重力勘探
重力勘探：观测地球表面的重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。
重力异常：在重力勘探中，将由于地下岩石，矿物密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度差异引起的重力变化，成为重力异常。
引力位重力位关系：重力位等于引力位及离心力位之和，重力位处处连续而有限。
引起重力异常的原因
地壳厚度的变化；
结晶基岩内部成分、构造和基底顶面的起伏；
沉积岩的成分和构造；
金属矿及其它矿产的赋存；
剩余密度：地质体密度与围岩密度的差称为地质体的剩余密度，即?σ=σ?σ0，该地质体相对于围岩的剩余质量为?σ?V
第三章重力测量仪器
绝对重力测定
测量地球上某点的绝对重力值，绝对重力测量测的是重力的全值。原理：动力法，观测物体的运动状态（时间与路径），用以测量重力的全值。
相对重力测定
测定地球上两点间的重力差值（即各点相对于某一基准点的重力差）。原理：静力法，观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值。
零点位置：选取平衡体的某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置。
影响重力仪精度因素：
温度、气压、电磁力、安置状态不一致
零点漂移：
弹力重力仪中的弹性元件，在一个力（如重力）的长期作用下将会产生蠕变和弹性滞后（弹性疲劳）等现象，致使弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变而导致仪器读数的零点值随时间而不断变化。。
怎样克服零漂：制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零点漂移小并努力做到使它成为时间的线性函数。
零点读数法含义及意义（优点）：p37
第四章重力测量
重力测量分类（按空间位置）：地面重力测量、地下重力测量、海洋重力测量、航空重力测量、卫星重力测量
重力测量分类（按地质任务）：区域重力调查、能源重力勘探、矿产重力勘探、水文及工程重力测量、天然地震重力测量等。各自解决的地质问题见p53-p54.
比例尺的确定：
重力概查：1:100万，1:50万，用于区域构造和壳慢深部构造
重力普查：1:20万，1:10万，用于能源普查和成矿远景区
重力详查：1:5万，1:2.5万，盆地内或成矿区，基底构造，局部构造，岩体，小断裂等
重力细测：1:1万以上，浅部小构造，小局部地质体
测网的大小布设规律：
1、在小比例尺测量中，没有严格要求，可以沿一些交通路线布置，并使测点均匀分布全区，在图上每平方厘米能有0.5到3个测点。在详查或更大的比例尺中，则要建立比较规则的测网。
2、对于走向不明或折于等轴状的勘探对象，宜采用方形网，即点线距相等
3、对于在地表投影有明显走向的勘探对象，应用矩形网，测线方向与其走向垂直。
基点网：重力仪在测点上进行观测时，需要有一些精度更高，重力值已知的点来控制，这些点称为基点。重力基点在观测时都要联成封闭的网络，这些网络叫做基点网。
基点网的作用：
1、控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累
2、检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数
3、推算全区重力测点上相对重力值或绝对重力值
闭合差：
平差：每个环路的闭合差按照一定的方法和条件分配到相应环路的每个边上，使分配后环路上各边重力增加量满足这一条件。
重力仪的静态试验及目的：
将仪器置入安静，通风的楼房一层或平方室内，每隔20-30min观测一次，同时记录室内温度，连续进行24h以上的观测。
目的：了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化，受气温变化的影响大小或在抽气前度数的变化和稳定性。
重力仪的动态试验及目的：
在接近野外施工条件下进行，选取具有一定重力差的两个点，采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。两点间单程观测时间间隔约10-15min，同时记录气温。试验时间应超过开工前和收工后各一小时。并不少于12h。
目的：了解仪器动态混合零点漂移的速率，动态观测下达到的可能精度，最佳工作时间范围和确定最大线性零点漂移时间间隔。
重力仪的一致性试验及目的：p57
重力仪格值标定：p57
海洋重力勘测的干扰效应：
1、厄缶效应：因运载体相对于地球运动改变了作用在重力仪上的离心力而对重力产生的影响。又
称科里奥利加速度。
2、水平加速度影响：因波浪或机器震动等因素引起运载体在水平方向上的周期性加速度对重力的
影响。
3、垂直加速度影响：因波浪或机器震动等因素引起的周期性垂直加速度对重力的影响
4、交叉—耦合效应：又称C—C效应。当旋转型海洋重力仪安装在陀螺稳定平台上进行测量时，周
期相同、相位相差π/2的垂直加速度和水平加速度共同作用在摆杆上的一种效应。
单位换算：
第五章重力资料整理、重力异常的获得及均衡重力异常
三种异常和对应的校正：P83
自由空气重力异常：对观测重力值仅做高度校正和正常场校正
布格重力异常：对观测值进行地形校正，布格校正（高度校正和中间层校正）和正常校正后获得的
均衡校正：这项校正即使计算“移去”或“填补”的物质在测点处引起的引力铅直分量，即均衡校正值，然后加到布格异常中去，得到均衡重力异常。
（有公式查书）
自由空气重力异常地球物理意义：
自由空气重力异常反映了实际的地球形状和物质分布与大地椭球体的偏差。大范围内负的自由空气异常，说明该区域下方物质的相对亏损，而正的自由空气异常则表明有物质的相对盈余。
布格重力异常地球物理意义：
经地形校正和布格校正后，相当于把大地水准面上多余的物质消去了，作了正常场校正后，大地水准面一下按正常密度分布的物质也消失了。因而布格异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响，也包括地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损或盈余的影响。所以，布格重力异常除有局部的起伏变化外，从大范围来说，在陆地，特别山区，是大面积的负值区，山越高，异常负得越大，在海洋区，则属大面积正值区。
第六章岩石的密度
决定岩石密度的主要因素：
1、岩石中各种矿物成分及其含量的多少
2、岩石中的孔隙大小和空隙中的充填物的多少
3、岩石所受压力的大小
火成岩的密度特征：
其密度值随岩石中铁镁暗色矿物的百分量逐渐增加而变大
沉积岩密度特征：
1、沉积岩的密度随孔隙度的减小而呈线性增大。
2、时代较老的沉积岩要比时代新的同类岩石的密度要大些。
3、盆地边缘的密度增大，而向盆地中心密度逐渐较小。
变质岩的密度特征：
1、区域变质的结果，将使变质岩的密度比原岩要大
2、动力变质的结果使岩石的密度比原岩要低，但若发生硅化，碳酸盐化或重结晶，则变质后密度
比原岩要大些
3、在不同构造单元中，同一时代的变质岩密度相差不大，但时代越老密度往往越大
4、金属矿的密度要比非金属矿的密度大。
常用密度：水海水
岩石标本密度测定原理：P105
第七章重力异常正问题
正演：给定地下某种地质体的形状、产状、和剩余密度等，通过理论计算求取它在地面上或空间范围内引起的异常大小、特征、和变化规律等。即“由源求场”
反演：依据已获得的重力异常特征、大小、分布等，并结合地质、钻探、及其他地球物理资料，求解重力场源体的空间位置、大小、产状和场源密度等。即“由场求源”
规则几何模型重力异常相关计算：P115，会用已知推未知
复杂模型的计算方法、思想
线密度：
面密度：
如何构造密度体：p138
第八章重力异常反问题
规则几何体的反演
选择法和人机交互反演法的原理，优缺点：见应用地球物理重点。
多解性的原因：
1、不同密度体重力异常的等效性
2、观测重力异常信息的不完整性，即没有观测到一个地质体引起的完整异常。
3、观测重力异常数据的噪声
限制多解性的方法：
1、在计算过程中尽可能利用已知的地质，地球物理及钻探资料对所求的场源体参数施加约束。
2、综合其他地球物理勘探方法求解。
3、提高仪器的测量精度，以及改正各项校正的计算方法，以获得更精确的数据。
4、加限制条件，较少未知量个数。
第九、十章重力异常解释及应用
异常对应的地质解释：P236
重力梯级带
（1）基本特征：重力异常等值线分布密集，沿走向延伸较长，异常值向垂
直于走向的某个方向单调上升或下降。
（2）相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。
（3）可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同
密度的岩体的陡直接触带；地层的拗曲。
断裂构造识别标志：P238
中国的重力梯级带：
在布格重力异常图上，分布着一些重要的梯级带，主要为NE向和近EW向，其次为NW向和SN向。
(1)东部梯阶带主要走向为北东或北北东，仅个别地段为东西或北北西向。
(2)西部地区重力梯阶带走向以东西走向为主，个别地段为北西或近南北。
(3)巨大重力梯阶带大多与我国主要褶皱山系平行或重合，在莫霍面深度图上
表现为陡坡带。
石油天然气勘探中重力法的应用：
1、区域地质构造的研究及油气远景区的预测
2、寻找古潜山和封闭构造
3、探测油气藏
重力勘探的应用
1. 研究地球深部构造和动力学。如，地壳厚度变化/莫霍面起伏，深大断裂部位
和延深情况、地幔密度不均匀性，地壳均衡等。
2. 研究大地及区域地质构造，划分构造单元，圈定盆地。
3. 探测、圈定隐伏岩体或岩层，追踪断裂，基岩、构造填图。
4. 能源勘探。圈定含油气、煤等盆地；盆地形状和深度，盆地内沉积层厚度、
内部构造，含油气构造，直接探测油气。
5. 矿产勘探。圈定金属及非金属矿产成矿（远景）带，圈定成矿岩体，追踪矿
体。
6. 工程地质勘察。如浮土下基岩面起伏、断裂、空洞。
7. 水文地质勘察。如利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等，地热田勘查。
8. 考古(微重力测量)。
第一章
2.假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大？有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大（因为2
0lim
r GM
r →→∞）。对不对？为什么？
2、位于球心处单位质点的引力应为0。
此说法错误。按照牛顿万有引力球心处所受的引力应为地球每一点对球心单位质点的引力的合力，即
2M
dm F G ρ
ρρ
=?
，其中dm 为单位质元，
ρ
ρ
为任一质点到dm 方向的单位矢量，2222()()()x y z ρξηζ=-+-+-。又因为假定地球为一个密度均匀的正球体，所以某一个质元对球心点
的引力在相对方向必定有一个与其大小相同方向相反的引力，所以位于球心处单位质点的引力应为0。
（1）dv G F v
?=3ρ
ρ
σ
2222()()()x y z ρξηζ=-+-+-如观测点p 点在质量分布区域内或其边缘上，则ρ会趋于零，上式不成
立；
（2）球壳内部的任意点场强度都等于零；
（3）在有质量分布的区域不再满足拉普拉斯方程，而满足泊松方程。
3.重力等位面上重力值是否处处相等？为什么？如果处处相等，等位面的形状如何？如果重力有变化，等位面的形状又有何变化？
3、答：不相等。
等位面上各点的重力值等于等位面上该点沿内法线方向的梯度或外法线方向的负梯度。所以当某两
点梯度值不等时，重力值是不等的。
如果处处相等则相邻等位面应该是相互平行的。
如果重力有变化则说明等位面不是相互平行的，有疏密的变化。
4.将地球近似看成半径为6370km 的均匀球体，若极地处重力值为9.8m/s 2，试估算地球的总质量为多少？
4、答：极地的重力值即为万有引力值。此处地球为均匀球体所以有：
2
2
22
24
11
9.86370000 5.96106.6710GMm
F mg r GM
g r
gr M G -=
==?===??
所以地球质量是245.9610kg ?
第二章
5.请考虑如图2.1所示的两种剖面情况，能否在地面上观测出有相对变化的重力异常来？这对重力勘探的应用条件提供了什么启示？
5、（a ）图观察不出重力异常的变化，（b ）图可以观察出重力异常的变化。
我们可以看出重力勘探只能应用于地下物质横向上有变化的情况。
6.请给出图2.2中各剖面内研究对象（划斜线的部分）的剩余密度值。
6、剩余密度为地质体与周围围岩的密度差。(a)2313,σσσσ-- ; (b)2313,σσσσ--;(c)2313,σσσσ--
7.“同一质量的地质体在各处产生的重力异常应该都一样。”你能指出这一说法的正误吗？
7、此说法错误。
重力异常值是剩余质量产生的附加引力在z 轴方向的分量。而剩余质量决定于体积和剩余密度，剩余密度又决定于地质体与围岩密度差，所以同一质量的地质体在不同地方因周围的围岩密度，及体积差异不同所产生的剩余密度是不同的，所以同一质量的地质体在各处产生的重力异常不应该都一样。
8.若有一剩余质量为50×410t 球形矿体（可当作点质量看），当其中心埋藏深度
为100m 时，请计算：
① 在地面产生的异常极大值是多少？
② 异常值为极大值的1/3的点距极大值距离为多少米？
③ 若该矿体与围岩密度分别为3.0g/cm 3和2.5g/cm 3，该矿体的实际质量是多少？
8、1）在地面产生的极大值应在地质体正上方，所以异常极大值为
2）2
43
11
2
62()5010106.6710(100)1
3.33510(/)
3
Mm g F G
r l l m s --?==+??=??+=??所以
100
1001000.73273.2(m)
l ===?=
3）根据给定的围岩密度和地质体密度可知剩余密度是0.5g/cm 3＝500kg/m 3所以可知矿体体积为
7
63501010500
V m ?==所以实际质量应为69300010310M V kg ρ=?=?=?
第三章
2、衡量重力仪性能好坏的主要指标是哪些？
答：测量精度；读数精度；直接测量范围；测程范围；格值；读数范围内格值变化；亮线灵敏度；恒温温阶；恒温精度；零点漂移；电源；净重。
8、什么是重力仪的零点漂移？研究它具有什么现实意义？如何才能消除这一因素的影响？ 答：弹性重力仪的弹性元件在一个力（如重力）的长期作用下会产生蠕变和弹性滞后（弹性疲劳）等现象，致使弹性元件随时间推移产生极其微小的永久形变。严重影响重力仪测量精度，带来几乎不可克服的零点漂移。重力仪读数随时间而改变的现象称零点漂移。
max 2
4311
2
625010106.67101003.33510(/)
Mm
g F G
r m s --?==??=??
=?
研究零点漂移是为了掌握它的变化规律，进而消除它对重力测量的影响。
为消除这一影响，必须获得重力仪零点飘移的基本规律和在工作时间段内零点飘移值的大小，以便引入相应的校正。在制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零点飘移小并努力做到使它为时间的线性函数。这一点，在恒温精度提高以后，是衡量重力仪性能好坏的重要标志。此外，在野外工作中，必须在一批重力值已知的重力基点网的控制下进行测量，才有可能进行零点校正。
9、想想看，为什么在同一点上不同仪器的读数会不同？且同一台仪器在不同时刻的读数也不
同？
答：不同仪器采用的测量原理、安装精度、格值、测量精度不同。
同一台仪器因具有零点漂移而使得不同时间的读数不同。
第四章
2、重力基点的作用是什么?如何保证基点的精度高于普通点?
答：重力基点的作用：控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数，推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。
如何保证：应用一台或多台精度高的仪器观测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进行，环路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环路中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网进行平差。
4、野外工作中，普通点的观测为什么必须起于基点又终止于基点?为什么要在规定时间间隔内到达下一个基点?
答：重力仪本身存在着无法消除的零点漂移，随观测时间的延长，零点漂移积累越大，且往往不是与时间呈线性关系。因此需起始于精度更高的基点，终止于更高的精度点来更好察觉零点漂移，在规定时间内是因为零点漂移一般不呈线性，而在短时间内可以看作线性。
第五章
3、关于布格校正，请回答以下问题：
①中间层校正与高度校正的物理含义是什么？
h和低了2h的两个测点上的布格校正公式。
②给出比总基点所在水准面高出
1
③试分析，由于密度测定不准和高程测定不准确，各会给最终的布格异常图带来何种影
响？
④设沿东西向剖面AB的自然地表进行重力测量。如果经过仔细的各项校正后，异常为
250g.u.的常数（见图5.2），请分别讨论并绘出不作布格校正、不作高度校正和不作中间层校正时，异常曲线将会变成什么样子（设地表岩层平均密度为2.0g/cm3）?
答：1）中间层校正是消除过测点的平面与某一水平面（某水准面或大地水准面）之间的均匀物质层在测点的重力效应。
高度校正是消除地球参考椭球体在测点处和该测点位置对应的椭球体表面（或大地水准面）处产生的重力效应之差。
2）布格校正公式为
{}{}{}373[3.086(10.0007cos 2)7.210{}0.419{}0.2095
{}{}]{}{}b h g u g u g u m g cm m m
m
g g g h g cm h h R σ?σσ---?=?+?=+-?-+
简单的布格校正公式为
{}3
(3.0860.419{}){}b m g u g cm
g h σ-?=-
因此，当测点比总基点所在水准面高出h 1时，其布格校正公式为：
{}{}{}1
371311[3.086(10.0007cos 2)7.210{}0.419{}0.2095
{}{}]{}{}b h g u g u g u m g cm m m
m
g g g h g cm h h R σ?σσ---?=?+?=+-?-+
或
当测点比总基点所在水准面低了h 2时，其布格校正公式为：
{}{}{}2
372322[3.086(10.0007cos 2)7.210{}0.419{}0.2095
{}{}]{}{}b h g u g u g u m g cm m m
m
g g g h g cm h h R σ?σσ---?=?+?=+-?--+
--
或{}32(3.0860.419{}){}b m g u g cm g h σ-?=--
3）密度不准会影响中间层校正，高程不准会影响高度校正。而布格异常则由高度校正和中间层校正合并进行。
{}31(3.0860.419{}){}b m g u g cm g h σ-?=-
布格校正的均方误差为（P87式5-29）：
b ε=根据上式根号下第一项可知，由于中间层校正密度一定，高程误差的出现往往是随机的，会使布格异常图产生随机分布的扰动；由根号下第二项可知，密度误差将可能引起与地形起伏有关的虚假异常。
4）不做布格校正时，地形平整处重异常不变，地形隆起各点重异常值为
3250..(3.0860.419{}){}250..449.6..199.6..m g cm g u h g u g u g u σ---=-=- ；
不做高度校正时，地形平整处重异常不变，地形隆起各点重异常值为
250.. 3.086{}250..617.6..267.2..m g u h g u g u g u -=-=-；
不做中间层校正时，地形平整处重异常不变，地形隆起各点重异常值为
3250..0.419{}{}250..167.6..417.6..m g cm g u h g u g u g u σ-+=+= 。
8、在有起伏的自然地表面进行重力测量，经各项校正后所获得的重力异常是大地水准面（或
总基点所在水准面）上的异常还是原测点处的重力异常，为什么？ 答：经过各项校正后所获得的重力异常任然是在原测点处的重力异常。因为各项校正只是消除了地形起伏及正常地球在测点产生的重力值，对剩余密度体产生的重力异常没有影响。 10、试证明：圆锥体在其顶点处引起的重力异常为⊿max
g
=2 G σh(1-cos )。式中h 为锥
体高度， 为锥体的半顶角；并由此式再证明锥体顶点处的地形校正值为δT g =2 G σh
cos 。 证明：
圆柱坐标系下重力异常公式为：222
1
1
1
3222
(r z )
r z r z rz g G d drdz θθσθ?=+?
??
以圆锥体顶点为原点，z 轴竖直向下，对于圆锥体表面任一点有tan r z α=积分限为：
1212120,2;0,;0,tan z z h r r h θθπ
α======，则圆锥体在顶点处的重异常可表示为：
2
22
1
11
3222
2tan 3
222
tan 30
222
tan 122200
0(r z )(r z )2(r z )
2(r z )212(1cos )2(1cos )
r z r z h z h
z z h
h
h
rz
g G d drdz rz
G d drdz r
G zdz dr
G zdz G dz G dz
G h θθπ
ααα
σθσθπσπσπσπσαπσα-?=+=+=+??=-+??????= ?=-=-?
??
??
?
??
?
??
所以圆锥体顶点处的地改值为
22(1cos )
2cos T g G h G h G h δπσπσαπσα
=--=
第六章
1. 决定各类岩（矿）石密度的主要因素是哪些？
答：根据大量测定和研究结果认为，决定岩石密度的主要因素是： 1)岩石中各种矿物成分及其含量的多少；
2)岩石中的孔隙度大小及孔隙中的充填物的多少； 3)岩石所受压力的大小。
2. 在计算重力异常过程中，有哪几项校正需要密度参数？并分析如果密度参数确定的不准会
对异常有何影响？
答：中间层校正，地形校正，布格校正（中间层校正和高度校正合称布格校正）。地形校正不准会产生与地形相关的虚假异常，由于地形校正一般为正，所以当校正密度小于实际密度时，校正的值小，会使校正后的值偏小，反之则偏大；中间层校正为负，所以如果校正密度小于实际密度，则会使校正后的值偏大，反之则偏小。密度参数测定不准时，布格校正的变化规律与中间层校正的规律相同（因为布格校正包括中间层校正和高度校正，而高度校正与密度参数无关），另外，根据P87布格校正均方误差公式，根号下第二项中密度误差和高程是乘积关系，因而微小的密度误差会因跟高程相乘而被放大，产生与地形起伏有关的虚假异常。 3. 测定或确定岩（矿）石的密度有几种常用的方法？简单说明各种方法的测定过程。 答：
1) 可用岩（矿）石密度值表 2) 标本密度可用天平测定法 3) 标本密度可用密度仪测定法 4) 重力剖面测量法
5) 重力测井法
6) （个人认为：题目问的是实验室条件下测定岩矿石密度的方法，所以前三种为正确答案，
而后面的重力剖面测量法等是测定岩层或地层密度的方法。） 天平测定法：标本在空气中的重量为1p 水中重量为2p
排水体积V ，0σ为水密度
120P P V g σ-=所以
12
0P P V g σ-=
1
00
1212120P m m mg P P V P P P P g σσσσ=
===---
对于多孔标本，为防止水分浸入空隙而影响测定结果，可在标本表面涂一层石蜡。
密度仪的使用规划：
1)安装仪器，调平后刻度盘应垂直。
2)秤臂B 端挂上挂钩，同时调节A 端秤臂上左端配重螺丝，使转动系统处于随遇平衡状态。
3)B 端挂上标本，A 端放置砝码，调节砝码的重量，使指针指到刻度n 。 4)将标本浸在水中，待平衡稳定后，指针所示的刻度值就是该标本密度值。
利用密度仪测定的精度可达0．0l ～0．023
/g cm ，其效率比天平高3～4倍。
第七章
1. 什么是解重力异常的正演问题？
答：所谓正演问题就是给地下某种物质体的形状、产状和剩余密度等。通过理论计算求取它在地面上或空间范围内引起的异常大小、特征和变化规律，即“由源求场”。 2. 解正演问题的基本方法有哪些？
答：一、简单规则几何模型体重力异常的计算：直接利用重异常公式求解； 二、横截面不规则二度体的计算：量板法、多边形截面法；
三、不规则形状三度体重异常的计算：直立面元法、水平面元法、直立线元法； 四、单一密度分界面重力异常的计算：扇形域量板法、方域计算法。 3. 指出下列叙述中的错误所在：
① 一个背斜构造，它一定会产生一个正的重力异常；而一个向斜构造上则一定引起一个负异
常。
② 一个地质体引起的重力异常越大，它所对应的重力水平梯度也一定大。 ③ 两个同样形状和大小的地质体一定产生完全一样的重力异常。
④同一个地质体，当埋藏深度不变仅剩余密度加大一倍（如设σ=1 g/cm 3和σ=2 g/cm 3两种情形），则在过中心剖面上两种情况下的异常曲线数值也相差一倍，所以两条异常曲线互相平行。 答：
① 不一定，正的重力异常或负的重力异常影响因素不只与高度有关。重力异常与剩余密
度有关，不知剩余密度所以不确定。一般说来，下覆岩层密度大，背斜一般呈现正异常；向斜呈现负异常。
② 重力水平梯度，指重力大小在水平方向变化的快慢程度，重力异常大但水平梯度不一
定大。
③ 形状、大小一致的地质体，其重异常受埋藏深度和剩余密度的共同影响，埋藏深度和
剩余密度不同，则剩余质量可能不同，因而其产生的重异常也可能不同。 ④ 不对，在题设条件下，当剩余密度增大1倍时，剩余质量增大1倍，则引力增大1倍，
所以重异常数值在最大值处相差一倍，但是，两条异常曲线并不平行，在无限远处两条异常曲线值均趋于0。
6. 当球体、水平圆柱体及铅垂台阶的中心埋藏深度都是D ，剩余密度都是σ，且台阶的厚度
正好是球体与水平圆柱体的半径R 两倍（R ≤D 时），请计算
max
sph g
?：
max
cyl g
?：
max
step g
?=?:?:?
式中
max sph
g
?,max cyl
g ?,max step
g
?分别是球体、水平圆柱体、铅垂台阶引起的重力异常极大值。 答：我们根据已知公式可得；
球体：3max 22
4
3sph
G R GM g D D
πσ?== 水平圆柱体：
2max
22cyl G R G g
D D λσπ?==（其中λ为单位长度圆柱体的剩余质量（称为剩余线密
度）2r λσπ=
——P117） 台阶：max 2()224step
g G H h G R G R πσπσπσ?=-==
所以32222
4
23::42::23G R R G G R D D
R R D D
πσσππσ=
重力勘探 重力勘探：观测地球表面的重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 重力异常：在重力勘探中，将由于地下岩石，矿物密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度差异引起的重力变化，成为重力异常。 引力位重力位关系：重力位等于引力位及离心力位之和，重力位处处连续而有限。 引起重力异常的原因 地壳厚度的变化； 结晶基岩内部成分、构造和基底顶面的起伏； 沉积岩的成分和构造； 金属矿及其它矿产的赋存； 剩余密度：地质体密度与围岩密度的差称为地质体的剩余密度，即?σ=σ?σ0，该地质体相对于围岩的剩余质量为?σ?V 第三章重力测量仪器 绝对重力测定 测量地球上某点的绝对重力值，绝对重力测量测的是重力的全值。原理：动力法，观测物体的运动状态（时间与路径），用以测量重力的全值。 相对重力测定 测定地球上两点间的重力差值（即各点相对于某一基准点的重力差）。原理：静力法，观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值。 零点位置：选取平衡体的某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置。 影响重力仪精度因素： 温度、气压、电磁力、安置状态不一致 零点漂移： 弹力重力仪中的弹性元件，在一个力（如重力）的长期作用下将会产生蠕变和弹性滞后（弹性疲劳）等现象，致使弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变而导致仪器读数的零点值随时间而不断变化。。 怎样克服零漂：制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零点漂移小并努力做到使它成为时间的线性函数。 零点读数法含义及意义（优点）：p37 第四章重力测量 重力测量分类（按空间位置）：地面重力测量、地下重力测量、海洋重力测量、航空重力测量、卫星重力测量 重力测量分类（按地质任务）：区域重力调查、能源重力勘探、矿产重力勘探、水文及工程重力测量、天然地震重力测量等。各自解决的地质问题见p53-p54. 比例尺的确定： 重力概查：1:100万，1:50万，用于区域构造和壳慢深部构造 重力普查：1:20万，1:10万，用于能源普查和成矿远景区 重力详查：1:5万，1:2.5万，盆地内或成矿区，基底构造，局部构造，岩体，小断裂等 重力细测：1:1万以上，浅部小构造，小局部地质体
一、名词 正演（问题）：已知地质体求其引起的异常。（给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场） 反演（问题）：已知异常反推地质体的形状和产状。（已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等） 重力勘探：重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 零长弹簧 零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化。 重力场强度：单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用。 大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。 重力异常：由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化。 自由空间重力异常：对实测重力值只做正常场与高度校正。 布格重力异常：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。 均衡重力异常：布格重力异常再进行均衡校正。 重力梯级带：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。 三度体：x,z,y,三个方向都有限的物体。 二度体：地质体沿走向方向无限延伸。 特征点法：根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数 磁法勘探：利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法 磁异常：通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场同归为正常场。 磁场强度：单位正磁荷在磁场中所受的力。 磁感应强度：磁感应强度为场源在观测点的磁场强度与磁化物体所形成的附加磁场强度的和。
第五章重力资料的解释 经过各种校正的重力观测数据在进行必要的数据处理之后、便是局部重力异常(剩余重力异常)，它单一地反映了研究对象产生的重力异常场，通过对重力异常场特征的分析，研究引起异常的地质原因，就是重力异常的解释问题。 定性解释主要是推断引起异常的地质原因，确定异常源的形态、范围、大致埋藏深度。 定量解释是在定性解释的基础上，对异常源的深度、大小、产状等进行定量计算。 §5.1 重力异常解释的基本概念 重力观测资料校正、处理→局部异常：单一反映研究对象产生的 异常。 一、数学物理解释与地质解释 1、数学物理解释 根据异常分布特征和工区的地球物理条件来确定异常质量的形状、大小、埋深和在地面上的投影位置。有条件时进一步确定异常质量的产状要素、剩余质量等。 2、地质解释 结合工区的地质条件和特点，对质量异常作出地质上的判断。→→说明引起异常的地质原因和对异常作出地质结论。 二、正问题与反问题 为了正确地进行解释推断，就必须了解重力异常与各种地质因素(异常场源)之间的相互关系，包括数量关系。
1、正问题 根据已知异常源(地质体)的形状、大小、深度、产状和物性，用数学物理方法研究它引起重力异常的分布规律、幅度大小和形态特征等，称为重力异常的正演问题，简称正问题。 解正演问题，一般都把自然界中某些地质休简化为简单几何形体(例如把等轴状的地质体近似地抽象成球休，垂直断层近似为垂直台阶等)，这是为了研究问题方便。当地质体的形状和密度分布比较复杂时，技照场的叠加原理，可把它划分成若干简单形态的地质体，然后计算每一部分的重力异常并把它们累加起来，这样简单几何形体的正演问题也就成了复杂形体正演问题的基础。此外，还往往把密度大致均匀的介质宏观上作为均匀介质来研究。由上述可见，当用某种简单形体的物理模型来代替真实的地质体时，总会产生一定的误差，只不过这种误差不致于影响对重力勘探的要求。 2、反问题 根据重力异常的形态、幅度大小和分布规律等特征，来确定异常源的形状、大小，位置和产状等参数，称为重力异常的反演问题，简称反问题。 目前使用的方法较多，如特征点法，切线法、选择法等。 三、重力反问题的多解性 1、场的等效性：如果不改变包含在引力等位面内物质的总质量，而重新分布其密度，只要使原来的等位面保持形状大小不变，则密度的重新分布与这一等位面和等位面外引力场的分布无关。（不同的物质密度和质量分布可能引起相同的异常场。）例如，一个球形矿体，在地表引起的异常决定于它的剩余质量和观测点到球体中心的 距离，进行反演计算，不能单独确定它的深度和密度值，从数学上讲，如果保持其剩余
第三章重力勘探工作方法 重力勘探得全部工作过程包括: 1）根据地质任务与收集有关得地质、物探资料,现场勘察进行工作设计; 2）按照设计要求进行野外测量,即采集原始重力数据资料并进行计算整理与绘制各种图件; 3）处理解释,编制报告,得出地质结论。 明确施工地区得地质任务之后,有必要收集本区及相邻地区得地质与地球物理资料,熟悉当地得自然地理条件,对重力勘探得可行性进行研究,弄清楚进行重力工作得有利因素与不利条件。如探测对象得剩余质量能否在地表产生足够被仪器感觉到得异常等,如果无可靠资料,则应进行试验工作。对一些干扰因素,如恶劣得地表条件等,也应采取措施消除影响。 §3、1 野外工作技术 一、工作比例尺与测网得选择 工作比例尺一般就是根据地质任务、探测对象得大小及异常得特点来确定得。工作越详细,要求比例尺越大,单位面积内得测点就越多,对重力异常得研究详细程度就越高。通常在煤田得普查勘探中,采用比例尺较小,目得就是圈定煤田边界、含煤盆地内较大断裂构造与煤系地层基底得起伏等。在详查与精查勘探中比例尺较大,可从1:10000～1:500,目得就是详细研究工作地区得重力场分布规律与特点,进而确定局部地质构造,或岩矿体得位置、产状与其范围大小等问题。
重力测量得方式常采用剖面测量与面积测量。面积测量就是基本工作方式,即在工作地区得地面上按照一定得距离布置若干测线,每条测线上又按一定距离布置若干测点,这些测线与测点得纵横连线构成重力测网。测网得每个结点都就是重力测点;测网结点得密度称为测网密度。测网得形状与密度就是根据地质任务与工作比例尺确定得。测线方向尽可能垂直勘探对象得走向方向,如无明显走向,应采取正方形测网。 测网得密度应保证在相应比例尺得图上每平方厘米有1～3个测点,在异常地段可根据需要加密测点。 二、重力测量得精度 重力测量得观测精度就是检验观测质量得重要标志,又就是决定技术措施、经济计划得重要指标。对精度得要求应保证地质任务得需要,即能够反映出探测对象引起得最小异常。通常,就是以观测误差来表示精度得。观测误差越小,精度越高。观测精度得计算方法就是要对测点进行检查观测,检查工作量就是总工作量得10％左右,也就就是对均匀分布于施工地区得10％左右测点进行重复观测,最后计算出均方根误差作为重力测量得精度。均方根误差得计算公式为 式中——第i个检查点得原始观测值与检查观测值两者得平均值 与原始观测值(或检查观测值)之差; n——检查点数; m——为所有检查点总得观测次数;
第五章重力资料的解释 令狐采学 经过各种校正的重力观测数据在进行必要的数据处理之后、便是局部重力异常(剩余重力异常)，它单一地反映了研究对象产生的重力异常场，通过对重力异常场特征的分析，研究引起异常的地质原因，就是重力异常的解释问题。 定性解释主要是推断引起异常的地质原因，确定异常源的形态、范围、大致埋藏深度。 定量解释是在定性解释的基础上，对异常源的深度、大小、产状等进行定量计算。 §5.1 重力异常解释的基本概念 重力观测资料校正、处理→局部异常：单一反映研究对 象产生的异常。 一、数学物理解释与地质解释 1、数学物理解释 根据异常分布特征和工区的地球物理条件来确定异常质量的形状、大小、埋深和在地面上的投影位置。有条件时进一步确定异常质量的产状要素、剩余质量等。 2、地质解释 结合工区的地质条件和特点，对质量异常作出地质上的判断。→→说明引起异常的地质原因和对异常作出地质结论。二、正问题与反问题
为了正确地进行解释推断，就必须了解重力异常与各种地质因素(异常场源)之间的相互关系，包括数量关系。 1、正问题 根据已知异常源(地质体)的形状、大小、深度、产状和物性，用数学物理方法研究它引起重力异常的分布规律、幅度大小和形态特征等，称为重力异常的正演问题，简称正问题。 解正演问题，一般都把自然界中某些地质休简化为简单几何形体(例如把等轴状的地质体近似地抽象成球休，垂直断层近似为垂直台阶等)，这是为了研究问题方便。当地质体的形状和密度分布比较复杂时，技照场的叠加原理，可把它划分成若干简单形态的地质体，然后计算每一部分的重力异常并把它们累加起来，这样简单几何形体的正演问题也就成了复杂形体正演问题的基础。此外，还往往把密度大致均匀的介质宏观上作为均匀介质来研究。由上述可见，当用某种简单形体的物理模型来代替真实的地质体时，总会产生一定的误差，只不过这种误差不致于影响对重力勘探的要求。 2、反问题 根据重力异常的形态、幅度大小和分布规律等特征，来确定异常源的形状、大小，位置和产状等参数，称为重力异常的反演问题，简称反问题。 目前使用的方法较多，如特征点法，切线法、选择法等。 三、重力反问题的多解性 1、场的等效性：如果不改变包含在引力等位面内物质的总质量，而重新分布其密度，只要使原来的等位面保持形状大小
2011重力勘探复习资料思考题及作业题 这次考试给人的感觉就是自由发挥题体较多，像举例说明重力勘探的前提，综合题（举例说明重力勘探的应用领域10分，重力大作业也考到了20分:分析数据处理过程及步骤与理由，对异常原因进行解释）具体分值是：名词解释10个，共三十分，局部重力高、大地水准面、重力梯级带、剩余质量、密度界面、布格重力异常、零点漂移。剩下的三个，可能是因为太简单了，没记住。问答题五个40分：重力与重力位的关系、三重小循环的观测方式与特点、举例说明重力勘探的前提、异常空间延拓的原理及上、下延拓的作用，如何理解异常区分产生的“虚假异常”？在资料解释中应如何注意。最后综合题两道，30分。 第二章很重要，但考得较少，可能因为在固体地球物理中已考了吧。 这次复习中，名词解释和问答题都还差不多，当然每年的题都不一样，希望能对大家有所作用，这份资料中有些地方欠妥，希望大家能辨别，要想考的好成绩，还得平时努力，最后衷心希望每个人都能考的好成绩。 1、地球重力全球分布总体特征以及与这些有关的因素。 答：两极扁平的球体的引力，在同一个水准面上的两极处数值最大，赤道处最小；而惯性离心力则距旋转轴越远数值越大，显然在地球表面赤道处最大，两极处为零；总体上，地球重力的数值随纬度变化，并且在两极处最大，赤道处最小。 影响因素： ⑴地球的形状——扁椭球体引力随纬度变化，在大地水准面上，两处最大，赤道处最小，两者相差约1800mGal ； ⑵地球自转——惯性离心力随纬度变化，在大地水准面上，两极等于零，赤道最大，最大变化达3400mGal ； ⑷地球内部物质密度分布不均匀； ⑸太阳与月球的引力，最大变化达0.2mGa 2、重力等位面及其的性质。（和重力的关系）问答题 答： 可见，上式为一簇曲面方程，任意一个方程为一个重力等位面，在重力场空间有无数个重力等位面。 1）重力位是一个标量函数，重力位沿任意方向的偏导数就等于重力在该方向的分量或投影； 2）重力等位面是空间曲面，在重力场空间内有无穷多个重力等位面，该空间中任何一点都处于某个重力等位面上； 3）重力场空间内任意一点的重力值等于重力位在沿等位面内法线方向偏导数，重力的方向为该点内法线方向——重力位变化梯度最大方向； 4）重力等位面上重力位处处相等，但重力的方向和大小均不一定相等。 任何两个重力等位面互不相交，也不一定平行。 3、水准面、大地水准面的物理含义。（名词解释） 答：在测绘技术中称重力等位面为水准面同一个水准面上的高度或高程是相等的，而且它与用一根悬吊静止重物时的铅垂线垂直，这个铅垂线实际上代表了重力方向。由于地球表面70%以上为海水覆盖，若海水面是一个平静，大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面，但海水面永远不会平静，一般是将平均的海平面作为大地水准面 1.4 如何利用地球重力模型数据研究地球内部问题。 全球重力场模型是卫星大地测量精密定轨的基础，通过地球重力场模型及对地球外部重力为任意常数） （（C C z y x W ),,
精心整理 WORD文档，可下载修改 学院：地球物理与空间信息学院 班级：064082-27 姓名：李煜 学号：20081003438 0引言 地热能的开发是全球经济．能源．环境可持续发展的重要组成部分。随着地热开发浪潮的日趋高涨，地热旅游业的持续升温，绿色能源的深入开发利用，深层地热开发利用成为地热开发的主流。物探技术是深部矿产勘探的主要技术。近年来，物探技术飞速发展，新兴技术不断涌现，为深部地热勘探提供了技术前提。 地热能是一种在开采利用时间上可人为控制的可再生资源，在现代种植业、水产养殖业、浴疗、供暖、旅游、皮革、酿造、干燥、发电等方面的应用价值和经济价值已逐步被人们理解和产生兴趣，地热能的开发是全球经济一能源一环境可持续发展的重要组成部分(宾德智，2000；阎敦实，2000)。目前，国外的地热资源开发与应用技术发展迅速，日本、美国和意大利等国家的热储温度已接近或超过300℃，并有专门的机构研究地热的开发和利用(周篁，2001)。我国的地热资源储量丰富，占全球热能活力的7．9％，发展前景广阔，但目前的开采量仅为可开采量的5．82％，开发我国的地热资源任重而道远(王秉忱，2001)。最近，随着大多数城市的缺水危机日趋严重、浅层地下水的限量开采以及旅游休闲热的持续增温，一股新的地热浪潮逐步席卷全国，在这股浪潮中，深层地热勘探已成为主角，这为地热勘探的发展带来了机遇，同时对地热勘探技术提出了更高的要求。 本文主要介绍重力勘探在城市地热勘探中的应用。
1方法与原理 重力勘探表明 , 随着地质年代的变老 , 地层、岩石密度有逐渐增大的普遍规律。布格重力异常正值与负值相间分布 , 基岩面起伏较大 , 其分布具有一定的规律: 在凸起区表现为正异常 , 在凹陷区则表现为负异常 , 并与两坳一隆的构造格局相一致。在重力异常密集线性带 , 一般都反映出断裂的位置。重力勘探工程布置考虑到测区的地质构造和地形地物布置了三条精测剖面，其中一条剖面向西加长延升至测区外围曾做过直流电测深的地方，点距 50m、100m 不等。重力观测使用加拿大SCINTREX公司产CG-3M型全自动微加重力仪，为了克服城市区及其附近车辆、人员等人文活动带来的振动对观测数据质量的影响，采集使用 1秒钟采样 1 分钟60个样值平均的形式记录，每个测点多次重复观测。 城市区交通便利，基点只选一个，设在便于到达而且人文干扰较少相对稳定的地点，省去了布设基点网的工作。重力数据的处理分预处理和目标处理两步进行，预处理包括基点改正、正常场!纬度&改正、布格改正。由于测区地形平坦且没有足够大比例的地形图，没进行专门的地形改正工作。 预处理后得到重力布格异常，接着进行更深一步的处理—解释目标处理。解释目标处理包括以下几个方面：异常场的水平及垂向各阶导数的求取、趋势分析、频率域的局部场与区域场的分离、区域场场源体深度的提取和结合直流电测深的基岩顶界面的反演解释。作为寻找新生界地层全覆盖的基岩中凹中凸构造的目标处理，最为重要的是场源体深度的提取和基岩顶界面的反演，其它的处理只是一些辅助手段。 1.1 场分离及场源体深度的提取 勘探得到的位场是由局部场和基岩顶界面起伏引起的区域场两部分叠加合成的，一般地，区域场功率谱具有aExp（-2wH）的形式，而局部场具有bExp（-2wh）的形式。假设区域场与局部场是不相关的，根据最佳滤波器的设计原则有提取区域场的
勘察地球物理——重力勘探作业参考答案 1.请解释重力异常的实质。 答：.在重力勘探中，由于地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化称为重力异常，其为地面上某点的重力观测值与该点正常重力值之差。 其原因为： ①重力观测在地球自然表面而非大地水准面，二者之间的物质及高差引起重力场强度变化； ②地球内部物质非同心层分布，地壳内物质密度的不均匀分布； ③地球内部物质的变动及重力日变。 2.岩矿石密度有哪些特征。 答：岩（矿）石的密度的一般规律：火成岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度。 岩矿石密度常受组成岩石的各种矿物成分及其含量、岩石中孔隙大小及孔隙中的充填物成分、岩石所承受的压力所影响。具体如下： （1）火成岩：主要取决于矿物成分及其含量，如镁铁质含量高的基性岩密度较酸性岩大；成岩过程的冷凝、结晶分异；成岩环境，如侵入与喷发。 （2）沉积岩：主要取决于孔隙度大小和充填物成分及充填孔隙比例；上覆岩层对下伏岩层压实作用。 （3）变质岩：主要由变质的性质和变质程度决定，与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关；通常区域变质使密度变大，如片麻岩之于千枚岩、大理岩之于灰岩；动力变质破坏原岩结构使得密度值下降；总体较复杂，需具体问题具体分析。 3.画出球体重力异常的剖面特征与平面特征，它与水平重力异常有什么不同？ 答：球体重力异常剖面特征与平面特征如图： 球体重力异常剖面特征与水平圆柱体重力异常类似，关于球心左右对称，最大值出现在球心在地表的投影处。在剖面特征上重力异常随距离增大而衰减的速度球体的要大于柱体。 重力异常平面等值线图：球体为一簇以球心在地面投影点为圆心的许多不等间距的同心圆；水平圆柱体为一组不等间距的平行直线。 4.什么是相对布格重力异常，写出其表达式。 答：布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校正（高度校正与中间层校正）和正常场校正后获得的。相对布格重力异常是取总基点所在的水准面作为比较各测点异常值大小的基准面
重力勘探—重力的解释 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
第五章重力资料的解释 经过各种校正的重力观测数据在进行必要的数据处理之后、便是局部重力异常(剩余重力异常)，它单一地反映了研究对象产生的重力异常场，通过对重力异常场特征的分析，研究引起异常的地质原因，就是重力异常的解释问题。 定性解释主要是推断引起异常的地质原因，确定异常源的形态、范围、大致埋藏深度。 定量解释是在定性解释的基础上，对异常源的深度、大小、产状等进行定量计算。 §重力异常解释的基本概念 重力观测资料校正、处理→局部异常：单一反映研究对象产生 的异常。 一、数学物理解释与地质解释 1、数学物理解释 根据异常分布特征和工区的地球物理条件来确定异常质量的形状、大小、埋深和在地面上的投影位置。有条件时进一步确定异常质量的产状要素、剩余质量等。 2、地质解释 结合工区的地质条件和特点，对质量异常作出地质上的判断。→→说明引起异常的地质原因和对异常作出地质结论。二、正问题与反问题 为了正确地进行解释推断，就必须了解重力异常与各种地质因素(异常场源)之间的相互关系，包括数量关系。 1、正问题
根据已知异常源(地质体)的形状、大小、深度、产状和物 性，用数学物理方法研究它引起重力异常的分布规律、幅度大小 和形态特征等，称为重力异常的正演问题，简称正问题。 解正演问题，一般都把自然界中某些地质休简化为简单几何形体(例如把等轴状的地质体近似地抽象成球休，垂直断层近似为垂直台阶等)，这是为了研究问题方便。当地质体的形状和密度分布比较复杂时，技照场的叠加原理，可把它划分成若干简单形态的地质体，然后计算每一部分的重力异常并把它们累加起来，这样简单几何形体的正演问题也就成了复杂形体正演问题的基础。此外，还往往把密度大致均匀的介质宏观上作为均匀介质来研究。由上述可见，当用某种简单形体的物理模型来代替真实的地质体时，总会产生一定的误差，只不过这种误差不致于影响对重力勘探的要求。 2、反问题 根据重力异常的形态、幅度大小和分布规律等特征，来确定 异常源的形状、大小，位置和产状等参数，称为重力异常的反演 问题，简称反问题。 目前使用的方法较多，如特征点法，切线法、选择法等。 三、重力反问题的多解性 1、场的等效性：如果不改变包含在引力等位面内物质的总质 量，而重新分布其密度，只要使原来的等位面保持形状大小不 变，则密度的重新分布与这一等位面和等位面外引力场的分布无 关。（不同的物质密度和质量分布可能引起相同的异常场。）例如，一个球形矿体，在地表引起的异常决定于它的剩余质量和观测点到球体中心的距离，进行反演计算，不能单独确定它的深度和密度值，从数学上讲，如果保持其剩余质量不变，中心深度也不变．则球体的剩余密度和半径大小可有无穷多个值，但它们产生的异常都是相同的。 2、观测数据总是离散的、有限的：重力测量只能观测到地表 的异常值，而不是全部空间的场值；根据片面的场的分布，往往 也不能唯一地确定场源的分布情况。 3、实测异常总是包含一定误差。小误差→模型参数大变化。 因此，有必要研究工作地区的地质资料、岩石的密度资料，以及掌握地质规律，从而减少多解性带来的困难。通过对各种资料的综合分析，解反演问题时就可以附加—些条件，以便对反问题的解有某些限制。例如球体的例子，如果密度值确定了，则其半径
全国重力资料应用典型示范 全国物探综合信息评价汇总组 全国矿产资源潜力评价项目办公室 二OO九年四月
全国重力资料应用典型示范 二OO九年四月
目录 一、省级重力基础图件及推断图件编制 (1) （一）基础图件 (1) 二、预测工作区重力异常解释推断图 (14) （一）基础图件 (14) （二）推断地质构造图 (14) 三、典型矿床重力编图 (14) （一）典型矿床重力异常特征图 (14) （二）典型矿床所在地区推断地质构造图 (15) 四、说明 (15)
根据全国资源潜力评价项目要求和重磁资料应用技术要求，青海省地调院完成了祁漫塔格典型示范区物探（重磁）资料收集、整理、基础图件编制、数据处理、解释和主要成果图件编制，基本完成了重磁资料在祁漫塔格地区编图与解释工作流程，取得了重要成果。针对本示范区重力资料应用的工作经验及存在问题进行了充分研讨和总结，形成如下重力资料应用与编图的操作规程。 一、省级重力基础图件及推断图件编制 编制省级（区域）重力推断地质构造图，其中工作比例尺1:50万，投影方式为兰勃特等角圆锥投影、北京54坐标系。使用的参数包括第一标准纬线、第二标准纬线、中央子午线经度、投影原点纬度。具体的参数值参见《全国矿产资源潜力评价数据模型空间坐标系统及其参数规定》分册。 （一）基础图件 1、布格重力异常图 （1）确定省级图件的地理底图、图件投影参数； （2）整理省级1:20万—1:100万重力资料，并将其通过投影转换，转换为要求的投影方式； （3）离散数据网格化 数据的网格化采用泛克里金（Kring）法，采用园域、八方位搜索，搜索半径为5个数据点距。其它要求:变差函数类型为线型模型；漂移类型为无漂移；取误差效应值为0，微结构误差效应值为0；几何异向性参数：比率为1，角度为0。 网格化间距:根据我国情况，1:20万比例尺数据推荐为1公里×1公里，也可按2公里×2公里网度进行。1:50万及更小比例尺数据推荐为2公里×2公里,也可按5公里×5公里网格化。大比例尺重力数据网格距可根据具体情况选择。在对处理以后的结果进行解释中，原始重力测量不覆盖的空白区域，虽然在处理中得到结果，但该区域不得参与解释推断与成果信息提取。 （4）异常图编制 ①异常图编制基于MapGis 6.X均可，系统需要使用总项目组下发的统一的字库和色库； ②编图数据投影需为确定的本省级投影方式和投影参数； ③使用统一的地理底图； ④异常图中等值线、标注、用色方案以及其他设置如下： 布格重力异常、剩余重力异常除用等值线表达外，还需用色区表达。 零值等值线用点划线表示。以零值等值线起算每5条绘一条计曲线。在图面合适部位注记重力等值线数值。封闭等值线最内圈应有注记。 测点密度不满足编图比例尺要求的地区，重力等值线用虚线表示。 1:50万比例尺的布格重力异常等值线间距为2×10-5m/s-2，剩余重力异常等值线间距为1×10-5m/s-2。1:150万比例尺的布格重力异常等值线间距为5×10-5m/s-2，剩余重力异常 等值线间距为5×10-5m/s-2。 布格重力异常色标分层配色方案参照图4.1。要求制作两套配色方案面文件。一套采用图4.1方案，一套针对本省布格重力异常最高与最低的变化采用图4.1所示的颜色分级 数目，但分级颜色所表示的场值可自行确定，便于解释应用。 剩余重力异常的色标分层和配色方案可参照图4.1根据省内或研究区内具体情况自行
重力学： 1，地球的重力场是地球便面及其外部空间客观存在的一种物理场，它随时间和空间变化。 重力学研究重力随时间，空间的变化及其变化规律。 重力=地球引力+天体引力+惯性离心力。地球的重力是地球质量在地球上的引力与地球自转所产生的离心力之和。 地球重力场：在地球内部及其附近存在的重力作用的空间。 重力场强度：单位质量的物体在重力场中所受的重力 重力的变化：包括随不同测点位置的空间变化以及同一测点的重力随时间的变化。 空间：地球形状，地球自转，密度，人类影响。 时间：潮汐变化，非潮汐变化。 2，重力等于重力位梯度，重力沿任意l方向的分量等于重力位梯度沿该方向的投影。 大地水准面就是重力等位面，人们将与平均海洋面相重合的水准面称为大地水准面。 在重力测量中，为了确定正常重力值，选择这样一个托球面——地球托球面。 在地球托球体表面的重力场称为地球正常重力场，赤道最小，两级最大。 地球形状：人们把平均海洋面顺势延伸到大陆所形成的封闭曲面（大地水准面）的形状，作为地球的基本形状。 3，重力异常的定义： 广义：将实测重力值减去该点的正常值，其差值称为重力异常。绝对重力异常。（自由下落法绝对重力仪，上跑法绝对重力仪，） 狭义：以某点重力值为基点，而以其他测点重力值与之比较的差值称为相对重力异常。 （弹簧相对重力仪） 重力异常就是地质体的剩余质量所引起的引力在重力方向的分量 4，地壳均衡学说： 地壳是处于均衡状态的。普拉特的均衡假说提出，地壳在一个水平面上有相同的质量。 艾利的均衡假说认为地壳处于静水平衡并漂浮于致密的壳下层之上。根据重力均衡假说，计算其校正值，可求出重力均衡异常@gI,表现出地球内部质量分布的状态是盈余，亏损还是均衡。 补充： 普拉特：地下从某一个深度算起，以下物质的密度是均匀的，但是以上的物质，则相同截面的柱体保持相同的总质量，因此地形越高，密度越小，即在垂直方向是均匀膨胀的。 艾利：把地壳视为较轻的均质岩石柱体，漂浮的较重的均质岩浆之上，处于经历平衡状态，根据阿基米德福利原理可知，山越高则陷入岩浆越深形成山根，而海月深则缺失的质量越多，岩浆将向上凸出越高，形成反山根。 因此所谓地壳平衡说是从地下某一深度算起，相同面积所承载的质量趋于相等，地面上大面积质量的增减，地下有所补偿。 地形起伏与地壳厚度变化反相关系，遵循艾利的均衡假说。 5，重力异常的地质地球物理意义： 课本上的重力异常： 根据国际重力公式计算出大地水准面上的重力值g0; 高程影响：受h影响，将观测重力值换算大地水准面上，称为空间矫正，得到空间重力异常@gf=g-go-gh;在海洋地区内广泛使用空间重力异常，因为它反映出大洋地壳中密度差界面的起伏。 中间层影响：地球外壳表层厚度的变化的影响，在大陆地区将此层称为中间层，其做哟哦那个由无线薄板的重力引力gm来表示，从空间重力场@gf去掉中间层校正值gm，就
重力勘探在油气勘探中的作用 一引言 重力勘探是目前应用非常广泛的一种地球物理方法，在勘查各种地质构造问题和寻找各种地质资源方面效果显著。它在石油勘探和与开发中也普遍应用，比如圈定油田地层的分布范围，以及油气在地下的各种赋存状态等。 一、重力勘探 地球内部岩石的物理或者化学性质使地下岩石密度不均，致使在地表及其周围空间重力发生变化，这种由于某种地质原因引起的重力变化称为重力异常。通过研究重力异常的特征就可以得到地下各种地质构造、岩石分布和矿产赋存信息，从而分析、评价、解决各种资源、能源问题。 (一)重力测量仪器 重力仪一般测量的是重力加速度变化时灵敏质量的重量变化：棚=m农。地壳内部物质密度变化引起地表重力变化在数值上是很微小的。重力勘探的第一问题就是重力测量仪的精度。美国生产的拉科斯特重力仪属于高精度重力仪中的一种，它的G型仪器测程大，适于全球测量，它的D型仪器精度高，测量精度可达到0．059·" 以下。这种仪器的特点是零点漂移小，测量精度高，使用方便简单。另一种高精度重力测量仪是加拿大CO-3重力测量仪，它的测量精度也远远小于0．059·U，残余长期漂移小于0．19·Ⅳ／天．它的特点是不需要平衡装置和测读装置以及温度补偿。重力仪不仅要在地表适用，而且在井下也必须在温度、压力等的影响下保证测量读数的准确无变化。重力仪的精度随着科学技术的发展在逐步提高，它也提高了重力勘探这种方法的应用前景。 （二）井中重力测量 重力勘探的基础是牛顿万有引力定律，重力表达式：g=力／M2=kMI／R2。最新和更为可靠的万有引力常数值是华盛顿大学的冈拉克和默科维兹，利用高技术制作的新型“卡文迪什天平”测出的万有引力常数k=6．67390×10‘11m3／S2．kg．重力仪灵敏元件感受的加速度为：g：km／r2cos矿．沿直圆柱体垂直轴安置的重力’仪所感受的重力加速度为：g；27rk万△z。井中重力测量是通过在一系列的井中测点停放井中重力仪及读数进行的，这些井下测点是根据测并
9. 重力异常的地质解释及应用 重力异常的地质解释，根据重力资料、岩（矿）石物性资料以及地质、地球物理资料，运用重力勘探理论和地质理论，解释推断引起重力异常的地质原因及相应地质体的空间位置和形状。这是重力勘探的最终目的。 重力勘探的前提条件: (1)勘探目标体与围岩具有明显的密度差异，且密度差异在横向上有变化；（2）密度差异产生的重力异常能够被重力仪测出来；（3）目标体重力异常能从非目标体异常或干扰因素异常中分离出来。 9.1 重力异常解释的一般原则、基本步骤 一般原则 （1）以地质为依据 充分占有地质资料，掌握已有地质规律，建立测区可能有的几种地质模型，指导重力异常的识别和正反演。 （2）以岩石物性为基础 岩石物性是地球物理勘探的基础，是联系地质与地球物理场的桥梁，是减小异常反演多解性的重要途径。把地质规律与岩石物性结合起来就可以建立合理的地质-地球物理模型，作为重力异常解释的初始模型。需要总结研究区内的岩矿石物性特征和规律。 （3）从面到点、从已知到未知的认识过程 从面到点就是从区域地质环境入手，先把握全局，再深入到局部。即先对异常进行分区和分类，分析研究各区各类异常特征与区域地质环境可能的内在联系，在此基础上，对各区内局部异常的地质因素给出合理解释。 相近的地质条件引起的异常具有相似的特征，应先从已知地质情况着手，找出异常与地质体的对应规律，以此指导类似条件的未知区的异常解释。利用一口钻井资料（一个点）或一条地震剖面资料（一条线）的解释做控制，或者根据露头区的异常特征推断相邻覆盖区的异常成因。 （4）定性与定量、正演与反演、平面与剖面解释相结合 定性与定量解释的结合可以使两者互为补充，逐渐深化；正演和反演相结合，可以不断修改补充原有解释模型，减少反演解释的多解性；平面解释与剖面解释相结合，一方面利用典型剖面的精细解释、控制修正平面解释，另一方面也可以利用平面解释的总体规律指导剖面模型建立。
第一章 重力勘探的基础理论 §1.1 地球重力场 一、重力的概念 1、万有引力作用： 2 21r m m G F = （1-1） 式中：G 为万有引力常数。在SI 制(国际单位制)中， )/(10 672.62 3 11 s kg m G ??=- (米3／(千克·秒2))。
2、惯性离心力 质量为m 的质点在自转的地球上要受到惯性离心力C 的作用，C 的大小与地球自转角速度ω的平方和该质点到自转铀的距离及成正比，其模量为 R m C 2 ω= （1-2） 3、重力加速度--重力场强度 m P g /= （1-3） 重力场强度：表示单位质量所受的重力。空间某点的重力场强度，无论在数值或量纲上都等于该点的重力加进度，且二者的方向也一致。 重力勘探中常用“重力”代表重力加速度或重力场强度。 4、单位 1）在国际单位制（SI ）中，重力的单位为米/秒2（m/s 2），以它的百万分之一作为国际通用重力单位(gravity unit)，用g.u.表示，即 1 g ．u ．=10-6m/s 2 2）在CGS 制(厘米·克·秒制)： 1cm/s 2作为重力的一个单位，称为“伽”(Gal) 1Gal=103mGal=106μGal=1cm/s 2 两种单位的换算关系为 1 g ．u ．=10-1mGal
二、重力场的数学表达式 1、引力场 r r r dm G F d ? =2 )/(10 672.62 311 s kg m G ??=- ? =V r dm G F 2
2、离心力场 L C 2 ω= 2 22z y x g g C F g ++= += ? +-=V x x dm r x G g 2 3 ωξ ? +-=V y y dm r y G g 2 3 ωη
第四章重力异常的数据处理 布格重力异常反映了地壳内部物质密度的不均匀性，即从地表到地下几十公里的地壳深部，只要物质密度横向发生变化，在地下不同的空间和范田内形成剩余质量，就可以引起地表的重力异常。定性解释侧重于判断引起异常的地质原因，并粗略估计产生异常的地质体的形状、产状及埋深等。 定量解释则是通过理论计算．对地质体的规模、形状、产状及埋深等作出具体解答。 重力异常的推断解释的步骤： ①阐明引起异常的地质因素具体地说，就是确定异常是浅部因素还是深部因 素引起，是矿体还是构造或其它密度不均匀体(岩性变化、侵入体等)的反映。——定性解释 ②划分和处理实测异常重力异常图往往是地表到地球深处所有密度不均匀体 产生的异常的叠加图象。为了获取探测对象产生的异常，需要将它们进行划分。不同的研究目的提取的异常信息不同，例如，矿产调查要提取队是矿体或没部构造产生的局部异常；而深部重力研究的目标正好相反，需要划分出的是反映地壳深部及上地幔的区域异常。 ③确定地质体或地质构造的赋存形态一是根据已知地质体或地质构造的 形状、产状及埋深等．研究它们引起的异常的特征，包括异常的形状、幅度、梯度及变化规律等。二是根据异常的形态及变化规律等，确定地质体或地质构造的形状、产状、埋深及规模等。前者足由源求场，称为止(演)问题；后者是由场求源，称为反(演)问题。正问题是反问题的基础，而求解反问题则是定量解择的最终目的。 §4.1 重力异常的主要地质原因 一．地壳深部因素
莫霍洛维奇面：地壳与上地馒之间存在着一个界西 地壳厚度各地不同，大陆平原地区大约20～30km，高山区为40～60km，西藏高原达60km以上，海洋区为10～20km，最薄处仅数公里。这一界面上下物质密度差达0.3g／cm3以上，界面以上的硅镁层密度为 2.8～3.0g／cm3，硅侣层为2.5～2.7g／cm3，界面以下物质密度为3.3～3.4g／cm3。 该界面的起伏引起地表重力变化的特点是导常分布植围广，幅度变化大。地形海拔越高，地壳越厚，布格重力异常就越低，而海洋地区一般显示重力异常高。 地壳厚度变化与布格力异常存在近似的线性关系。内比可见，地壳深部对重力异常的影响主要来源于莫氏界面的起伏。重力异常形态与地形起伏呈镜像关系。
地球物理勘探方法重力勘探(1) 测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状﹐从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。 第一个研究和测定重力加速度的是17世纪意大利物理学家伽利略(G.Galileo)。以后﹐比较准确地测定重力加速度的方法是利用摆仪。19世纪末叶﹐匈牙利物理学家厄缶﹐L.von发明了扭秤﹐使重力测量有可能用于地质勘探。在20世纪30年代﹐由于重力仪的研制成功﹐重力勘探获得了广泛应用﹐并且发展了海洋﹑航空和井中重力测量(见海洋地球物理勘探﹑航空地球物理勘探﹑地球物理测井和地下地球物理勘探)。 【重力异常和重力改正】 观测重力值除反映地下密度分布外﹐还与地球形状﹑测点高度和地形不规则有关。因此﹐在作地质解释之前必须对观测重力值作相应的改正﹐才能反映出地下密度分布引起的重力异常。重力改正包括自由空间改正﹐中间层改正﹐地形改正和均衡改正。观测重力值减去正常重力值再经过相应的改正﹐便得到自由空间异常﹑布格异常和均衡异常(见地壳均衡)。在重力勘探中主要应用布格异常。为研究地壳均衡﹐地壳运动和地壳结构也需要应用均衡异常和自由空间异常。在平坦的地形条件下﹐常用自由空间异常代替均衡异常。 【重力数据的处理和解释】 野外获得的重力数据要作进一步处理和解释才能解决所提出的地质任务﹐主要分3个阶段﹕野外观测数据的处理﹐并绘制各种重力异常图﹔重力异常的分解(应用平均法﹑场的变换﹑频率滤波等方法)﹐即从叠加的异常中分出那些用来解决具体地质问题的异常﹔确定异常体的性质﹑形状﹑产状及其他特征参数。 解释分为定性的和定量的两个内容﹐定性解释是根据重力图并与地质资料对比﹐初步查明重力异常性质和获得有关异常源的信息。除某些构造外﹐对一般地质体重力异常的解释可遵循以下的一些原则﹕极大的正异常说明与围岩比较存在剩馀质量﹔反之﹐极小异常是由质量亏损引起的。靠近质量重心﹐在地表投影处将观测到最大异常。最大的水平梯度异常相应于激发体的边界。延伸异常相应于延伸的异常体﹐而等轴异常相应于等轴物体在地表的投影。对称异常曲线说明质量相对于通过极值点的垂直平面是对称分布的﹔反之﹐非对称曲线是由于质量非对称分布引起的。在平面上出现几个极值的复杂异常轮廓﹐表明存在几个非常接近的激发体。定量解释是根据异常场求激发体的产状要素建立重力模型。一种常用的反演方法是选择法﹐即选择重力模型使计算的重力异常与观测重力异常间的偏差小于要求的误差。 由于重力反演存在多解性﹐因此﹐必须依靠研究地区的地质﹑钻井﹑岩石密度和其他物探资料来减少反演的多解性。
第二章重力仪器 一、概述 地球表面上任何一点的重力值都可以用仪器测量出来。如果测量某—点的重力全值，称为绝对重力测量；如果测量两点之间的重力差值，称为相对重力测量。 重力异常往往是很微弱的，因此要求重力仪有非常高的灵敏度。例如，当要求仪器对0.1g.u.的重力变化能有反映时，就相当于仪器感受的重量只要有10-8g的变化都能有所感觉。其次，为适应野外工作，必须在保证高精度的前提下，仪器的重量要轻、体积要小。 二、绝对重力测量 绝对重力测量通常是利用振摆的自由摆功或自由落体的降落运动来计算重力加速度值。前者是根据振摆的摆长摆动的周期计算重力加速度；后者是精确测定自由落体的降落距离和时间来计算重力加速度。1979年我国试制成功的激光重力仪是利用激光测距，用稳定的脉冲信号计时，仪器精度可达到0.01～0.02g.u.。由于绝对重力测量的设备较重，工作效率低，所以只能在少数点进行。大量的重力测量工作是进行相对重力测量。重力勘探工作都是进行相对重力测量，如果需要获得绝对重力值，必须与已知的绝对重力值点进行联测，推算出各点的绝对重力值。
三、相对重力测量仪器 进行相对重力测量的仪器类型很多，日前普遍使用的方法是利用物体受力平衡的原理，当重力发生变化时，物体平衡位置发生位移，根据位移的大小来推算重力的变化。国内外广泛应用的是以弹性力来平衡重力的仪器，称为弹簧重力仪。当弹性力与重力平衡时，弹簧体处于某一平衡位置；当重力改变时，平衡位置发生变化。根据两次平衡位置的变化，就可测出重力的相对变化。 （一）、重力仪的工作原理（ZSM型石英弹簧重力仪）在正常重力作用下，主弹簧的弹力距与摆杆及重荷的重力短平衡，摆杆处于水平状态，此时指示丝处零点位置；当重力变化时，摆杆会绕着扭丝偏转，偏离零点而达到新的平衡。适当调节测量弹簧的长度，可使温度补偿杆绕测量扭丝产生微小的偏转，从而改变了主弹簧的长度和弹力距，使摆杆又回到零点位置（用仪器的光学系统可观测到这一过程）。测量弹簧长度的变化可由其上端计数器的该数显示出来，这种读数的方法称为“零点读数法”。两测点零点读数的差值即为相对重力变化值。
重力勘探实习报告 学号： 班级： 组号： 姓名： 指导老师：
目录 第一章序言 1.1 实习日期及野外教学内容安排 1.2 测区地质及地球物理概况 1.3 实习任务完成情况 第二章重力勘探野外施工技术设计 2.1实习的地质任务 2.2工区比例尺及测网的确定 2.3各项精度要求的确定 第三章重力勘探数据采集质量检查及评价 3.1施工前仪器的准备 3.2测地工作 3.3重力观测与质量检查 第四章重力观测数据整理 4.1重力观测数据整理 4.2布格重力异常的计算 4.3布格重力异常精度评定 第五章布格重力异常解释 5.1布格重力异常特征与区域重力背景 5.2重力异常划分和剩余重力异常及其定性解释 5.3布格异常解释的几点结论 第六章结束语
第一章序言 中国地质大学北戴河实习基地位于秦皇岛市山东堡，坐落于燕山大学附近，滨临美丽的渤海。风景秀丽，气候宜人，交通便利，公路、铁路、航空和水运发达，海上运输业尤其发达。秦皇岛市是我国首批14个沿海开放城市之一，北方重要的对外贸易港口，国务院批准的全国甲级旅游城市。 1.1 实习日期及野外教学内容安排 以下重力勘探教学实习为期六天，从8月2日至8月7日。实习安排为： 第一天：实习队介绍测区地质地球物理条件与实习总体安排，并分组操作仪器及在室内进行中区地改； 第二天：现场踏勘及布置测线和基点，继续在实习站进行重力仪操作、近区地改、水准测量的学习和培训； 第三天：野外数据采集； 第四天：继续野外数据采集； 第五天：在室内进行资料整理、异常计算、观测资料验收、汇总、绘制布格重力异常图件； 第六天：布格重力异常处理、解释，重力勘探实习小结。 1.2工区自然条件及地质地球物理概况 本次重力勘探教学实习在刘家河—侯庄一带，该工区位于北纬43度03分，东经119度36分。工区公路铁路交通便利，工区下方有一条长约3公里，宽250