Geofizyka. Potencjalne pola sił na Ziemi. Program wykładu. Wykład dla geologii III r., licencjat

Transkrypt

1 1 utego 13 Geofizyk Potecje po sił Ziei Wykłd d geoogii III., icecjt Stisłw Ciechowicz Uiwesytet Wocłwski, Istytut Fizyki Teoetyczej Pog wykłdu 1. Wstęp Gwieti Potecjł po siły ciężkości Poe oe siły ciężkości Aoie siły ciężkości Metody itepetcji zdjęć gwietyczych Mgetoeti Mgetosttyk Poe geogetycze Noe poe geogetycze i oie po geogetyczego Mgetyz iełów i skł Poiy oej skłdowej po geogetyczego Litetu Wstęp Geofizyk jest uką o fizyczych włsościch Ziei. Włsości te są bde i iezoe w itosfeze, tkże w głęboki wętzu Ziei, w hydosfeze i tosfeze. Pzediote bdń są stępujące włsości fizycze: sił ciężkości, figu Ziei, spężystość skł, getyz, eektyczość, tepetu, poieiotwóczość oz ie. Ze wzgędu pzediot oz ce bdń, geofizyk dziei się część podstwową (ogóą) i stosową. Geofizyk podstwow zjuje się cłościowy bdie włsości Ziei i jej poszczegóych sfe. Ntoist cee geofizyki stosowej, w szczegóości poszukiwwczej, jest bdie pospekcyje płytkich stef skoupy zieskiej wybych obszch Ziei d potzeb geoogii złóż ieych, góictw, geoogii iżyieskiej i hydogeoogii oz ochoy śodowisk tuego i cheogii. Bdi włsości fizyczych skł w cech pospekcyjych powdzoe z powiezchi ziei są iekiedy okeśe pzez pktyków ie geofizyki powiezchiowej. Wyspecjizowy dziłe w geofizyce stosowej jest geofizyk wieticz zjując się bdie fizyczych włsości skł w otwoch wieticzych. Pzediote tego wykłdu będą tue po fizycze Ziei, tkie jk poe siły ciężkości i poe geogetycze. Są to tk zwe po potecje, to zczy że d kżdego z tych pó obowiązuje pwo zchowi eegii, jeśi cił wżkie zieiją swoje położeie w pou sił ciężkości bo łduki getycze - w pou geogetyczy. Ie fizycze po tue to zieskie poe eektycze, poe teicze oz poe poieiowi substcji dioktywych. Poe eektogetycze Ziei oz poe dgń spężystych są poi fizyczyi wzbudzoyi. Rozwiązywie pobeów geoogiczych w góych wstwch skoupy Ziei etodi geofizyczyi poeg ozpoziu zóżicowi petów fizyczych skł i iełów t występujących, ogóie ujując wszekiego odzju iejedoodości w ozkłdzie tych petów. Tk więc w gwietii bd się poe siły ciężkości w ceu okeśei ozkłdu gęstości sy w ośodku sky. W getoetii bdy pete fizyczy skł jest ich podtość getycz. Sejsik zjuje się bdie stłych spężystości ośodk skego. Cee geoeektyczych etod poszukiwwczych jest poi pzewodości eektyczej ośodk W-Geo_III.6 1

2 1 utego 13 ub jego opoości włściwej. Poszukiwwcze etody geoteicze zjują się poie po tepetuy ub stuiei ciepego w skłch. Pete fizyczy w geoteice jest pzewodość ciep ośodk ub jego opoość ciep, tkże pojeość ciep i opoość tepetuow. W dioetii ejestuje się poieiowie, pzede wszystki, eitowe pzez jąd piewistków uegjących pzeiie dioktywej. Mogą to być pzeiy tue skł i iełów bo zdziej pzeiy wzbudzoe sztuczie pod wpływe odpowiedich źódeł dioktywych.. Gwieti Gwieti uk zjując się poii tężei siły ciężkości w ceu bdi i opisu po gwitcyjego Ziei, poszukiwi złóż ieych itp. 1. Sił ciężkości Ziei Ntężeie siły ciężkości jest wektoe, któy tką są wtość bsoutą, kieuek i zwot jk wekto pzyspieszei zieskiego. Wekto tężei siły ciężkości g w dy pukcie powiezchi Ziei; g f N f C jest to su geoetycz wekto siły pzyciągi gwitcyjego f N i wekto siły odśodkowej f C, Rysuek 1. geocetyczy ukłdzie odiesiei złożoy z tzech wzjeie postopdłych osi (X,Y,Z) o wspóy śodku w pukcie O wekto g zpisujey jko zestwieie jego tzech skłdowych (g X,g Y,g Z ) wyzczoych pzez postopdłe zuty tego wekto odpowiedie osie ukłdu odiesiei 1. Zgodie z pwe powszechego ciążei Newto, wekto tężeie siły pzyciągi gwitcyjego d Ziei kuistej jest okeśoy zą foułą tetyczą; f N M G z G stł gwitcyj, M Z s Ziei, = (x,y,z) wekto wodzący puktu P w ukłdzie geocetyczy, gdzie, x y z długość wekto, pzy czy R, gdzie R ozcz poień Ziei. Ntężeie siły odśodkowej powiezchi Ziei; f cos c /T jest to pędkość kątow obotu Ziei, oz, T = 3 h 56 4,99 okes obotu Ziei (dob ziesk wtość śedi), d puktu P eżącego szeokości geocetyczej, jest wektoe wodzący tego puktu płszczyźie ówoeżikowej, długość tego wekto - = cos. Geofizycze jedostki tężei siły ciężkości; 1 G = 1 c s -, 1 G = 1-3 G = 1 s -, 1 G = 1-6 G Rys. 1 Sił ciężkości powiezchi Ziei. Pio siły ciężkości jest to kieuek wekto g, czyi post ii, któej te wekto eży. Lite g pis gubą czcioką ozcz wekto w tójwyiowej pzestzei położeń. W 3. Potecjł po siły ciężkości Zieskie poe siły ciężkości jest poe potecjy, gdyż istieje fukcj W() zyw potecjłe po tk, że poe wekto siły ciężkości jest wyzczoe pzez jej pochode cząstkowe; W g i x W j y W k z 1 Tki sposób zpisu wekto z poocą jego skłdowych w ustoy ukłdzie odiesiei wpowdzy d potzeb cłego wykłdu. W-Geo_III.6

3 1 utego 13 jest to opecj gdietu fukcji W(x,y,z), gdiet pzyjęto ozczć syboe (b) g W. i, j, k są to wektoy jedostkowe w ukłdzie odiesiei odpowiedio wzdłuż osi X, Y, Z. Według pzyjętej kowecji wtość potecjłu W, w dy pukcie po, jest ów pcy wygej do pzeiesiei sy jedostkowej z tego pukty do ieskończoości. g d To ozcz, że wekto siły ciężkości g jest postopdły do wekto ifiitezyego (tj. ieskończeie łego) pzesuięci zgodie z wektoe d płszczyźie styczej do tej powiezchi ekwipotecjej, któej dy pukt eży, Rysuek 3. Potecjł po tężei siły ciężkości W d geoidy jest suą potecjłu siły pzyciągi gwitcyjego Ziei, i potecjłu siły odśodkowej; d( ') 1 W( ) G ' cos ozcz objętość Ziei, d ' - eeet sy w pukcie eżący wewątz Ziei. Rys. Poe tężei siły ciężkości g Ziei. Figu Ziei poe potecje siły ciężkości: Ziei ksztłt geoidy, tj. były, któej powiezchi jest w kżdy iejscu postopdł do okego piou (wyzczoego pzez kieuek siły ciężkości) i jedocześie pokyw się ze śedią powiezchią oceów. Wuek postopdłości piou do powiezchi geoidy wyik z ówi geoidy zdefiiowej jko powiezchi ekwipotecj ; W( ) cost gdzie costs ozcz wtość po potecjego siły ciężkości pozioie oz. Różiczkując obie stoy tego ówi; W W W dw ( ) dx dy dz W ( ) d x y z otzyujey, że w kżdy pukcie powiezchi ekwipotecjej; Po posku to zczy ówopotecj, czyi że wtość iczbow potecjłu jest jedkow w kżdy pukcie tkiej powiezchi. Potecjł siły pzyciągi gwitcyjego jest cłką potecjłów d poszczegóych eeetów s Ziei, ozczy go syboe V(). W geofizyce stosowej jest używe ozwiięcie hoiczo-sfeycze Guss (1838 ) potecjłu pzyciągi gwitcyjego; GM V ( ) Rys. 3 Ntężeie siły ciężkości w oky ukłdzie odiesiei, któego początek pokyw się z położeie puktu poiowego P. Oś z ukłdu okego zwot zgody z pioe w dy pukcie P. Płszczyz (x,y) jest postopdł do piou i ty sy stycz do geoidy. P z 1 (si )( c cos s ozcz poień ówikowy eipsoidy, si ) W-Geo_III.6 3

4 1 utego 13 P si są to wieoiy Legede wzgęde zieej si, stopień wieoiu, - iczb zyut, c, s - pitudy Guss, są to iczby bezwyiowe o wtościch ejących d większych stopi wieoiów i wtości iczby zyutej. D potzeb geofizyki steitej stosuje się ozwiięcie Guss z wieoii do =. Pktyczą zetą ozwiięci Guss jest sepcj współzędych geocetyczych,, z poocą fukcji eeetych 3. Dugi czło potecjłu W() jest to fukcj potecjłu siły odśodkowej; 1 U( ) cos Potecjł oy W (,) jest to część głów ozwiięci hoiczo-sfeyczego potecjłu V +U w postci wieoiu dugiego stopi wzgęde zieej si ; - szeokość geogficz (stosow w zstępstwie szeokości geocetyczej ), 3 GMZ 1 W (, ) {1 (1 3si ) q cos } 3, q M GM / Z - s bzień ówikowych, tężeie siły odśodkowej ówiku, GM z / tężeie siły gwitcyjej ówiku. Potecjł W uzyskujey z potecjłu W odejując tk zwy potecjł zkłócjący T; są to wszystkie człoy z potecjłu V zwiejące wieoiy Legede zędu >. No powiezchi odiesiei (powiezchi poziou) jest to powiezchi ekwipotecj W () = costs, gdzie costs wtość potecjłu siły ciężkości pozioie oz. Powiezchi o ksztłt eipsoidy obotowej i jest zyw eipsoidą zieską. 3 W podoby sposób postępujey pzy bdiu budowy cłego Wszechświt, oczywiście pitudy ozwiięci Guss są wtedy iego odzju. z 4. Poe oe siły ciężkości Wtość oą siły ciężkości defiiujey w oky ukłdzie odiesiei jko skłdową dią gdietu potecjłu oego W, W z tego otzyujey ogóy wzó poe oe siły ciężkości d eipsoidy zieskiej; (1 si 1 si ) 5 17 q q, 14 c 1 3 q, c q, 8 GM z 1 3 q jest to spłszczeie geoetycze eipsoidy zieskiej, c poień bieguowy eipsoidy. wtość ówikow siły ciężkości. Wzoy poe oe stosowe w gwietii poszukiwwczej: Poe oe Heet (1911) z peti eipsody Besse; 9783(1,53 si,7 si ) Poe oe GRS8 (Geodetic Refeece Syste); 9783,7(1,537 si,58si ) z peti eipsoidy GRS8. 5. Aoie siły ciężkości Aoi gwietycz jest to óżic poiędzy ziezoą wtością siły ciężkości wyzczoą gwietyczie w dy iejscu powiezchi Ziei wtością obiczoą teoetyczie. Wtości siły ciężkości uzyske w wyiku poiów gwietyczych ie ogą być bezpośedio poówywe ze sobą z powodu ich zóżicowi ze wzgędu szeokość geogficzą, wysokość p, gęstość podłoż, topogfię otczjącego teeu i ew. pływy zieskie. Z tej pzyczyy wyiki poiów siły ciężkości są edukowe do tkich wtości, jkie otzyibyśy W-Geo_III.6 4

5 1 utego 13 powiezchi oej, ewetuie iej ekwipotecjej powiezchi odiesiei. W gwietii poszukiwwczej stosujey tzw. edukcję Bougue siły ciężkości; g g ( g g g t w p g wtość zedukow siły ciężkości, g wtość poiezo siły ciężkości, g t - popwk topogficz, uwzgędi wpływ zóżicowi zeźby teeu, g w, 386 h popwk woopowietz, uwzgędi wpływ óżicy wysokości h [] iędzy stowiskie poiowy i pozioe odiesiei,, 419 h popwk płytę g p (zyw ówież popwką Bougue ), uwzgędi wpływ gwitcyjy kopeksów skych o iąższości h i gęstości włściwej, zegjących iędzy stowiskie poiowy i pozioe odiesiei. Aoią Bougue siły ciężkości zywy óżicę iędzy wtością siły ciężkości zedukową do poziou odiesiei i wtością oą w dy pukcie poiowy; g g Występowie oii siły ciężkości g ozcz obecość tzw. s oych w otoczeiu, tz. iejedoody ozkłd gęstości sy (w gwietii poszukiwwczej zyw się to kotste sowy). 6. Metody itepetcji zdjęć gwietyczych Cee itepetcji zdjęć gwietyczych jest ozpozie zeczywistego ozkłdu siły ciężkości wskzujących występowie stuktu geoogiczych o chkteze oky. To zdie wyg zjoości ozkłdu egioych i okych oii gwietyczych. Pod wzgęde stopi zwsowi etody itepetcji dzieą się etody jkościowe i etody iościowe. Metod itepetcji jkościowej siły ciężkości ceu opisie związku oii okych i egioych z czyiki wywołującyi te oie w świete geoogiczych wuków ich występowi. Pzewżie w piewszy etpie itepetcji ) jkościowej z poiezoego po oii g wyodębi się oie egioe, ozczy g R. Pozostłą óżicę iędzy wtością oii poiezoej i wtością oii egioej zywy ezyduu gwietyczy; g g g R Cee itepetcji iościowej jest okeśeie dych dotyczących petów cił zbuzjącego poe siły ciężkości, tkich jk ksztłt cił, głębokość jego występowi, cięż objętościowy itp. Ciło zbuzjące poe siły ciężkości jest utożsie ze stuktuą geoogiczą. Metody itepetcji iościowej dzieą się etody pośedie i bezpośedie. Jkościowe etody itepetcji zdjęć gwietyczych: N ogół poe oii egioych g R jest poksyowe z poocą ) Metody śedich, b) Metodą jiejszych kwdtów, p. z poocą wieoiów dugiego ub tzeciego stopi. c) Metodą ityczego pzedłużi oii w góę. Rówież istieją bezpośedie etody jkościowe pzezczoe do wyodębii po oii okych tkie jk; ) Metod wyższych pochodych pioowych, b) Metod ityczego pzedłużi oii w dół. Itepetcj jkościow etodą śedich: Śedi wtość oii gwietyczych Bougue g i poiezoych okęgu o poieiu wykeśoy w dy pukcie P zdjęci Bougue i pzechodzący pzez puktów sitki kwdtowej (W. R. Giffi, 1949); 1 g( ) i1 g i ( ) Defiicj oii egioej Giffi podstwie śediej wtości oii Bougue ; g R g() W ceu okeśei oii egioej g R wystczy uśedić =8 wtości g i () poiezoych w puktch sitki twozących oż ośiokąt foeego wpisego w W-Geo_III.6 5

6 1 utego 13 okąg o poieiu = s5, gdzie s jest to oczko sitki kwdtowej. Tbe 6-1 Pzykłd: D s = 5, = i 1 3 i 1,5 -,6,1 g i g g() g(3) Metod śedich Woicz (Wszw): W tej etodzie wtość oii egioej jest okeśo pzez wżoą suę tzech śedich Giffi; g R 1g1( ) g( ) 3g3( ) gdzie wgi i i śedie g i są pode w Tbei 6-1. =s5 jest to poień digu Giffi. Poień optyy digu Giffi: Poień optyy opt jest to okeśo wtość poiei digu Giffi eżąc w pzedzie zieości, d któego wykes oii g R pteu. Pzyjuje się wtedy, że połow poiei optyego wyzcz głębokość h gicy oddziejącej oie oke i egioe; h 1 opt Itepetcj jkościow etodą wieoiów: Metod jest opt złożeiu, że d okeśoego po oii siły ciężkości g(x,y), gdzie (x,y) są to współzęde puktu poiowego płszczyźie, poe oii egioych g R oż odwzoowć z poocą wieoiu dugiego (ub tzeciego stopi); g R ( x, y) x bxy cy dx ey f Współczyiki wieoiu,b,c,d,e,f zjduje się etodą jiejszych kwdtów z wuku; ( x, y) [ g( x, y) g R ( x, y)] i Suowie pzebieg po puktch poiowych odpowiedio do ich współzędych (x,y). Itepetcj jkościow etodą ityczego pzeiczi oii w góę: Do pzeiczei oii siły ciężkości z poziou poiowego z = w góę do poziou pzeiczei z = -h służy cłk ueycz zyw foułą Petes; g ( x, y, h) 9 i W (, h) g( ) g(x,y,-h) wtość oii siły ciężkości w pukcie (x,y) pzeiczo do wysokości z = -h. W g ( i,-h) współczyiki pzeiczeiowe Petes (W g >). Noizcj współczyików Petes; 9 i W (, h) 1 i poieie digu Petes sieci kwdtowej. g( i ) wtości śedie oii siły ciężkości obiczoe dziesięciu okęgch digu Petes (i=,1,...,9). g Rys. 4 Pozioy pzeiczei i poiu, z=-h, i z=, w etodzie Petes ityczego pzeiczei oii w góę. W ezutcie pzeiczei po oii siły ciężkości w góę etodą Petes, efekty oke zikją w ię oddi się od poziou poiowego i stępuje wygłdzeie ozkłdu oii. Otzyy w te sposób ozkłd chkte egioy, gdyż jest obze stuktuy dużej i zegjącej głęboko. i g i i W-Geo_III.6 6

7 1 utego 13 Itepetcj jkościow etodą wyższych pochodych pioowych: T etod itepetcji służy do poszukiwi płytko położoych stuktu geoogiczych i posługuje się foułą ueyczą do wyzczi wtości dugiej pochodej pioowej siły ciężkości; g z c s ( g 1g1 g...) Gdzie, 1,,... są to współczyiki wgowe spełijące wuek; 1... g wtość siły ciężkości w pukcie, w któy wyzcz się dugą pochodą pioową tej siły, g 1, g,... wtości śedie siły ciężkości okęgch, któych poieie są odpowiedio ówe 1,,..., s długość boku sieci (oczko), c stł iczbow. Pzykłd: g z [3g s 4g( s) g ( s )] Itepetcj jkościow etodą ityczego pzeiczi oii w dół: Cee tej etody jest uzyskie dokłdiejszego obzu oii okych, Rysuek 5. Rys. 5 Położeie pozioów pzeiczei i poiu z=h i z= wzgęde sy oej w etodzie Hedeso. Fouł Hedeso cłk ueycz pzeiczjąc zdjęcie gwietycze do poziou odiesiei w dół; g ( x, y, H ) 1 i W (, H) g( ) g(x,y,h) wtość oii siły ciężkości pzeiczo w dół do poziou odiesiei zędej z=h, W d ( i,h) współczyiki Hedeso, g( i ) wtości śedie wyiczoe z dysketego zbiou oii siły ciężkości okęgch i (i = 1,,3,...) obiczoe w opciu o dig Hedeso sieci kwdtowej, pzy czy g( i )= g(x,y,z=). Fouł Hedeso podobie jk fouł Petes jest cłką ueyczą w postci suy wżoej śedich wtości oii siły ciężkości współśodkowych okęgch, pzeiczjącą poe oii siły ciężkości powiezchię odiesiei eżącą biżej sy oej. Tą etodą otzyujey obz oii okych bezpośedio z po oii siły ciężkości. Iościow etod itepetcji zdjęć gwietyczych: Cee geofizyczej itepetcji iościowej dych gwietyczych jest okeśeie petów cił zbuzjącego poe siły ciężkości; tkich jk ksztłt tego cił, głębokość jego występowi, cięż objętościowy itp. Metody itepetcji iościowej w gwietii poszukiwwczej dzieą się etody pośedie i bezpośedie. Pośedie etody itepetcji ją ceu wyzczeie efektu gwitcyjego, wywołego pzez stuktuę oą, z poocą ustoego odeu cił zbuzjącego o eguy ksztłcie geoetyczy. Pzystępując do itepetcji etodą pośedią, wstępie zkłdy, ub pzyjujey zy kotst gęstościowy, tj. óżicę iędzy gęstością stuktuy oej i gęstością utwoów otczjących tą stuktuę. Nstępie wpowdzy do odeu pety okeśjące ksztłt stuktuy i głębokość jej występowi, oz tetyczie obiczy poe oe siły ciężkości. Te wyik poówuje się z poe oii uzysky z poiu. Poceduę odeowi powdziy do chwii uzyski d i i W-Geo_III.6 7

8 1 utego 13 wygej zgodości iędzy poiezoy i odeowy ozkłde oego po siły ciężkości. Pośedi etod itepetcji wyg dużej iości obiczeń, gdyż w ogóości stuktuy oe ją złożoe ksztłty geoetycze. Z tego wzgędu poe oe odeuje się współcześie z poocą etod koputeowych. Modeowe stuktuy oe stosowe d cił zbuzjących poe gwitcyje w pośediej etodzie itepetcji: 1. Ku. Wec; ) Pozioy o pzekoju kołowy b) Pioowy o pzekoju kołowy c) Pozioy o pzekoju pboiczy 3. Post tei 4. Półpost tei Bezpośedie etody itepetcji wykozystują chkteystycze cechy ozkłdu oii siły ciężkości ub jej wyższych pochodych. Cee tych etod jest wyzczeie głębokości występowi stuktuy i jej ksztłtu. Metody bezpośedie dzieą się ; () Metody dobou (b) Metody puktów chkteystyczych (c) Metody cłkowe Metody dobou poegją wykozystiu tsu (buu) teoetyczych kzywych oii, obiczoych d cił zbuzjących o postych ksztłtch geoetyczych. D okeśoej foy cił zbuzjącego ts zwie zestw kzywych teoetyczych w zeżości od ustoego petu tego cił. Poiezoą kzywą oii siły ciężkości wykeś się w ukłdzie i ski tsu. Nstępie szuk się zgodości tej kzywej z kzywą teoetyczą, posługując się zestwe tkich kzywych, któych ksztłty są zbiżoe do ksztłtu kzywej poiezoej. Po stwiedzeiu, że d kzyw teoetycz jest zgod z kzywą poiezoą, odczytuje się pety cił zbuzjącego bezpośedio z opisu tej kzywej teoetyczej. Metody puktów chkteystyczych poegją wyzczeiu tkich puktów poiezoych kzywych oii siły ciężkości ub jej wyższych pochodych, któe są chkteystycze d okeśoego ksztłtu cił zbuzjącego i głębokości jego występowi. W szczegóości są to; 1) Pukty ekstee kzywej poiezoej ) Pukty ½ eksteu ub 1/3 i ¼ eksteu 3) Pukty zeowe 4) Pukty pzegięci N podstwie zjoości puktów chkteystyczych, zjduje się pzede wszystki głębokość występowi cił zbuzjącego. Istieje związek iędzy tą etodą i pośedii etodi itepetcji, gdzie wykozystuje się zjoość kzywych ozkłdu oii siły ciężkości d odei cił zbuzjących o eguych ksztłtch geoetyczych. Metody cłkowe poegją cłkowiu oii siły ciężkości po obszze jej występowi. Metodą cłkową ożey wyzczyć: 1) Msę oą cił zbuzjącego ) Położeie śodk ciężkości sy oej 3) Śedią głębokość występowi cił zbuzjącego oz głębokość zegi jego stopu. Istotą zetą tej etody itepetcji jest to, że ie wyg o wstępego złożei o ksztłcie cił zbuzjącego. 7. Mgetoeti Mgetoeti jko dził geofizyki zjuje się bdie po getyczego Ziei. Zjwisko po getyczego Ziei pzejwi się jko fkt stłego ustwii się igły getyczej ty sy końce w kieuku puktu eżącego w pobiżu półocego biegu geogficzego. Stwiedzy w te sposób, że Ziei jest źódłe po getyczego, tz. że w jej otoczeiu występuje poe tzw. sił getyczych, któe dziłją i. bieguy gesów stłych oz ie uządzei ejestujące obecość po geogetyczego. Pzy ty poe getycze Ziei wywołuje ozite zjwisk getycze w skłch. Z puktu widzei getoetii poszukiwwczej eży tu wskzć óżego odzju gesowie szczątkowe występujące w iełch feogetyczych, tkich p. jk; W-Geo_III.6 8

9 1 utego 13 Mgetyt Fe 3 O 4, (feigetyk) Hetyt Fe O 3, (tyfeogetyk) czy Ieit FeOTiO. Ty sy getyz skł wosi dodtkowe, oe, poe getycze do oego ozkłdu po geogetyczego. Te wkłd jest ejestowy dogą ustoej etodyki w postci oii getyczych, któe z koei osi się py, jko tzw. zdjęci getoetycze. Te zdjęci są poddwe itepetcji geofizyczej i stępie geoogiczej. Metody itepetcji zdjęć getoetyczych, szczegóie w zkesie itepetcji jkościowej są idetycze z etodi stosowyi w gwietii. W geoogii etody geogetycze są.i. stosowe w ceu; Poszukiwi złóż ud żez, Bdi podłoż kysticzego pzykytego kopekse utwoów osdowych, Wykywi żył, djek, potoków wukiczych, itp., wykywi stef siych oii getyczych związych z sepetyiti. 7. Mgetosttyk Pw fizycze getosttyki wyikją z dwóch ówń Mxwe d wekto idukcji getyczej B, pzy złożeiu, że pądy łduków eektyczych są sttycze, tz. gdy w jedostce czsu pzez jedostkę powiezchi popzeczej do pzewodik pzepływ stł iość łduku eektyczego; B j B gdzie; B poe idukcji getyczej powstjące wokół pouszjących się łduków eektyczych, 1Wb 1T jedostk stuiei idukcji getyczej, j wekto gęstości pądu eektyczego, 7 j A/, współczyik 4 1 Wb / A ozcz pzeikość getyczą póżi, jeśi ozptujey pąd eektyczy płyący w póżi. Ośodki teie,.i. skły ją włse pzeikości getycze o wtościch ogół zczie óżiących od wtości póżiowej. Njwiększe pzeikości ją iektóe ieły zwiejące związki żez. Dugie pwo o zeowej dywegecji po B ozcz jedyie, że w pzyodzie ie występują pojedycze łduki getycze, iczej ówiąc poe idukcji jest bezźódłowe. Jedostką idukcji getyczej jest tes; 1N 1N [ B] 1T ( tes ) A C / s geofizycz jedostk idukcji getyczej jest to o podwieokotość tesi; 9 9 1T 1 T 1 Wb / Sił Loetz: Kżdy łduek eektyczy o wiekości q pouszjący się w pou idukcji getyczej B z pędkością v podeg dziłiu siły Loetz; F q v B N łduki zjdujące się w spoczyku Rys. 6 Sił Loetz dziłjąc łduek q pouszjący się w pou idukcji getyczej B. sił Loetz ie dził. Z defiicji wtość bezwzgęd (bsout) idukcji getyczej B=F/qv (pzy vb) wyzcz ię siły getyczej. Tą dogą, z pw Loetz okeśy wyi fizyczy i jedostkę idukcji getyczej. W getosttyce wpowdz się pwo Couob siłę oddziływi bieguów getyczych; F 1 p1 p - pzeikość getycz ośodk. p 1, p łduki getycze bieguów; ie stosowe okeśei s getycz, tężeie biegu getyczego. Wtości łduków getyczych są podwe w W-Geo_III.6 9

10 1 utego 13 jedostkch 1Wb (webe) gdzie 1Wb 1T. Pwo Couob w getosttyce jest pwe pzybiżoy i oże być stosowe do siie wydłużoych dipoi getyczych (dosłowie tei dipo ozcz dwubiegu). Oddziływie dwóch bieguów getyczych położoych we wzgędie łej odegłości i eżących do óżych dipoi oż okeśić z pw Couob. Ntężeie po getyczego jest to sił, jką wywie jede biegu o łduku getyczy P biegu póby o łduku jedostkowy p ; H F p 1 P 1A/ jedostk tężei po getyczego; jest to sił 1N dziłjąc jedostkę łduku getyczego 1Wb. Tki wyik otzyujey z pzeiczei N/Wb = N/T = N(A/N)(1/ ) = A/. Ntężeie po getyczego H pzeikjącego ośodek getyczie czyy wywołuje idukcję getyczą B; B H Jest to ówie teiłowe wiążące iiowo idukcję getyczą z poe getyczy w góych wstwch itosfey, pzy czy d tego sego po H w póżi idukcj getycz będzie ów H B (p. wysokości k). Wtość pzeikości ziei się zeżie od odzju skł i wuków fizyczych, tepetuy, ciśiei ty sy i stu skupiei. W specyficzych wukch pujących w głębi Ziei pzeikość getycz oże być wiekością tesoową. Możąc jedostkę pzeikości i jedostkę po getyczego, po pzeiczeiu otzyujey jedostkę idukcji getyczej T Wb/ A A/ Wb/ ; jest to wyik wyiowej zgodości obu sto ówi. 8. Poe geogetycze Poe idukcji geogetyczej T powiezchi 4 Ziei jest okeśoe pzez tzy wiekości zywe eeeti geogetyczyi, Rysuek 7; 1) T = T - wtość bsout (bezwzgęd) po geogetyczego. ) Ikicj I kąt iędzy kieukie wekto T i płszczyzą hoyzotu, gdzie wtość kąt I jest dodti, gdy wekto T jest skieowy ku dołowi. 3) Dekicj D kąt iędzy geogficzy kieukie półocy zute postopdły wekto T płszczyzę hoyzotu, gdzie kąt D jest dodti w kieuku E. Rys. 7 Repezetcj wekto po geogetyczego T w oky ukłdzie współzędych w dy pukcie powiezchi Ziei. W geofizyce tężeie po geogetyczego T, Rysuek 8, dzieiy : poe oe, któego źódłe są zjwisk zchodzące w płszczu i jądze Ziei, T poe zewętze z, oco ziee geeowe pzez pądy eektycze w joosfeze, oz T poe oe, wywoływe pzez iejedoodości gesowi skoupy zieskiej, T poe główe jest to su pó T T. 4 W tdycji geofizyki poskiej pzyjęto ozczie wekto idukcji po geogetyczego syboe T. W-Geo_III.6 1

11 1 utego 13 Eeety geogetycze oego po w oky ukłdzie odiesiei ( X półoc, Y wschód, Z pioowo w dół ) obiczy z potecjłu skego V ; T 1 V X, 1 V Y, si V Z, Rys. 8 Geogetycze poe główe T i jego skłdowe. 9. Noe poe geogetycze i oie po geogetyczego. Współcześie wyóżiy główe geogetycze poe, któe obejuje cłą powiezchię Ziei. Gobe eeety geogetycze po są obicze ze wzou geogetyczy potecjł sky ( Guss, 1838 ) V,, - współzęde geocetycze, śedi poień Ziei, / - dopełieie szeokości geogficzej do kąt 9, g, h - współczyiki Guss, wyi w jedostkch T, P cos - stowzyszoe wieoiy,, P cos g cos h si 1 1 Legede, stopień wieoiu, iczb zyut. W oky ukłdzie odiesiei eeety geogetycze po oego wyzcze są pzy poocy potecjłu geogetyczego Guss w postci wieoiu stopi 1-go, któego współczyiki co 5 t podje IAGA (Itetio Associtio of Geogetis d Aeoooy Poe oe jest supepozycją pó pochodzących od stuktu, w któych zjdują się gesowe skły. Cee bdń geoogiczo-poszukiwwczych jest zjdowie i ozpozwie tych stuktu. Rozkłd tego po jest stły w czsie i iejscu, W-Geo_III.6 11 T oz iezbyt ozegły. Skłdow o pzejwi się w postci iewiekich zi w ozkłdzie pitudy po geogetyczego ądch pzewżie dodtich. Źódł tych oii ogą zegć jgłębiej do 4 k, gdyż tepetu skł tej głębokości pzekcz 55 C (wtość biską tepetuze Cuie) w wyiku czego skły tcą gesowie. 1. Mgetyz iełów i skł Stuktu toow i oeku teii wyzcz tzy podstwowe typy getyzu skł; 1) Digetyki, 1 ) Pgetyki, 1 3) Feogetyki, 1 Aoe poe idukcji geogetyczej pochodzi główie od gesowi skł feogetyczych pod wpływe oego po getyczego Ziei oz od pozostłości getyczej tych skł, uzyskej w óżych okesch geoogiczych, tkże pod wpływe oego po geogetyczego. Tk więc, stuktu getyczie czy pod dziłie po zieskiego włse poe idukcji getyczej T = T, gdzie = 1. Bezwyiowy pet 6 zywy podtością getyczą skły ub iełu. 6 Jest to g. ite chi. Podtość getycz ośodk teiego oże być ówież ozczo iteą (g. kpp). T

12 1 utego 13 Współczyik ozcz pzeikość wzgędą ośodk. N pzykłd d getytu śedi wtość = 6, toist d skł etoficzych = (,7 6)1-3. Tbe 1-1. Włsości getycze iektóych substcji. Ośodek Pzeikość wzgęd Digetykie jest p. cyobe (chińsk czewień) czyi siczek tęci HgS - 8,1 g/c 3. Tui, p. bookzei sodu bo giu jest pgetyczy. Mieły getycze to pty (Pt), ówież pioty (piyt getyczy), czyi siczek żez w ukłdzie heksgoy, FeS - 4,58-4,65 g/c 3. Skły getycze to sepetyity. Podtość getycz póżi 1 powietze 1,38 +3,8 x 1-7 wod, x 1-6 żezo getyt,, +( 1, 19, ) BH C koecj idukcji getyczej (pkt 4), MH C koecj poyzcji. Tyko więc feogetyki uegją sieu gesowiu pod wpływe zewętzego po getyczego i to jest główy źódłe okych oii geogetyczych. W tkich teiłch występuje w óży stopiu zjwisko histeezy getyczej w któy po upzedi gesowiu i wyłączeiu po zewętzego feogetyk uzyskuje gesowie szczątkowe, tzw. pozostłość getyczą ( g. hysteesis pozostwie w tye ), Rysuek 9. Skł feogetycz ziei się w pgetyk jeśi tepetu wzośie do wtości zywej pukte Cuie. Jeśi skł ostygie do tepetuy Cuie to w obecości po getyczego Ziei ze stu pgetyczego poowie pzejdzie do stu feogetyczego oz gesuje się zgodie z ktuy wektoe tężei po geogetyczego. 11. Poiy oej skłdowej po geogetyczego Zgodie z etodyką pzyjętą w getoetii pospekcyjej, w piewszej koejości do poiezoego po geogetyczego T eży wpowdzić popwki związe z poe zewętzy T z, co dje tzw. poe główe ówe suie po oego T i skłdowej oej T M T T z T T T Rys. 9 Pęt histeezy w iełch feogetyczych. H tężeie zewętzego po gesującego, B idukcj getycz, M pozostłość getycz (pkt 6 pęti histeezy), B idukcj getycz szczątkow (pkt 6), Pzystępując do ozpozi oii skoupowych, eży wyedukowć zieą skłdową po z. Do tego ceu służy kzyw dobow w postci getogu otzyego z ciągłego poiu po T w ustoy pukcie bzowy eżący w bdy teeie. Nstępie zjdujey poe oe T T obiczjąc óżicę iędzy zedukowy poe poiezoy T, t.j. poe główy i poe oy T T T T ; W-Geo_III.6 1

13 1 utego 13 Mgetoet potoowy: Techik poiów teeowych w getoetii poszukiwwczej w główej ieze opie się zstosowiu getoetu potoowego. Wyikie poiu w dy pukcie, po edukcji skłdowej zieej, jest wtość bsout (bezwzgęd) po główego idukcji geogetyczej T = p, gdzie jest to częstość swobodej pecesji oetów getyczych potoów w zieski pou idukcji T, iezo pzez iczik getoetu, oz p jest to współczyik giogetyczy potou (stosuek oetu getyczego potou do jego spiu), p = 3,487, T/Hz. Dokłdość poiu getoetu w teeie wyosi ok., T, jest o o dw zędy wiekości epsz od dokłdości z jką wyzczy poe oe T. Szczegóe zety etody poiu getoete potoowy to szybkość poiu, bk dyftu pzyządu i iezeżość wyiku od tepetuy otoczei. Do ketów eży ziczyć ogiczeie poiu do wtości bezwzgędej po oz pzew o czsie około jedej sekudy poiędzy koejyi poii wyg do ejestcji pzez ukłd eektoiczy 5. cyki pecesji oetu getyczego potou potzebych d uzyski pojedyczego odczytu. Dogą pc poiowych po geogetyczego w teeie ub wyby obiekcie otzyujey tzw. zdjęcie getycze w postci kusz py, ub py cyfowej (ueyczej). Koejy etpe bdń geogetyczych jest itepetcj zdjęci w ceu okizcji stuktu getyczie czyych oz okeśei ich wiekości i ksztłtu. 1. Litetu [1] Zbigiew Fjkewicz ed., Zys geofizyki stosowej (Wydwictw Geoogicze, 197) [] Edwd Stez i Mi Mckiewicz, Geofizyk ogó (PWN, Wszw, 1964) [3] Ro Teysseye ed., Fizyk i ewoucj wętz Ziei, t. II [4] R. P. Fey, Fey wykłdy z fizyki (PWN, Wszw, 1968) [5] W. M. Tefod et., Appied Geophysics. Secod Editio (Cbidge Uiv. Pess, 199) [6] Zbigiew Fjkewicz, Gwieti stosow (AGH, 7) W-Geo_III.6 13