МЕТОДИКА ГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ СЕЗОННЫХ ВАРИАЦИЙ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ
Authors: Лыгин И.В. , Соколова Т.Б. , Кузнецов К.М. , Фадеев А.А. 
Published: October 2024

Сезонные вариации гравитационного поля, связанные с гидрогеологическими изменениями, являются одними из основных помех при постановке гравиметрического мониторинга на геодинамических полигонах. В статье продемонстрированы теоретическая возможность и результаты практической реализации нового подхода выделения сезонных вариаций поля силы тяжести, связанных с приповерхностной гидродинамикой, без использования удаленной опорной точки и без абсолютных измерений поля силы тяжести. Методические особенности подхода отработаны в ходе многолетнего натурного эксперимента, проводимого наАлександровской базе учебных геофизических практик имени В.К. Хмелевского геологического факультета МГУ (Калужская область, Юхновский район). Особенностью подхода является наличие двух групп пунктов гравиметрических наблюдений. К первой группе отнесены пункты, располагающиеся на дневной земной поверхности, а ко второй-пункты на несколькихуровнях над дневной поверхностью, разнесённые по высоте и расположенные на площадках технологической вышки. Временные вариации поля силы тяжести регистрируются относительно точек, относящихся ко второй группе. В период с 2015 по 2018 годы были выполнены 10 серий всесезонных гравиметрических наблюдений, которые позволили выявить закономерности малоамплитудных изменений гравитационного поля до ~10 мкГал. Высокая точность определения приращений силы тяжести с учетом поправок за изменение высоты ±1-2 мкГал обеспечена использованием современной высокоточной гравиметрической и геодезической аппаратуры и методики наблюдений. Для подтверждения выявленных закономерностей наземных изменений поля силы тяжести результаты сопоставлены с данными, полученными независимо из спутниковой гравиметрической миссии GRACE. Выявленная высокая степень сходимости значений силы тяжести из двух выборок данных однозначно определяет высокую достоверность результатов предлагаемого подхода. Новый подход предопределяет возможность изучения как сезонных гидродинамических изменений, так и геодинамических процессов, связанныхс перераспределением масс в недрах Земли.

Seasonal variations of the gravity field associated with changes in hydrodynamic processes are one of the significant disturbances in setting up gravimetric monitoring at geodynamic polygons. The investigation demonstrates the theoretical possibility and the results of practical implementation of a new approach to directly identify seasonal variations of the gravity field associated with near-surface hydrodynamics, without using a remote reference point and without absolute measurements of the gravity field. The methodological features of the approach were worked out during a long-term field experiment at the Alexander base of V.K. Khmelevskoy educational geophysical practices of the Geological Faculty of Moscow State University (Kaluga Region, Yukhnovsky district). A feature of the approach is the presence of two groups of gravimetric observation points. In the first group, the points are located on the daytime Earth's surface. In the second above the daytime surface on the sites of the technological tower. Temporal variations of the gravity field are recorded relative to the points of the second group. In the period from 2015 to 2018,10 series of multi-season gravimetric observations were performed, which revealed patterns in low-amplitude changes in gravity (up to ~10 ijGal). High accuracy in determining gravity increments, taking into account corrections for height changes at the level of ±1-2 ijGal, is ensured by the use of modern high-precision gravimetric and geodetic equipment. To confirm the revealed patterns of changes in the gravity field, the results were compared with data obtained independently from the GRACE satellite gravimetric mission. The revealed high degree of convergence of the values from the two samples uniquely determines the credibility of the results of the methods and the possibility of using them in pairs to study both seasonal hydrodynamic changes and, in general, geodynamic processes associated with the redistribution of masses in the Earth.