普通物探第13节重力勘探的测量仪器

重力法在地下矿山勘探中的应用在地下矿山勘探中，重力法是一种常用的地球物理勘探方法。

通过测量地球重力场的变化，可以获取有关地下岩层结构和矿藏分布的信息，为矿山的开发提供重要的参考依据。

本文将重点探讨重力法在地下矿山勘探中的应用，从理论原理到实际应用案例进行阐述。

1. 重力法原理重力法基于万有引力定律，利用地球上物体间的相互作用力来推断地下岩石密度的变化。

根据牛顿运动定律，物体所受重力的大小与其质量成正比，与距离的平方成反比。

在地球表面上，地球的引力场大致为9.8米/秒²。

然而，在地下岩层存在不均匀性的情况下，地球的引力场会发生微小的变化，通过测量这种变化，可以揭示地下岩层的情况。

2. 重力法仪器与方法重力法的测量仪器是重力计，它是一种测量物体质量、均匀状态下的地表或地下物质密度的仪器。

在地下矿山勘探中，重力法的测量方法通常有两种：单点重力法和重力梯度法。

2.1 单点重力法单点重力法是最简单、最常用的重力测量方法。

通过在地表或井下固定一点进行重力观测，可以得到该点的绝对重力值，并进一步计算出地下岩层的密度变化。

2.2 重力梯度法重力梯度法是一种相对于单点重力法而言更为精确的测量方法。

它通过同时测量多个位置的重力值，计算重力场的空间变化梯度，以获得更准确的地下岩层信息。

重力梯度法需要较复杂的仪器设备和数据处理方法，但其精度更高，适用于对矿床精细结构的研究。

3. 重力法在矿山勘探中的应用3.1 矿床探测重力法可以用于检测和勘探矿床，尤其是大型矿床。

矿床通常具有较高的密度，通过测量地下岩层密度的变化，可以确定潜在的矿产资源分布情况。

重力法还可以帮助确定矿床的延伸方向和形态，为矿山开发提供重要参考。

3.2 地质结构研究地下岩层的密度变化与地质结构密切相关。

重力法可以通过测量地下岩层的密度和密度梯度，帮助揭示地下构造和地质过程，如断层、褶皱等。

这对于矿区地质环境和岩层稳定性的研究非常重要，有助于评估矿区的地质风险。

重力勘探名词解释1. 什么是重力勘探？重力勘探是一种地球物理勘探技术，通过测量地球表面上的重力场变化来研究地下的物质分布和结构。

重力场是由于地球质量分布不均匀而引起的，因此通过测量不同位置上的重力加速度变化可以推断出地下的密度分布情况。

2. 为什么要进行重力勘探？进行重力勘探可以帮助我们了解地下的岩石、矿产资源和构造特征等信息，对于石油、天然气、矿产资源等的勘探与开发具有重要意义。

此外，重力勘探还可以应用于地质灾害预测、环境监测和工程建设等领域。

3. 重力勘探常用的仪器设备3.1 重力计重力计是用来测量地球表面上某一点上的重力加速度的仪器。

常见的重力计有绝对式和相对式两种类型。

•绝对式重力计：通过比较被测点与参考点之间的绝对差异来得到精确的重力值。

常见的绝对式重力计有拉卡斯特式重力计和绝对重力仪等。

•相对式重力计：通过比较不同位置上的重力加速度差异来测量相对重力变化。

常见的相对式重力计有斯普林格式重力计和落体仪等。

3.2 野外测量设备在进行野外勘探时，除了使用重力计外，还需要配备一些辅助设备：•全站仪：用于测量勘探点的空间坐标，提供精确的位置信息。

•GPS定位系统：用于确定勘探点的地理坐标，提供全球定位服务。

•数据记录器：用于记录测量数据，如重力值、时间、位置等。

4. 重力勘探数据处理与解释在进行重力勘探后，需要对采集到的数据进行处理与解释，以获取地下结构和物质分布信息。

4.1 数据处理•数据去噪：由于外界因素干扰和仪器误差等原因，采集到的数据可能存在噪音。

需要通过滤波等方法去除噪音，保留有效信号。

•数据纠正：由于地球自转、离心力和海洋潮汐等因素的影响，采集到的重力数据可能存在一些系统性误差。

需要进行纠正，以得到准确的重力场数据。

4.2 数据解释•建立模型：根据采集到的重力数据，可以建立地下密度模型。

通过对模型进行分析和解释，可以推断出地下岩石、矿产资源等的分布情况。

•地质解释：根据地下密度模型和其他地质信息，可以进行地质解释。

重力测量仪器根据测量的物理量的不同，重力测量可分为动力法和静力法两类；动力法观测的是物体的运动状态(时间与路径)，用以测定重力的全值(绝对重力值)静力法是观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值(相对重力值)一、绝对重力测量仪器原理是根据摆的原理或根据自由落体定律摆的原理：摆仪自由落体定律：自由下落法和对称自由运动法(又称上抛法)。

NIM-I型自由落体绝对重力仪国家计量科学院研制NIM-II型自由落体绝对重力仪国家计量科学院研制美国研制的自由落体绝对重力仪下落法测定g值是自由落体质心起始位置以下Z=2S 2/7处的数值，S 2为自由落体下落的全程。

上抛法测出的g 值是物体最高点以下Z=(H/2十H B )/3处的数值。

其中H B 为B点的高度。

二、相对重力测量仪器(一)工作原理按物体受力变化而产生位移方式的不同，重力仪可分为平移式系统和旋转式系统两大类。

日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平移式重力仪。

Δα(二)构造上的基本要求静力平衡系统——灵敏系统（心脏）测读机构——观察平衡体的移动情况和测量重力变化的部分灵敏系统，必须具有较高的灵敏度以便感受出微小的重力变化测读机构，应具备足够大的放大能力，测量重力变化的范围较大，读数与重力变化间的换算要简单。

提高灵敏度有两个途径：9加大上式中的分子要增大m和L，一般不采用9减少上式中的分母减小平衡系统稳定性，但又不使其达到不稳定状态，则灵敏度可达到任意需要的程度。

采用加助动装置的方法、倾斜观测法以及适当布置主弹簧位置等方法。

(四)测读机构与零点读数法测读机构包括放大部分(光学放大，光电放大或电容放大等)和测微部分(测微读数器或自动记录系统)。

现代重力仪都是采用补偿法进行观测、读数，即采用零点读数法。

零点读数法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(即零点位置)，重力变化后，第一步是通过放大装置观察平衡体对零点位置的偏离情况，第二步用另外的力去补偿重力的变化，即通过测微装置再将平衡体又调回到零点位置，通过测微器上读数的变化来记录重力的变化。

重力勘探重力异常：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=σσ0，该地质体相对于围岩的剩余质量为σ第三章重力测量仪器绝对重力测定测量地球上特定点的绝对重力值，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（即各点相对于其中一基准点的重力差）。

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：选取平衡体的其中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。

重力勘探的原理及应用前言重力勘探是一种常用的地球物理勘探方法，广泛应用于矿产资源勘探、地下水资源调查、地质构造与沉降研究等领域。

本文将介绍重力勘探的原理、仪器及数据处理方法，并探讨其在实际应用中的优缺点。

1. 原理重力勘探利用地球的重力场对地下物质进行探测和研究。

地球的重力场是由地球质量在空间中产生的，其大小和方向会受到地下物质分布的影响。

重力勘探利用测量地球重力场的变化，以推断地下物质的分布和性质。

2. 仪器重力勘探的仪器主要包括重力仪和支架。

重力仪是测量地球重力场变化的设备，通常由重力感应仪和重力测量仪组成。

重力感应仪用来测量地球重力场的总强度，而重力测量仪用来测量地球重力场的沿着特定方向的分量。

支架则用于稳定仪器的位置和方向。

3. 数据处理方法重力勘探的数据处理包括数据采集、数据质量控制、数据处理和解释等步骤。

3.1 数据采集数据采集是重力勘探的第一步，需要在研究区域内选择一定数量和布设形式的测量点来获取地球重力场的变化数据。

通常，采集数据的密度越高，获得的信息就越精确。

3.2 数据质量控制数据质量控制是保证重力勘探数据准确性和可靠性的关键步骤。

在数据采集过程中，需要定期检查和校准重力仪，排除仪器故障和外界干扰等因素对数据的影响。

3.3 数据处理数据处理是将原始测量数据进行预处理和分析的过程。

常见的数据处理方法包括数据滤波、数据平差和数据插值等，用于消除数据中的噪声和误差，提取有用的地下信息。

3.4 数据解释数据解释是根据已处理的数据结果，进行地质结构解释和地下物质分布推断的过程。

通过比对重力数据与地质地球物理模型，可以推断地下的岩石密度、构造特征等信息。

4. 应用重力勘探在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用案例：•矿产资源勘探：重力勘探可以用于找矿。

矿床一般密度较高，因此在地下与周围岩石形成的重力异常可以被重力勘探方法探测到，从而指导矿产资源勘探工作。

•地下水资源调查：重力勘探可以用于地下水资源的调查和评价。

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）。

地球物理勘探方法重力勘探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。

重力仪的认识及工作原理
重力仪是一种用于测量重力加速度的仪器。

它利用重力加速度对物体的吸引作用进行测量，通过测量重力加速度的大小来推断所处位置的地壳变化、地球内部构造、天体引力场等信息。

重力仪的工作原理基于牛顿的万有引力定律。

根据该定律，任何两个物体之间都会产生引力，该引力与物体质量成正比，并且与物体之间的距离的平方成反比。

因此，当一个物体靠近另一个物体时，它们之间的引力将增加。

重力仪一般由悬挂系统、测量系统和记录系统组成。

悬挂系统通常由悬挂杆、悬挂丝或弹簧组成，用于将重力仪悬挂在测量位置上。

测量系统由重力计组成，重力计一般采用摆式重力计、悬绳式重力计或弹簧式重力计等，用于测量物体受重力作用的力大小。

记录系统用于记录测量到的重力加速度数据，一般通过纸带、数码显示或计算机等方式存储和展示数据。

在工作时，重力仪首先被悬挂在需要测量的位置上，然后重力计开始测量重力加速度。

当测量位置处于地壳变化或引力场强度变化的区域时，重力加速度将会发生微弱的变化，重力计会感知到这种变化并进行测量。

测量完成后，记录系统会将测量得到的重力加速度数据进行存储和展示，从而得到所需的地质或天文信息。

重力仪在地质调查、地震监测、石油勘探等领域具有重要的应用价值。

通过对重力加速度的测量，可以帮助科学家了解地球
内部构造、地壳变化、地下水资源情况等信息，从而为地质学研究和资源勘探提供重要的数据参考。

地球物理勘探仪器的测量原理地球物理勘探是一种通过测量地球物理现象来了解地球内部结构和性质的科学方法。

在地球物理勘探中，仪器是不可或缺的工具，它们通过测量地球物理参数来获取有关地球内部的信息。

本文将介绍几种常见的地球物理勘探仪器及其测量原理。

一、地震仪地震仪是地球物理勘探中最常用的仪器之一。

它的测量原理基于地震波的传播和反射。

地震波是由地震源产生的能量波动，经过地球内部的传播后，会在地下的不同介质中发生反射、折射和散射。

地震仪通过测量地震波的传播时间和振幅变化来推断地下介质的性质和结构。

常见的地震仪包括地震记录仪和地震传感器。

二、重力仪重力仪是测量地球重力场的仪器。

它的测量原理基于物体在地球重力作用下的加速度差异。

重力仪通过测量物体的加速度变化来计算地球的重力场强度。

在地球物理勘探中，重力仪被广泛应用于测量地下物质的密度变化。

密度较大的物质会引起局部的重力异常，通过重力仪的测量可以推断出地下的密度分布情况。

三、磁力仪磁力仪是测量地球磁场的仪器。

地球具有一个磁场，磁力仪通过测量磁场的强度和方向来推断地下的磁性物质分布。

磁力仪的测量原理基于磁感应定律，当磁场中存在磁性物质时，它会产生磁感应强度的变化。

通过测量磁场的变化，可以获取地下磁性物质的分布情况。

磁力仪在地球物理勘探中广泛应用于寻找矿产资源和地下构造的研究。

四、电磁仪电磁仪是测量地球电磁场的仪器。

地球的电磁场是由地球内部的电流体所产生的，电磁仪通过测量地球电磁场的强度和频率来推断地下的电导率分布。

地下的电导率分布与地下介质的性质有关，通过电磁仪的测量可以获取地下介质的电导率信息。

电磁仪在地球物理勘探中被广泛应用于寻找地下水资源、矿产资源和地下构造的研究。

总结起来，地球物理勘探仪器的测量原理涉及地震波传播、重力场、磁场和电磁场的测量。

通过这些仪器的测量，可以获取地下介质的性质和结构信息，为地质勘探、资源勘探和环境调查等提供重要的科学依据。

随着技术的不断发展，地球物理勘探仪器的测量精度和分辨率将进一步提高，为我们对地球内部的认识提供更多的突破。