地球物理重力异常曲线

第２　７卷第１期　２　０　０　８年１月　热带海洋学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＲＯＰＩＣＡＬ　０ＣＥＡＮ０ＧＲＡＰＨＹ　Ｖ０１．２７，Ｎｏ．１　Ｊａｎ．，２　ｏ　ｏ　８　

南海东北部高磁异常带成因的地球物理反演研究　

胡登科　，周　蒂　，吴湘杰。，何　

（１．中国科学院边缘海地质重点实验室，中国科学院南海海洋研究所，广东广州５１０３０１；２　

３．中国海洋石油有限公司深圳分公司，广东深圳５１０２４０）　敏。　＊　

中国科学院研究生院，北京１０００３９；　

摘要：南海东北部的高磁异常带是南海北部磁场最显著的特征，目前对其成因尚有不同推测。选取一条穿越该异　

常带的剖面，在多道地震解释及相关地质资料的约束下进行地球物理反演研究，验证其晚中生代俯冲增生带模式　

的可行性。结果表明，在东沙隆起带的前新生代基底中２．５—６ｋｍ的深度上、宽约１５０ｋｍ、密度２．６５　ｇ・ｃｍ＿。、　

剩余磁化强度７００Ｘ１０　Ａ・１ＴＩ　的中生代中酸性火山岩带可产生南海东北部的高磁异常带，与浙闽东部高磁异常　

带的成因相同，与晚中生代古太平洋向东亚陆缘的俯冲有关。　

关键词：南海东北部；高磁异常；地球物理反演；俯冲增生带；中生代　

中圈分类号：Ｐ７３８．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—５４７０（２００８）０１－０００３２—０６　

Ｏｒｉｇｉｎ　ｏｆ　ｈｉ　

Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ｇｈ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｎｏｍａｌｙ　ｂｅｌｔ　ｉｎ　ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ　

Ｓｅａ　ａｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｂｙ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　

ＨＵ　Ｄｅｎｇ—ｋｅ　～，ＺＨＯＵ　Ｄｉ　，ＷＵ　Ｘｉａｎｇ—ｊｉｅ。，ＨＥ—Ｍｉｎ。　

（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍａｒｇｉｎａｌ　Ｓｅａ　Ｇｅｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃ　ｃＰｓ／ＳＤ“　Ｃｈｉｎａ　Ｓｅａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｃｅａｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　

球体重力异常正演程序报告

球体重力异常正演是地球物理学中的一种重要方法，用于研究地下物质分布和地球内部结构。本报告将重点介绍球体重力异常正演程序的原理、步骤和应用。

一、原理

球体重力异常正演是基于牛顿引力定律和球体模型的数学计算方法。根据牛顿引力定律，在球体表面上的任意一点，重力加速度可以表示为：

g = G * (M / r^2)

其中，g为重力加速度，G为引力常数，M为球体的质量，r为球心到该点的距离。

根据球体模型，球体的质量可以表示为：

M = (4/3) * π * ρ * R^3

其中，ρ为球体的密度，R为球体的半径。

将质量公式代入重力加速度公式，可得到球体表面上的重力加速度公式：

g = (4/3) * G * π * ρ * R / r^2

二、步骤

球体重力异常正演程序的步骤如下：

1. 确定观测点的位置和高度，以及球体模型的半径和密度。

2. 计算球体表面上的重力加速度，根据上述公式进行计算。

3. 根据观测点与球心的距离，计算球体表面上的重力加速度的投影值。

4. 重复步骤3，直到计算出所有观测点的重力加速度投影值。

5. 计算观测点的球体重力异常值，即观测点的重力加速度减去球体表面上的重力加速度投影值。

三、应用

球体重力异常正演程序在地球物理勘探中有广泛的应用，主要包括以下几个方面： 1. 地质勘探：通过球体重力异常正演，可以对地下的岩石密度分布进行推测，从而帮助地质勘探人员确定地质构造和找到潜在的矿产资源。

2. 油气勘探：油气藏通常与地下的密度异常有关，通过球体重力异常正演，可以对潜在的油气藏进行初步判断，指导油气勘探的方向和深度。

3. 地壳构造研究：地球内部的构造和演化与地下岩石的密度分布密切相关，通过球体重力异常正演，可以揭示地壳的变形和演化过程，为地壳构造研究提供重要的参考依据。

4. 火山和地震研究：火山和地震活动通常与地下的岩浆和断层有关，球体重力异常正演可以帮助科学家们理解火山和地震的发生机制，预测可能的灾害风险。

- 93 - 第六章 地球重力场模型

随着空间技术的进步和发展，现在不但有可能根据卫星轨道根数的变化精确地确定地球动力形状因子2J，而且有可能结合卫星测高仪、卫星追踪卫星技术、卫星重力梯度仪等空间技术的测量结果以及地面重力测量结果计算出地球大地位球函数展开的高阶项系数。以一组数值球函数展开系数表示的地球大地位称为地球重力场模型，地球重力场模型一方面支持卫星轨道的精确计算，另一方面可以给出地面上的长波重力异常场，为研究地球内部结构及其动力学过程提供重要的地面约束条件。

6.1 大地位的球函数展开

现将第二章已经讨论过的大地位球函数展开中的有关公式汇总如下。用r表示地球外部空间任一点P的径矢，则根据（2.2.18）式，地球在P点的大地位球函数展开表示为

其中kM为地球的地心引力常数，a为地球的赤道半径，、分别为P点的地心余纬和经度，(cos)mnP为cos的n阶m次伴随勒让德多项式，(cos)cosmnPm、(cos)sinmnPm为归一化的n阶m次球面函数，根据（2.2-1.3）式、（2.2-1.6）式和（2.2-1.8）式，()nPx、()nPx、()mnPx、()mnPx分别为

mnc、mns和mnc、mns分别为大地位球函数展开系数和规一化的大地位球函数展开系数，根据（2.2.20）式，有 - 94 -

根据（2.3.4）式、（2.3.5）式，大地位二阶球函数展开系数等于

其中A、B、C分别为地球绕1Ox、2Ox和其旋转轴3Ox轴的转动惯量，12I、23I、13I分别为地球绕相应轴的惯性积，大地位球函数展开有时写成下面的形式

nmJ、nmK与大地位球函数展开系数mnc、mns之间的关系为

2J称为地球的动力形状因子。当3n时，()nPx、()mnPx的表达式如表6.1.1所示。 - 95 -

6.2 卫星的正常轨道

卫星在地球的引力场内运动，大地位球函数展开系数中零阶项系数为1，其次为2J，它约为10-3，其他系数mnc、mns约为10-6或更小，因而卫星的轨道运动主要受大地位球函数展开中的零阶项控制。大地位球函数展开零阶项控制的卫星轨道称为卫星的正常轨道，大地位球函数展开高阶项系数对卫星的正常轨道产生扰动。

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