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。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。

【应用】

在区域地质调查﹑矿产普查和勘探的各个阶段都可应用重力勘探﹐要根据具体的地质任务设计相应的野外工作方法。

应用重力勘探的条件是﹕被探测的地质体与围岩的密度存在一定的差别﹔被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件﹔干扰水平低。

重力勘探解决以下任务﹕研究地壳深部构造﹔研究区域地质构造﹐划分成矿远景区﹔掩盖区的地质填图﹐包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等﹔广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)﹐查明区域构造﹐确定基底起伏﹐发现盐丘﹑背斜等局部构造﹔普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)﹐主要用于查明与成矿有关的构造和岩体﹐进行间接找矿﹔也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体﹐并计算矿体的储量﹔工程地质调查﹐如探测岩溶﹐追索断裂破碎带等。