This paper presents a simple method for shape and depth determination of a buried structure from residual gravity anomalies along profile. The method utilizes the anomaly values of the origin and characteristic points of the profile to construct a relationship between the shape factor and depth of the causative source. For fixed points, the depth is determined for each shape factor. The computed depths are then plotted against the shape factor representing a continuous monotonically increasing curve. The solution for the shape and depth of the buried structure is then read at the common intersection point of the depth curves. This method is applied to synthetic data with and without random errors. Finally, the validity of the method is tested on two field examples from the USA.
One of the fundamental problems of modern geodesy is precise definition of the gravitational field and its changes in time. This is essential in positioning and navigation, geophysics, geodynamics, oceanography and other sciences related to the climate and Earth’s environment. One of the major sources of gravity data is satellite altimetry that provides gravity data with almost 75% surface of the Earth. Satellite altimetry also provides data to study local, regional and global geophysical processes, the geoid model in the areas of oceans and seas. This technique can be successfully used to study the ocean mean dynamic topography. The results of the investigations and possible products of altimetry will provide a good material for the GGOS (Global Geodetic Observing System) and institutions of IAS (International Altimetry Service). This paper presents the achievements in satellite altimetry in all the above disciplines obtained in the last years.
PL
Jednym z podstawowych problemów współczesnej geodezji jest dokładne określenie pola grawitacyjnego i jego zmian w czasie. Ma to zasadnicze znaczenie dla zastosowań w pozycjonowaniu i nawigacji, w geofizyce, geodynamice, oceanografii i innych naukach związanych z klimatem i środowiskiem Ziemi. Jednym z głównych źródeł danych grawimetrycznych jest altimetria satelitarna, która dostarcza dane grawimetryczne z prawie 75% powierzchni globu ziemskiego. Altimetria satelitarna dostarcza również dane do badania lokalnych, regionalnych i globalnych procesów geofizycznych, modelu geoidy na obszarach mórz i oceanów oraz średniej dynamicznej topografii oceanów. Wyniki badań i potencjalne produkty danych altimetrycznych mają stanowić materiał dla Globalnego Geodezyjnego Systemu Obserwacji GGOS (Global Geodetic Observing System) i instytucji IAS (International Altimetry Service).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy podano opis i analizę zdjęć grawimetrycznych z obszaru Polski, poczynając od założenia podstawowej sieci grawimetrycznej kraju I i II klasy. Dokładnie scharakteryzowano zdjęcia półszczegółowe, których wyłącznym wykonawcą było Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych. Zdjęcia te stanowią podstawowe źródło informacji w utworzonych zbiorach danych grawimetrycznych. W opracowanym i załączonym katalogu zdjęć znajduje się ich jakościowa i ilościowa charakterystyka. Omówiono metodykę pomiarów i sposób opracowania wyników zdjęć aż po wyznaczenie anomalii Bouguera. Dokonano analizy dokładności wyznaczonych anomalii Bouguera. Oszacowano również błędy poprawek terenowych. Podano informacje o zdjęciu morskim w polskiej części Morza Bałtyckiego. Opisane zostały kolejne etapy w tworzeniu komputerowego banku danych grawimetrycznych i opracowanych map anomalii. Omówiono obraz anomalii grawimetrycznych i głównych nieciągłości jako osi maksymalnego gradientu poziomego. Wskazano na ważną rolę, jaką zdjęcie grawimetryczne pełni w naukach o Ziemi.
EN
The aim of this study carried out within the research project on a Geoid in Poland was to describe and analyse the gravity surveys in Poland. The Base Gravity Network (BGN) and the semi-detailed surveys were especially extensively treated. Gravity field operations and data processing carried out entirely by Geophysical Exploration Company were described in detail. The accuracy of the gravity measurements and determination of the anomalies were also discussed. The created and enclosed catalogue comprises the qualitative and quantitative characteristics of the gravity surveys. A fairly large amount of information refers to marine surveys in the Polish sector of the Baltic Sea. Wide discussion concerns of creation the successive versions of gravity database and maps of the gravity anomalies. Major regional anomalies were distinguished and main sources of their origin were described as well. A great value of the gravity survey for geoscience research was emphasised.
W artykule opisano badania wybranych elementów rzeźby dna Morza Karaibskiego na tle budowy geologicznej, tektoniki oraz wybranych właściwości pola geofizycznego wpływającego na powstawanie rowów głębinowych. Analizę batymetrii wzdłuż Rowu Puerto Rico i Rowu Kajmańskiego wykonano z wykorzystaniem mapowania tematycznego, modelowania geomorfologicznego i analizy statystycznej. Wykorzystano zestaw narzędzi do tworzenia skryptów kartograficznych w środowisku Generic Mapping Tools (GMT). Dane obejmują numeryczny model batymetryczny o strukturze GRID z bazy GEBCO, globalny model geopotencjału EGM2008, anomalie grawitacyjne z uwzględnieniem redukcji wolnopowietrznej (redukcja Faye’a) z połączonego zestawu danych altymetrycznych z misji GEOS3/SEASAT/GEOSAT, numeryczny model miąższości osadów o strukturze GRID i rozdzielczości 5 minut z programu GlobSed oraz warstwy wektorowe w formacie GMT (linie brzegowe, sieć rzeczna, granice). Przekrój został wykonany z wykorzystaniem modułu „grdtrack”. Wyniki pokazały różnice między strukturą Rowu Puerto Rico i Rowu Kajmańskiego, na które wpływ miała ewolucja geologiczna. Średnie nachylenie zboczy rowu Puerto Rico (67,5°W i 19,90°N do 64,1°W i 19,82°N) wynosi 13°. W części północnej zbocza są bardziej strome (32,09°), ale wyższe na zboczu kontynentalnym. Profile Rowu Puerto Rico są asymetryczne dla obu boków z powodu uskoków i ruchów tektonicznych płyty karaibskiej i płyty północnoamerykańskiej. Dno morskie Rowu Kajmańskiego jest płaskie w tym segmencie (80,0°W i 17,70°N do 78,5°W i 19,50°N). Jego profil jest asymetryczny: północna część jest stroma (57°), a południowa jest bardziej łagodna (16°). Bardzo duże ujemne anomalie grawitacyjne Faye’a na wolnym powietrzu (do –380 mGal) widoczne są w Rowie Puerto Rico, na południe od Kuby oraz w północno-wschodniej części Rowu Kajmańskiego. Subdukcja płyt tektonicznych w Małych Antylach, Ameryce Środkowej i na dnie morskim, obejmująca nieckę kajmańską, koreluje ze zmianami falowania geoidy wywołanymi właściwościami skał powodujących anomalie grawitacyjne. Analiza warunków topograficznych na przekroju podłużnym ujawnia różnice dla Rowu i niecki. W przeciwieństwie do Rowu Puerto Rico z wyraźnym pikiem gęstości (680 próbek dla głębokości od –5200 do –5400 m), Rów Kajmański ma bimodalny rozkład danych: dwa szczyty odpowiadają dwóm interwałom: 1) od –3250 m do –1000 m; 2) od –5250 m do –3500 m. Wnioski zawarte w artykule mogą przyczynić się do badań geologicznych Morza Karaibskiego z technicznym zastosowaniem GMT do modelowania geomorfologicznego.
EN
This paper concerns the Caribbean Sea submarine geomorphology and bathymetry and especially the Puerto Rico Trench and the Cayman Trough, using thematic mapping, geomorphological modelling and statistical analysis. The technical tools include Generic Mapping Tools (GMT) cartographic scripting toolset. The data include GEBCO digital bathymetric model in grid format, geopotential model of the Earth’s gravity field EGM2008, marine free-air Faye gravity anomalies from a combined GEOS3/SEASAT/GEOSAT altimeter data set, sediment thickness from the GlobSed 5-arc-minute grid model and vector layers of GMT (coastlines, river network, borders). The cross-sectioning was done by the “grdtrack” module. Differences between the form of the Puerto Rico Trench and Cayman Trough presumably result from different structure and geological evolution. The geomorphology of the segment of the Puerto Rico Trench (67.5°W and 19.90°N to 64.1°W and 19.82°N) has a gentle curvature of the slope in plane (about 13° slope steepness). The slopes are steeper in the northern part (about 32°) but higher on the continental slope. The profiles of the Puerto Rico Trench are asymmetric due to the tectonic factors. The seabed of the Cayman Trough is flat at the segment (80.0°W and 17.7°N to 78.5°W and 19.5°N). Its profile is asymmetric: northern part is steep (about 57°), southern part is about 16°. A very large negative Faye free-air gravity anomaly (up to –380 mGal) is seen in the Puerto Rico Trench, south of Cuba as well as in the north-eastern part of the Cayman Trough. The tectonic plate subduction in the Lesser Antilles, Central America and sea floor spreading is reflected in the morphostructure in the Cayman Trough and Puerto Rico Trench. Modeled cross-sectioning profiles show differences both for the Trench and Trough. In contrast with the Puerto Rico Trench with distinct density peak (680 samples for depths –5,200 to –5,400 m), the Cayman Trough has a bimodal data distribution: two peaks correspond to the two intervals: 1) –3,250 m to –1,000 m; and 2) –5,250 to –3,500. The paper contributes to Caribbean Sea geological studies by using GMT for geomorphological modelling.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Analiza danych grawimetrycznych i magnetycznych została wykonana w rejonie Polski centralnej. Obszar badań obejmuje kujawski segment strefy szwu transeuropejskiego (Trans-European Suture Zone - TESZ). O ile kompleks cechsztyńsko-mezozoiczny tego rejonu jest stosunkowo dobrze rozpoznany, to wiedza geologiczna i geofizyczna o niżej leżących kompleksach paleozoicznych i skorupie krystalicznej na przedpolu kratonu wschodnioeuropejskiego jest uboga. W tej sytuacji szczególnego znaczenia nabiera analiza danych pól potencjalnych. Zastosowano wiele metod interpretacji opartych na cyfrowym przetwarzaniu danych grawimetrycznych i magnetycznych. Analiza pola anomalii różnicowych i danych magnetycznych, wyniki trójwymiarowej inwersji lokalnych anomalii różnicowych oraz modelowanie grawimetryczne wzdłuż wybranego profilu pozwoliły na sformułowanie kilku wniosków dotyczących budowy skorupy ziemskiej w analizowanym obszarze. Stwierdzono, że skorupa w podłożu bruzdy kujawskiej jest silnie zróżnicowana. Główny podział wyznacza silna strefa gradientowa w polu anomalii różnicowych, której położenie odpowiada cechsztyńsko-mezozoicznej strefie uskokowej Brześć Kujawski-Wojszyce. Na SW od niej duże miąższości podcechsztyńskiego kompleksu paleozoicznego są prawdopodobnie źródłem niżu grawimetrycznego Mogilno-Kłodawa. Wniosek ten ma duże znaczenie dla poszukiwań ropy i gazu. W obrębie niżu grawimetrycznego Mogilno-Kłodawa utwory paleozoiczne i ich podłoże jest silnie zuskokowane, tworząc poprzesuwane pionowo bloki. Na NE od strefy Brześć Kujawski-Wojszyce pole grawimetryczne o wysokich wartościach jest mało zróżnicowane. Ten wyż jest spowodowany przez głębokie źródła o podwyższonej gęstości. Pole magnetyczne wskazuje na głęboko zalegające podłoże magnetyczne i istnienie głęboko pogrążonej strefy uskoków przesuwczych związanych ze strefą zrzutowo-przesuwczą Sieradz-Łowicz w kompleksie cechsztyńsko-mezozoicznym. Niektóre lineamenty magnetyczne korelują się z układem strukturalnym obserwowanym w kompleksie cechsztyńsko-mezozoicznym, co świadczy o wpływie struktur głębszego podłoża na tektoniczną ewolucję piętra fanerozoicznego. Jeden z nich, fragmentarycznie śledzony wzdłuż linii biegnącej przez Inowrocław, Włocławek i Płock, jest zapewne związany z hipotetyczną, regionalną strefą uskokową Chodzież-Włocławek-Płock-Warszawa. Modelowanie grawimetryczne wzdłuż profilu potwierdza możliwość istnienia znacznych miąższości paleozoiku podcechsztyńskiego oraz sugeruje, że krystaliczna skorupa platformy paleozoicznej, o cechach skorupy waryscyjskiej, sięga w okolice głębokiej strefy dyslokacyjnej Mogilno-Ponętów-Wartkowice. Przeprowadzona interpretacja umożliwiła lepsze poznanie tektonicznego charakteru rejonu i związków strukturalnych między głębokimi i płytszymi strukturami.
EN
The analysis of gravity and magnetic data has been made for central Poland. The study area comprises the Kujavian segment of the Trans-European Suture Zone (TESZ). The Zechstein-Mesozoic complex of this region is relatively well known but geological and geophysical knowledge on the underlying Palaeozoic complexes and crystalline crust at the East European Craton forefield is still poor. Therefore, a particular importance is being acquired by the analysis of potential field data. Various interpretation methods basing upon digital processing of gravity and magnetic data have been employed. The analysis of stripped gravity anomalies and magnetic data, results of 3D inversion of residual stripped gravity anomalies, and gravity modelling along a selected profile, have allowed to draw a few conclusions on the Earth's crust structure in this area. It has been recognized that the crust underlying the Kujavian segment of the Mid-Polish Trough is strongly diversified. Its main division line is defined by a strong gradient zone of the stripped gravity field whose position corresponds with the Zechstein-Mesozoic fault zone of Brześć Kujawski-Wojszyce. South-west of this zone, much thicknesses of the sub-Zechstein Palaeozoic complex probably result in the Mogilno-Kłodawa gravity low. This conclusion has a great importance in prospecting for oil and gas. Palaeozoic deposits and their basement is strongly faulted within the Mogilno-Kłodawa gravity low, forming vertically shifted blocks. North-east of the Brześć Kujawski-Wojszyce zone, the high-value gravity field is poorly differentiated. This high results from deep-seated sources of higher densities. The magnetic field data point to a deep-lying magnetic basement. They are indicative of the occurrence of a deep strike-slip fault zone related to the major oblique slip Sieradz-Łowicz fracture zone within the Zechstein-Mesozoic complex. Some of magnetic lineaments well correlate with a structural pattern visible within the Zechstein-Mesozoic complex. This is indicative of the influence of deep basement structures on tectonic evolution of the Phanerozoic sequence. One of them, fragmentarily observed along the line Inowrocław-Włocławek-Płock, is probably related to the hypothetical fault zone of Chodzież-Włocławek-Płock-Warszawa. Gravity modelling along the profile confirms possibility of the occurrence of considerable thicknesses of the sub-Zechstein Palaeozoic complex, and suggests that the crystalline crust of the Palaeozoic Platform, exhibiting features of the Variscan crust, reaches down to about the deep Mogilno-Ponętów-Wartkowice fault zone. The present interpretation has enabled a better recognition of both a tectonic character of this region and structural connections between deeper- and shallower-lying structures
W pracy, na tle budowy geologicznej środkowej części polskich Karpat Zachodnich, zostały przedstawione wyniki jakościowej interpretacji anomalii siły ciężkości i anomalii całkowitego pola magnetycznego Ziemi. Interpretacja anomalii grawimetrycznych poprzedzona została analizą gęstości skał fliszu karpackiego i podłoża. Mapy anomalii lokalnych o różnym stopniu detalizacji uzyskano dokonując transformacji pól anomalnych przy odpowiednio dobranych parametrach. Transformowane anomalie grawimetryczne i magnetyczne skonfrontowano z wynikami badań geologicznych i badań magnetotellurycznych. Wykazano zbieżność ujemnych anomalii grawimetrycznych ze śródgórskimi zapadliskami i strefami występowania okien tektonicznych oraz dodatnich anomalii grawimetrycznych z dodatnimi anomaliami magnetycznymi i elewacjami prekambryjskiego podłoża, rozpoznanego badaniami magnetotellurycznymi.
EN
The study presents results of qualitative interpretation of gravity anomaly and anomaly of the total intensity of the geomagnetic field against the background of the geological structure of the central part of Polish Western Carpathians. Interpretation of gravity anomalies was preceded by an analysis of density of Carpathian flysch and substratum rocks. Maps of local anomalies showing various degree of details have been obtained by transformation of anomaly fields with appropriately selected parameters. The transformed gravity and magnetic anomalies were confronted with geological research data and magnetotelluric data. Convergence of negative gravity anomalies occurrence with the intermontane depressions Orava - Nowy Targ and Nowy Sącz and the zones of tectonic windows occurrence as well as positive gravity anomalies with positive magnetic anomalies and Precambrian substratum elevations, were demonstrated.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.