Gravitasjonsfeltet varierer med bergartenes tetthet
Gravitasjon er en tiltrekningskraft som virker mellom legemer. Større legemer har større gravitasjonskraft. Planeten jorda tiltrekker seg derfor alt som er på den. Det kalles tyngdekraft. Vi kan tenke oss et punkt i jordas sentrum som vi kaller jordas gravitasjonssentrum, og at alt som er innenfor jordas gravitasjonsfelt, trekkes mot dette punktet. Tyngdekraften påvirkes av jordas rotasjon og avstanden til sentrum. Tyngdekraften minsker med økende avstand fra tyngdepunktet, slik at tyngdekraften ved ekvator er derfor mindre enn ved polene.
Jordas gravitasjonsfelt varierer med hvilke bergarter som finnes i jordskorpa, og hvilken tetthet disse bergartene har. En tung bergart har lav porøsitet og høy tetthet, en porøs bergart er lettere og har lavere tetthet. Porøse bergarter kan inneholde væske eller gass som også har ulik tetthet.
Vann er tyngre enn olje og gass, og porøse bergarter som inneholder vann, har derfor høyere tetthet og sterkere gravitasjonskraft enn porøse bergarter som inneholder petroleum. Store gassfelt, som Troll i Nordsjøen og Groningen i Holland, kan dermed også identifiseres med gravimetri.
Målinger av jordas gravitasjonsfelt gjennom mange år har gitt oss nok gravitasjonsdata til å konstruere et ideelt gravitasjonsfelt for hele jordkloden. Et ideelt gravitasjonsfelt viser hvordan det ville ha vært hvis jorda hadde vært bygget opp av homogene (ensartede) bergartslag, men med forskjellig tykkelse som hver for seg ville hatt forskjellig egenvekt. Vi bruker dette ideelle gravitasjonsfeltet som et referansefelt for en ideell geologisk modell.
Variasjoner i gravitasjonsfeltet er interessant
Et gravimeter måler variasjoner i jordas gravitasjonsfelt. Målemetoden heter gravimetri og brukes tidlig i en kartleggingsfase. Vi søker etter indikasjoner på om det er interessant å lete etter olje og gass eller mineraler i et avgrenset område.
Når målingene viser at gravitasjonsfeltet i området er konstant, er sannsynligheten for å finne petroleum liten. Når gravitasjonsfeltet varierer, betyr det at bergartene i undergrunnen har forskjellig tetthet, og dermed at det kan finnes petroleum. Slike variasjoner i gravitasjonsfeltet kalles gravitasjonsanomalier. Etter at gravitasjonsanomaliene er kartlagt, blir gravitasjonsdataene kombinert med geologiske modeller. Dette gir grunnlag for å finne områder som er interessante nok til å lete videre etter petroleum.
De gravimetriske metodene kan også brukes til å lokalisere mineraler og andre forekomster av interesse, som for eksempel salt og malm. I noen sedimentasjonsbassenger finnes saltdiapirer eller saltstokker dannet av store mengder salt. Disse er det viktig å kartlegge fordi det ofte kan finnes petroleumsreservoarer i porøse bergarter (sedimenter) i nærheten. Siden salt har lavere tetthet enn de fleste andre bergartsmineraler, er de lette å finne med gravimetriske målinger. På Ekofiskfeltet i sør i Nordsjøen er det mange reservoarer rundt saltdiapirer.
Gjennomføring av gravitasjonsundersøkelser
Gravitasjonsundersøkelser utføres ved å frakte måleinstrumenter (gravimetre) med små fly. Flyene kan dekke store områder på kort tid. I de siste tiårene har vi også brukt små variasjoner av banene til satellitter for å lokalisere regionale uregelmessigheter i jordas gravitasjonsfelt. I motsetning til mange andre kartleggingsmetoder er gravimetri en passiv metode. Det vi si at vi måler variasjoner i jordas naturlige gravitasjonsfelt over et område uten å påvirke det.
En undersøkelse av gravitasjonsfeltet skjer ved at vi deler et kartområde inn i et rutenett. Vi plasserer målestasjonene slik at de dekker hele området og har noen få områder med overlapp som brukes som kontrollpunkter.
På kontrollpunktene, eller referansepunktene, måler vi den «sanne» verdien av gravitasjonsfeltet. Her må vi bruke helt spesielle instrumenter, og målingene tar lang tid. Disse kontrollpunktene bruker vi som referanse for kalibrering av både måleinstrumentene og de gravimetriske målingene.
Tolking av måleresultatene
Det vi kartlegger, er hvordan gravitasjonsfeltet varierer. Vi måler den absolutte styrken på gravitasjonen på noen referansepunkter for å bestemme områdets bakgrunnsgravitasjon, og så regner vi ut, og kartlegger, forskjellene mellom gravitasjonene på målepunktene i rutenettet i forhold til bakgrunnsgravitasjonen. På den måten forsøker vi å finne anomalier i gravitasjonsfeltet og dermed om det er porøse bergarter med mulighet for petroleumsfunn.
Gravimetriske kart
Gravimetriske kart (Bouguer-kart) brukes til å bestemme hvilke områder som vil være interessante å undersøke videre. Kartene lages på grunnlag av de gravimetriske målinger og ved hjelp av kunnskap om den lokale geologien.
I kartene fargelegges områdene etter størrelsen på gravitasjonskreftene. Områder som har lavere gravitasjon, er merket med blå, grønn og gul farge. Disse feltene viser hvor det kan være interessant å lete videre etter petroleum.