Gravimetri

Størstedelen av tyngdekraften på jorda skyldes jordens enorme masse som kan tenkes konsentrert i jordens midtpunkt.

Hvis jorden ikke roterte og var fullstendig kuleformet og homogen, ville en ha samme tyngdekraft over alt på jordoverflaten. Dette er ikke tilfelle. Flattrykkingen ved polene gjør at en der er 21 km nærmere jordens tyngdepunkt enn ved ekvator, og sammen med sentrifugalkraften gjør dette at en har større tyngdekraft på polene enn ved ekvator.

I tillegg til avstanden til jordens massemiddelpunkt og jordrotasjonen er tyngdekraften avhengig av bergartenes geometri, beliggenhet og tetthet.

Måling av tyngdekraften

Hvis en måler tyngdekraften over en lett bergart, vil en få mindre tyngde enn normalt for breddegraden fordi en da har mindre masse like under observasjonspunktet. Over en malmforekomst eller bergart med stor tetthet vil en observere større tyngde enn normalt.

Nøyaktig måling av tyngdekraften, eller det en egentlig er ute etter, tyngdens akselerasjon (g), er tidkrevende og omstendelig. Da en utviklet instrumenter som hurtig måler relative verdier eller tyngdeforskjeller, fikk gravimetrien stor anvendelse innen malmleting og for beregning av mindre geologiske strukturer.

NGU har et Scintrex og et LaCoste & Romberg gravimeter. I grove trekk er slike in-strumenter fjærvekter. På et sted der tyngdens akselerasjon (g) er stor blir massen i fjæra dratt lenger ned enn på et sted med mindre g. Forlengelsen av fjæra er da et mål for g på stedet.

Enheten Gal (cm/sek2) blir ennå brukt når det gjelder tyngde, men i gravimetrien benyttes mest milligal (mGal). På våre breddegrader er g normalt ca. 9.81 m/s2 = 981 Gal = 981 000 mGal. På LaCoste & Romberg gravimeteret kan en lese av tyngdevariasjoner på 0.01 (mGal).

Bearbeiding og korrigering av tyngdemålingene

Når de innsamlede tyngdemålinger skal bearbeides, må en innføre en del korreksjoner, slik at de anomaliene en får fram kun skyldes forhold nede i grunnen. I tillegg til korreksjonene som utføres ved beregning av Bougueranomalien (målinger justert til et datumplan og man kan dermed sammenligne måleverdier fra forskjellige målestasjoner), korrigeres målingene for daglig drift. Denne skyldes gravitasjonseffekten fra sol og måne samt mekanisk drift i instrumentet.
En og samme målestasjon måles jevnlig under oppdragsperioden slik at det kan korrigeres for denne tidsavhengige variasjonen.
Korreksjoner som inngår i beregningene av Bougueranomalien er følgende:

• Breddegradskorreksjon Man korrigerer for et beregnet normalfelt. Korrigeringen tar hensyn til jordrotasjonen og at avstanden til jordas massemiddelpunkt er ulik ved forskjellig breddegrad.
• Friluftskorreksjon Det korrigeres for feltsvekningen fra havoverflaten til målepunkthøyden.
• Bouguerkorreksjon Man tar vekk effekten av bergartene mellom målepunk-tet og havnivået.
• Terrengkorreksjon Man tar hensyn til topografien omkring målestasjonen. Det er nødvendig at en har gode kart (helst digitale) over området rundt målepunktene.

Måleverdiene som avleses er relative. Man måler differansene i det gravimetriske feltet i de ulike målestasjonene. De relative målingene justeres til absoluttverdier ved å måle i en stasjon med kjent absoluttverdi. Etter at reduksjonsarbeidet er gjort, og en trekker fra den tyngde en teoretisk skulle ha på stedet, vil en få Bougueranomalier.

Tolkning

En tyngdeanomali kan skyldes et uendelig antall kombinasjoner av tetthetskontraster og dimensjoner på den kroppen en har nede i bakken. Men som regel kjenner en tetthetsverdiene til bergarter i undergrunnen, og en har også andre opplysninger om geologien som begrenser antall muligheter.

Man tolker en tyngdeanomali ved å lage sannsynlige modeller og beregne hvilke anomalier disse ville forårsake. En sammenlikner så med de observerte anomaliene og varierer dimensjonene på modellene til en får samme anomalier som de observerte.