Gravitációs módszerek

A földi gravitációs tér mérése, az inhomogenitások értékelése a geofizikai kutatások egyik fontos ága, melyet a gyakorlatban főként az ásványi nyersanyagkutatásban hasznosítanak. A Föld tömege által keltett gravitációs erőtér szoros kapcsolatban van a Föld alakjával. A gravitációs geofizikai mérések során a Föld nehezen meghatározható geometriai alakja helyett képzetes, „geofizikai” alakot választottak. Ez az un. geoid; azaz egy olyan felület, amelyik mindenütt merőleges a helyi nehézségi erőtér irányára. Mivel a felszín alatt elhelyezkedő, különböző sűrűségű és szerkezetű kőzettestek a gravitációs térben kisebb-nagyobb eltéréseket, anomáliákat hoznak létre, ezért a geoid alakját a lehető legpontosabban meg kell határozni ahhoz, hogy az ettől való eltérésből következtethessünk a Föld belsejének tömegeloszlására. A gravitációs mérések és kutatások első eszköze az Eötvös Loránd által tökéletesített, és gyakorlati nyersanyag-kutatási célokra alkalmassá tett torziós inga volt. A műszert eredetileg egy elméleti fizikai probléma eldöntésére szerkesztette Eötvös (a tehetetlen és a gravitáló tömeg azonosságának méréssel történő igazolására). Kísérlete Einstein relativitás-elméletének egyik legfontosabb kísérleti megalapozása volt. Az ásványi nyersanyagkutatásban való felhasználás Böckh Hugó geológus ötlete volt. Eötvös és Böckh a világon elsőkként a Celldömölk melletti Ság-hegy bazaltkúpján bizonyították méréseikkel azt, hogy a környezetüktől eltérő sűrűségű kőzettestek kimutatható gravitációs anomáliát okoznak.

Manapság a gravitációs erőt mérő un. graviméterekkel a Föld vonzerejének 100 milliomod részét kitevő térerősség-változások is kimutathatóak. Mivel a gravitációs erő a Föld középpontjától távolodva csökken, érzékeny graviméterekkel nagy pontossággal lehet magasság különbséget is mérni, ha egy ismert tengerszint feletti magasságból lefelé vagy felfelé indulunk. A gravitációs méréseket a szárazföldi területek felszínén, tengeren (tengerfenéken vagy hajókon), fúrólyukban, repülőgépen és műholdakon végeznek. A mérések során a nehézségi gyorsulás gradiensét, magát a nehézségi gyorsulást vagy annak relatív megváltozását vizsgálják, elsősorban a hely, de gyakran a hely és idő függvényében. Abszolút és relatív gravitációs méréseket különböztetünk meg. Az abszolút „g” mérések során egy adott pontban a nehézségi gyorsulás értékét határozzák meg nagy pontossággal. Abszolút gravimetriás méréseken alapszanak a nemzetközi gravimetriás alaphálózatok. A nyersanyag kutatású gravitációs mérés relatív, ugyanis elegendő a nehézségi gyorsulás megváltozását mérni a területen elhelyezkedő bázisállomáshoz képest. A gravitációs anomáliák a szükséges korrekciókkal ellátott mért gravimetriás adatok és az ugyanazon területre vonatkozó elméleti (normál) értékek közötti különbségként definiálhatók.