Abstract

An estimate of the differences in gravity anomalies caused by the use of flat and spherical Earth models during the interpretation materials of gravimetric survey for a 660 km long profile was carried out using model examples. The authors characterized the geometry distortions of the geo-density section, which arise with different approaches to the transformation of the source coordinates and field calculation points. As a lower estimate of the influence of the earth's surface curvature, it is proposed to use the difference between the radial and vertical derivatives of the gravitational potential. The use of basic ideas about the spherical Earth increases the reliability of the results of quantitative interpretation of gravimetric materials and avoids the errors associated with the transition from geographical coordinates to rectangular ones when studying large areas.

Keywords

Gravity prospecting, anomaly, interpretation, flat model of the Earth, spherical model of the Earth, evaluation,

Reference

  •  1) Bychkov S.G., Dolgal A.S., Simanov A.A. Vychislenie anomaliy sily tyazhesti pri vysokotochnyh gravimetricheskih semkah. Perm: UrO RAN, 2015. 142 s.

  •  2) Gravirazvedka: spravochnik geofizika / pod red. E.A. Mudrecovoy, K.E. Veselova. M.: Nedra, 1990. 607 s.

  •  3) Dolgal A.S., Bychkov S.G., Simanov A.A., Hohlova V.V. Osnovnye elementy tehnologii ucheta gravitacionnogo vliyaniya topograficheskih mass dlya sharoobraznoy Zemli // Vestnik KRAUNC. Nauki o Zemle. 2015. № 4. Vyp. 28. S. 40-46.

  •  4) Dolgal A.S., Simanov A.A., Hohlova V.V. Reshenie geo-kartirovochnyh i prognozno-poiskovyh geologicheskih zadach metodom gravirazvedki s uchetom sferichnosti Zemli // Georesursy. 2015. T. 2. № 4 (63). S. 56-61.

  •  5) Kaufman A.A., Hansen R. Principy metoda gravimetrii / Per. s angl. V.A. Efremova, T.A. Timakinoy. Tver: Mezhdunarodnaya associaciya «AIS». 2011. 376 s.

  •  6) Ladovskiy I.V., Byzov D.D., Chernoskutov A.I. O probleme postroeniya srednemasshtabnyh plotnostnyh modeley dlya sferoidalnoy Zemli // Uralskiy geofizicheskiy vestnik. 2017. № 1 (29). S. 73-97.

  •  7) Ladynin A.V. Potencialnye geofizicheskie polya v zadachah geologii. Novosibirsk: Novosibirskiy gos. un-t, 2008. 264 s.

  •  8) Muravina O.M. Plotnostnaya model zemnoy kory Voronezhskogo kristallicheskogo massiva // Vestnik Voronezhskogo gos. un-ta. Ser. Geologiya. Voronezh, 2016. № 1. S. 108-114.

  •  9) Pyatakov Yu.V., Isaev V.I. Metody resheniya pryamyh zadach gravimetrii // Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta. 2012. № 1. T. 320. S. 105-110.

  •  10) Serapinas B.B. Matematicheskaya kartografiya: uchebnik dlya vuzov. M.: Izdatelskiy centr Akademkniga, 2005. 336 s.

  •  11) Starostenko V.I., Manukyan A.G. Reshenie pryamoy zadachi gravimetrii na sharoobraznoy Zemle // Fizika Zemli. 1983. № 12. S. 34-50.

  •  12) Strahov V.N. Razrushenie gospodstvuyuschego stereotipa myshleniya - glavneyshaya zadacha v razvitii teorii i praktiki interpretacii potencialnyh poley (gravitacionnyh i magnitnyh anomaliy) v nachale XXI veka. M.: OIFZ RAN, 2000. 44 s.

  •  13) LaFehr T.R., Nabighian M.N. Fundamentals of gravity exploration. SEG. 2012. 218 p.

  •  14) Uieda L., Barbosa V., Braitenberg C. Tesseroids: Forward-modeling gravitational fields in spherical coordinates // Geophysics. 2015. V. 81. № 5. P. f41-f48.

  •  15) Bychkov SG, Dolgal AS, Simanov AA. Vychislenie anoma-lij sily tyazhesti pri vyso-kotochnyh gravimetricheskih s»emkah [Calculation of gravity anomalies in high-precision gravimetric surveys]. Perm: UrO RAN, 2015. 142 p. (in Russian).

  •  16) Gravirazvedka: spravochnik geofizika [Gravity prospecting: a guide to geophysics]; pod red. E.A. Mudrecovoj, K.E. Veselova. Moscow: Nedra. 1990. 607 p. (in Russian).

  •  17) Dolgal AS, Bychkov SG, Simanov AA, Kkokhlova VV. Osnovnye ehlementy tekhnologii ucheta gravitacionnogo vliya-niya topograficheskih mass dlya sharoobraznoj Zemli [The main elements of the technology of accounting for the gravitational influence of topographic masses for a spherical Earth]. Vestnik KRAUNC. Nauki o Zemle. 2015; 4(28): 40-46 (in Russian).

  •  18) Dolgal AS, Simanov AA, Kkokhlova VV. Reshenie geokartirovochnyh i prognozno-poiskovyh geologicheskih zadach metodom gravirazvedki s uchetom sferichnosti Zemli [Solution of geocoding and forecasting-search geological problems by the gravimetric method taking into account the sphericity of the Earth]. Georesursy. 2015; 2(4-63): 56-61 (in Russian).

  •  19) Kaufman AA, Hansen R. Principy metoda gravimetrii [Principles of the gravimetry method]/ Per. s angl. V.A. Efremova, T.A. Timakinoj. Tver: Mezhdunarodnaya associaciya AIS. 2011. 376 p. (in Russian).

  •  20) Ladovskij IV, Byzov DD, CHernoskutov AI. O probleme postroeniya srednemasshtab-nyh plotnostnyh modelej dlya sferoidalnoj Zemli [On the problem of constructing mediumscale density models for a spheroidal Earth]. Uralskij geofiz-icheskij vestnik. 2017; 1(29): 73-97 (in Russian).

  •  21) Ladynin AV. Potencialnye geofizicheskie polya v zadachah geologii [Potential geophysical fields in geological problems]. Novosibirsk: Novosibirskij gos. un-t, 2008. 264 p. (in Russian).

  •  22) Muravina OM. Plotnostnaya model zemnoj kory Vorone-zhskogo kristallicheskogo massiva [Density model of the crust of the Voronezh crystalline massif]. Vestnik Voronezhskogo gos. un-ta. Ser. Geologiya. 2016; (1): 108-114 (in Russian).

  •  23) Pyatakov YuV, Isaev VI. Metody resheniya pryamyh za-dach gravimetrii [Methods for solving direct gravimetric problems]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2012; 1(320): 105-110 (in Russian).

  •  24) Serapinas BB. Matematicheskaya kartografiya: Ucheb-nik dlya vuzov [Mathematical cartography: Textbook for high schools]. Moscow: Izdatelskij centr Akademkniga, 2005. 336 p. (in Russian).

  •  25) Starostenko VI, Manukyan AG. Reshenie pryamoj za-dachi gravimetrii na sharoobraznoj Zemle [The solution of the direct problem of gravimetry on a spherical Earth]. Fizika Zemli. 1983; (12): 34-50 (in Russian).

  •  26) Strahov VN. Razrushenie gospodstvuyushchego stereoti-pa myshleniya - glavnejshaya zadacha v razvitii teorii i praktiki interpretacii potencialnyh polej (gravitacionnyh i magnitnyh anomalij) v nachale XXI veka [Destruction of the prevailing stereotype of thinking is the main task in the development of theory and practice of interpretation of potential fields (gravitational and magnetic anomalies) at the beginning of the 21st century]. Moscow: OIFZ RAN, 2000. 44 p. (in Russian).

  •  27) LaFehr TR, Nabighian MN. Fundamentals of gravity exploration. SEG. 2012. 218 p.

  •  28) Uieda L, Barbosa V, Braitenberg C. Tesseroids: Forwardmodeling gravitational fields in spherical coordinates. Geophysics. 2015; 81(5): f41-f48.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ВЛИЯНИЕМ СФЕРИЧНОСТИ ЗЕМЛИ

Бычков С.Г. Симанов А.А. Костицын В.И. Долгаль А.С. Хохлова В.В.

Аннотация

На модельных примерах проведена оценка различий аномалий силы тяжести, обусловленных использованием плоской и сферической моделей Земли при интерпретации материалов гравиметрической съемки для профиля длиной 660 км. Охарактеризованы искажения геометрии геоплотностного разреза, возникающие при разных подходах к преобразованию координат источников и точек расчета поля. В качестве оценки снизу влияния криволинейности земной поверхности предлагается использовать разность радиальной и вертикальной производных гравитационного потенциала. Использование базовых представлений о шарообразной Земле повышает достоверность результатов количественной интерпретации гравиметрических материалов и позволяет избежать погрешностей, связанных с переходом от географических координат к прямоугольным при изучении больших территорий.

Ключевые слова

Гравиразведка, аномалия, интерпретация, плоская модель Земли, сферическая модель Земли, оценка,

Информация об авторах

Библиографическая ссылка

Бычков С.Г. Симанов А.А. Костицын В.И. Долгаль А.С. Хохлова В.В. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ВЛИЯНИЕМ СФЕРИЧНОСТИ ЗЕМЛИ // Геофизика. 2018. № 5. С. 50-56.

Список литературы

  •  1) Бычков С.Г., Долгаль А.С., Симанов А.А. Вычисление аномалий силы тяжести при высокоточных гравиметрических съемках. Пермь: УрО РАН, 2015. 142 с.

  •  2) Гравиразведка: справочник геофизика / под ред. Е.А. Мудрецовой, К.Е. Веселова. М.: Недра, 1990. 607 с.

  •  3) Долгаль А.С., Бычков С.Г., Симанов А.А., Хохлова В.В. Основные элементы технологии учета гравитационного влияния топографических масс для шарообразной Земли // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2015. № 4. Вып. 28. С. 40-46.

  •  4) Долгаль А.С., Симанов А.А., Хохлова В.В. Решение гео-картировочных и прогнозно-поисковых геологических задач методом гравиразведки с учетом сферичности Земли // Георесурсы. 2015. Т. 2. № 4 (63). С. 56-61.

  •  5) Кауфман А.А., Хансен Р. Принципы метода гравиметрии / Пер. с англ. В.А. Ефремова, Т.А. Тимакиной. Тверь: Международная ассоциация «АИС». 2011. 376 с.

  •  6) Ладовский И.В., Бызов Д.Д., Черноскутов А.И. О проблеме построения среднемасштабных плотностных моделей для сфероидальной Земли // Уральский геофизический вестник. 2017. № 1 (29). С. 73-97.

  •  7) Ладынин А.В. Потенциальные геофизические поля в задачах геологии. Новосибирск: Новосибирский гос. ун-т, 2008. 264 с.

  •  8) Муравина О.М. Плотностная модель земной коры Воронежского кристаллического массива // Вестник Воронежского гос. ун-та. Сер. Геология. Воронеж, 2016. № 1. С. 108-114.

  •  9) Пятаков Ю.В., Исаев В.И. Методы решения прямых задач гравиметрии // Известия Томского политехнического университета. 2012. № 1. Т. 320. С. 105-110.

  •  10) Серапинас Б.Б. Математическая картография: учебник для вузов. М.: Издательский центр Академкнига, 2005. 336 с.

  •  11) Старостенко В.И., Манукян А.Г. Решение прямой задачи гравиметрии на шарообразной Земле // Физика Земли. 1983. № 12. С. 34-50.

  •  12) Страхов В.Н. Разрушение господствующего стереотипа мышления - главнейшая задача в развитии теории и практики интерпретации потенциальных полей (гравитационных и магнитных аномалий) в начале XXI века. М.: ОИФЗ РАН, 2000. 44 с.

  •  13) LaFehr T.R., Nabighian M.N. Fundamentals of gravity exploration. SEG. 2012. 218 p.

  •  14) Uieda L., Barbosa V., Braitenberg C. Tesseroids: Forward-modeling gravitational fields in spherical coordinates // Geophysics. 2015. V. 81. № 5. P. f41-f48.

  •  15) Bychkov SG, Dolgal AS, Simanov AA. Vychislenie anoma-lij sily tyazhesti pri vyso-kotochnyh gravimetricheskih s»emkah [Calculation of gravity anomalies in high-precision gravimetric surveys]. Perm': UrO RAN, 2015. 142 p. (in Russian).

  •  16) Gravirazvedka: spravochnik geofizika [Gravity prospecting: a guide to geophysics]; pod red. E.A. Mudrecovoj, K.E. Veselova. Moscow: Nedra. 1990. 607 p. (in Russian).

  •  17) Dolgal' AS, Bychkov SG, Simanov AA, Kkokhlova VV. Osnovnye ehlementy tekhnologii ucheta gravitacionnogo vliya-niya topograficheskih mass dlya sharoobraznoj Zemli [The main elements of the technology of accounting for the gravitational influence of topographic masses for a spherical Earth]. Vestnik KRAUNC. Nauki o Zemle. 2015; 4(28): 40-46 (in Russian).

  •  18) Dolgal' AS, Simanov AA, Kkokhlova VV. Reshenie geokartirovochnyh i prognozno-poiskovyh geologicheskih zadach metodom gravirazvedki s uchetom sferichnosti Zemli [Solution of geocoding and forecasting-search geological problems by the gravimetric method taking into account the sphericity of the Earth]. Georesursy. 2015; 2(4-63): 56-61 (in Russian).

  •  19) Kaufman AA, Hansen R. Principy metoda gravimetrii [Principles of the gravimetry method]/ Per. s angl. V.A. Efremova, T.A. Timakinoj. Tver': Mezhdunarodnaya associaciya AIS. 2011. 376 p. (in Russian).

  •  20) Ladovskij IV, Byzov DD, CHernoskutov AI. O probleme postroeniya srednemasshtab-nyh plotnostnyh modelej dlya sferoidal'noj Zemli [On the problem of constructing mediumscale density models for a spheroidal Earth]. Ural'skij geofiz-icheskij vestnik. 2017; 1(29): 73-97 (in Russian).

  •  21) Ladynin AV. Potencial'nye geofizicheskie polya v zadachah geologii [Potential geophysical fields in geological problems]. Novosibirsk: Novosibirskij gos. un-t, 2008. 264 p. (in Russian).

  •  22) Muravina OM. Plotnostnaya model' zemnoj kory Vorone-zhskogo kristallicheskogo massiva [Density model of the crust of the Voronezh crystalline massif]. Vestnik Voronezhskogo gos. un-ta. Ser. Geologiya. 2016; (1): 108-114 (in Russian).

  •  23) Pyatakov YuV, Isaev VI. Metody resheniya pryamyh za-dach gravimetrii [Methods for solving direct gravimetric problems]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2012; 1(320): 105-110 (in Russian).

  •  24) Serapinas BB. Matematicheskaya kartografiya: Ucheb-nik dlya vuzov [Mathematical cartography: Textbook for high schools]. Moscow: Izdatel'skij centr Akademkniga, 2005. 336 p. (in Russian).

  •  25) Starostenko VI, Manukyan AG. Reshenie pryamoj za-dachi gravimetrii na sharoobraznoj Zemle [The solution of the direct problem of gravimetry on a spherical Earth]. Fizika Zemli. 1983; (12): 34-50 (in Russian).

  •  26) Strahov VN. Razrushenie gospodstvuyushchego stereoti-pa myshleniya - glavnejshaya zadacha v razvitii teorii i praktiki interpretacii potencial'nyh polej (gravitacionnyh i magnitnyh anomalij) v nachale XXI veka [Destruction of the prevailing stereotype of thinking is the main task in the development of theory and practice of interpretation of potential fields (gravitational and magnetic anomalies) at the beginning of the 21st century]. Moscow: OIFZ RAN, 2000. 44 p. (in Russian).

  •  27) LaFehr TR, Nabighian MN. Fundamentals of gravity exploration. SEG. 2012. 218 p.

  •  28) Uieda L, Barbosa V, Braitenberg C. Tesseroids: Forwardmodeling gravitational fields in spherical coordinates. Geophysics. 2015; 81(5): f41-f48.