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 ),,
场的分析，可为地球物理学和地质学提供地球内部结构和状态的信息。 地球内部深处的物质密度主要根据地震波速度以及岩石物理实验结果和地球内部物理研究推测而来。不同的球谐系数，可以得到不同的地球重力模型。球谐系数及是根据地球的质量、形状、转动惯量以及地球表面及空间重力测量数据等解算来获得的，实际的阶次不可能无限大而是有限数。地球重力模型的最高阶次越高且高阶系数解算精度越高，表明模型空间分别率越高，模型所能反映地球重力变化细节越丰富。
2.1 正常地球重力的由来，物理上代表什么。（考了）
答：正常重力公式指的是计算地球椭球在其表面上的正常重力值的公式。 地球从总体上说处于流体平衡状态，大地水准面接近于旋转椭球体面。所以假定：一个旋转椭球作为真实地球的理想模型，称为地球椭球。它产生规则的重力场称为正常重力场。
正常重力——椭球表面上正常地球重力场的数学表达式
其计算公式称为正常重力公式。
2.2 研究正常重力的空间变化率有何作用？
2.3 各种校正的概念及其物理意义 高程为h 处的正常重力值为
通常可以将自由空间校正量近似为
上式相当与对原椭球面上的正常重力值进行了一项校正，
（1）这种校正称为“自由空间”校正，也称为“高度校正”自由空间校正只是将重力测量值中高程变化的部分影响去掉，其物理意义在于：将大地水准面或地球椭球面上的正常重力值换算到测点高程处正常重力值。
（2）地形校正（TC ）：将测点周围起伏地表与该测点所在水准面所包含的（无论高于或是低于测点的）物质在测点处产生的引力之铅锤分量加到观测重力值中。
（3）中间层校正是布格（Pierre Bouguer ）首先提出来的，所以又称“布格校正”，中间层校正是以大地水准面或地球椭球面作为基准面，将以各测点高程为厚度的物质层在测点处产生的引力之铅锤分量，该点从重力观测值中减去。
（4）均衡矫正：若把地壳视为均衡的，按照均衡理论，根据高程和海水深度变化，将均衡地壳物质密度或厚度按正常地壳进行补偿——计算补偿物质产生的引力效应，作为均衡校正，
2.4 均衡异常与布格异常的物理上的差异？思考传统的均衡理论存在的问题？岩石圈厚度变化以及横向密度不均匀能在布格异常或均衡异常中反映吗？
答：将测点上观测的重力值，经过自由空间校正、地形校正、和布格校正，在与正常重力进行比较，得到的重力异常只反映地下物质密度不均匀状态，这种异常称为布格异常。 按假说所给出的均衡补偿方法，对均衡范围以内的，均衡状态下地壳密度或厚度所产生的引力效应进行计算，并从地面重力值中减去，即得到均衡异常
均衡异常物理意义：若把地壳视为均衡的，按照均衡理论，根据高程和海水深度变化，将均衡地壳物质密度或厚度按正常地壳进行补偿——计算补偿物质产生的引力效应，作为均衡校正，把它从自由空间重力异常中减去，即可以得到均衡异常。
h h h ??? ????-=00γγγ)
(3086.0mGal h g f ?=δ
2.5各种重力异常的地球物理意义比较
实际地球重力值的物理含义：在实际地球所产生引力和惯性离心力，它包含了各种地球内部密度变化产生引力效应。
正常重力的物理含义：在假定条件下，理想地球在椭球面上产生的引力和惯性离心力。
自由空间重力异常的物理含义：反映地表物质质量和地下物质密度与正常地球密度差异形成的“剩余质量”产生的引力之铅锤方向的投影。
布格重力异常的物理含义：单纯反映地下物质密度与正常地球密度差异所形成的“剩余质量”产生的引力之铅锤方向的投影。
均衡异常的物理含义：在地壳厚度或密度满足均衡假设下，反映地壳厚度偏离正常地壳厚度和地下物质密度偏离正常地球密度所形成的“剩余质量”产生的引力效应之铅锤方向的投影。大区域上，均衡异常可以视为地壳是否达到均衡的标志
2.6
一度体、二度体、三度体：
一度体：几何上仅一个方向有限，表示物体密度仅在一个坐标方向变化，如水平平行层状物体，也称一维模型；
二度体：几何上两个方向有限，表示物体密度仅在两个坐标方向变化，如水平无限长（圆或方）柱体，也称二维模型；
三度体：几何上三个方向有限，表示物体密度在三个坐标方向都变化，如球体、立方体、长方体，也称三维模型。
3.1 重力仪动态、静态试验的目的
3.2 操作重力仪时为什么需要保持仪器水平，这与布格异常物理含义以及 g TC的计算的是否有关系？
3.3 相对重力仪“零位漂移”和“零点读数”(考了)
答：（1）零点读数法
当重力发生改变后，平衡系统位移，达到新的平衡，通过外界加力补偿，使其重新回到重力变化以前的位置。通过测算外力，即可得到重力变化。
（2）利用弹性体制成重力仪，弹性体在外力长期作用下，会产生弹性疲劳，即弹性性质会发生改变。当超出了弹性限度，则弹性体发生永久变形。
在重力仪中，这种现象表现为在同一点上的读数有变化（不考虑任何其它因素），这种变化称为零点漂移，简称零漂。
零漂是所有弹性重力仪不可克服的一个弱点。一台重力仪的精度高低，质量好坏主要看它零漂值的大小和是否线性。
4.1 重力勘探施工设计的基本内容
（1）技术设计的要素
工作比例尺：控制测量点空间分布密度的指标
1:200万~1:50万(预查)
1:25万~1:10万(普查)
1:5万~1:2.5万(详查)
1:5000~1:1000 (细测或精测)
异常精度: 控制测量质量的指标。一般取最小有效异常幅度的1/3。
测量方式：路线测量、自由网、规则网、剖面测量。
依据：工作任务、测区条件、经费
（2）测网布设
一般原则：测线与测区主要构造方向垂直
若测区内有多组不同方向构造或构造方向不明，测线选择南北向。
（3）测量精度分配：
重力观测误差：与仪器和工作方式有关；
高程、坐标测量误差；与资料和测量仪器和工作方式有关
地形校正误差：与资料和地形负杂程度有关
其它：……
4.2 测网布设原则
基点、基点网布设
目的：控制重力仪零位漂移和观测误差。
选择交通条件好、相对稳定的、永久性好的地点。
4.3 三重小循环观测的特点（考了）
4.4 航空、海洋重力测量主要特点，与陆地测量的区别
海洋与航空重力测量是指在海域、空中进行重力测量。海域重力测量有两种形式，一种是海底重力测量，一种是船载重力测量；航空重力测量是指机载重力测量。
(1)动态测量特点
运动过程中测量重力；
运动过程中的载体工具很难提供一个平稳的水平平台；
各种作用力的干扰较大。
(2)各种扰动影响
水平加速度的影响。这种影响有常量的和周期性的两种，例如船以加速度航行时，水平加速度是常量的；由于波浪起伏或机器振动而引起船在水平方向上(前、后、左、右)的振动则为周期性的。
垂直加速度的影响。它主要是波浪起伏和机器振动而引起船在垂直方向上的振动，它只能是周期性的。
旋转影响。它是由于波浪或其它因素引起的船身绕三个互相正交轴的转动(即前后、左右摇动和绕竖直轴的旋转)，这种影响也有常量的和周期性的。此外，当船的航向改变而沿曲线运动时．对仪器还会产生径向加速度的作用。
3）艾特维斯效应
由于用来测定重力的仪器随载体相对于地球在运动，作用在仪器上的离心力改变了，因而也改变了重力的大小．这种影响称为艾特维斯效应。
这些扰动力的影响通常远远超过重力测量的观测误差，甚至达到几十伽。因此必须采取相应的措施来消除或从重力观测值中加以改正，这就需要一些特殊的仪器和方法。
4.5 经自由空间校正后，起伏地形上的布格异常值是否被移至基准面（大地水准面）上？
否
4.6 如何对海上观测的重力进行地形校正？
5.1决定岩石密度的主要因素各是什么？
（1）岩(矿)石的矿物组分及含量；岩石通常由多种矿物组成，由于不同矿物密度存在差异，其所占岩石重量百分比决定了岩石的密度。显然密度大的矿物所占百分比越高，岩石的密度就越大。
（2）岩石结构与矿物结晶程度；一般而言，岩石中矿物结晶程度越高，颗粒越大，密度也越大；反之，岩石密度就越小。
（3）岩石中孔隙及其充填物成分及含量（若孔隙内部的存在充填物）；由于天然岩石内或多或少都存在一定孔隙，孔隙中还有可能充填了物质。如此，岩石内存在孔隙空间的大小——孔隙度以及孔隙内部充填的物质成分将会影响岩石的密度。
（4）岩石的埋藏深度及埋藏环境条件。岩石的埋藏深度及环境主要是指岩石所处的压力和温度环境。一般压力越大岩石（体）密度就越大，温度升高，岩石会因热胀作用而密度变小。
5.2 地表岩石密度分布能为勘探地下构造或地质体提供帮助吗？
答：能
5.35.2.1 岩浆岩密度分布规律及主要因素
特点：原生岩石，结构紧密，岩石孔隙度很低(一般小于1%~2%) ；成分及结晶程度变化大。成岩深度：深成岩—浅成岩—喷出岩（火山岩）；矿物结晶颗粒减小，密度减小
地球元素丰度（前六）中有：铁、镁、硫、镍——组成暗色矿物的主要成分。
成分：超基性岩、基性岩、中-酸性岩，暗色矿物含量减少SiO2含量增加密度减小
影响因素：
岩浆岩的成分、结晶颗粒粒度对密度影响大，孔隙度影响小。所以，岩浆岩密度主要取决于矿物成分及结构。
对于同一种侵入的火成岩体，在岩浆侵入后的冷凝过程中，结晶分异作用导致形成不同的岩相带。一般而言，在周围为偏基性，向中心逐渐发育为偏酸性。边缘相的密度要比过渡相和内相的密度大些。
对于同类侵入岩体，不同时期侵入，其矿物成分虽然相同，但因含量有所变化时，则其密度也会有所不同。对于同源岩浆，尽管其化学成分可能一样，但由于成岩环境不同，也可能形成不同的矿物和岩石，其密度亦不同。由此可知，侵入岩与喷出岩之间密度有较大差异。
5.2.2 沉积岩密度分布规律
特点：次生岩石，多呈层状，成分复杂，孔隙多；岩石、矿物颗粒小。
埋藏深度：深——浅
孔隙度增大、密度减小
地层年代：老——新
孔隙度增大、密度减小
孔隙度：小——大孔隙充填物：其它、水、油、气
密度减小密度减小
因素：沉积岩的矿物成对密度影响较小，孔隙度及充填物影响大。
5.2.3 变质岩密度分布规律
特点：次生岩石，因各种变质作用而形成，其密度要取决于原岩密度和变质类型及程度。
一般而言，变质程度越高，尤其是变质过程中原岩矿物发生重结晶，变质岩比其原岩密度高。但也有相反的情况，如超基性岩橄榄岩变质成为蛇纹岩后密度变低。
变质程度：深——浅
密度减小
结晶程度：高——低
密度减小
影响因素：对变质岩来说，其密度与矿物的成分、含量和孔隙度均有密切关系，这主要由变质的性质和变质的程度大小来决定。一般讲区域变质作用的结果，将使变质岩的密度比原岩的要大。
动力变质作用由于使原岩结构遭破坏，矿物被压碎，因而经这种变质后的岩石其密度自然要比原岩密度低。但有时动力变质作用若使原岩发生了硅化、碳酸盐化以及重结晶时，则变质后岩石的密度会比原岩要大些。
6.1重力异常正演与反演的概念
所谓正演问题，就是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”。
所谓反演问题，则是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、形状、大小、产状和场源密度等，即“由场求源”。
6.2 为什么要研究球体、水平圆柱体的重力异常？
研究这些简单形状物体正问题的目的：一方面实际的简单地质体可以近似视为简单形体；另一方面，复杂地质体可以用简单形体异常的组合来模拟。
6.3 如何利用台阶重力异常及其导数异常特征解释地质问题？
6.4复杂形体异常正演计算的思路与主要方法
复杂形体的正演的一般思路是将复杂形状简单化，即可用规则形体或多个规则形体组合近似，然后分别求出每个规则形体的异常再相加
常用的复杂形体分割与组合方式：
将三度体用一组平行的水平面切割成若干个水平薄片, 可以先计算出每个薄片在原点O处异常值，然后将所有分割的水平薄片引起的异常加起来，则得到三度体在原点处的异常。
6.5 选择法（最优化法）反演的原理
根据获得的重力异常（剖面或平面）的分布和变化特征，结合实际地质和其他地球物理和物性等资料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算，将理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据解正问题时所掌握的场与场源的对应关系，对模型进行修改，重算其理论异常，再次进行对比，……，如此反复进行，直到两者偏差达到精度要求范围为止，最后的理论模型就可作为所求的反演问题的近似解。
（1）建立目标函数，确定精度ε
（2） 设计初始模型b (0)，进行正演计算；
（3） 再将正演计算结果与实测结果进行比较，得到异常差值δg (0)，构成反演方程组
（4） 采用方程组求解的方法获得模型参数的修改量δ(0)，由此得到新一代的模型参数b (1)= b (0)+ δ(0) ；
（5） 再代入进行正演，重复步骤（3）、（4）得到第二次修改量δ(1)结果，获得第二代模型参数b (2)= b (1)+ δ(1) ；
（6） 如此反复，直到有迭代得到的模型参数计算出的理论异常与实测异常之均方差小于所给定的精度ε。最后的模型参数即为所求的反演解。
6.6 密度界面的概念及在实际中的含义（考了）
6.7 密度界面深度线性反演方法应该在何种条件下应用为宜？
当界面起伏不大时，即
6.8 密度成像的的特点是什么？
若把地下密度异常体的存在视作其密度变化，用一个密度函数来表示。通过确定密度函数或函数值，达到确定异常体存在及其分布的目的，这就是密度反演或密度成像。
密度反演的特点：
(1) 模型分割后单元体可视为密度均匀的体元，因此，反演参数（密度）与异常场即成为线性关系；
(2) 密度的全空间分布成为反演的解，避免了形体反演中许多困难；
(3) 反演算法上可考虑模型与数据联合拟合，以提高反演解的稳定性。
6.9 引起重力异常反演多解性的原因
6.5.2 位场反演非唯一性的成因
理论上，“零”空间的存在，必然有非唯一性解存在
具体包括
1）场源的等效性
2）观测资料的有限性
3） *观测误差的存在
002u h G >>?
σπ
1）充分利用已知资料进行约束
2）补充其它观测资料
3）采用适当的正则化措施
4）求最合理的解而不是最精确的解
7.1 重力异常资料处理的主要任务
重力异常资料处理主要包括三个方面的内容：
压制误差与干扰
异常区分
异常转换
重力异常资料处理之目的是为突出研究对象的信息（信号）、压制其它方面的影响和干扰。常用的重力异常资料处理方法有以下类型：圆滑平均法趋势分析空间延拓导数换算
7.2 请思考圆滑处理的必要性，是否异常约圆滑越好？
由于多数误差和干扰具有随机性特征，其均值为零，因此，可以通过小范围异常进行平均来消除这种误差和干扰。
平均圆滑能够有效地消除随机误差和干扰，但圆滑后有可能改变异常形态特征，给一些利用异常性态特征进行异常解释的工作带来困难。
一般情况下，希望圆滑值不要过于逼近原始值，否则，不能取得圆滑效果。另一方面，为了保证方程组可解，通常要求N≤ 2M，即保持正定或超定。
实际中，位场异常数据的多项式圆滑阶次很少超过3次，即N≤3。
7.3 异常空间延拓的原理及上、下延拓的作用
向上延拓具有“低通滤波”的特性，它的主要作用是使异常变得更为平滑，相对突出深部的、区域性的特征；压制浅部的、局部的特征。
若用几个不同高度上的异常联合，可以分析异常空间特征，以助于认识和解释异常。
向下延拓则是向上延拓的逆过程，具有“高通滤波”的特性，其作用是相对突出浅部的、局部的特征，区分相邻异常；压制深部的、区域性的特征；有益于分解在水平方向叠加的异常。
7.4 归纳分析异常导数转换在分析异常特征及成因方面的作用
异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征，而压制区域性深部地质因素的异常成分，
在一定程度上可以分离不同深度和不同大小的异常源引起的叠加异常，且导数的次数越高，这种分辨能力就越强；
7.5 趋势分析与多项式圆滑方法的本质区别是什么？
答：平均圆滑能够有效地消除随机误差和干扰，但圆滑后有可能改变异常形态特征，给一些利用异常性态特征进行异常解释的工作带来困难。多项式圆滑是假设局部区域内有效异常形态能用多项式函数拟合，将偏离这个函数的部分视为误差或干扰。
趋势分析法是用多项式拟合区域性背景场。其原理如下：选用一个曲面函数n阶多项式，用于拟合一个区域内的异常；通过若干点上异常值代入多项式可以得到一个方程组，求解方程组可得到多项式的系数，即得到描述区域异常的多项式函数；由于多项式的阶次一般视情况取1~4阶，去拟合相对简单的异常背景，有时也用到更高阶函数。
7.6 异常区分产生的“虚假异常”是指的的什么？在资料解释中应如何注意
答：滑动平均法遇到最大的问题是分离后的局部异常周边会产生虚假的反向异常。
选择r=500m为半径的圆周滑动，得到区域异常；
原始异常与区域异常相减得到局部异常，可见有明显的虚假反向异常；
区分异常所得到的剩余异常与原始局部异常的比较。
平均场法（网格平均法）
采用一定区域内异常值的平均值代替区域中心处的区域异常值，将各区域中心的区域异常值进行内插，得到所有点上的区域异常值。
（1）第一步：计算各区域平均值，并作
为区域中心点的区域异常值；
（2）第二步：采用双向平面内插方法，
计算出各数据点上的区域异常值；
（3）第三步：利用内插函数，对区域
边缘带上的数据点进行外推插值。
7.7常用的异常区分方法
1、平均法：平均场法（网格平均法）
采用一定区域内异常值的平均值代替区域中心处的区域异常值，将各区域中心的区域异常值进行内插，得到所有点上的区域异常值。
（1）第一步：计算各区域平均值，并作
为区域中心点的区域异常值；
（2）第二步：采用双向平面内插方法，
计算出各数据点上的区域异常值；
（3）第三步：利用内插函数，对区域
边缘带上的数据点进行外推插值。
2、趋势分析法趋势分析法是用多项式拟合区域性背景场。其原理如下：
选用一个曲面函数n阶多项式，用于拟合一个区域内的异常；通过若干点上异常值代
入多项式可以得到一个方程组，求解方程组可得到多项式的系数，即得到描述区域异常的多项式函数；由于多项式的阶次一般视情况取1~4阶，去拟合相对简单的异常背景，有时也用到更高阶函数。
频率域频谱滤波法：傅立叶频率域方法是通过滤波来实现异常区分。比如，区域异常一般比较平缓，具有长波长（低频）特征，而局部异常则多为短波长（高频）成分。因此，通过设计适当的滤波器进行滤波，如高通滤波和低通滤波，可以得到具有长波长特征的“区域”异常或具有短波长特征的局部场，从而实现异常区分。
而这样的滤波相对比较笼统，意义不是很明确。所以有学者根据场源的深度设计了一些异常分离的滤波器。
本节只介绍常用的两种，“维纳”滤波和匹配滤波。
异常转换法
位场异常区分方法又可分为“定量区分”和“定性区分”。所为“定量区分”是指直接获得被分离的场的方法，定性区分则是相对压制或相对突出其中某种成分异常的方法。
1. 请指出下列情况下的剩余密度：
(σ1 ≠ σ2≠σ3)
2. 说明自由空间重力异常、布格异常和均衡异常物理意义及它们之间的差异。
3. 在某平坦的场地进行重力勘探，表层为较松软的沙土，若已知场地下为NW走向的古河道，请问应该怎样布置测线能取得最好的异常信息？假设异常起算点（基点）设在场地边缘古河床出露的地方，试想布格重力异常的特征，并画一剖面图示意。
4. 假设有穿过一个山脊剖面上的布格异常的数据，画图后发现布格异常与地形呈正相关，试分析可能的原因；若在山脊上发现了黄铜矿矿化，又将如何看待这个现象，并考虑辨别这个现象需要做哪些工作。
5. 假设一个处于石灰岩地区的小型水库，在几天内水库的水突然减少了20%，有人推测这些水渗入了地下溶洞。通过重力测量发现附近存在与之相关的重力异常，通过分析，认为异常体形体很可能为等轴状。试问若用钻孔验证，至少要设计多深的钻孔才能探到溶洞？请给出估算的依据和必要的说明。
6. 重力测量通常是油气勘探的前期工作。若通过对某地区重力异常分析，认为地下存在一个隆起构造，有专家指出这个地区隆起构造的幅度与油气成藏及储量有密切的关系。为保证续勘探工作的投入，请根据重力异常估算该构造幅度至少有多大，并说明理由。
附关键的图：
1、在野外有地形起伏的地区布置一条重力剖面并进行观测，用不同密度σ进行布格校正(0.3086-0.0419σ)，便得到不同的重力剖面曲线。从中找出一条地形对重力值影响最小的剖面。选择地形特征时，最好选择山脊地形而不选山谷，因为后者在底部可能有非典型的泛滥的平原沉积物；地形特征两边应当具有大致相同的高程。
2、均匀球体
3、无限长均匀水平圆柱体
4、垂直台阶
5、直立脉（下底深度有限）
6倾斜脉（下底深度有限）
绪论 一、名词解释 1.地球物理方法(ExplorationMethods):利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了 解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。它是一种间接找油的方法。特点：精度和成本均高于 地质法，但低于钻探方法。 2、地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。 二、简答题 1、了解地下资源信息有那些主要手段。 （1）、地质法（2）、地球物理方法（3）、钻探法（4）、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探 结合起来，进行综合勘探。其中，地质法贯穿始终，物探是关键，钻探是归宿。 2有几种主要地球物理勘探方法，它们的基本原理。 地球物理勘探方法是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备 观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工 程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫地球物理勘探方法，简称为物探方法，有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球物 理测井。 （1）重力勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异，引起重力场变化，产生重力异常，用重 力仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （2）磁法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异，引起磁场变化，产生磁力异常，用磁力 仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （3）电法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的电性差异，引起电(磁)场变化，产生电性异常，用 电法(磁)仪测量其异常，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （4）地震勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异，引起弹性波场变化，产生弹性异常(速 度不同)，用地震仪测量其异常值(时间变化)，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （5）地球物理测井：电测井；电磁测井；放射性测井；声波测井；地温测井；密度测井。 3、地震勘探的主要工作环节。 （1）野外数据采集（2）室内资料处理（3）地震资料解释
课后作业 时间：45分钟满分：100分 一、单项选择题（每小题6分，共30分） 1.下列说法正确的是（） A .甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用 B.只有有生命的物体才会施力，无生命的物体只会受到力，不会施力 C .任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体 应的力大 2.关于力的作用效果的说法中正确的是（） A .物体受到力作用后，形状及运动状态都一定发生变化 B.物体受到力作用后，形状及运动状态可能都不发生变化 C .物体速度不发生改变，则物体一定没有受到外力作用 D .物体形状发生改变必定是有力作用的结果 3.关于重力、重心，下列说法中正确的是（） A .风筝升空后，越升越高，说明风筝的重心相对风筝的位置也越来越高 B.质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上 C .舞蹈演员在做各种优美动作的时候，其重心相对身体的位置不断变化 D .重力的方向总是垂直于地面 4.关于地面上物体的重力，下列说法正确的是（） A .只有静止时，物体才受重力
B.物体对地面的压力就是物体的重力 C .弹簧测力计和杆秤都能称量物体的重力大小 D .同一地点，物体的重力与其质量成正比 5.在下图中，所画的重力示意图错误的是（物体均静止，重力为G）（） 二、多项选择题（每小题6分，共18分） 6.下列说法正确的是（） A .不相互接触的物体之间也会产生力的作用，可见力是可以离开物体而单独存在的 B.只要确定了力的大小和方向，这个力就完全确定了 C .画某力的图示时，选定的标度不同，表示这个力的线段的长度也不同，但箭头的指向是相同的 D .在日常生活中，人们常用杆秤来测量质量的大小 7.用弹簧秤竖直悬挂一个静止的小球，下面说法正确的是（ ） A .小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力
重力勘查技术习题解答 习 题 一 参 考 答 案 1.名词解释：大地水准面；莫霍面。 2.决定各类岩（矿）石密度的主要因素是哪些? 决定沉积岩、火成岩密度的主要因素各是什么？ 答：根据大量的测定和长期的研究结果，一般认为决定岩(矿)石密度大小的主要因素有：①岩(矿)石的矿物成分及含量；②岩(矿)石的孔隙度及孔隙中的含水量； ③岩(矿)石的埋藏深度。 决定沉积岩、火成岩密度的主要因素各是：孔隙度、矿物成分及含量。 3.试绘出图1.1中A 、B 、C 各点的引力、惯性离心力和重力的方向。 4.重力位的导数： 重力位的一阶导数：x W ，y W ，z W 物理含义：重力场在相应坐标轴上的分量。 重力位的二阶导数：6个 yy xx W W W ?=-，xy W ：曲率值； xz W ，yz W ：重力水平梯度； zz W ：重力垂直梯度； 物理含义：ij W 表示i g 在j 方向的变化率。 重力位的三阶导数： zzz W 物理含义：重力垂直梯度在垂直方向的变化率 5、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？ 图1-1
答：不对，应为零，万有引力定律适应于两质点之间或两物体的大小相对于距离可以忽略的情况。 6、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? 答：等位面上重力位相等，重力值是矢量，有大小和方向，若处处相等则为平面。 7、利用用赫尔默特公式计算： 1)从我国最南边的南沙群岛（约北纬5?）到最北边的黑龙江省漠河（约北纬54?），正常重力值变化有多大? 请用用赫尔默特公式计算。 答：1901-1909年赫尔默特公式 2229.78030(10.005302sin 0.000007sin 2)/g m s ???=+- 南沙群岛处有：1 1.000040059g = 漠河有：2 1.00346367g = 则：2 210.003423611/g g m s -= 2）两极与赤道间的重力差是多大? 3）若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少? 8、利用2/g c r =（c 为常数）计算地面的正常重力的垂直变化率，已知平均重力为9.8×106g.u.。 解：依题设，知道：2/g c r = 将上式对r 求导得到正常重力场随r 的变化率为 322g c g r r r ?=-=-? 代入所给值，得 3.076.g g u r ?=-? 9、将地球近似看成半径为 6370km 的均匀球体，若极地处重力值为 9.82m/s ，试估算地球的总质量为多少? 答：在极地处的重力只沿自转轴方向有分量，可近似为 2GM g R = ， 则 2/M gR G ==5.96×1024（kg ）
惯性秤实验报告(完全版) 首都师范大学 物理实验报告 实验报告总体不错！ 班级_____信工C班________ 组别_____F________ 姓名______郭洁_______ 学号_1111000187__ 日期_____________ 指导教师___刘丽峰__ 【实验题目】惯性秤【实验目的】 1. 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2. 学习惯性秤的定标和使用方法； 3. 研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(公用)，水平仪 【实验原理】 【实验内容】 1. 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台C调成 水平，并检查计时器工作是否正常。 首都师范大学 物理实验报告
2. 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周 期，如果各质量块的周期测定值的平均值相差不超过1%，在这里就认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块的质量的平均值为此实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的定标曲线。 3. 测定以圆柱体为负载时秤的周期，并定标曲线查出该圆柱体的惯性质量。 4. 测定惯性秤的劲度系数和秤台的有效质量。 5. 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自悬垂位置，使之恰好处在秤 台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。 6. 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱 体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。 7. 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。【预习报告】 首都师范大学 物理实验报告 首都师范大学
6.3 重力（之二）作业（第4 次） 班别：姓名：分数： 一、单选题（每小题3分，共21分） 1．内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡．下列四个图中，能正确表示饮料罐（含饮料）所受重力的示意图是（） A．B．C．D． 【答案】A 【解析】 【详解】 重力的方向始终竖直向下，故CD错误； 根据题意，内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡，根据杠杆的平衡条件知，只有重力的作用线经过支点时，罐子才会保持平衡，故A正确，B错误． 故选A． 【点睛】 关键是根据杠杆的平衡条件分析，理解当一个力通过支点时，此力的力臂为零，对杠杆起不到任何作用，即原来平衡的杠杆会仍然平衡． 2．关于力，下列说法中错误的是( ) A．单独一个物体无法产生力 B．形状规则物体的重心一定位于该物体的几何中心 C．物体受力的同时也一定在施力 D．不相互接触的物体也能产生力的作用 【答案】B 【解析】 【详解】 A．力是物体对物体的作用，单独一个物体无法产生力，力的存在必须要求至少有两个物体，一个是施力物体，另一个是受力物体，A正确，不合题意； B．质量分布均匀、形状规则的物体，其重心在几何中心上，但是如果质量分布不均匀，该物体的重心不
一定位于该物体的几何中心，B错误，符合题意； C．物体受力的同时作为受力物体，也作为施力物体，也在施力，C正确，不合题意； D．不相互接触的物体也能产生力的作用，比如说两块磁铁相互排斥，没有接触，D正确，不合题意。3．下列数据中，你认为最接近实际的是（） A．初二物理课本的质量约为30kg B．一瓶矿泉水受到的重力为50N C．一个中学生的体重大约为5000N D．宏帆一间教室内空气的质量大约为300kg 【答案】D 【解析】 【详解】 A．一本初二物理课本的质量约为0.4kg，故A不符合题意； B．一瓶矿泉水的质量在0.5kg左右，受到的重力 G=mg=0.5kg×10N/kg=5N， 故B不符合题意； C．中学生的质量在50kg左右，受到的重力大约为 G=mg=50kg×10N/kg=500N， 故C不符合题意； D．教室的长度、宽度和高度大约分别是9m、8m和3.5m，空气的密度为1.29kg/m3，教室中空气的质量大约为 m=ρabh=1.29kg/m3×9m×8m×3.5m=325kg， 接近300kg，故D符合题意． 4．手中抛出的石块，在空气中飞行时，如不计空气的阻力，则石块受到的力有（） A．手的推力B．重力和手的推力C．重力D．不受到任何作用力 【答案】C 【解析】 【详解】 在地球附近的任何物体都受重力作用，所以抛出去的石块，在不计阻力的情况下，只受重力作用。5．拿起一本八年级下册物理课本所用的力大约是（）
惯性称实验报告 篇一：惯性秤实验报告(完全版) 实验报告总体不错！ 班级_____信工C班________组别_____F________ 姓名______郭洁_______ 学号_87__ 日期_______ 【实验题目】惯性秤【实验目的】 1. 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2. 学习惯性秤的定标和使用方法； 3. 研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平( 公用) ，水平仪 【实验原理】 【实验内容】 1. 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台C调成 水平，并检查计时器工作是否正常。 2. 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周 期，如果各质量块的周期测定值的平均值相差不超过1%，在这里就认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块
的质量的平均值为此实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的定标曲线。 3. 测定以圆柱体为负载时秤的周期，并由定标曲线查出该圆柱体的惯性质量。 4. 测定惯性秤的劲度系数和秤台的有效质量。 5. 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之恰好处在秤 台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。 6. 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱 体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。 7. 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。【预习报告】 小圆柱质量大圆柱质量 103 189．5 s k b m 小圆柱质量大圆柱拉线 1.9251 20. 0.0962 0.04997143 0.1 0.2 0.6 【实验数据分析】 1.小圆柱本身质量是103g，用我们这种方法测出来的是
班级__信工C班___ 组别______D______ 姓名____李铃______ 学号_1111000048_ 日期___2013.3.20___ 指导教师__刘丽峰__ 【实验题目】_________惯性秤 【实验目的】 1.掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2.学习惯性秤的定标和使用方法； 3.研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(公用)，水平仪。【实验原理】 惯性秤的主要部分是两条相同的弹性钢带(称为秤 臂)连成的一个悬臂振动体A，振动体的一端是秤台B， 秤台的槽中可放入定标用的标准质量块。A的另一端 是平台C，通过固定螺栓D把A固定在E座上，旋松 固定螺栓D ，则整个悬臂可绕固定螺栓转动，E座可 在立柱F上移动，挡光片G和光电门H是测周期用的。 光电门和计时器用导线相连。将秤台沿水平方向稍稍 拉离平衡位置后释放，则秤台在秤臂的弹性恢复力作 用下，沿水平方向作往复振动。其振动频率随着秤台 的载荷的变化而变化，其相应周期可用光电控制的数
字计时器测定，进而以此为基础，可测定负载的惯性质量。立柱顶上的吊竿I可用来悬挂待测物(一圆柱形物体)，另外本仪器还可将秤臂铅垂地安装，研究重力对秤的振动周期的影响。 根据牛顿第二定律f=ma，可以写成m=f/a。若以此式作为质量的定义，则称为惯性质量。 在秤臂水平放置时，将秤台沿水平方向拉离平衡位置后释放。秤台及加于其上的负载在秤臂弹性恢复力f作用下，将做水平往复振动，此时重力因与运动方向垂直，对水平方向的运动影响很小，可以忽略不计。当振幅较小时，可以把这一振动当作简谐振动处理。若秤台偏离平衡位置的位移为x时，秤台所受到的弹性恢复力为f=-kx，其中k 为悬臂振动体的劲度系数。根据牛顿第二定律，其运动方程可写成 (2-1) 其中m0为振动体空载时的等效质量，m为秤台上加入的附加质量块(砝码或被测物)的质量。当初相为零时，(2-1)式的解可表示为
第3节重力 1．认识重力 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力． 说明：重力是力的一种，它的施力物体是地球，受力物体是地球附近的一切物体，用符号G表示． 注意：重力是非接触力，抛出去的物体在空中运动时受到的重力与在地面静止时是相等的．2．探究重力的大小跟质量的关系 器材：弹簧测力计、钩码． 过程：逐次增挂钩码，分别测出它们的重力，并记录在表格中． 分析：在误差允许的范围内，当质量成倍增加时，重力也成倍增加，它们的比值不变． 结论：物体所受的重力跟它的质量成正比． 3．重力的大小 公式：G＝mg，式中G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量的比值．重力的单位是N，质量的单位是kg，比值g的单位是N/kg. g的意义：g＝9.8 N/kg，指质量为1__kg的物体受到的重力为9.8__N． G公式变形：若已知物体的重力求质量时，公式可以变形为m＝．g注意：①在精确程度要求不高的情况下g可以取10 N/kg；②在理解重力与质量的联系时，我们不能说物体的质量和它受到的重力成正比，这里颠倒了二者的因果关系． 4．重力的方向 方向：重力的方向总是竖直向下的． 应用：利用重力方向总是竖直向下的原理制成铅垂线，可用来检查墙壁是否竖直． 注意：“竖直向下”指垂直于水平面向下，而“垂直向下”是指垂直于某个面向下，这个面不一定是水平面．如果这个面是斜面(如图所示)，这时竖直向下和垂直向下就是两个我们不能把重力方向说成“垂直向下”．，不同的方向．所 以． ．重心5这个点，对于整个物体，重力的作用就好像它集中作用在物体的某一个点上概念：叫做物体的重心．它的重心在它的几何中心上．形状规则、质量分布均匀的物体，明：说 重心的位置与物体所处的也可以在物体外．物体重心的位置可以在物体上，注意：位置和运动状态无关．．重力的由来6这就是万有引都存在相互吸引的力，大到天体，小到尘埃，万有引力：宇宙间的物体，力．物体，地面附近的一切物体不论处于什么状态，都受到地球引力的作用重力产生原因：的重力就是因为这个引力的作用而产生的． 基础题 (D) ．下列现象与重力无关的是1 A．吊灯把悬线拉紧B．台灯压着桌面C．成熟的苹果从树上掉下来．投出去的手榴弹继续向前飞行D(B) ．关于重力，下列说法正确的是2．苹果只有下落时才受到重力作用A B．重力的施力物体是地球．上升的物体不受重力C D．从斜面上下滑
2.8 惯性质量的测定 惯性质量和引力质量是由两个不同的物理定律——牛顿第二定律和万有引力定律引入的两个物理概念，前者是物体惯性大小的量度，后者则是物体引力大小的量度。现已精确证明，任一物体的引力质量和它的惯性质量成正比，两种质量若以同一物体作为单位质量，则任何物体的两种质量是相同的，可以用同一物理量“质量”来表示惯性质量和引力质量。因此，原则上讲，可以有两种测定质量的方法：一是通过待测物体和选作质量标准的物体达到力矩平衡的杠杆原理求得，用天平称量质量就是根据该原理；另一种是由测定待测物体和标准物体在相同的外力作用下的加速度而求得。惯性秤测定质量就是根据后者。但惯性秤不是直接比较物体的加速度，而是用振动法比较反映物体加速度的振动周期，来确定物体的质量。该方法对处于失重状态下物体质量的测定有独特的优点。 本实验的主要内容是用惯性秤测定待测金属圆柱体的惯性质量，并且研究重力对惯性秤的影响。 一、实验目的 1、掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法。 2、了解仪器的定标和使用。 二、实验仪器 惯性秤 周期测定仪 用于仪器的定标采用的标准质量块 待测圆柱体 三、实验原理 惯性秤是用振动法来测定物体惯性质量的装置，其装置图如图（2-8-1）所示惯性秤平台调平后，将其沿水平方向推开一小段距离，然后松手，平台及其上的物体将在振臂的弹性恢复力作用下左右摆动。在平台上负载不大且平台位移较小的情况下，可以近似地认为弹性恢复力和平台位移成正比，即平台是在水平方向作简谐振动。设弹性恢复力kx F -=（k 为秤臂的弹性系数，x 为平台质心偏离平衡位置的距离），根据牛顿第二定律，可得 kx dt x d m m i -=+220)( （2-8-1） 式中0m —平台的等效惯性质量， i m －为砝码或待测物的惯性质量， k －为悬臂振动体的倔强系数。 解此方程，得平台及其上物体的周期为 k m m T i +=02π （2-8-2） 将(2-8-2)式两侧平方，改写成 i m k m k T 2 022 44ππ+= 即 22 04T k m m i π + -= （2-8-3） 上式表明，惯性秤水平振动周期T 的平方和附加质量成线性关系。当测出各已知附加 质量所对应的周期值，可作直线图或曲线图，就是该惯性秤的定标线（如图（2-8-2）所示），
1、重磁测量资料整理所得的基本图件有哪些？ 异常平面图，异常剖面图，异常平剖图。 2、重力勘探和磁力勘探的地球物理前提是什么？ 重力异和磁力异常，或者密度差异和磁性差异.. 3、试写出选择法反演的基本步骤。 课本158页 4、火成岩的密度和磁性分布的一般规律是什么？ 由酸性岩到超基性岩密度递增、磁性递增。 5、重磁特征点法反演方法有何应用条件？ 课本150页 6、在北半球，从磁赤道随着纬度的增高到磁北极磁倾角会怎样变化？ 增大 7、重磁二度体和三度体异常随场源深度（高度）增加哪个异常幅值衰减快？为 什么? 三度体衰减快，因为三度体是以距离的3次方衰减、而二度体是以距离的2次方衰减。 8、野外磁测工作为什么要做日变观测？ 消除地磁场周日变化 9、重磁异常反演为什么会有多解性？ 场的等效性、实测数据包含一定误差、观测数据离散、有限。 10、什么是磁异常化极？化极有什么作用？ 将实测磁场转化为某一特定极化方向的磁场，作用是便于解释。 11、组成地磁场的地磁要素是什么？地磁场的短期变化场主要有哪些？ X、Y、Z、I、D、H、T分别为磁场的北分量、东分量、垂直分量、磁倾角、磁偏角、水平分量和总场强度矢量。 平静变化和扰动变化。 12 、已知均匀密度分布无限走向水平圆柱体的重力异常表达公式为： ? gb= GMD/( x2 + D2) 试采用你所熟悉的编程语言电算模拟其重力异常。 13、P100-P101，第3 题关于布格校正问题 14、ΔT、Za、Ha 和Ta 的物理意义是什么？ ΔT为总场强度与正常场强度的模量差，可看做是Ta在固定方向上的分量；Za是Ta的垂直分量；Ha是Ta的水平分量；Ta是总场矢量与正常场矢量差。 15、磁参数测定的磁化率为什么是视磁化率？什么是消磁作用？ 有限物体受外磁场磁化时，由于受物体退磁作用的影响，测量得到的磁化率往往比物体真正的磁化率要小。设真磁化率为k',测量得到的磁化率为K，则有：K'=K/(1+Ns：),式中Ns为消磁系数，它随物体形状的不同以及磁化方向的不同而变化。K '即叫做视磁化率。在磁异常换算中，有时也称反演计算的磁化率为视磁化率。[当地质体被外磁场磁化时，在其内部除存在外磁场外，还能产生一个与外磁场方向相反的磁场，抵消一部分外磁场，这—现象称为消磁作用。 16、什么是完全布格校正。 13题答案答：1）中间层校正：经过地形校正后，相当于将测点周围的地形“夷为平地”，如下图所示。图中，B为总基点，A’为A点在过B点的水准面（或大地水准面）上的投影，h为A点与B点的高差（或海拔高程）。A点与A’点相比，多了
实验1.3 用惯性秤测量质量 物理天平和分析天平是用来测量质量的仪器，但它们的原理都是基于引力平衡，因此测出的都是引力质量，为进一步加深对惯性质量概念的了解，本实验使用动态的方法，测量物体的惯性质量，以期与引力质量作出比较． 【实验目的】 1．掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法； 2．了解仪器的定标和使用。 【实验仪器】 惯性秤，周期测定仪，定标用标准质量块（共10块），待测圆柱体。 【实验原理】 根据牛顿第二定律F ma =，有/m F a =，把同一个力作用在不同物体上，并测出各自的加速度，就能确定物体的惯性质量。 常用惯性秤测量惯性质量，其结构如图1.3-1所示．惯性秤由平台(12)和秤台(13)组成，它们之间用两条相同的金属弹簧片(8)连接起来。平台由管制器(9)水平地固定在支撑杆上，秤台用来放置砝码和待测物(5)，此台开有一圆柱孔，该孔和砝码底座(包括小砝码和已知圆柱体)一起用以固定砝码组和待测物的位置。 当惯性秤水平固定后，将秤台沿水平方向拨动1 cm 左右的距离，松开手后，秤台及其上面的物体将做水平的周期性振动，它们虽同时受到重力和秤臂的弹性恢复力的作用，但重力垂直于运动方向，对此运动不起作用，起作用的只有秤臂的弹性恢复力。在秤台上的负荷不大，且秤台位移很小的情况下，可以近似地认为秤台的运动是沿水平方向的简谐运动。 设秤台上的物体受到秤臂的弹性恢复力为F kx =-，k 为秤臂的劲度系数，x 为秤台水平偏离平衡位置的距离，根据牛顿第二定律，运动方程为： ()202i d x m m kx dt +=- (1.3-1) 图1.3-1 惯性秤示意图
习题一 1. 1.说明地核地幔地壳的特征和划分依据 地壳：莫霍面以上的地球物质，组成物质成分主要为硅铝镁等。上地壳为花岗岩层，主要有硅铝氧化物构成，下地壳为玄武岩层，主要由硅镁氧化物构成。全球大陆地壳平均厚度月39~41km 。大洋地壳为8~10km 地幔：莫霍面和古登堡面之间的地球物质，厚度约2865km ，体积最大，质量最大一层。上地幔顶部存在一个软流层，软流层以上地幔部分和地壳共同组成岩石圈。下地满温度压力和密度君增大，物质成可塑性固态 地核：古登堡面至地心之间的地球物质，平均厚度约3400km 。外地核厚约2080，物质大致呈液态，可流动，过渡层厚约140km ，内地核是半径约1250km 的球心，物质大概为固态，主要由铁镍构成。 划分依据： 莫霍面：地壳和地幔间，横纵波传播速度陡增 古登堡面：地幔和地核之间，纵波减速，横波消失。 4.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？ 答：不对，应为零，万有引力定律适应于两质点之间或两物体的大小相对于距离可以忽略的情况。
7.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? 答：等位面上重力位相等，重力值是矢量，有大小和方向，若处处相等则为平面。 8.分析重力等位面，水准面，大地水准面区别与联系。 重力等位面：连结重力位相同点所构成的面，它处处与重力g 的方向垂直。 大地水准面：由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。是水准面向大陆的延伸 水准面：静止的水面称为水准面。它是重力场的一个等位面。 9.利用用赫尔默特公式计算： 1)从我国最南边的南沙群岛（约北纬5?）到最北边的黑龙江省漠河（约北纬54?），正常重力值变化有多大? 请用用赫尔默特公式计算。 答：1901-1909年赫尔默特公式 2229.78030(10.005302sin 0.000007sin 2)/g m s ???=+- 南沙群岛处有：1 1.000040059g = 漠河有：2 1.00346367g = 则：2210.003423611m/s g g -= 2）两极与赤道间的重力差是多大? 3）若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少? 13.指出：“同一质量的地质体在各处产生的重力异常应该一样”说法正误和原因。 重力异常：由于地球质量分布不规则造成的中各点的重力矢量g 和矢
山东理工大学物理实验报告 实验名称： 复摆法侧重力加速度 姓名：李 明 学号：05 1612 时间代码：110278 实验序号：19 院系： 车辆工程系 专业： 车辆工程 级.班： 2 教师签名： 仪器与用具：复摆、秒表。复摆，一块有刻度的匀质钢板，板面上从中心向两侧对称的开一些悬孔。 另有一固定刀刃架用以悬挂钢板。调节刀刃水平螺丝，调节刀刃水平。 实验目的：①了解复摆小角摆动周期与回转轴到复摆重心距离的关系。②测量重力加速度。 实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） [实验原理] 一个围绕定轴摆动的刚体就是复摆。当复摆的摆动角θ很小时，复摆的振动可视为角谐振动。根据转动定律有 22dt d J J mgb θ βθ-=-= 即 02 2=+θθJ m gb dt d 可知其振动角频率 J mgb = ω 角谐振动的周期为 mgb J T π 2= （3.3.10） 式中J 为复摆对回转轴的转动惯量；m 为复摆的质量；b 为复摆重心至回转轴的距离；g 为重力加速度。如果用Jc 表示复摆对过质心轴的转动惯量，根据平行轴定理有 2mb Jc J += (3.3.11) 将式（3.3.11）代入式（3.3.10）得 mgb mb Jc T 2 2+=π （3.3.12） 以b 为横坐标，T 为纵坐标，根据实验测得b 、T 数据，绘制以质心为原点的T-b 图线，如图3.3.3所示。左边一条曲线为复摆倒挂时的b T '-'曲线。过T 轴上1T T =点作b 轴的平行线交两条曲线于点A 、B 、C 、D 。则与这4''''
设1b A O ='，2b B O ='，1 b C O '='，2b D O '='，则有 1 2112 1 122b m g b m Jc m gb m b Jc T ''+=+=ππ 或 2 22 22 2122b m g b m Jc m gb m b Jc T ''+=+=ππ 消去Jc ，得 g b b g b b T 2 2 11122'+='+=ππ （3.3.13） 将式（3.3.13）与单摆周期公式相比较 ，可知与复摆周期相同的单摆的摆长 1 1b b l '+=或 22b b l '+=，故称1 1b b '+（或22b b '+）为复摆的等值摆长。因此只要测得正悬和倒悬的T-b 曲线，即可通过作b 轴的平行线，求出周期T 及与之相应的1 1b b '+或22b b '+，再由式（3.3.13）求重力加速度g 值。 [实验内容] (1) 将复摆一端第一个悬孔装在摆架的刀刃上，调解调节螺丝，使刀刃水平，摆体竖直。 (2) 在摆角很小时（θ
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
第三章相互作用第一节《重力基本相互作用》同步作业 一、选择题 1．有关力的概念，下列说法正确的是 A．力不可能离开物体而独立存在B．受力物体不一定是施力物体 C．一个力的发生必定涉及到两个物体D．重力的大小和方向与物体的运动状态无关2．关于物体的重心，以下说法正确的是 A．重心就是物体上最重的一点 B．任何有规则形状的物体，它的重心一定在其几何中心 C．重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外 D．悬挂在细线下的薄木板处于平衡状态，则物体的重心一定在沿细线方向的竖直线上，木板对细线的拉力的大小等于木板的重力- 3．关于力这一概念的认识，下列说法正确的是 A．只有相互接触的物体之间才会有力的作用 B．弹簧测力计与天平都是用来测量力大小的工具 c．只要物体受到力的作用，运动状态必然发生改变 D．物体受到的每一个力都有它的施力物体 4．关于力，下列说法错误的是 A．根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同 B．物体受几个力同时作用时，运动状态一定发生改变 C．弹簧测力计是测量力的仪器 D．在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称为牛，符号是N 5．下列说法正确的是 A．只有运动物体才会受到力的作用B．找不到施力物体的力一定不存在 C．发生力作用时，一定是两个物体同时受力D．飞机能匀速水平飞行，表明飞机不受重力 6．关于物体的重心，下列说法正确的应是 A．物体升高或降低时，重心在物体中的位置也随之升高或降低 B．物体的形状改变时，它的重心位置必定改变 C．物体的重心可以在物体上，也可以在物体的外部空间 D．随物体放置方法的不同，重心在物体内的位置也会发生改变 7.在弹簧测力计秤钩下挂一个静止的小球，下列说法正确的是 A．小球对弹簧测力计的拉力就是小球的重力B．小球所受拉力的施力物体是地球 c．弹簧测力计对小球的拉力在数值上等于小球的重力 D．小球对弹簧测力计拉力的施力物体是小球 8.物体放在水平桌面上静止时，下列说法正确的是 A．物体受的重力与桌面对物体的支持力相同 B.支持力和重力的受力物体相同 C.物体所受重力的方向垂直向下 D.如果考虑空气浮力作用，重力将变小 9.一个空心球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，当水从小孔慢慢流出直至流完的过程中，空 心球壳和水的整体的重心将会 A.一直下降 B.一直上升 C.先升高后降低 D.先降低后升高
《地质学基础》综合复习资料 绪论 一、名词解释 1、地质学：以地球为研究对象的一门自然科学。当前，地质学主要是研究固体地球的表层一一岩石圈，研究其物质组成，构造运动，发展历史及演化规律，并为人类的牛存与发展提供必要的地质依据，主要是资源与环境条件的评价；研究地球的内部结构，地表形态及其发展演化的规律性。 2、将今论古：通过各种地质事件遗留下来的地质现彖与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件、过程及其特点。 第一章地球概述 一、名词解释 1、大地水准而：平均海平面通过大陆延伸所形成的封闭曲而。 2、岛弧与海沟：岛弧是呈弧状分布的火山列岛，它延伸距离长达数百到数千公里，常发育于大陆架的边缘；岛孤靠大洋一侧常发育有深度超过6km的长条形陆地，叫海沟。 3、地温梯度：深度每增加100米升高的温度。 4、岩石圈：软流圈其上的由固体岩石组成的上地幔的一部分和地壳合称为岩石圈。它是地球的一个刚性外壳，“浮”在具塑性状态的软流圈之上。 5、矿物：矿物是由地质作用形成的单质或化合物。 6、重力异常：地球的重力一般指地球对地表和地内物质的引力，但由于各地海拔高度'周围地形以及地下岩石密度不同，以致所测的实际重力值不同于理论值。分为正异常和负异常。 （重力勘探）。 7、校正方法：一：只考虑海平面与测点之间高差影响，而未考虑物质影响称为自由空气校正。有自由空气异常。二：将自由空气校正后的值减去岩石和地形产生的重力值，称为布格校 正，有布格异常。
8：磁偏角：地磁子午线与地理子午线夹角：磁倾角：磁针与所在地水平面夹角。 9：地磁特征：地磁南北极与地理南北极位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化，磁极有向西缓慢移动的趋势；地面上每一点都可从理论上计算出他的磁偏角和磁倾角。如两角与理论值不符时叫地磁异常；地球磁场的磁力线由于太阳风的影响，被压缩在一个固定的区域内，这个区域叫磁层；地球磁场形成的原因假说众说纷纭。 10：地热：地球内部储存的巨大热能。（常温层，地热增温级与地热梯度）主要来源：放射性元素衰变产生的。地热释放最经常和持续的形式是地球内部热能从地球深部向地表传输即大地热流。 11：地球内部圈层：地壳，地幔，地核；外部圈层：大气圈，水圈，生物圈。 12：地壳结构：上层地壳即硅铝层或花岗质层为不连续圈层；下层地壳即玄武层也叫硅镁层为连续圈层。地壳类型：陆壳：厚度较大，具双层结构，即在玄武层质之上有花岗质层；洋壳: 厚度较小，一般只有单层结构，其表面为海洋沉积层覆盖；次大陆型地壳：介于两者之间。 13：地质作用：作用于地球的自然力使地球的物质组成'内部构造和地表形态发生变化的作用。引起地质作用的自然力称为地质营力。分为：内力地质作用和外力地质作用。 一.：?碎 1、地球的形状为（D） 八、球形；B、理想的旋转椭球体；C、苹果形；D、近似梨形的旋转椭球体。 2、下列单元不属于大陆地表形态的是（A） A、岛弧； B、丘陵； C、裂谷； D、盆地。 3、下列单元不属于海底地表形态的是（B） A、大陆边缘； B、裂谷； C、岛弧； D、洋中脊。 4、下列地点，地球的重力最大的是（B） 八、赤道；B、南极；C、北回归线；D、北京。 5、根据磁异常的范围大小，下面不属于地磁异常分类的是（C） A、大陆磁异常； B、区域磁异常； C、全球磁异常； D、局部磁异常。 6、下列地区中热流值最高的地区是（B） A、大陆区； B、太平洋； C、大西洋； D、印度洋。
实验十七 惯 性 秤 惯性质量和引力质量是两个不同的物理概念。万有引力定律方程中的质量称为引力质量，它是一物体与其它物体相互吸引性质的量度，用天平称衡的物体质量就是引力质量；牛顿第二定律中的质量称为惯性质量，它是物体惯性大小的量度，用惯性秤称衡的质量是物体的惯性质量。 【实验目的】 1.了解惯性秤的结构并掌握用惯性秤测定物体质量的原理和方法； 2.了解仪器的定标和使用方法。 3.研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】
惯性秤、周期测定仪、定标用标准质量块（共10块）、待测圆柱 体。 图17-1为惯性秤，使用振动法来测定物体惯性质量的装置，其主要
部分是两根弹性钢片连成的一个悬臂振动体，振动体的一端是秤台，秤台的槽中可插入定标用的标准质量块。的另一端是平台，通过固定螺栓把固定在座上，旋松固定螺栓，则整个悬臂可绕固定螺栓转动，座可在立柱上移动，挡光片和光电门是测周期用的。光电门和周期测试仪用导线相连。立柱顶上的吊杆用以悬挂待测物，研究重力对秤的振动周期的影响。 图17-1 周期测定仪用于测定悬臂振动体的振动周期，其使用方法可参阅仪器说明书。 【实验原理】 当惯性秤沿水平方向固定后，将秤台沿水平方向推开1，手松开后惯性秤的秤台及其上的负载将在水平方向作微小振动，由于所受的重力方向垂直于运动方向，对物体运动加速度不起作用，而决定物体加速度的只有秤臂的弹性力。在秤台负载不大且秤台的位移较小情况下，实验证明秤台水平方向作简谐振动，设弹性回复力为，秤台质心偏离平衡位置的位移为，则 根据牛顿第二定律，可得 （17-1） 式中为秤台的惯性质量，为砝码或待测物体的惯性质量，为悬臂振动体的劲度系数。将式（17-1）变形为 （17-2） 设则有： （17-3） 微分方程（17-3）的解为 其振动周期由下式决定： （17-4） 式中为振动体空载时的等效质量，为秤台上插入的附加质量块的质量，将式(6-1)两侧平方，(17-4)改写成
地震勘探原理复习题答案 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
绪论 一、名词解释 1.地球物理方法(ExplorationMethods):利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、 了解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。它是一种间接找油的方法。特点：精度和成本均高于 地质法，但低于钻探方法。 2、地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。 二、简答题 1、了解地下资源信息有那些主要手段。 （1）、地质法（2）、地球物理方法（3）、钻探法（4）、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探结 合起来，进行综合勘探。其中，地质法贯穿始终，物探是关键，钻探是归宿。 2有几种主要地球物理勘探方法，它们的基本原理。 地球物理勘探方法是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备观测 和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工程地 质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫 地球物理勘探方法，简称为物探方法，有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球物理测井。 （1）重力勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异，引起重力场变化，产生重力异常，用重力 仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （2）磁法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异，引起磁场变化，产生磁力异常，用磁力仪 测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。
实验报告总体不错！ 班级_____信工c班________ 组别_____f________ 姓名______郭洁_______ 学号_1111000187__ 日期_______2013.3.6______ 指导教师___刘丽峰__ 【实验题目】惯性秤【实验目的】 1. 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2. 学习惯性秤的定标和使用方法； 3. 研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平( 公用) ，水平仪 【实验原理】 【实验内容】 1. 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平台c调成 水平，并检查计时器工作是否正常。 2. 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤台上测周 量。 4. 测定惯性秤的劲度系数和秤台的有效质量。 5. 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之恰好处在秤 台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台的周期，研究重力对系 统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。 6. 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载仍为圆柱 体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。 7. 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量的关系。【预习报告】 小圆柱质量大圆柱质量 103 189．5 s k b m 小圆柱质量大圆柱拉线 1.9251 20.50720358 0.0962 0.04997143 0.101750661 0.197021902 0.158752856 【实验数据分析】 1.小圆柱本身质量是103g，用我们这种方法测出来的是102g，相差1g。 2.大圆柱本身 质量是189.5g，用我们这种方法测出来的是197g，相差7g。 3.验证公式。等式左边1.183347，等式右边1.244553，相差0.061206。 可见这些实验都是有误差的。 我们自己测出来的值出现误差的原因可能和钢带振动幅度有很大关系，因为同一个物体 幅度只要变化一点儿，我们就能在周期上发现直观发现区别。有些质量较大的物体，我们为 了使它达到30次的周期，会把幅度调大。而实验并不是在真空无空气阻力的条件下进行。这 应该会对实验结果造成一定影响。 另外测量l的值，估读时也会具有误差，这就导致等式左右可能不完全相等。 【思考题】 在太空失重的条件下，宇航员是如何测体重的？ 答：宇航员在空间站上称体重时，宇航员坐在特制的振动装置中（已知的装置弹簧劲度 系数）使弹簧发生振动。测量仪通过测量弹簧的振动周期，即可测量出宇航员的体重。篇二： 物理实验-惯性秤-实验报告 班级__信工c班___ 组别______d______