До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища
Зважаючи на особливості 4D гравітаційного моніторингу в локальних умовах, обробку його даних на коротких профілях запропоновано обчислювати за співвідношенням зі швидкоспадними ядрами. Варіації гравітаційного поля через вплив малоінтенсивних геофізичних факторів треба враховувати за методикою Двуліт...
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Доповіді НАН України |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38149 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища / Ю. I. Дубовенко, О.А. Чорна // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 102-105. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-38149 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-381492012-11-01T12:11:15Z До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища Дубовенко, Ю.І. Чорна, О.А. Науки про Землю Зважаючи на особливості 4D гравітаційного моніторингу в локальних умовах, обробку його даних на коротких профілях запропоновано обчислювати за співвідношенням зі швидкоспадними ядрами. Варіації гравітаційного поля через вплив малоінтенсивних геофізичних факторів треба враховувати за методикою Двуліта. Due to peculiarities of the 4D gravity monitoring, the processing of its data on the short profiles is offered to be executed by the expressions with fast decaying kernels. Due to the impact of low-intensity geophysical factors, the gravity fluctuations should be taken into account by the Dvulit's technique. 2011 Article До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища / Ю. I. Дубовенко, О.А. Чорна // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 102-105. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38149 550.831+550.312 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Науки про Землю Науки про Землю |
| spellingShingle |
Науки про Землю Науки про Землю Дубовенко, Ю.І. Чорна, О.А. До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища Доповіді НАН України |
| description |
Зважаючи на особливості 4D гравітаційного моніторингу в локальних умовах, обробку його даних на коротких профілях запропоновано обчислювати за співвідношенням зі швидкоспадними ядрами. Варіації гравітаційного поля через вплив малоінтенсивних геофізичних факторів треба враховувати за методикою Двуліта. |
| format |
Article |
| author |
Дубовенко, Ю.І. Чорна, О.А. |
| author_facet |
Дубовенко, Ю.І. Чорна, О.А. |
| author_sort |
Дубовенко, Ю.І. |
| title |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| title_short |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| title_full |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| title_fullStr |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| title_full_unstemmed |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| title_sort |
до проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38149 |
| citation_txt |
До проблеми гравітаційного моніторингу геологічного середовища / Ю. I. Дубовенко, О.А. Чорна // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 102-105. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT dubovenkoûí doproblemigravítacíjnogomonítoringugeologíčnogoseredoviŝa AT čornaoa doproblemigravítacíjnogomonítoringugeologíčnogoseredoviŝa |
| first_indexed |
2025-07-03T20:02:01Z |
| last_indexed |
2025-07-03T20:02:01Z |
| _version_ |
1836657328705765376 |
| fulltext |
УДК 550.831+550.312
© 2011
Ю. I. Дубовенко, О. А. Чорна
До проблеми гравiтацiйного монiторингу геологiчного
середовища
(Представлено академiком НАН України В. I. Старостенком)
Зважаючи на особливостi 4D гравiтацiйного монiторингу в локальних умовах, оброб-
ку його даних на коротких профiлях запропоновано обчислювати за спiввiдношенням
зi швидкоспадними ядрами. Варiацiї гравiтацiйного поля через вплив малоiнтенсивних
геофiзичних факторiв треба враховувати за методикою Двулiта.
Технологiчний прогрес в умовах економiчного спаду двояко вплинув на кiлькiсть i мето-
дику здiйснення великомасштабних геофiзичних робiт — зросла точнiсть i продуктивнiсть
гравiметричних знiмань (через удосконалення апаратури й топогеодезичного забезпечен-
ня GPS) i рiзко знизився обсяг вимiрiв. Перше спричинило необхiднiсть перегляду методiв
обробки отриманих даних, зокрема бiльш точнiший облiк поправок Буге [1]. Останнє, за
необхiдностi виявляти глибиннi джерела аномалiй, вимагає перегляду методики вимiрiв,
щоб врахувати тонкi особливостi гравiтацiйних аномалiй. Цi особливостi можна “пiдсiкти”,
задiявши додаткову змiнну — час.
Свiтовi “тренди” геофiзичних спостережень тяжiють до 4D монiторингу [2] дослiджува-
ної площi, вивчаючи еволюцiю гравiтацiйного поля за час експлуатацiї дiлянки або в iн-
тервалi її динамiчної активiзацiї. Iдея монiторингу зауважена у [3], а деякi її додатки
iлюструє [4].
Застосування повторних спостережень у деякiй областi [5, 6] в гравiметрiї не нове, хоча
неперервними в часi їх назвати важко, на вiдмiну вiд сейсмометрiї.
При проведеннi високоточних вимiрiв, параметром яких є сила тяжiння, варто обов’яз-
ково дослiджувати й враховувати її варiацiї [7], щоб ввести вiдповiднi поправки у гравi-
тацiйнi знiмання рiзних рокiв. В роботi [7] видiленi неприпливнi квазiперiодичнi варiацiї
(КПВ) сили тяжiння на новiй методологiчнiй, методичнiй i метрологiчнiй базi та обгрун-
тована їхня природа. Внаслiдок кореляцiї великомасштабних густинних неоднорiдностей
мантiї i припливних параметрiв Землi [8] можлива кроскореляцiя КПВ i цих параметрiв.
Гравiтацiйний монiторинг — це ряд перiодично повторюваних у реальному часi не-
перервних протягом фiксованого часового вiдтинку мiкрогравiметричних вимiрiв гравiта-
цiйного поля й обробка його даних з урахуванням впливу навколишнього середовища та
сфери застосувань. Величина часового вiдтинку залежить вiд якостi вимiрiв, мiри неви-
значеностi результатiв спостережень, динамiки (амплiтуди i частоти) поля. Його фiзична
основа — неперервний зв’язок динамiки гравiтацiйного поля i параметрiв середовища. Про-
сторовий розподiл варiацiй вертикальної похiдної Vz потенцiалу сили тяжiння прямо коре-
лює iз площинним розподiлом густин, а часовi варiацiї Vz чiтко визначають вертикальнi
варiацiї насичення флюїдiв.
Апаратна основа монiторингу — спiльнi великомасштабнi вимiри перевищень рельєфу за
даними GPS i абсолютних значень сили тяжiння. Вiдноснi вимiри сили тяжiння дешевшi,
102 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №7
але обмеженi прив’язкою до опорної мережi i синхроннiстю облiку “сповзання нуля”. За
наших умов такi вимiри за належного методичного забезпечення мають перспективу.
У дослiдженнях з 4D гравiмонiторингу вiдзначена амплiтуда сигналу в дiапазонi вiд 20
до 80 мГал, у межах дiючих вулканiв вона зростає до 300–600 мГал, а в межах водних
басейнiв ∼ 200–250 мГал при нелiнiйному облiку “сповзання нуля”.
Мета монiторингу — оцiнка глибини до джерела аномалiй i змiни об’єму за даними
деформацiї рельєфу (з даних GPS) — вимагає знання приповерхневого розподiлу мас (з да-
них гравiметрiї).
Видiляють слабкий сигнал на тлi перешкод за вiдомими в гравiметрiї методами кореля-
цiйного аналiзу i обчислення деяких складових градiєнтiв у прямих вимiрах сили тяжiння.
У роботi [2] видiляють корисний сигнал з рiзницевої аномалiї ∆gd = ∆gm−γhz−∆gdef−∆gw,
де ∆ — рiзниця мiж сусiднiми вiдлiками у часi; γ = −308,6 мГал/м — поправка у вiльно-
му повiтрi; hz — вертикальний зсув (вiдносне пiдняття-опускання); ∆gdef — аномалiя Буге
деформацiї (змiни об’єму через стиск середовища навколо джерела, що означає зсув густин-
них меж у неоднорiдному середовищi); ∆gw = 2πGρwϕδz = 42ϕδz — вплив грунтових вод.
Також порiвнюють результати фiльтрацiї з даними, отриманими з контрольного пункту,
близько розташованого вiд дiлянки спостережень.
На рiвнинних дiлянках корисний сигнал має малий градiєнт i слiд враховувати вплив
перешкод iншими методами (змiна геометрiї мережi спостережень, часова фiльтрацiя, об-
числення похiдних тощо), пропонованими в публiкацiї [7]. Вивчення метрологiчних нюансiв
доцiльне на базi геодинамiчного полiгону з готовою iнфраструктурою.
Вимiри на регулярнiй мережi i перерахунок значень за iнтегралом Пуассона придатнi
для регiональних дослiджень [9], а в локальних умовах гравiмонiторингу [10] має ряд не-
долiкiв [11]. Iнодi органiзацiя регулярної мережi неможлива, а перерахунок з нерегулярної
мережi на регулярну складнiший, нiж обернене вiдновлення будови середовища.
Розв’язання обернених задач гравiметрiї з даними на псевдорегулярних мережах iз за-
стосуванням моделей середовища типу “нескiнченний профiль” утворює погано зумовленi
системи лiнiйних рiвнянь iз беззмiстовними результатами. Через це та коротку довжину
реальних профiлiв доцiльний альтернативний пiдхiд [15] — система лiнiйних iнтегральних
рiвнянь зi швидкоспадними ядрами:
S+
n+1(x) = v(x)−
1
2ζn(x)
∞
∫
−∞
S+
n (ξ)
(
ch
π(ξ − x)
2ζn(x)
)
−1
dξ + S+
n (x),
S−
n+1(x) = v(x)−
1
2ζn(x)
∞
∫
−∞
S−
n (ξ)
(
th
π(ξ − x)
2ζn(x)
)
−1
dξ + S−
n (x),
ζ0(x) = S+
0 (x) + S−
0 (x) = v(x), ζ0(x) = S+
0 (x) + S−
0 (x), n = 0,∞.
З урахуванням цього методика [10] дiєва за умов, що регiональний фон — полiном 1-го
ступеня, вiдомi густини й положення меж тяжiючих тiл на поверхнi, а тiла близькi або
мають спiльнi контакти. Пропонуємо у методицi [10] використати комплекс [12] i програми
з [11].
У публiкацiї [2] не враховано особливiсть варiацiй гравiтацiйного поля: величини його по-
хiдних залежнi вiд флуктуацiй аномальних атмосферних мас, снiгових мас, рiвня грунтових
вод, лiсистостi i змiн рельєфу через техногенну дiяльнiсть [13]. Урахувати цi ефекти можна,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №7 103
вносячи поправки у розв’язок прямих задач гравiметрiї на дослiдних територiях. Так, вплив
тяжiння атмосферних мас у центральнiй сферичнiй зонi (сферична трапецiя 1◦ × 1◦) нав-
коло пункту спостережень на величину гравiполя визначає формула [13] δg0 = 0,269∆P , де
∆P — аномалiя атмосферного тиску; вплив снiгових мас — δg0 = −2πfσ; σ — густина снiгу;
вплив рiвня грунтових вод — δg ∼= 2πfσh, де h — амплiтуда коливання рiвня вод; техно-
генна змiна рельєфу — δg = γ ·∆h/L, де ∆h — перевищення мiж пунктами спостережень
за рiк; L — вiдстань мiж пунктами.
Необгрунтоване спрощення моделей середовища з метою зниження неоднозначностi у ба-
гатьох випадках є причиною невiрних обчислень геометрiї джерел, вертикального i лате-
рального розподiлу густинних неоднорiдностей, особливо у випадках, коли середовище нав-
коло аномального джерела далеке вiд припущень про однорiднiсть. Надiйне тлумачення
одержують за вiдомої геометрiї тiл, що тяжiють, (iз сейсморозвiдки) i комплексної iнтер-
претацiї поля сили тяжiння та деформацiй рельєфу.
Враховувати наявну апрiорну iнформацiю про середовище пропонуємо:
1. Побудовою належних модельних зображень (зiрковi областi вiдомої густини усерединi
компактних множин у банаховому просторi даних) [11].
2. Доданням у функцiонали типу нев’язки у регуляризуючих алгоритмах стабiлiзаторiв
диференцiального виду, власнi функцiї яких збiгаються з власними функцiями вихiдних
операторiв [14].
Розв’язання обернених задач доцiльно здiйснювати за алгоритмами [15] i подiбними їм
на основi розробок [11, 12]. З розв’язку оберненої задачi гравiметрiї за даними монiторингу
можна вiдновити загальну картину варiацiй густини (об’єму вуглеводнiв), але не абсолютнi
значення густин. Розв’язок спряженої оберненої задачi (тлумачення часових варiацiй гра-
вiаномалiй внаслiдок змiни положення водонафтового контакту або рiвня пластових вод)
придатний для монiторингу пiдземних екосистем.
1. Бычков С.Г. К вопросу о вычислении аномалий силы тяжести в редукции Буге // IX Геофиз. чтения
им. В.В. Федынского, 1–3 марта 2007 г.: Тез. докл. – Пермь, 2007. – С. 73–77.
2. Battaglia M., Gottsmann J., Carbone D., Fernandez J. 4D volcano gravimetry // Geophysics. – 2008. –
73, No 6. – P. WA3-WA18.
3. Лоссовский Э.К. О философии чистой априорной математики как главного конструктивного опорно-
го раздела современного теоретического естествознания: Обзор // Геофиз. журн. – 2006. – 28, № 2. –
С. 80–93.
4. Юргин О.В. Высокоточная гравиразведка при измерении гравитационных эффектов малоглубинного
происхождения: Автореф. дис. . . . канд. техн. наук. – 25.00.10. – Пермь, 2006. – 26 с.
5. Алексидзе М.А. Решение некоторых основных задач гравиметрии. – Тбилиси: Мецниереба, 1985. –
412 с.
6. Юркина М.И. Определение измерений гравитационного поля и вертикальных движений земной коры
по повторным гравиметрическим и нивелирным наблюдениям // Геодезия и картография. – 1978. –
№ 4. – С. 30–35.
7. Собакарь Г. Т. Квазипериодические вариации силы тяжести Земли, их природа и научно-прикладное
значение // Геофиз. сб. АН УССР. – 1972. – Вып. 46. – С. 31–42.
8. Лубков М.В. О влиянии крупномасштабных неоднородностей мантии на суточные числа Лява //
Геофиз. журн. – 2011. – 33, № 1. – С. 55–61.
9. Davis K., Li Y., Batzle M. Time-lapse gravity monitoring: a systematic 4D approach with application to
aquifer storage and recovery // Geophysics. – 2008. – 73, No 6. – P. WA61-WA69.
10. Болотнова Л.А. Эколого-геологическое изучение состояния геологической среды урбанизированных
территорий: геофизический аспект // IX Геофиз. чтения им. В. В. Федынского, 1–3 марта 2007 г.:
Тез. докл. – Пермь, 2007. – С. 43–44.
104 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №7
11. Дубовенко Ю.И. Определение контактной границы по значениям производных логарифмическо-
го потенциала на существенно ограниченных множествах: Автореф. дис. . . . канд. физ.-мат. наук.
04.00.22. – Киев, 2005. – 19 с.
12. Старостенко В.И., Легостаева О.В., Макаренко И.Б. и др. Об автоматизированном вводе в компью-
тер изображений геолого-геофизических карт с разрывами 1-го рода и визуализации в интерактивном
режиме 3-мерных геофизических моделей и их полей // Геофиз. журн. – 2004. – 26, № 1. – С. 3–13.
13. Двулiт П.Д. Методи врахування впливу геофiзичних факторiв на варiацiї гравiтацiйного поля Землi:
Дис. . . . д-ра техн. наук: 05.24.01. – Львiв, 1999. – 225 с.
14. Черная О.А. Об устойчивых способах решений задач определения звездных областей, близких к
заданным. Ч. 1, 2 // Геофиз. журн. – 1999. – 21, № 3. – С. 100–118; № 6. – С. 51–71.
15. Тихонов А.Н., Гоначарский А.В., Степанов В. В., Ягола А. Г. Регуляризирующие алгоритмы и
априорная информация. – Москва: Наука, 1983. – 200 с.
Надiйшло до редакцiї 31.08.2010Iнститут геофiзики iм. С. I. Субботiна
НАН України, Київ
Yu. I. Dubovenko, O.A. Chorna
To the problem of a gravity monitoring of geological media
Due to peculiarities of the 4D gravity monitoring, the processing of its data on the short profiles
is offered to be executed by the expressions with fast decaying kernels. Due to the impact of low-
intensity geophysical factors, the gravity fluctuations should be taken into account by the Dvulit’s
technique.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №7 105
|