两种新的长方体重力异常正演公式及其理论推导
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重力异常重力异常(gravity anomaly)由于地球质量分布不规则造成的重力场中各点的重力矢量g和正常重力矢量γ的数量之差。
它是研究地球形状、地球内部结构和重力勘探,以及修正空间飞行器的轨道的重要数据。
重力异常可分为纯重力异常和混合重力异常。
纯重力异常是同一点上地球重力值和正常重力值之差,又称扰动重力。
混合重力异常是一个面上某一点的重力值和另一个面上对应点的正常重力值之差。
例如大地水准面上一点的重力值g0和该点沿平均地球椭球法线在椭球面上的投影点的正常重力值γ0之差,称为大地水准面上的混合重力异常;地面上一点的重力值g和似地球面(见地球形状)上相应点上正常重力值γ之差,称为地面混合重力异常。
【重力异常的求定】纯重力异常不能直接求得,需要通过扰动位间接推求。
混合重力异常可以直接推求。
若求地面混合重力异常,地面上一点的重力可通过实测获得,而似地球面上相应点的正常重力,则先按计算点的纬度用正常重力公式算得平均椭球面上相应点的正常重力,然后再将它归算到似地球面上。
若求大地水准面上混合重力异常,大地水准面上一点的重力是将地面实测重力归算到大地水准面上得到的,平均椭球面上的正常重力则按正常重力公式解算获得。
【重力改正】将地面实测重力值归算到大地水准面上,称为重力改正。
它包含两方面内容:一是清除观测点到大地水准面的高程对重力观测值的影响;二是将大地水准面以外的质量的影响按某种方法完全消去。
改正后得到的是外部没有任何质量的大地水准面上的重力值。
根据所要改正的影响不同,重力观测值中将加上不同的改正。
【空间改正】按地面重力观测点高程考虑正常重力场垂直梯度的改正。
此项改正相当于使地面重力观测点移到大地水准面上,而大地水准面以上的地形质量随观测点平移到大地水准面之下。
【层间改正】消除过观测点的水平面同大地水准面之间的质量层对观测重力的影响而加的改正。
此项改正相当于把高出大地水准面的质量当作一个无限平面厚层全部移掉。
应用重力学第八讲重力异常反演d?解正问题是解反问题的基础,解反问题是目的。
仅从地质角度,解重力反演问题的目标9矿体类问题:寻找、研究或推断金属或非金属矿体;9构造类问题:研究地质构造,包括控矿构造,如含石油、天然气、煤的构造以及区域性的深部构造等。
从地球物理角度,解重力反演问题的目标9矿体类问题:确定地质体的几何和物性参数;9构造类问题:确定物性分界面的深度及起伏;9密度分布问题:确定密度的分布。
一、计算地质模型体的几何及物性参数(一)直接法直接利用由反演目标引起的局部异常,通过某种积分运算和函数关系,求得与异常分布有关地质体的某些参量。
(二)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;仅适用于剩余密度为常数的几何形体。
异常曲线形态分类第一类是单峰异常,零值点在无穷远处如球体的Δg曲线、台阶的Vxz曲线等;第二类是具有极大值、极小值和一个零值点如球体的Vxz曲线、台阶的Vzz、Vzzz曲线;第三类是具有一个极大值、两个极小值和两个零值点如球体、水平圆柱体的Vzz和Vzzz曲线;第四类是台阶的Δg曲线,一边高一边低的形态应用条件对异常作平滑处理,尽量准确确定原点的位置; 对异常曲线作分离处理,获得单纯由研究对象引起的异常;对剩余(局部)异常进行分类,判明该异常的场源体接近于何种可能的几何形体,然后选用相应的反演公式。
2223/2212()(GMDGMDg x D x D Δ=++)(6524.2/12/1x x ′−)(4811.03/13/1x x ′−)(4056.04/14/1x x ′−{{{ D1/2)nGD πμ=(三)选择法根据异常分布和变化特征,结合地质和其他地球物理和物性等资料,给出初始地质体模型;进行正演计算,将理论异常与实测异常对比; 若两者偏差较大,对模型进行修改,重算其理论异常计算,再次进行对比……;如此反复进行,直至两种异常的偏差达到事前要求的误差范围为止,则这最后的理论模型就可作为所求的解答了。
重力异常的计算
重力在我们生活中极其重要,它有着它独特的作用。
但是最近,有一个不寻常的现象发生了,而且科学家已经开始认真地研究它了重力异常。
重力异常是一种令人困惑的物理现象,它涉及一种令人难以置信的力量,甚至超出了现代物理学的认识范畴。
它比我们理解的重力更加复杂,更加不可思议,能够改变宇宙的样子。
重力异常的现象是由宇宙中的引力场引起的,它具有更大的吸引力,它可以影响物体的运动,甚至可以改变宇宙的形状。
如果我们发现重力异常,就能更深入地了解宇宙,以及宇宙中的精确规律,这也是科学家们一直在努力追求的。
为了更好地研究重力异常,科学家们通过计算机模拟的方法,建立起一个宏观的模型,来理解宇宙中的重力现象。
计算机可以模拟大量数据,找出和实际宇宙中的状况相似的模型。
另外,科学家还可以利用宇宙观测,从太阳系和星系的数据中,抽取出重力异常的信息,这些数据可以模拟出未来可能发生的重力现象,例如未来宇宙中可能发生的碰撞等。
此外,科学家还可以利用量子物理学的理论,研究重力在宇宙中的作用,以及它与其他种类的作用。
例如,它可以用来解释宇宙中大小两种不同的质量物质的结构,并用来解释它们如何形成和运动等。
通过对重力异常的研究,科学家们将能够更加深入地了解宇宙现象,帮助我们更好地了解宇宙是如何运作的,以及宇宙背后的物理原
理。
它将会加深我们对宇宙的认识,帮助我们更加深刻地了解这个宇宙,也许我们可以更好地把握宇宙未来的发展趋势。
一、 正方体重力异常正演推导过程(蒋)直立长方体外任意一点的重力异常公式推导如下:p(x,y,z): 长方体外任一点ρ: 长方体密度θ(ε,η,τ): 长方体内任一点坐标222111222321112221()(,,)[()()()]a b h a b h a b h a b h GM V G d d r V z g x y z G d d d Z x y z ρεηττρεητεητ==∂-∴∆==∂-+-+-⎰⎰⎰⎰⎰⎰设:r =;ln[()]u y r η=-+;则1.()xdu d y r r εεη-=-+要求原式:222111ln[()h b a a b hG y d ρηε--+⎰在此先求:ln[()y d ηε-+⎰22.()11.()()...()()().ln[()].[()].u d x u x x d y r rx x y r d y r r εεεεηεεηεη=-=----+-=--+--+⎰⎰⎰上式第二项:2().[()].x d y r r εεη--+⎰222222222().[()].[()()].()()().()()...()()[()()].x r y d x z rz y y z d x d d d x z r x z rεηεεττηητεεεεετετ---=-+-----=---+-+--+-⎰⎰⎰⎰⎰上式最后一项:222().().[()()].y z d x z r ητεετ---+-⎰2222222222222222222().().()2().()222().().[()()]..[()()].[()()]().().[()]..[().().()]().()..()().().y z x r x y ry z y z d r x z y z y z r x d r x y r z y z d r z x y ητεεηητητεετητητεεεητητετεη--------+-=-+--+-----=--+----=+---=-⎰⎰⎰212222().[.()]()..[().().()]().()rz x r z d x y r z y x τετεεητηε------+---⎰212().[.()]()..().()().()rz x r z r d d y x y x τετεηεηε⎡⎤----=⎢⎥----⎣⎦⎰2222.()().()1().().().()1().().arctan ().()r z x y z r z d y x z r z y x τεηττηεττηε---⎡⎤-=--⎢⎥--+⎣⎦⎡⎤-=--⎢⎥--⎣⎦⎰由上述推导过程,可以得出:ln[()y d ηε-+⎰().ln[()]().arctanx x y r z z εεηεττ-=--+-+--().().ln[()]().arctan ().()z r y x r z y x τηετηε⎡⎤-+--++-⎢⎥--⎣⎦ 222111(,,)ln[()]h b a a b hg x y z G y d ρηε∴∆=--+⎰222111().().ln[()]().arctan ().ln[()]().arctan ().()h b a ab hxz r G x y r z y x r z z y x ετρεηετηεττηε⎡⎤--=---+-+-+--++-⎢⎥---⎣⎦将上式完全展开后,().arctan xz z ετετ----可以消除。
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重力异常的计算重力是一种重要的自然力,它的变化会影响地球上的社会、经济和环境。
重力异常在过去的研究中有着重要的作用,它可以帮助我们更好地理解地球的物理运动情况。
重力异常的计算和分析是重力研究的基本方法。
它可以用来研究地球内部构造和环境变化,这对我们了解地球深层结构有重要意义。
重力异常计算基于牛顿第二定律,使用重力异常计算技术可以计算地形表面下密度不均匀的物质引起的重力异常。
重力异常计算可以从地球磁场数据,地形高度数据以及地形仪数据中获得,它可以用来了解地形表面以及地形表面下部分的物理状况。
重力异常计算的基本方法是,利用地形表面的重力数据和重力计算技术,计算地形表面下密度不均匀的物质对重力场的影响。
重力异常计算首先要收集有关重力场的数据,并以便于分析和计算的方式存储,以满足后续运算和计算的需要。
然后,采用最小二乘法和积分的方法,对重力数据进行分析,提取出重力异常的统计信息,并对重力异常进行可视化分析。
最后,根据重力异常的分布,结合地形数据,结合模型和图像算法,进行地形模拟,并对地形表面下的物质构造进行分析和推断。
在上述方法的基础上,重力异常计算还可以使用地形仪数据,来改进传统反演算法以及改进地形表面下物质结构的分析。
如果可以将地形仪数据用于重力异常计算,就可以精确计算地形表面下物质对重力异常的影响,从而得到更精确的结果。
重力异常计算的应用主要集中在环境监测、地层探测以及地质构造反演等方面。
它可以帮助我们分析研究大地科学问题,更好地了解地球和其他天体的物理结构,以及其内部的结构和运动特征。
通过重力异常的计算,科学家可以准确无误地获取地形表面下物质构造的信息,从而获得精确的重力异常场分布模式,分析研究地球表面以及地形表面下部分的物理状况,它对了解地球的深层结构有重要意义。
本文介绍了重力异常的计算的基本方法和应用。
重力异常计算不仅可以有效地帮助我们了解地球表面和地形表面下部分的物理状况,而且还可以提供准确的重力异常场分布模式,帮助我们分析研究地球深层结构,从而更好地了解地球的物理情况。
有限长度的二维倾斜断层重力异常正演表达式的推导朱文武;秦昆;刘金钊;郑智江;高艳龙【摘要】A precondition for deducing the formula of forward modeling gravity anomaly profile by inclined fault (two-dimension geological body),is that the inclined fault extends to the infinite distance along the profile's positive direction.However,no such fault exists in nature.We give the formula of forward modeling gravity anomaly profile by the inclined fault which extends to a finite distance.The range of the'finite distance'is deduced.The difference between extending to infinite and finite of the two formulae is also given here.%二维倾斜断层重力异常正演表达式的推导,前提条件是倾斜断层沿断层方向延伸至无穷远处,而这种情况在现实中并不存在.本文给出了倾斜断层沿延伸方向至有穷远处的重力异常剖面正演表达式,论证了“有穷远处”这一常数的取值范围,同时分析比较了“延伸至无穷远处的倾斜断层”和“延伸至有穷远处的倾斜断层”重力异常剖面正演表达式的异同之处.【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2017(037)010【总页数】3页(P1042-1044)【关键词】倾斜断层;重力异常;正演;二度地质体【作者】朱文武;秦昆;刘金钊;郑智江;高艳龙【作者单位】中国地震局第一监测中心,天津市耐火路7号,300180;北京国研数通软件技术有限公司,北京市朝内大街298号,100010;中国地震局第一监测中心,天津市耐火路7号,300180;中国地震局第一监测中心,天津市耐火路7号,300180;中国地震局第一监测中心,天津市耐火路7号,300180【正文语种】中文【中图分类】P312由于地球不可入性等问题的存在[1],很难直接获取地壳内部的结构信息,而是往往利用一些监测手段进行间接反演。