3НАЗЕМНЫЕ ВАРИОМЕТРИЧЕСКАЯ И ГРАДИЕНТОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКИ
§ 108. Площадная крупномасштабная вариометрическая съемка проводится с целью решения следующих задач:
1) детальное геологическое картирование в процессе изучения структуры рудного поля или месторождения;
2) задачи инженерной геологии и гидрогеологии (поиски карстовых полостей, зон трещиноватости и т. п.);
3) поиски полезных ископаемых;
4) детальное исследование аномалий, обнаруженных гравиметровой съемкой и другими методами
Профильной съемкой решаются следующие задачи:
1) прослеживание протяженных объектов, приблизительное положение которых намечено по результатам предшествующих геофизических работ;
2) поисково-разведочные с применением количественной интерпретации.
§ 109. При выборе типа аппаратуры (вариометра или градиентометра) необходимо исходить из следующих основных особенностей этих приборов:
1) все типы вариометров позволяют измерять горизонтальные градиенты силы тяжести и градиенты кривизн; градиентометрами измеряют только градиенты силы тяжести, причем точность вариометров выше точности градиентометров (табл. 4);
Таблица 4
Параметры
|
Вариометры
|
Градиенто-метр ГРБМ-2
|
Е-54
|
Е-60
|
Z-40
|
S-20
|
ВГ-1
|
Погрешность единичного измерения, Е
|
1-2
|
2-3
|
2-3
|
2-4
|
3-4
|
3-6
|
Время успокоения в азимуте, мин
|
40
|
20
|
30
|
20
|
15
|
2,5-3,0
|
2) производительность градиентометров выше производительности вариометров;
3) значения градиентов получаются простейшими вычислениями непосредственно на пунктах съемки градиентометрами, что позволяет оперативно осуществлять контроль и детализацию аномалий;
4) центр тяжести крутильной системы (коромысла) вариометров находится на высоте 1 м от поверхности земли, у градиентометров на высоте 0,6 м.
§ 110. Соотношения между масштабом отчетных карт и графиков, сечением изоаномал отчетной карты, погрешностью определения градиентов, густотой сети наблюдений и допустимой невязкой интегрирования даны в табл. 5.
Таблица 5
Масштаб отчетных карт и графиков
|
Сечение изоаномал мГал
|
Погрешность определения градиентов, Е (этвеш)
|
Густота сети наблюдений по профилю, м
|
Допустимая невязка интегрирования на 100 м мГал
|
1 : 50 000
|
-
|
±5-10
|
100-150
|
0,05
|
1 : 25 000
|
0,25-0,20
|
±5-9
|
50-100
|
0,04
|
1 : 10 000
|
0,20-0,10
|
±4-7
|
12-50
|
0,03
|
1 : 5 000
|
0,10-0,05
|
±3-6
|
5-12
|
0,03
|
1 : 2 000
|
0,10-0,05
|
±2-5
|
2-5
|
0,02
|
1 : 1 000
|
0,05
|
±2-4
|
1-2
|
0,02
|
§ 111. Каждый гравитационный вариометр и градиентометр следует заблаговременно и тщательно подготовить к полевым работам. Подготовка приборов заключается в их регулировке и, испытаниях в лаборатории.
§ 112. Регулировка вариометров включает:
1) установку крутильных систем в положение минимальной зависимости смещения нульпункта от изменения температуры (регулировка на оптимум крутильных систем); при изменении температуры на 2—5°С температурное влияние для приборов Z-40 и Е-60 не должно превышать 7Е по градиентам силы тяжести и 9Е по градиентам кривизн, а для приборов S-20 и ВГ-1 — 9Е по градиентам силы тяжести и 12Е по градиентам кривизн;
2) размещение фотозаписи на пластинке таким образом, чтобы при наибольшем разбросе точек записи они не попадали за пределы пластинки и не накладывались на записи «постоянных»;
3) получение четкой фотозаписи (точки на пластинке должны иметь диаметр не более 0-1—0,2 мм).
§ 113. Нити вариометра, в том числе и запасные, должны быть испытаны в лаборатории на раскручивание в течение 10 суток смещение нульпункта нитей за сутки не должно превышать 3 мм.
§ 114. Регулировка крутильных систем, оптического узла и часового механизма может проводиться только квалифицированными специалистами в чистом и светлом помещении, в условиях, исключающих оседание пыли на внутренних частях прибора. Более мелкие операции (замена и фокусировка лампочек, восстановление нарушений проводки и т. п.) могут производиться техником-оператором в полевых условиях. В случае замены крутильных нитей или оптических деталей вариометр регулируется и испытывается заново. Постоянные прибора определяют вновь. Коэффициенты в формулах для вычисления производных определяют еще раз ввиду изменения постоянных прибора.
§ 115. При подготовке вариометра к работе в зимних условиях контактный и ведущий механизмы необходимо очистить от смазки промыванием спиртом или чистым бензином, затем следует смазать механизмы маслом, незамерзающим при низких температурах (например, полиэтилсилоксановые масла № 1 и № 2).
§ 116. После регулировки вариометра, перед началом полевых работ, его необходимо проверить на контрольном пункте вблизи базы партии. На этом пункте проводят все испытания приборов после каждой регулировки.
§ 117. Регулировка и испытание градиентометра включают: определение времени успокоения крутильных систем; уточнение цены деления каждой системы; установку систем по азимуту; определение влияния наклона прибора, выявление прилипаний; определение погрешностей измерения.
Для регулировок и испытаний необходимо иметь не менее двух постоянных пунктов наблюдения, в которых величина градиента составляет 100—200 Е. Каждый пункт должен быть оборудован устойчивым основанием, хорошо защищенным от загрязнения и влияний метеорологических условий во время всего сезона работ.
Эталонные значения производных на постоянных пунктах должны быть определены путем проведения многократных измерений или применением более точных приборов. Рекомендуется использовать для этой цели вариометры, которые нужно устанавливать так, чтобы высота чувствительной системы от поверхности земли составляла 0,6 м.
§ 118. Градиентометр можно считать пригодным для работы, если все крутильные системы исправны и удовлетворяют, следующим требованиям:
1) время успокоения крутильных систем не более 3 мин.;
2) разности средних значений градиентов между отдельными крутильными системами не должны превышать 3 Е;
3) систематические отклонения от эталонных значений не должны превышать 2Е и устраняются изменением цены деления;
4) отклонение полного вектора каждой системы от эталонного направления не должно превышать 2°;
5) влияние наклона прибора на отсчет не должно превышать 1 деления шкалы на 1 деление уровня;
6) среднеквадратическая погрешность измерения по каждой системе на пункте не должна превышать 5—6 Е;
7) прилипание коромысел практически должно отсутствовать (не более 5%);
8) детали оптики должны иметь запас юстировки и не иметь повреждений;
9) движение всех подвижных частей в процессе работы должно быть мягким, без задержек и пропусков фиксированных положений азимутов.
§ 119. Замена крутильных систем градиентометров может проводиться на заводе или специалистами-механиками в оборудованных мастерских. Регулировка оптики и разворот систем по азимуту могут проводиться в экспедиционных условиях механиком или техническим руководителем партии.
§ 120 Обязательными условиями нормальной и высококачественной работы приборов являются:
1) арретирование приборов после наблюдений, максимальная осторожность в обращении и предохранение их от тряски, толчков, резких изменений температуры, пыли и сырости;
2) регулярная тщательная чистка внешних частей, ежемесячный профилактический осмотр.
§ 121. Транспортировка аппаратуры должна проводиться в условиях, исключающих возможность нарушения регулировки приборов. При перевозках на большие расстояния приборы должны быть тщательно упакованы.
В процессе работ вариометры следует транспортировать на мягкой подстилке. При пересечении опасных, в смысле тряски, участков дороги верхнюю часть прибора необходимо переносить на руках.
§ 122. Профили наблюдений при площадных съемках должны находиться на расстоянии, обеспечивающем линейный характер изменения градиента между ними, т. е. непрерывную корреляцию исследуемых аномалий. При проведении съемки над объектами, создающими слабые аномалии (менее утроенной величины погрешности определения аномального градиента), профили необходимо сближать (применять группирование).
§ 123. Расстояние между пунктами наблюдений по профилю выбирается:
1) при площадной съемке так, чтобы изменение градиента на этом расстоянии можно было считать линейным в пределах точности наблюдений и аномалии градиентов силы тяжести уверенно отмечались по крайней мере двумя-тремя пунктами (не менее, чем на двух профилях);
2) при профильной съемке с таким расчетом, чтобы аномалии уверенно отмечались не менее чем тремя пунктами.
На участках, где поле имеет более сложный характер, должна проводиться детализация путем сгущения пунктов по профилю и проложения промежуточных профилей.
При существенном изменении градиентов в двух соседних пунктах, не объясняющемся резким изменением характера рельефа, рекомендуется осуществлять детализацию, проведя наблюдения на промежуточных пунктах профиля.
§ 124. Выбор пунктов наблюдений должен проводиться с учетом следующих требований:
1) плоская площадка для наблюдений в радиусе 1—2 м;
2) вокруг пунктов наблюдений вариометрами и градиентометрами не должно быть уклонов больше 20°, а в радиусе 50 м — глубоких оврагов и возвышенностей.
Если в запроектированном месте нельзя выбрать площадку для установки прибора, то пункт наблюдения может быть перенесен по профилю на расстояние, не превышающее 1/2 расстояния между пунктами, а в сторону от профиля — не свыше расстояния, равного шагу съемки.
§ 125. При съемках должно проводиться нивелирование местности вокруг пунктов наблюдения;
1) для вариометров на ровной местности в радиусе 18 м по четырем-восьми лучам, а в условиях сложного рельефа — в радиусе 100 м по восьми или двенадцати лучам; в масштабе 1 : 10 000 и крупнее рекомендуется пользоваться способом Мудрецовой.
2) для градиентометров в условиях ровной местности радиус нивелирования можно ограничить 5, 7 или 10 м, в сложных условиях рельефа рекомендуется проводить нивелирование по способу Успенского, предусматривающему экстраполирование поправки за рельеф за пределами более далеких радиусов (М—18 м).
Направление начального луча нивелирования должно совпадать с направлением ориентировки прибора.
Отсчеты по рейке берутся с точностью до 1 см или с соответствующей точностью по функциональной шкале.
Измерения расстояний проводятся с точностью до 2% длины радиуса. Направления лучей определяются с точностью до 1°.
§ 126. Для построения графиков и карт изоаномал силы тяжести вариометрические и градиентометрические съемки необходимо увязывать между опорными пунктами, на которых значения силы тяжести известны из гравиметровых измерений с необходимой для данного масштаба гравиметровой съемки точностью, обеспечивающей допустимую невязку интегрирования (см. формулу (20) и табл. 5). Для площадной съемки на участке, меньше 4 км2 допускается увязка профилей полигонами и привязка к одному опорному пункту.
§ 127. Применяются следующие системы наблюдений вариометрами:
1) трехазимутальная, позволяющая определять значения градиентов силы тяжести и градиентов кривизны;
2) четырехазимутальная, позволяющая определять градиенты силы тяжести и производную  независимо по каждому коромыслу. При начальном азимуте наблюдения в 315°, кроме градиентов силы тяжести определяется еще и величина
3) пятиазимутальная, позволяющая определять значения градиентов силы тяжести и градиентов кривизн независимо по каждому коромыслу (пятиазимутальные пункты должны распределяться равномерно между трехазимутальными и составлять 20% от общего числа наблюдений).
§ 128. При наблюдениях градиентометрами применяется четырехазимутальная система (0—180°) и (90—270°).
§ 129. Наблюдения вариометрами и градиентометрами производят в специальных будках. В процессе наблюдений необходимо следить за правильной ориентировкой прибора и правильным положением визирного приспособления градиентометра, своевременным арретированием и дезарретированием, правильным положением азимутальных фиксаторов вариометров, своевременностью проявления и сохранностью фотопластинок.
§ 130. Погрешность одиночного измерения градиентов силы тяжести и время успокоения в одном азимуте для различных приборов приведены в табл. 5.
§ 131. Отбраковка наблюдений вариометрами выполняется:
1) при наличии прилипаний к стенкам прибора или неуспокоений (свыше 1 деления палетки) крутильных систем, не позволяющих вычислить вторые производные потенциала;
2) при плохом нивелировании прибора, когда вертикальные расстояния между бликами более, чем в 1,5 раза отличаются от своей нормальной величины;
3) при неполном фотографировании шкалы;
4) при плохом проявлении и нечеткой записи бликов (запись двух пунктов на одном и том же месте пластинки), при расположении бликов на одной горизонтальной линии;
5) при невозможности прочитать оцифровку шкал;
6) в случае, если пластинка разбита н трещина на ней разделяет фотозапись;
7) при несоответствии записи на пластинке с записью в полевом журнале.
§ 132. Полевая оценка вариометрических наблюдений проводится на основании сходимости наблюдений по коромыслам после вычисления вторых производных (табл. 6).
Таблица 6
Тип прибора
|
Допустимые расхождения Е (этвеш)
|
Оценка наблюдений
|
Для градиентов силы тяжести
|
Для грядиентов кривизн
|
Е-54, Е-60
Z-40
S-20, ВГ-1
|
0-2
0-5
0-7
|
0-4
0-7
0-9
|
Отлично
|
Е-54, Е-60
Z-40
S-20, ВГ-1
|
0-3
6-7
8-9
|
0-6
8-10
10-11
|
Хорошо
|
Е-54, Е-60
Z-40
S-20, ВГ-1
|
0-4
3-10
10-12
|
0-8
11-16
12-18
|
Удовлетворительно
|
Наблюдения, имеющие расхождения свыше предельных допусков, бракуются.
§ 133. Среднеквадратическая погрешность измерения, вычисленная по расхождениям основных и контрольных наблюдений должна удовлетворять требованиям, указанным в табл. 4 и 5.
Для контроля качества наблюдений в трехазимутальной системе используются наблюдения в пятиазимутальной на точках, замыкающих группу наблюдении в трех азимутах.
Контрольные наблюдения обязательно должны быть полноценными с записью обеих крутильных систем.
§ 134. Контроль за работой градиентометра ведется:
1) в процессе полевых работ по сопоставлению результатов измерений градиентов различными крутильными системами (расхождение между системами по каждому из градиентов не должно превышать 20 Е);
2) периодическими наблюдениями на контрольном пункте, выбираемом на берегу оврага, обрыва или специально вырытой ямы с таким расчетом, чтобы полный горизонтальный градиент на ней составлял не менее 100 Е.
Наблюдения на контрольном пункте выполняются один раз в 10 — 15 дней серией из десяти четырехазимутальных наблюдений с арретированием крутильных систем между ними. По результатам выводятся средние значения  и  ,
 ,  и вычисляются среднеквадратические погрешности раздельного определения и , по каждой системе, которые не должны превышать  6 Е.
По средним значениям Дна контролируется постоянство цены деления крутильных систем и их положения в корпусе прибора. Цена деления систем не должна меняться больше чем на 2%, а допустимые изменения  не должны превышать по абсолютной величине 2°.
При несоблюдении указанных выше требований по какой-либо крутильной системе наблюдения по этой системе бракуются.
Для контроля за качеством съемки осуществляются, кроме того, независимые контрольные наблюдения полевых пунктов, выполняемые в том же цикле, в котором было выполнено первоначальное наблюдение. Количество контрольных наблюдений устанавливается от 5 до 10% общего числа пунктов, но не менее 30 наблюдений на каждый отдельный участок. Контрольные наблюдения равномерно распределяются по площади съемки.
Расхождения контрольных и первичных наблюдений не должны превышать величины (20/Ь) Е, где h — число крутильных систем, по данным которых вычислены средние значения первичных и контрольных наблюдений.
По результатам контрольных измерений вычисляется среднеквадратическая погрешность определения, градиентов по формуле (3).
§ 135. Обработка вариометрических наблюдений начинается с измерений пластинок.
Измерения пластинок проводятся при помощи стеклянной палетки с делениями через 0,5 мм с точностью до 0,2 деления палетки.
Вычисления наблюденных значений вторых производных выполняются с точностью до 0,1 Е.
Все полевые записи при работе с вариометрами и градиентометрами и текущая обработка материалов производятся в специальных журналах, образцы которых даны в приложениях 2—5, 8—10 Обработка материалов выполняется «в две руки».
§ 136. Для вычисления аномальных значений вторых производных вводятся поправки за действие нормального поля и за влияние неровностей местности, ближайшей к пункту наблюдения (топографическая поправка); обе поправки вычисляются с точностью до 0,1 Е.
Для пунктов со спокойным рельефом окружающей местности (углы наклона менее 6°) и однородной плотностью рыхлых пород, слагающих рельеф, поправки на всю площадь можно вычислять при едином значении плотности, среднем из определений плотности образцов, пород, взятых в отдельных, наиболее характерных местах площади.
Для пунктов со сложным рельефом (углы наклона более 6°) топографические поправки следует вычислять с дифференцированной плотностью, соответствующей основным группам плотностей пород, слагающих учитываемые формы рельефа.
§ 137. Для определения приращений силы тяжести аномальные значения градиентов интегрируют по формулам, приведенным в приложении 10.
§ 138. Среднеквадратическая погрешность топографической поправки  обуславливается среднеквадратической погрешностью нивелирования  и среднеквадратической погрешностью определения плотности пород  :
 (17)
Среднеквадратическая погрешность определяется по результатам повторного нивелирования. Среднеквадратическая погрешность топографической поправки , обусловленная ошибкой представительности определения плотности пород, слагающих рельеф, определяется по формуле
 (18)
где  — среднее значение плотности пород по площади;  — отклонение значения отдельного определения плотности от среднего значения;  — осредненное значение функции, определяющей поправку за рельеф для горизонтальных градиентов, которое вычисляется на основании результатов нивелирования, Е; см. приложение 8; n —число точек, в которых определена плотность.
§ 139. Среднеквадратическая погрешность определения аномальных значений градиентов (в этвешах) зависит от погрешности наблюдений  и погрешности вычисления топографических поправок :
 (19)
§ 140. Допустимая невязка интегрирования для хода, опирающегося на два опорных гравиметрических пункта, определяется по формуле
 (20)
где  — Среднеквадратическая погрешность определения опорного гравиметрового пункта; L — длина хода.
Для замкнутого хода равна нулю.
|
