Високоточни гравиметрични измервания на някои отсечки от софийския полигон и базите към него ради Радичев1, Емил Михайлов2, Николай Кирилов1
Изтегляне 208.94 Kb.
|
- Навигация на страницата:
- ВИСОКОТОЧНИ ГРАВИМЕТРИЧНИ ИЗМЕРВАНИЯ НА НЯКОИ ОТСЕЧКИ ОТ СОФИЙСКИЯ ПОЛИГОН И БАЗИТЕ КЪМ НЕГО Ради Радичев 1 , Емил Михайлов 2 , Николай Кирилов 1
- Ключови думи
- Radi Radichev 1 , Emil Mihaylov 2 , Atanas Kisiov 1 , Nikolay Kirilov 1
- ABSTRACT .
- Гравиметрични измервания на Софийския полигон
- Методики на гравиметрични измервания и резултати
- Анализ на резултатите и изводи
| ГОДИШНИК НА МИННО-ГЕОЛОЖКИЯ УНИВЕРСИТЕТ “СВ. ИВАН РИЛСКИ”, Том 58, Св. I, Геология и геофизика, 2015
ANNUAL OF THE UNIVERSITY OF MINING AND GEOLOGY “ST. IVAN RILSKI”, Vol. 58, Part I, Geology and Geophysics, 2015 ВИСОКОТОЧНИ ГРАВИМЕТРИЧНИ ИЗМЕРВАНИЯ НА НЯКОИ ОТСЕЧКИ ОТ СОФИЙСКИЯ ПОЛИГОН И БАЗИТЕ КЪМ НЕГО Ради Радичев1, Емил Михайлов2, Николай Кирилов1 1 Минно-геоложки университет „Св. Иван Рилски”, 1700 София., radirad@mgu.bg 2 Национален институт по геофизика, геодезия и география, БАН, 1113 София; emil_mih@abv.bg РЕЗЮМЕ. Дадени са резултати от извършени високоточни гравиметрични измервания на някои отсечки от Софийския гравиметричен полигон и базите към него през различни епохи, с различни видове проверена и изследвана гравиметрична апаратура, както и с новите компютризирани гравиметри Scintrex CG-3 и Scintrex CG-5. Анализирани са резултатите и са направени съответните изводи. Констатирани са промени на силата на тежестта в района на полигона и базите към него със скорост ± 1- 4 μGal на година. Ключови думи: високо точни гравиметрични измервания, гравиметрична апаратура HIGH ACCURACY GRAVIMETRIC MEASUREMENTS OF SOME SECTIONS OF THE SOFIA POLYGON AND ITS BASES Radi Radichev1, Emil Mihaylov2, Atanas Kisiov1, Nikolay Kirilov1 1 University of Mining and Geology “St. Ivan Rilski”, 1700 Sofia; radirad@mgu.bg 2 National Institute for Geophysics, Geodesy and Geography, Bulgarian Academy of Sciences, 1113 Sofia; emil_mih@abv.bg ABSTRACT. Results of high accuracy gravimetrical measurements are given of some sections of the Sofia gravimetrical polygon and its bases during different periods, made with different types of verified and examined gravimetrical equipment together with the modern computerized gravimeters Scintrex CG-3 and Scintrex CG-5. Results are analyzed and respective conclusions are made. Changes in the strength of the weight in the region are found in the polygon and bases its bases with a rate of ± 1- 4 μGal per year. Key words: accuracy gravimetrical measurements, gravimetrical equipment Въведение Данните за гравитационното поле на земята широко се използуват за решаването на много задачи с научноизследователски и приложен характер. Изисква-нията за точност непрекъснато нарастват, особено през последните години със създаването на абсолютните гравиметри, криогенните гравиметри и компютризи-раните статични гравиметри Scintrex CG-3 и Scintrex CG-5. Възниква въпросът за стабилността на гравита-ционното поле във времето, т.е. доколко гравиметрич-ните мрежи, снимки и еталонни полигони са стабилни във времето. По-сложен е въпросът с еталонните полигони, доколкото същите се измерват с най-високо достижимата точност и задават мащаба на гравиметрич-ните снимки. Целта на настоящата публикация е да се проследи с какава скорост се изменя гравитационното поле на Софийския еталонен гравиметричен полигон и базите към него, ако има такова, от многократни измервания извършени през различни епохи с много добре изследвани и еталонирани гравиметри, както и със съвременните компютризирани гравиметри Scintrex CG-3 и Scintrex CG-5. Гравиметрични измервания на Софийския полигон Измерването на Софийския гравиметричен полигон е извършвано през различни години с цел изследване състоянието на гравиметровата апаратура. От 1968 до 1984 години полигона е измерван почти всяка година, за сравняване мащабните каефициенти на различните гравиметри, а след това до 2007г. през различни години. Повече подробности за измерванията от 1968 до 1984 години са дадени в Михайлов (1986). Извършени са високоточни измервания през м. май 1969г. с 5 гравиме-търа ГАГ-2 и 3 гравиметъра ГАГ-1 на отсечките от полигона Копитото - Павлово, Копитото – Тихия кът, Тихия кът – Павлово, Павлово – Начало Драгалевски лифт, Начало Драгалевски лифт – Начало лифт Бай Кръстьо, Начало лифт Бай Кръстьо – Щастливеца и Щастливеца – Павлово (Михайлов, 2008). Тези отсечки, заедно с всички останали от полигона и базите към него, са измервани през различни периоди от време и с гравиметри от вида ГАК, ГР/К2 и ГНУ-КВ, като след осемдесетте години тези гравиметри обезателно се изследваха и еталонираха по метода на наклона на установката УЕГП-1 № 95 (Михайлов, 1991; Михайлов, Ценков, 2006; Михайлов и др., 2007). Гравиметрите на НИГиФ, ГАК-7Т и ГР/К2 с номера 689, 1514 и 1388 бяха ремонтирани в гравиметричната лаборатория гр. Бургас, заедно с гравиметъра на УАСГ, ГАК-7Т № 524. На същите бяха монтирани нови кварцови системи. През 2004г., част от горепосочените отсечки бяха измерени от белгийски специалист с компютризиран гравиметр Scintrex CG-3, и от български специалисти с гравиметъра на УАСГ, ГАК-7Т № 524. Гравиметърът на УАСГ беше изследван и еталониран на калибровъчната линия на БАН, която е част от Софийския полигон. В настоящата публикация се разглеждат резултатите от измерванията, извършени през 1969, 1983 и 2004г., а също и през 1983, 1996 и 2004 г. на различни отсечки от полигона и базите. Ще бъдат разгледани и измерванията, извършени на тези отсечки от Софийския полигон и базите към него, с компютризираните гравиметри CG-3 и CG-5 през 2004 и 2007г. През различните епохи, измерванията са извършени с различни видове гравиметрова апаратура, която има различни показатели за точност и по различни методики. В публикацията се дават и резултати от измерванията на g на някои точки от полигона и базите извършени с гравиметрите на НИГиФ през годините 1986 и 1996, и същите сравнени с измерванията на компютризирания гравиметър Scintrex CG-3, извършени през 2004 г. Като начално g е приета гравиметрична точка 1000 (Павлово). Методики на гравиметрични измервания и резултати Измерванията на всички горепосочени отсечки са извършвани по методиката А-В-А-В за гравиметрите ГАГ-1 и ГАГ-2 през 1969г., и по методиката А-В-А-В-А за гравиметрите на НИГиФ през годините 1983, 1986 и 1996, двукратно за всяка отсечка. През 2004г. измерванията с гравиметъра на УАСГ се извършиха по методиката А-В-А-В, също двукратно за всяка отсечка. С компютери-зирания гравиметър CG-3 измерванията през 2004 г. се извършиха по методиката A-B-C-D-E-C-A (Михайлов 2008), а с компютризирания гравиметър CG-5, измер-ванията се извършиха по методиката A-B-C-D-C-B-A през 2007г. Измерванията, извършени от руски специалисти през 1969 г., са извършвани при 2-3 гируса на ъгъла на разтвора 2ν, който се измерва непосредствено на точката с гравиметрите ГАГ-1 и ГАГ-2. Ако наблюденията на точката не са точни, то се увеличава броят на гирусите, т.е правени са допълнителни наблюдения. Записвани са температури и атмосферно налягане по време на измерванията. Гравиметрите от типа ГАГ не изискват еталониране или определяне на каквито и да са коефициенти. С гравиметрите на НИГИФ, както и с гравиметъра на УАСГ, се взимаха по 8-10 отчета, от които се избираха и записваха 3 отчета и то най-добрите. Записваха се температурите и времето на наблюдение. При компютризирания гравиметър Scintrex CG-3, резултатите от измерванията се записват автоматично от компютъра на гравиметъра, но белгийският специалист също си водеше карнет, на който записваше осреднените отчети на всяка минута от наблюдението. Върху измерванията извършени с гравиметрите на НИГиФ и УАСГ са вкарани и скалови поправки върху отчетите и поправки за прилив. Поправки за приливи са вкарани, както и при измерванията на руските специалисти, така и при измерванията на белгийския специалист. В таблица 1 са дадени резултати от измерените отсечки Начало Драгалевски лифт – Павлово, Начало лифт Бай Кръстьо – Начало Драгалевски лифт, Край лифт Бай Кръстьо – Начало лифт Бай Кръстьо, Тихия кът – Павлово и Копитото – Тихия кът през годините 1969, 1983 и 2004, заедно с изчислените средни годишни скорости ∆V на вариации на гравитационното поле. От таблицата си вижда, че имаме и положителни и отрицателни скорости ∆V. В таблица 2 са дадени измерените отсечки Бояна - Павлово, Тихия кът - Бояна, Разклон за Копитото – Тихия кът и Копитото - Разклон за Копитото през периодите1983, 1996 и 2004г. Както се вижда от таблицата, скоростите ∆V и от трите - Таблица 1.
цата, скоростите ∆V и от трите периода на измерване са отрицателни за гравиметричния ход от Павлово до Копитото, като само скоростта ∆V на отсечката 1017-1005 за периодите (2004-1983г.) и (2004-1996г.) е положи-телна. Тава е отсечката Тихия кът – Бояна. През 2007г. също от белгийския специалист се извършиха гравимет-рични измервания на отсечки от Софийския полигон и базите към него с гравиметър Scintrex CG-5. Съпоставени резултатите от измерванията на Scintrex CG-3 през 2004 г. и измерванията на Scintrex CG-5 през 2007 г. са дадени в таблица 3, както и скоростите ∆V на възможните годишни промени на разликите в силата на тежестта. Точността на измерванията с гравиметър CG-3 е до ±10 μGal, а с гравиметър CG-5 е ±5 μGal. Измерените отсечки с двата компютризирани гравиметъра са: Симеоново – Драгалевци, Лифта Драгалевци, Манастира - Лифта и Манастира – Симеоново. Гравиметричната точка в Симеоново е от Калибровъчната линия на БАН. От таблица 3 се вижда, че разликите между скоростите ∆V на годишните промени на разликите в силата на тежестта, измерени с двата компютризирани гравиметъра, достигат до 15 μGal. Периодът на измерване между епохите е много малък, т.е. 3 години. Също така, при по-малък период на Таблица 2.
Таблица 3
Периодът на измерване между епохите е много малък, т.е. 3 години. Също така, при по-малък период на измерване от 8 години, както се вижда от таблица 2, скоростите достигат до ±23 μGal. При приета неизменна сила на тежестта g на абсолютната гравиметрична точка 1000, в Павлово са изчислени стойностите на силата на тежестта g на точки от полигона и базите измерени през годините 1986 и 1996, както подчертахме по горе в публикацията. Сравнени с измерванията на белгийския специалист, извършени през 2004 година, са дадени в таблици 4 и 5 , заедно с разликите и техните скорости V. Или при различните времеви интервали на измерване, възможното изменение на силата на тежестта с времето носи почти еднакъв по ниво на амплитудите характер. Може да се каже, че интензивността на протичане на съвременните тектонически процеси е почти еднаква в различните години. Таблица 4
Таблица 5
Анализ на резултатите и изводи Съпоставени са данните от повторни гравиметрични измервания на разлики в силата на тежестта (g) между съседни точки с максимални средни грешки до ±30 μGal. Като резултат имаме следната картина за възможни вариации (скорости) ∆V на измерени разлики в силата на тежестта: Измененията на вариациите (скоростите) ∆V имат закономерен характер и закономерно отразяват особеностите на строежа на земната кора. Вариациите (скоростите) ∆V в района на разлома, са положителни за разлома, пресичащ гравиметричния профил 1011 (Копитото) – 1000 (Павлово) при гравиметричната точка 1017 (Тихия кът) на отсечката 1017 (Тихия кът) – 1005 (Бояна). Там някъде минава Витошкият разлом. Също така са положителни за отсечката 2008 (Начало Драгалевски лифт) – 1000 (Павлово). Тя е от профила 1000 (Павлово) – 2020 (Край на лифт Бай Кръстьо). При 2008 (Начало Драгалевски лифт), също минава Витошкият разлом. 1/ В резултат на гравиметричните измервания на различни отсечки от Софийския гравиметричен полигон се получават, както видяхме, различни по знак и скорост изменения на гравитационното поле във времето. На едни отсечки от полигона, в едни и същи периоди от време, се отбелязва тенденция на намаляване значенията на ∆V, а на отсечки 2008-1000 и 1017-1005 на увеличаване на ∆V. При 2008 гравиметрична точка минава Витошкият разлом, както подчертахме. Също и при 1017 гравиметрична точка, пак минава Витошкият разлом. В Арнаутов и др. (2004) се цитира хипотеза за възможно възникване през 1978 и 1979 г. на глобална вълна от тектонически напрежения, вследствие подпъхването на Тихоокеанската плоча под Евроазиатската. Разпространението на такава вълна на сплескване с продължителност около 3 години, може да се прояви във вариации на различните геофизически параметри. В частност се проявява и във вариации на силата на тежестта. Това е възможната причина за намаляване на силата на тежестта, а след преминаването на вълната, да се предизвика увеличаване на силата на тежестта в последващите я години. 2/ Смяната знака на вариациите на гравитационното поле в Софийския полигон към понижаване е възможно да съответства и на период на усилване, както на местната сеизмичност, така и на период на възникване на по-силни земетресения. 3/ Вариацийте на намаляване и увеличаване на силата на тежестта може да се дължат и на снижаване нивото на подземните води през различните периоди, когато са извършвани гравиметричните измервания. 4/ Съдейки по използваната гравиметрична апаратура и методите на измерване се вижда, че колкото по-големи са вариацийте на силата на тежестта, то същите могат да бъдат в значителна степен повлияни и от грешки от самите измервания, както са например скоростите от измерванията ∆V(2004-1983) и ∆V(2004-1996). През 2004г. измерванията бяха извършени с гравиметри Scintrex CG-3 и ГАК-7Т № 524, които са разнородни по точност, а през 1983 и 1996 години с гравиметри ГАК-7Т и ГР/К2. Влияние на измерванията оказва и построената телевизионна кула на Копитото през 1985г. при точка 1011. Точка 1017 е удряна, единят ъгъл на бетоновия фундамент е счупен, което също оказва влияние върху резултатите от измерванията. Около точка 1018 има изменение на релефа, като от поляна се е превърнала в гъста борова гора. 5/ При измервания на точки от Международния еталонен гравиметричен полигон (Отчет, 1977) през годините 1958, 1968 и 1974 величината на силата на тежестта g на точките от полигона остава неизменна в границите на точността на измерванията (0,02 – 0,03) mGal, или се изменя със скорост ±3-4 µGal на година, като е приета силата на тежестта в Потсдам за неизменна. В таблица 6 са дадени резултати от тези международни измервания, заедно със скоростите V на изменение на g на гравиметричните точки. Оценката на точността, изпълнена по разлики от измерванията е показала, че постоянството на полето на силата на тежестта на териториите на бившите Социалистически страни се характеризира с грешка ±0,015 mGal (Отчет 1977). Таблица 6
Резултатите от измерванията на отсечки от Софийския полигон и базите към него, също така показват средно годишна скорост на изменение, ако има такава, на разликите в силата на тежестта „∆g”, както и на „g” на точките от порядъка на ±3-4 µGal. Фактически те лежат в границите на точността на измерванията със статичните гравиметри от вида ГАК, ГР/К2, ГНУ-КС и ГНУ-КВ от ±30 μGal. Точността на компютеризираните гравиметри е под ±10 µGal и, както се вижда от таблица 3, ние имаме изменение на годишните скорости на разликите в силата на тежестта до 15 µGal. Такива изменения, вероятно се дължат на ефектите, свързани с подпочвените води, съдържанието на влага в повърхностния слой на Земята, надземни и подземни водни потоци, водни пари в атмосферата, станали земетресения и др. Литература Арнаутов, Г.П., Е.Н. Калиш, Ю.Ф. Стус, М.Г.Смирнов. Експериментальное изсследование вариации ускорения силы тяжести абсолютными лазерными гравиметрами. АВТОМЕТРИЯ - РАН – Сибирско оотделение, 40, 6, 2004. - 19-32 /интернет/. Михайлов, Е. Анализ на гравиметричните измервания на Софийския полигон и базите към него за периода 1967 – 1984г. - Геодезия картография кадастър, 6, 1986. - 9-16. Михайлов, Е. Сравнителен анализ на резултати от измервания на Софийския еталонен полигон с различен вид гравиметри през различни години. - ГКЗ, София, 1-2, 2008. - 4-6. Михайлов, Е. Методика за еталониране на гравиметри по метода на наклона на УЕГП 1 № 95, 1991 – ФНИТ”ГиФ”. За служебни цели на ФНИТ”ГиФ”. Михайлов, Е., Ц. Ценков. Гравиметрични наблюдения за изследване на сеизмогенни зони в района на град София. – Доклади на научна конференция с международно участие – ВСУ „Любен каравелов”, 15 май-16 май 2007 г, 2007. - VІІ-1 – VІІ-7. Михайлов, E., Д. Димитров, Л. Стоянов, М. Еверхард. 2006. Резултати от гравиметрични изследвания в южната зона на Софийската котловина. - ГЕОНАУКИ 2006, Национална конференция с международно участие София-30 ноември – 1 декември 2006 г. Отчет о работах на Международном еталонном гравиметрическом полигоне в 1974 году. Москва 1977г. Статията е рецензирана от проф. дфн Петър Ставрев. и препоръчана за публикуване от кат. „Приложна геофизика”. Каталог: sessions sessions -> Изследване чистотата на слънчогледово масло за производство на експлозиви anfo sessions -> Laser “Raman” spectroscopy of anglesite and cubanite from deposit “Chelopech” Dimitar Petrov sessions -> Св иван рилски sessions -> Modeling of sessions -> Управление на риска от природни бедствия sessions -> Oценка на риска от наводнениe в елховското структурно понижение в района на гр. Елхово красимира Кършева sessions -> Гравиметрични системи използвани в република българия и оценка точността на системи igsn-71 и unigrace при точки от гравиметричните и мрежи sessions -> Toxicological assessment of photocatalytically destroyed mixed azo dyes by chlorella vulgaris sessions -> Field spectroscopy measurements of rocks in Earth observations Изтегляне 208.94 Kb. Сподели с приятели:
|