и коренных пород, вычисляемый гравитационный эффект от которой учитывает влияние коры выветривания. Проведение комплексных плошадных съемок НПП и гравиразведки в Рубцовском рудном районе показало, что ряд зон проводиности соответствует в плане локальным отрицательным гравитационным аномалиям, полученным после того, как был учтен эффект погребенного рельефа по данным ВЭЗ НПП. в дальнейшем выяснилось, что в этом районе многие понижения в погребенном рельефе, в том числе палеорусла, заполнены отложениями песка, насыщенными электропроводящими солевыми растворами. ВЭЗ НПП картировали кровлю этих отложений. Комплексная интерпретация данных двух методов позволила выявить ложные ано-" малии проводимости и повысить эффективность комплексных геофизических поисков.

Высокоточные гравиметрические измерения былм включены в комплекс натурных наблюдений на геодинамическом техногенном полигоне в районе строительства Богучанской ГЭС, начиная с 1991 года. Создание полигона было продиктовано необходимостью контро-

ля за сейсно-тектонической обстановкой, которая может неожиданно измениться в период наполнения водохранилища и эксплуатации гидроузла. Признаками, указывающими на наведенную сейсмичность, могут являться подвижки блоков топографических масс, выявляемые высокоточными геодезическими измерениями, и вариации аномалий силы тяжести, которые отражают проявление микротектоники, деформаций структуры геолого-плотностного разреза из-за изменения трения между отдельными блоками горных пород в связи с поднятием уровня подземных вод, изменением режима их Фильтрации.

В результате комплексной интерпретации аномалий силы тяжести по двум циклам наблюдений была построена структурно-тектоническая схема участка исследований. При этом выделены слабые по устойчивости, разуплотненные блоки топографических масс, уточнено положение массива долеритов трапповой формации и главных разломов, которые могут быть каналами подвода подземных вод при поднятии их уровня. Полученные данные используются при гидрогеологическом прогнозе и оценке динамики подземных вод на Фильтрационную устойчивость горных пород.

Таким- образом, изложенная методология исследований и разработанная методика геологического редуцирования, комплексной разбраковки, качественной и количественной интерпретации аномалий силы тяжести на основе математического моделирования изучаемых объектов, обеспечили достижение высокой геологической и инженерной эффективности прикладной высокоточной гравиметрии.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ГРАВИИЕТРОВЫХ СЪЕНОК

Высокоточные работы требуют учета специфики решаемых задач. Важное значение при этом приобретают соображения экономического характера, что вызывает необходимость совершенствования существующей методики полевых измерений и их обработки. В связи с этим, автором разработаны предложения, направленные на совершенствование методики проведения обработки результатов высокоточной гравиметрии.

5. 1. Развитие каркасной опорной сети на основе центральной систены рейсов

Детальные и высокоточные гравиметровые съемки, как правило, обеспечиваются развитием двухступенчатой опорной сети - каркасной и заполняющей.

На техногенных (строительных) и геополигонах, где проводятся повторные режимные гравиметровые измерения, к каркасной сети предъявляются повышенные требования. Она должна быть жесткой. со значительным числом избыточных связей, обеспечивая не только надежный контроль вариаций силы тяжести во времени на опорных каркасных пунктах, но и качественную по уровню привязку многоцикловых режимных плошадных или профильных гравиметровых измерений. В этом случае необходима независимость измерения каждой связи в каркасной сети, что достигается наблюдениями по схеме А-В-А.

Для проведения высокоточных площадных гравиметровых съемок при гравиразведке или инженерно-строительных изысканиях (если данные не будут использованы при многоцикловых измерениях) наиболее предпочтительной и, в первую очередь, с экономической точки зрения, является центральная система развития каркасной сети, эта система предполагает методику наблюдений в рейсах по схеме: А-1-2-. ..-А, где А - исходный пункт для всех рейсов. Наиболее приемлемой при обработке рейсов является методика вычисления приращений силы тяжести между каждым пунктом опорной каркасной сети и исходным. При этом все приращения силы тяжести будут независимыми друг от друга, ибо ни одно из их значений не может быть определено по значениям других. Если же вычислять приращения от пункта к пункту по ходу рейса, то это может привести к Фиктивному завышению числа измеренных связей.

Очевидно, что при условии развития сети рейсами с одного исходного пункта в предположении линейного изменения нуль-пункта гравиметров отпадает необходимость в сложном ее уравнивании, все измеряемые связи будут являться необходимыми, и для получения значений силы тяжести на всех пунктах каркасной сети относительно исходного достаточно вычислить среднее арифметическое каждого приращения из всех рейсов.

Реальная ситуация иногда вынуждает использовать два и более исходных пунктов, когда относительно каждого из них развивается центральная система опорных каркасных рейсов. в этом случае исходные пункты между собой должны быть увязаны по жесткой схеме: 1-2-1. Особо следует подчеркнуть, что нежелательно использовать в качестве исходных два и более государственных гравиметрических пункта. Это связано с тем. что при высокоточных гравимет-ровых съемках погрешность в развитии каркасной опорной сети обычно не ниже, а в ряде случаев выше государственной, вместе с тем, весьма желательно совмещение (по возможности) государственного гравиметрического пункта с опорным (но не с исходным) каркасным.

Для получения сети, уравнивание которой оперативно можно осуществить в полевых условиях, необходимо, чтобы все рейсы имели общие (узловые) одну-две точки с предыдущим и последующим рейсами и составляли единую замкнутую петлевую систему (рис. 8).

Предлагаемая методика позволяет исключать систематические погрешности в рейсах и производить контроль уравновешенности по внешней .(между рейсами) сходимости. действительно, если предположить, что измерения осложнены только случайными, ошибками. то неувязки на общих точках в среднем должны составлять + Е"2 • £0 , где 8'и б" - средняя квадратическая погрешность арифметической средины по внутренней сходимости на пункте в предыдущем и последующем рейсах. В0- средняя допустимая величина средней квадратической погрешности определения приращения в связи опорной каркасной сети.

Практически величина невязки отклоняется от допустимой в меньшую и большую сторону. Последнее указывает на присутствие в рейсах грубых измерений или систематических ошибок. Если невязки какого-либо рейса на общих точках со смежными больше допустимых. но равновелики (в пределах погрешности измерений) и равнозначны, то рейс может быть уравновешен введением постоянной поправки, равной среднему значению величины невязок. При невыполнении этого условия рейс уравнивавнию не подлежит, должен быть исключен из рассмотрения и перенаблюден. В связи с этим приходится отметить, что еще имеет место практика отбраковки отдельных результатов по принципу сокращения разницы между меньшим и большим, это является "подгонкой" их под критерий точ-

а

б

Рис. в. пример центральной замкнутой четырехпетлевой системы с реальным положением пунктов (а) и условным (б). 1 - номер рейса (петли); 2 - исходный пункт; 3 - государственный гравиметрический пункт: 4 - опорные пункты - а, в том числе узловые - б.

ностй. Реальные погрешности определения прирашения силы тяжести в связях при этом могут существенно превышать допустимые, в исключительных случаях может отбраковываться грубое измерение, отличающееся от остальных и от среднего арифметического по остальным измерениям на величину более трех значений средней квадрати-ческой погрешности (^1) единичного измерения прирашения силы тяжести данным гравиметром.

Предлагаемая методика измерений и обработки при развитии опорной каркасной сети в виде центральной замкнутой системы имеет определенный резерв для достижения более высокого качества результатов. Это может быть обеспечено дополнительным учетом криволинейной составляющей нульпункта

гравиметров в рейсах.

Предположим, что общая средняя криволинейная составляющая нуль-пункта по всем гравиметрам, участвующим в I -ом рейсе (петле), меняется по параболическому закону. Если продолжительность рейса обозначить через 0 , то с учетом того, что криволинейная составляющая нульпункта в начале и конце рейса (на исходном пункте) равняется нулю, будем иметь

§дга^(1Ч/8)=а-т. а),

(31)

где С£ - неизвестный коэффициент, - текущее время в

рейсе, "приведенное" к его началу на исходном пункте, 1 = 1, 2.....П - номер петли (рис. 8).

Когда каждая петля системы имеет со смежными по одной обшей (узловой) точке и все рейсы в петлях выполняются по ходу часовой стрелки, может быть составлена определенная система из Л- уравнений с "Л- неизвестными

. к

п..

(32)

(дГ-дП-о

а,.тГ - а,-г; -(д?-дП =о

где индексы Н и К обозначают отношение к последовательности измерений соответственно на начальной и конечной узловых точек в петле; С|. - среднее значение прирашения силы тяжести на узловой точке в I -ом рейсе (петле) из измерений всеми используемыми гравиметрами.

Определитель системы уравнений (32). имеющий вид

гг.

Л =Птн

г '

(33)

может принимать любые значения, в том числе нулевое, это указывает на ее слабую обусловленность, даже если будут найдены неизвестные ( 0-1 ), когда Л Ф о, то вычисленные по (31) поправки за криволинейное изменение нульпункта гравиметров

могут значительно отличаться от реальных значений, основную роль при получении нереальных результатов решения слабо обусловленной системы (32) играют случайные погрешности измерений. Необходимо введение дополнительных условий, которые, преобразуя указанную определенную систему в переопределенную уравнений погрешностей (у ), могут обеспечить получение надежных результатов. В этом отношении задача может быть решена, исходя из следующих предложений.

1. Увеличение числа узлов перекрытия петель до двух (рис. 8, б - в рейсах 2 и 3).

2. Введение жесткого геометрического условия для исключения деформации центральной системы относительно ее варианта с предположением о линейном изменении нульпункта гравиметров. Условие может быть также представлено дополнительным уравнением погрешности в виде

а«!

3. При возможности совмещения опорного каркасного пункта с пунктом государственной сети, от которого на исходный предварительно передано значение силы тяжести, можно поставить условие сохранения величины прирашения силы тяжести между ними в ^ -ой петле ( 1 ^ ^ ¿Т1) в виде условного уравнения, или уравнения погрешности

„г г

где д^ и 9т ~ значения силы тяжести на государственном пункте относительно исходного соответственно из измерений в -ом рейсе и по результатам передачи силы тяжести на исходный.

Следует заметить, что возможность введения условия (35)

при "весе", превышающем (для всех прочих равных условий) "вес" других уравнений погреганостей в два раза, исключает необходимость первого и второго условий, второе условие может быть исключено, если первое обеспечивается не менее, чем тремя избыточными узлами во всей замкнутой системе петель.

Выбор "весов" уравнений погрешностей производится, исходя из числа измерений на узловых точках, или обратнопропорцио-нально квадратам средних квадратических погрешностей измерений по внутренней сходимости. Не представляет затруднений и составление уравнений погрешностей из' системы (32) с учетом (34) или (35) в зависимости от направления рейсов по каждой петле.

Определение вектора А неизвестных коэффициентов ( СХ) позволяет вычислить вероятнейшие значения силы тяжести ( д ) в каждом опорном каркасном пункте относительно исходного.

Вычисления могут быть выполнены в полевых условиях с использованием микрокалькуляторов. Контролем качества уравнивания каркасной опорной сети является величина средней квадрати-ческой погрешности, рассчитанная по внешней сходимости, то есть по невязкам ( с1 ) на общих точках (узлах)

где V - число узлов в системе.

Практика показала, что учет криволинейности изменения нульпунктов гравиметров повышает точность развития сети на 15-35 процентов. Это, при надлежащей оценке качества приборного парка накануне полевых работ, позволяет снизить трудозатраты при развитии каркасной сети на 15 - 20 процентов или за счет увеличения длины рейсов, или ( что более важно ) за счет снижения допуска к погрешности заполняющей опорной сети.

5. 2. Построение" заполняющих сетей с учетон разностного нульпункта гравиметров

Развитие опорной (рядовой) заполняющей сети осуществляется.

как правило, проложением рейсов однократных гравиметровых измерений несколькими приборами. Рейсы прокладываются между опорными каркасными и промежуточными опорными пунктами.

Положение пунктов опорной заполняющей сети может быть определено проектом заранее, а может быть намечено по результатам проложения рядовых рейсов между пунктами каркасной сети, в первом случае густота сети опорных пунктов определяется продолжительностью рядовых рейсов между ними так, чтобы в пределах допуска можно было считать изменение нульпункта гравиметров линейным. Во втором случае рядовая сеть развивается раньше опорной заполняющей. Местоположение опорных пунктов заполняющей сети намечается в точках (пикетах) рядовых гравиметрических измерений, соответствующих перегибу графиков изменения разности измеренной ими силы тяжести. Это требует проведения гравиметровых измерений в рядовой сети несколькими гравиметрами одновременно, чтобы в пределах 1-3 минут обеспечить синхронность отсчетов по ним. Весьма важно при этом использовать в рейсе гравиметры, имеющие заметные отличия в характере изменения нульпункта, особенно в зависимости от температуры. В противном случае графики разностного нульпункта могут не отразить проявление его нелинейности. Подбор приборов, требуемое количество их в рейсе определяются на основе предполевых лабораторных и базисных исследований гравиметров.

Из результатов экспериментальных исследований и производственных гравиметровых наблюдений следуют два важных вывода.

Во-первых, значительные трудозатраты, связанные с повторными гравиметровыми измерениями по перенаблюдению силы тяжести в пунктах опорной заполняющей и точках рядовой сетей из-за недопустимых расхождений результатов, бывают обусловлены одинаковым качеством наблюдений на исходных и рабочих пунктах (точках) в рейсах. Но влияние этих наблюдений на результаты всего рейса неравнозначно. Погрешности на определяемых пунктах или точках не влияют на качество других. А погрешности измерений на исходных пунктах способны исказить результаты всего рейса, в связи с этим предлагается на исходных пунктах, на которые опирается рейс, а также на потенциально исходных пунктах (узлы пересечения опорных рейсов заполняющей сети, профилей рядовой съемки, точки незапла-

нированного, вынужденного преждевременного завершения рейса) производить повторные гравиметровые измерения. Измерения рекомендуется выполнять в рабочем режиме: 1 - на исходных пунктах по схеме : А-1-А-1-А-1-2-3-.... ; 2 -на потенциально исходных по схеме : а-1-а-1-2-... или а-(а-1)-(а-2)-(а-1)-а-(а-1)-а - при незапланированном завершении рейса.

Во-вторых, близким к оптимальному варианту развития заполняющей опорной и рядовой сетей является комбинированный вариант определения местоположения опорных заполняющих пунктов. При этом часть из них (разреженная сеть) проектируется заранее, например, в наиболее благоприятных условиях и на некоторых узловых точках. Местоположение других определяется по результатам рядовых рейсов, выполняемых по методике разностного нульпункта с проведением повторных измерений на исходных и потенциально исходных пунктах.

На рис. 9 представлены результаты гравиметровых измерений в рейсе, проводимом по методике разностного нульпункта, которые показывают, что повторные измерения позволяют:

- выбрать серию гравиметровых измерений на исходных и дополнительных опорных пунктах, которые обеспечивают возможность учета линейного изменения нуль-пункта;

- наметить оптимальное местоположение минимального числа дополнительных опорных пунктов (в рассматриваемом случае ут-4. а также УТ-7 - как вынужденный по незапланированному завершению рейса);

- обеспечить высокую точность результатов на основе возможности исключения' полусистематической погрешности в разностном нульпункте. Последнее равнозначно исключению ее при учете изменения нульпункта гравиметров, используемых в рейсах, это наглядно иллюстрируется на рис. 9 сплошной ломаной линией, которой аппроксимируются участки предполагаемого изменения разностного нульпункта. Для сравнения пунктиром показано, как отличался бы график разностного нульпункта от прямой линии между опорными пунктами, если бы не было повторных измерений. Чтобы обеспечить требуемую точность результатов гравиметровых измерений, пришлось бы дополнительно еше наметить 2-3 опорных пункта.

Возможность обеспечения характера случайного отклонения графика разностного нульпункта относительно прямой его предпо-

лагаемого изменения между опорными пунктами позволяет оперативно производить внешний контроль качества измерения силы тяжести в рядовых рейсах. Для этого, полагая значения отклонения

Рис. 9. График разностного нульпункта по результатам парных гравиметровых измерений по профилю рядовой сети через

опорные пункты (ОГП) и узловые точки (УТ). 1 - график значения разности отсчетов; 2 - огп или УТ повторных измерений; 3 - пункт, принимаемый за опорный; 4 - номер рабочих пикетов повторных измерений.

графика от прямой, равным СI , можно определить среднюю квадра-тическую погрешность единичного гравиметрового измерения по формуле (36). Погрешность среднего парного измерения будет меньше вуЦ раз. в случае использования в рейсе синхронно трех гравиметров технология измерений и обработки результатов сохраняется подобной описанной. При этом выбор местоположения опорных пунктов и опенка качества рядовой сети производится на основе построения двух графиков разностного нульпункта. Очевидно, что число разниц ( с1 ) при этом удвоится. а погрешность тройного измерения будет меньше единичного в

УЗ'раэ.

Узловые точки, где произведены повторные измерения, но не

намечено положение опорных пунктов (в рассматриваемом случае УТ-5), должны служить для увязки взаимопересекаюшихся рабочих рейсов. При этом с учетом "веса" каждого рейса при необходимости корректируется поведение - общего среднего нульпункта используемых приборов.

б. ОБОСНОВАНИЕ НЕТОДИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИИ К ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОНУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИНЖЕНЕРНО-ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ

Основные инструктивные требования к сопровождающим грави-разведку геодезическим работам предъявляются в отношении точности определения координат и высот пунктов (точек) измерений' силы тяжести, в основу этих требований положены допуски к погрешности определения нормального поля ( ^ ). они соответствуют допускам, предъявляемым к гравиметрии, при ее включении в комплекс инженерно-строительных изысканий. Вместе с тем, производство натурных режимных, многопикловых исследований требует учитывать специфику решаемых задач и. в связи с этим, особые условия планово-высотного обеспечения высокоточной инженерной гравиметрии.

б. 1. Перспективы инженерной гравинетрии в строительстве

Инженерная гравиметрия может быть успешно использована при строительстве и эксплуатации гидроэлектростанций, горнообогатительных комбинатов и других крупных объектов, обычно проектируемых в сложных Физико-геологических условиях. Она обладает помехоустойчивостью относительно влияния электромагнитных Факторов. Исходя из этого, гравиметрию следует рассматривать как мобильный, неразрушаюший, экологически чистый метод диагностики прочностного и деформационного состояния зданий и сооружений.

Перед высокоточной инженерной гравиметрией стоит актуальная задача выявления малоинтенсивных локальных аномалий, обусловленных микротектоникой, плотносТНыми неоднородностями топографических масс и изменением во времени оснований сооружений.

Первоочередное направление развития высокоточной прикладной гравиметрии связывается с активным ее внедрением в инженерно-строительные изыскания. При этом, с одной стороны, должно быть обеспечено повышение геологической эффективности изысканий, а с другой - экономия средств на геодезическое обеспечение строительства.

Повышается необходимость проведения режимных гравиметрических, работ на стадии строительства и эксплуатации сооружений, возводимых в неблагоприятных геологических•условиях. Сочетание таких исследований с геодезическими наблюдениями за развитием деформационных процессов призвано обеспечить надежный контроль . за состоянием и поведением оснований зданий и сооружений.

Многоцикловые гравиметровые наблюдения являются.по существу, новым перспективным направлением, на их основе может решаться ряд важных задач, в частности, выявление и интерпретация изменений гравитационного поля во времени даст возможность оценить воздействие техногенных Факторов на общую геологическую ситуацию, прогнозировать осложнение сейсмо-тектонцческой обстановки, исследовать динамику разуплотнения ослабленных зон, развития трещин отрыва, оползней, карстовых образований, изменения фильтрационных процессов и других природных явлений (ю. Д. Буланже, А. Ш. Райтельсон. м. и. Юркина. В. С. Матвеев и др.).

На базе точных гравиметровых измерений и нивелирования в строительстве, может быть развит новый перспективный метод диагностики степени искусственного уплотнения грунтов. Такая диагностика требуется, например, при подготовке оснований, сложенных просадочными лессовыми грунтами, возведении каменно-земляных набросных сооружений.

6. 2. Режимные (многоцикловые) исследования

Главная цель повторных (многоцикловых) гравиметровых измерений заключается в выявлении и интерпретации вариаций аномального гравитационного поля. А это предъявляет особые требования как к их топографо-геодезическому обеспечению, так и к точности установки самих гравиметров в пунктах (точках) измерения силы тяжести. Эти требования зависят от назначения гравиметрических исследований. Рассмотрим их.

Наблюдения по оценке состояния геолого-тектонической обстановки в районе строительства и эксплуатации крупных сооружений не требует, как правило, принципиальной корректировки нормативных требований к высотной основе гравиметровых съемок. Он определяется с учетом вертикального градиента нормального поля ( З^/ЗЬ). однако значительно повышаются требования к точности плановой "привязки" точек гравиметровых измерений, здесь, в отличие от гравиразведки и гравиметрических исследований при инженерно-геологических изысканиях, они определяются горизонтальным градиентом (Эд/ЗэС) не нормального, а аномального поля, обусловленного гравитационным эффектом конкретных геоструктур, являющихся объектами изучения, к их числу относятся разломы, трешины отрыва, оползни, карсты и карстовые полости, техногенные изменения ландшафта, подземные выработки и другие. В связи с этим при проектировании гравиметрических исследований, а в дальнейшем - при уточнении их программы, необходимо выполнять предварительное оперативное моделирование по оценке величины 9д/3х. Очевидно, что при этом необходимо учитывать результаты изучения физических свойств горных пород. инженерно-геологических изысканий, геологического картирования и тектонического районирования в районе работ.

. При предварительном моделировании достаточно использовать Формулы определения значений аномального горизонтального градиента от тел правильной Формы, которыми практически всегда для указанных целей можно аппроксимировать аномальный объект. При оперативном моделировании решение может максимально упрошаться из-за необходимости учета экстремального значения величины Ögßx.

Предположим.в качестве примера, что в.районе работ выявлены два смежных блока горных пород, граница их раздела имеет субвертикальное положение, проявляясь в зоне глубин от Kj=1м до Кг = ЮОм, где разница плотности блоков составляет 0.1 г/см3. Необходимо оценить допустимую погрешность в местоположении точек гравиметровых измерений, при условии, чтобы искажения в аномалиях из-за влияния указанной границы раздела блоков не превышали величиныfflg^io. 005 мГл. воспользуемся формулой оценки горизонтальной составляющей гравитационного эффекта вертикального уступа

»g

• =7i"fa-ln

■ 2.

дх

Переходя к средним квадратическим погрешностям с учетом указанных параметров, получаем при X -0 допустимую погрешность определения координат гравиметровых точек ТП х — - О. 8 м.

Необходимо отметить, что допуски определения координат подразумевают суммарную погрешность определения планового положения пикета и места установки гравиметра относительно него.

При выполнении режимных многоцикловых гравиметровых измерений в непосредственной близости от техногенных объектов могут быть предъявлены еше более жесткие требования к точности определения местоположения пункта (пикет-гравиметр) измерений силы тяжести.

Предположим, что гравиметровые наблюдения ведутся, в камерах потерны плотины, подобной Саяно-Шушенской ГЭС, с целью контроля за режимом фильтрации вод в ее основании. Полагая К^Бм,

Не 1 >

2 = 400 м приТПд ^ ± 0. 005 мГл, 6 = 1. О г/см , на рас-

стоянии б метров от уступа, получаем ТПк — -0,031 ХС. это означает, что местоположение каждого гравиметра на тумбах в камерах должно фиксироваться с полученной точностью и учитываться при интерпретации результатов взаимосвязанно во всех циклах наблюдений.

При опенке характера искусственного уплотнения грунтов оснований сооружений повышенные требования предъявляются не только к точности гравиметровых измерений и редуцирования гравитационного поля, но и к качеству определения местоположения гравиметров по высоте. Покажем это.

Предположим, что требуется определить плотность масе. представляемых в виде уступа высотой h.=Hü ~Нц . где Не, и Н н - отнетки высот точек соответственно верхнего края уступа и его подножия. В этом случае имеем разницу силы тяжести в .указанных точках из-за масс уступа и его высоты, равной

Дд =(0,3086 -0,0419-о)-К, ои

где 0. 3086 - величина вертикального нормального градиента силы тяжести (мгл/м); 0. 0419,(5,К - величина притяжения плоско-параллельного слоя толщиной К,м • имеющего плотность <5,г/см. Отсюда

Полагая переменными величины д, и К . переходя через дифференцирование к средним квадратическим ошибкам, определяем

-г

1 и . А9г-Ч

ТП =±--лМ +-—--(39)

0,0419 -К V Нг

Тогда, учитывая, что т.и гп.- = птд .имея

в виду (37). получаем

н \/Е (0,3086-0,0419-а) у

в таблице г приведены результаты оценки допустимой величины средней квадратической ошибки определения отметок высот точек гравиметровых измерений на уступе и у его подножия для различных параметров: К,ТП<ь,'Шд при 6= 2,З^м2.прочерки в таблице означают невыполнимость требований к качеству высотного обоснования гравиметровых измерений с указанными параметрами уступа. Сразу следует оговориться, что приведенная опенка может быть использована практически для любого случая гравиметровых измерений на дневной поверхности. Из рассмотрения таблицы видно, что требования к качеству высотной- "привязки" гравиметров для рассматривае-

Таблица 2

Допустимые значения (в мм) средней квадратической ошибки определения отметок высот точек гравиметровых измерений в зависимости от величин тд . тЛ , ь

ь =50 н тв , г/см5 I 0.011 0.021 0.031 0.051 0.01

15

Ь =20 Н

Ь =10 М

Ь =5 м т^. г/см3 0. 011 О. 021 О. 031 О. 05

т9,

мГл

та . г/см

тв ,г/см

О. 02 51

0. 031 О. 05

О. 01

О. 02 15

О. 03 35

0. 05 66 51

0. 0051 66 I 138 I 208 I 348 I

I I I I I

0. 01 I 51 I 130 I 204 I 343 I

I I I I I

0. 02 I - I 103 I 166 I 336 I

I I I I I

0. 03 I - I - I 155 I 320 I

I I I I I

0. 04 I - I - I 91 I 294 I

I I I I I

0. 05 I - I - I - I 256 I

I I I I I

0. Об I - I - I - I - I

80 I 138 I

69 I 131 I

- I 103 I

- I -I

- I -I

- I -X

гъ

мой задачи определения характера изменения кажущейся плотности при уплотнении грунтов оснований сооружений могут быть очень высокими.

в заключение необходимо отметить одно важное обстоятельство. Оно заключается в том. что требования "к точности планово-высотного обеспечения инженерно-гравиметрических исследований отражают их возможности. Это обусловлено взаимосвязью в пространственном положении геоструктур и точек гравиметровых измерений.

б. 4. Учет влияния техногенных Факторов

В прикладном значении учет влияния техногенных факторов может обеспечить решение двух задач: 1 - исключение влияния этих Факторов из аномалий, как мешающих; 2 - опенку Физико-геологических последствий их воздействия на общую сейсмо-тектоническую обстановку в районе исследований. В любом случае это связано с решением прямой и обратной задач гравиметрии. Поэтому при многоцикловых гравиметрических исследованиях становится обязательным детальное и тщательное объемное цифровое (математическое) моделирование в гравитационных аномалиях или их вариациях всех выявленных техногенных изменений в ландшафте (включая создание сооружений, перемещение грунтовых и водных масс), режиме Фильтрации грунтовых вод, тектонике, ноделирование предлагается выполнять с учетом рекомендаций и концепций, изложенных в первом и втором разделах настоящего доклада. Очевидно, что при этом необходимо планировать оптимально требуемый объем топографических работ с целью обеспечения геометризации техногенных аномальных масс. Такие работы, например, могут потребоваться для уточнения самой детальной пнр, оценки параметров бетонных или набросных масс строяшейся плотины гэс, подзенных выработок, карьеров и других объектов. Пример с требованиями к точности определения координат точек гравиметровых измерений в теле плотины в непосредственной близости от водных масс водохранилища указывает на необходимость тщательного обоснования детальности их модели при представлении в виде набора элементарных тел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является создание и внедрение в производство прогрессивной, технологии прикладной высокоточной гравиметрии как нового научного направления. Прогрессивность технологии обеспечена:

1. Более высоким уровнем качества и оперативности определения аномалий силы тяжести, достигнутым в результате . пересмотра традиционных представлений о редуцировании гравитационного поля и внесения принципиальных изменений в методику его практической реализации, при этом разработаны оригинальные, не имеющие аналогов. способы оценки и выбора рациональных условий определения с необходимым качеством гравитационного влияния топографических масс и высокопроизводительная методика заблаговременного и однократного (для конкретной территории) расчета основных параметров редукций Буге и топографической.

2. возможностью детального изучения объектов исследований с помощью математического моделирования в аномальном гравитационном поле, она достигается в результате выявления и учета при решении прямой задачи особенностей объемного изменения плотности горных пород на основе оригинального подхода к комплексному анализу данных о их Физических свойствах и результатах полевых исследований. Внесение, исходя из этого, корректив в методику геологического редуцирования обеспечило сопоставимость гравитационного модельного эффекта с локальными аномалиями силы тяжести и их количественную интерпретацию.

3. Достижением высокого качества гравиметровых съемок в результате разработки и внедрения рациональных способов развития опорных и рядовых сетей на основе совершенствования методики учета криволинейного изменения нульпункта гравиметров.

4. Повышением геологической, инженерной эффективности гравиметрии как экологически чистого, неразрушаюшего метода в результате многоцикловых режимных измерений и выявления вариаций силы тяжести во времени. В связи с этим впервые рассмотрены методологические аспекты специфики гравиметрических исследований при решении различных инженерных задач и научно обоснованы требования к их топограФо-геодезическому обеспечению.

Несомненно, исследования по расширению сферы применения и повышению эффективности прикладной высокоточной гравиметрии должны продолжаться в будущем, в связи с этим, одной из основных становится проблема интерпретации вариаций силы тяжести при повторных гравиметровых измерениях на геодинамических и техногенных полигонах, в развитии проблемы большое научное и практическое значение приобретает решение задачи создания автоматизированных систем комплексного моделирования как деформационных процессов различных крупных сооружений (нефтепромыслов. ГОКов, ГЭС, АЭС, нефтегазохранилиш и др. ), их оснований и вмещающих сред в динамике изменения геологической структуры и сейсмо-тектонической обстановки, так и пространственно-временных изменений параметров высокоточных геодезических исследований, включая вознушения гравитационного поля. Особый интерес представляет возможность нового приложения высокоточной гравиметрии, связанного с теоретическим обоснованием и разработкой способов оценки особенностей изменения плотности оснований и среды вмещения сооружений, в том числе при их искусственном уплотнении. При положительных результатах таких исследований потребность в методе может значительно возрасти в связи с возможностью комплексного решения одной из важных задач строительства - оценки прочностных характеристик оснований и вмещающих сред сооружений.

Актуальной остается проблема разработки и оснащения производства портативной гравиметрической аппаратурой, гарантирующей получение надежных и точных результатов при высокой производительности труда. Это в определенной мере относится и к топогра-Фо-геодезическому обеспечению высокоточных гравиметровых съемок.

при всей актуальности перечисленных задач дальнейшее развитие прикладной гравиметрии в значительной степени будет определяться уровнем развития научной и учебной базы и, в первую очередь. - в отраслях применения.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Каленипкий А. и. К вопросу о рациональном решении прямой гравиметрической задачи // Методы разведочной и промысловой геофизики при изучении строения Западно-Сибирской низменности / Под ред. в. с. Суркова, л. А. Сигала. - Ленинград, 1966. с. 205-208.

2. агульник И. м. , федянин а. П. , каленицкий а. и. Применение гравиразведки для оценки неФтегазоносности структур в Западно-Сибирской низменности // Результаты исследований и пути дальнейшего повышения эффективности геофизических работ в западной Сибири: Тез. докл. научн. геофизич. конФ. - Новосибирск, 1967. с. 79-61.

3. Федянин А. П.. Каленинкий А. и. , Кривчиков А. ф. Опыт применения высокоточной гравиразведки при поисках бокситов в районах Енисейского кряжа // Вопросы рудной геофизики Сибири / Под ред. В. С. Суркова. Б. Д. Никова, н. В. Семенова: труды СНИИГГИНС -сер. развел, и промысл, геофизики, 1968. Вып. 73. С. 86-91.

4. Каленицкий А. И.. Розенфарб И. А. О структуре и опенке точности опорных гравиметрических сетей // Вопросы рудной геофизики Сибири / под ред. в. С. Суркова, Б. д. Никова: Тр. СНИИГГиНС, 1969. вып. 92. С. 84-92.

5. Каленицкий А. И., Розенфарб И. А. взаимосвязь гравитационного поля с элементами геологического строения полиметаллических месторождений рудного Алтая (на примере Степного месторождения) // Вопросы рудной геофизики Сибири / Под ред. В. с. Суркова, Б. д. Никова: Труды СНИИГГиМС. 1969. Вып. 92. С. 111-121.

6. Каленицкий А. и. Результаты исследований по методике высокоточной гравиразведки с целью поисков полиметаллов на северо-западе Рудного Алтая // Применение гравиметровых и магнитных съемок при геологическом картировании, поисках и разведке рудных месторождений: материалы семинара минГео СССР._ н. , ВНИИГеофизи-ка, 1971. с. 156- i57.

7. Каленицкий А. И., Моисеев В. С. К методике оценки перспектив рудных полей по данным мелкомасштабного заряда и высокоточной гравиразведки // Основы научного прогноза месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых: Материалы Всесоюзного совещания. ВСЕГЕИ, НТГО -Л. 1971. С. 140-141.

8. Константинов Г. Н. . Константинова л. с. , Каленицкий А. и. Вычисление пространственного распределения магнитного и гравитационного полей в условиях горного рельефа местности // геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых: Труды СНИИГГиМС. 1971. Вып. 136. С. 26-30.

9. Каленицкий А. И.. Демчук л. Ф. , Синдяев ю. В., Демчук В. г. Некоторые зависимости изменения плотности горных пород и возможности высокоточной гравиразведки при поисках полиметаллов в северо-западной части Рудного Алтая // геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых: Труды СНИИГГиМС. 1971. Вып. 136. С. 85-94.

10. Каленицкий А. И. К определению и оценке точности поправок за влияние погребенного рельефа при детальной гравиразведке // Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых: труды СНИИГГиМС. 1971. Вып. 136. с. 95-103.

11. Каленицкий А. и., Агульник и. м. , Федянин a.n. Палетка для вычисления гравитационного влияния дневного и погребенного рель-

еФа и тел произвольной Формы // Разведочная геофизика. - 1972. Вып. 51. С. 69-71.

12. Каленипкий А. И. О приведении к горизонту и разделении наблюденного гравитационного поля // Новое в геологии и геоФих-зике Алтая: Материалы научно-технической конференции. Майма, 1972. - зсп НТО горное, Географическое общество СССР, Алтайский отдел, ЗСГУ. - Новосибирск, 1972. с. 54-56.

13. Каленицкий А. И. . Смирнов в. п., сучков в. п. Результаты изучения плотности горных пород и руд и возможности высокоточной гравиразведки при поисках железорудных месторождений в тель-бесском рудном районе Горной Шории // Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых: труды СНИИГГИМС. 1973. вып. 172. С. 19-26.

14. Каленицкий А. и.. Смирнов В. П. , Фридман Б. Я. Редуцирование на горизонтальный уровень и разделение наблюденных значений гравитационного поля // Применение электронно-вычислительных машин при решении задач рудной геофизики: Методические рекомендации. СНИИГГИМС. - 1973. С. 21-32, 89-92.

15. Каленицкий А. и. , Фридман Б. я. Решение переопределенной системы линейных уравнений с оценкой точности вероятнейших значений неизвестных // применение электронно-вычислительных машин при решении задач рудной геофизики: Методические рекомендации. СНИИГГИМС. - 1973. С. 44-46, 98.

16. Каленицкий А. И. . Смирнов В.П. Вычисление гравитационного эффекта от слоя переменной мощности // применение электронно-вычислительных машин при решении задач рудной геофизики: методические рекомендации, снииггимс. - 1973. с. 64-71, юз.

17. Исаев Г. А., Каленицкий А. и. , Моисеев В. с. и др. Методика детальных геофизических исследований при поисках полиметаллических месторождений в северо-западной части Рудного Алтая // Разведочная геофизика СССР на рубеже 70-х годов. - м. : Недра, 1974. С. 624-628.

18. Исаев Г. А. , Каленицкий А. и., Моисеев в. с. Комплексные геофизические исследования в связи с поисками полиметаллических месторождений в северо-западной части Рудного Алтая // Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых в Сибири: Тр. СНИШТимС. 1975, вып. 215. С. 5-11.

19. Каленицкий А. И. , Смирнов в. п., к определению горизонтального градиента поля силы тяжести по данным гравиметровых наблюдений // Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых в Сибири: Тр. СНИИГГиМС. 1975, вып. 215. с. 116-121.

20. Каленицкий А. И. Способ оценки изменения в плане плотности промежуточного слоя переменной мощности // Геофизические методы поисков и разведки месторождений рудных полезных ископаемых Сибири: Тр. СНИИГГиМС. 1975. вып. 215. С. 122-125.

21. Каленицкий А. И. , Смирнов в. п. к выбору оптимальных

условий определения поправок за рельеф в гравиразведке // Новое в развитии рудной геофизики в Сибири: тр. СНИИГГиНС. 1975. Вып. азе. С. 53-63.

гг. Каленипкий А. и.. Смирнов В. П. вычисление гравитационного эффекта от сложных геолого-плотностных моделей // алгоритмы и программы для решения задач рудной геофизики: методические рекомендации. СНИИГГИНС. - 1976. С. 24-33.

23. Ремпель Г. Г.. Исаев Г. а.. Каленипкий а. И. и др. поиски глубокозалегаюших рудных месторождений в Сибири // Поиски месторождений твердых полезных ископаемых геофизическими методами: Материалы 8-ой Всесоюзн. научн. конФер. - М., 1979. С. 86-90.

24. Каленипкий А. И.. Смирнов В. П. Методические рекомендации по учету влияния рельефа местности в гравиразведке. - Новосибирск, СНИИГГИМС, 1981. - 171 с.

25. Каленипкий А. И. , Кузьмин В. и.. Ковалев А. А., Корнев Л. Е., фатин в. И. Изучение плотности рыхлых отложений северо-западной части Рудного Алтая // Геология и геофизика. - 1983. N5. - С. 114-118.

26. Ремпель Г. Г., Каленицкий А. и.. Смирнов В. П., Пар-шуков н. П. способы обработки и интерпретации данных гравиметрии при поисках и разведке рудных месторождений в Западной Сибири // Развитие гравиметрии и гравиметрического приборостроения в СССР: Междуведомственный тематический сборник научных трудов, и. , ЦНИ-ИГАИК, 1983. - С. 142-148.

27. Каленипкий А. и.. Смирнов в. П. Обоснование оптимальных условий определения гравитационного эффекта от контактной поверхности // Повышение эффективности геофизических методов поисков и оценки месторождений полезных ископаемых на основе математического моделирования: Сб. научн. тр. СНИИГГиМС. 1986. -С. 79-90.

28. Каленицкий А. и. к проблеме повышения качества редуцирования гравитационного поля для геологической интерпретации. Новосибирск: СНИИГГИМС, 1987. - 28 с. - Деп. в ВИНИТИ, N 6404 -В 87.

29. Результаты применения моделирования в рудной геофизике в различных районах Сибири / Г. Г. Ремпель. а. И. Каленицкий. В. П. Смирнов, Г. а. Исаев, в. С. Моисеев и др. ; Под ред. В. с. моисеева. Г. Г. Ремпеля. - М. : Недра. 1989. - 219 е.: ил.

30. Каленицкий А. и.. Кузьмин в. И. оценка плотности блоков верхней части земной коры по гравитационным аномалиям // Геология и геофизика. - 1991. - N 10. - с. 130-134

31. Каленипкий А. и.. Гуляев ю. П. перспективы гравиметрии в строительстве // Геодезия и картография. - 1993. - N 7. - с. 8-и