Takaisin sivulle Geofysiikan tutkimus.

Gravimetria

Tutkimalla Maan painovoimakenttää eli maan vetovoiman kiihtyvyyttä ja sen paikallisia muutoksia saadaan tietoa maan sisäisestä rakenteesta maa- ja kiviaineksen tiheys-vaihteluiden kautta.

Kivilajien tiheys riippuu niiden mineraalikoostumuksesta ja rakenteesta. Esimerkiksi mafiset ja ultramafiset kivet ovat yleensä tiheämpiä kuin happamat syväkivet tai sedimenttikivet. Kivilajien tiheyserot aiheuttavat mitattavissa olevan muutoksen (anomalian) painovoimakenttään.

Painovoimaa voidaan mitata joko absoluuttisena suureena  tai suhteellisena arvona, eli erona verrattuna johonkin toiseen havaintopaikkaan. Jälkimmäinen tapa on yleisempi ja edullisempi sovelletun geofysiikan tutkimuksissa.

Painovoimaa havainnoidaan gravimetrilla, joka on periaatteessa erittäin herkkä jousivaaka. Sovelletun geofysiikan mittauksissa gravimetrien tarkkuus on yleensä 0.1-0.01 mgal (milligal= 10^-5 m/s2). Kun muistetaan, että maan normaali-painovoima on n. 9.8 m/s², niin gravimetrilla tutkitaan maan vetovoiman kiihtyvyyttä jopa miljardisosien tarkkuudella.

Perinteisesti painovoimamittauksia on käytetty malminetsinnässä ja kallioperän rakennetutkimuksissa, kun on haluttu selvittää kuinka syvälle jokin geologinen rakenne ulottuu. Painovoimamenetelmää käytetään nykyään enenevässä määrin myös maaperätutkimuksissa.

Magnetometria

Maapalloa ympäröi magneettikenttä, joka nykyisen tietämyksen mukaan aiheutuu maan ytimen ja vaipan rajalla (n. 2600 km syvyydessä) olevien sähkövirtojen vaikutuksesta. Maan magneettikenttä on tärkeä, sillä se suojelee elämää auringon haitalliselta säteilyltä. Geomagneettinen kenttä muistuttaa sauvamagneetin kaksinapaista (dipolin) kenttää. Sen voimakkuus on n. 65.000 nT navoilla ja puolet pienempi ekvaattorilla (nanotesla= 10^-9 Vs/m²).

Kuten rauta sauvamagneetin lähellä, myös maassa olevat magneettiset kivet magnetoituvat maan magneettikentässä. Magnetoituman voimakkuus riippuu kivissä olevien ferromagneettisten mineraalien, lähinnä magnetiitin ja magneettikiisun, laadusta ja runsaudesta. Magnetoitumisen voimakkuutta kuvaava petrofysikaalinen suure on nimeltään magneettinen suskeptibiliteetti. Kivissä voi indusoituneen magnetoituman lisäksi olla myös pysyvää, ns. remanenttia magnetoitumaa.

Mittaamalla magneettikentän voimakkuuden vaihteluita maan pinnalla, ilmassa tai poranreiässä saadaan epäsuoralla tavalla tietoa siitä missä magnetoituvat kivet sijaitsevat ja kuinka voimakas on niiden magnetoituma, mikä auttaa selvittämään niiden mineraalikoostumusta.

Magneettikenttämittauksia on perinteisesti käytetty kallioperäkartoituksessa (erityisesti aerogeofysiikan mittauksissa), malminetsinnässä ja litosfäärin syvätutkimuksissa. Remanentin magnetoituman mittaamiseen liittyvien paleo-magneettisten tutkimusten avulla on voitu selvittää mm. mantereiden liikkumista. Viimeaikoina myös arkeologiset sovellutukset ovat myös yleistyneet.