重力勘探的理论基础

重力勘探一重力勘探的理论基础重力勘探（gravity exploration\prospecting）是以地壳中不同岩（矿）石之间的密度差异为基础，通过观测和研究天然重力场的变化规律，以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。

地球的重力场是一种天然力场。

组成地壳的各种岩(矿)石之间具有密度差异,这种差异会使地球的重力场发生局部变化, 从而引起地球重力异常。

当我们在某一地区进行观测并发现重力异常时,对异常进行分析计算,就能推断引起该重力异常的地下物质分布情况,从而达到地质勘查的目的应用领域：可以研究区域和深部地质构造，也可以研究局部地质异常体。

在石油勘探中主要用于探查与油气生成、运移和聚集有关的各种地质构造，如沉积盆地的基底起伏，盖层内部的构造形态，盐丘、侵入体等局部地质现象，也可以直接研究油气藏。

重力勘探的发展：重力勘探的前身是研究地球形状的重力测量学。

人们对于重力现象的认识过程经历了两次飞跃。

1、古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristotel,公元前384～公元前322年）曾提出：运动物体的下落时间与其重量成比例。

直到16世纪才被伽利略（G.Galileo,1564～1642年）所否定。

他从大量的实验中总结出：物体坠落的路径与它经历的时间的平方成正比，而与物体自身的重量无关。

这是人类第一次对重力现象有了科学的认识。

1687年牛顿（1643-1723）在《自然哲学的数学原理》一书中正确阐明了这一现象，从此用g来研究地球重力就正式开始了。

2、里歇（J.Richer,1630～1690年）在利用摆钟从巴黎到南美进行天文观测时发现重力加速度在各地并非恒值，这一消息被牛顿（I.Newton,1642～1727年）和惠更斯（C.Huygens,1629～1695年）得知后，两人不谋而合地指出：这种现象与他们认为地球是旋转的扁球体的推论相符。

从而在理论上阐明了地球重力场变化的基本规律，使人类对重力现象的实质认识上升到一个新的高度，同时也为至今用重力测量来研究地球形状奠定了基础。

现代地质学研究中的重力勘探方法地质学作为一门研究地球构造和内部现象的学科，采用了多种研究方法来揭示地球的奥秘。

其中，重力勘探方法在现代地质学研究中发挥着重要的作用。

本文将从理论基础、应用领域和技术发展等方面进行探讨。

重力勘探方法基于“重力场”的理论基础。

地球上的重力场是指地表或地壳内物体由于引力作用所产生的一种物理现象。

根据牛顿的万有引力定律，地球上任何两个物体之间都存在引力。

而物质的分布情况会影响重力场的强弱和方向。

重力勘探方法就是通过测量和分析重力场的变化，来推断地下的物质分布情况和地形特征。

重力勘探方法的应用领域十分广泛。

它不仅可用于地质勘查、矿产资源开发等领域，还可以应用于环境地质调查、地下水资源勘探等实际问题中。

例如，在矿产资源开发中，重力勘探方法可以帮助矿产勘探人员确定矿体的形态和分布，有助于合理规划矿产开发工作。

在环境地质调查中，重力勘探方法可以用来探测地层的厚度和构造特征，有助于评估地下水资源的储量和分布情况。

重力勘探方法在技术发展方面也取得了显著的进展。

过去，人们主要依靠精密重力仪进行测量，但这种仪器较为笨重且操作复杂。

近年来，随着技术的不断进步，采用无人机搭载重力传感器进行测量成为了一种新的方法。

这种方法具有灵活性强、测量效率高的特点，使得重力勘探更加便捷和高效。

然而，重力勘探方法仍然存在一些局限性。

首先，由于地壳中的岩石密度和物质分布的复杂性，解释重力场数据需要考虑多种因素的综合作用，如地壳的厚度、岩石的密度等。

因此，需要建立精确可靠的地质模型来进一步分析和解释测量数据。

此外，运用重力勘探方法需要专业的设备和人员，成本较高。

因此，在实际应用中需要权衡成本与效益。

总的来说，重力勘探方法在现代地质学研究中具有重要地位和作用。

它通过测量和分析重力场的变化，为地质学研究提供了一种有效的手段。

基于重力勘探方法的研究成果，可以为人们提供有关地球内部结构和地质现象的重要信息，有助于提升地质资源开发的效率和质量。

第一章 重力勘探的基础理论§1.1 地球重力场一、重力的概念1、万有引力作用：221rm m GF = （1-1）式中：G 为万有引力常数。

在SI 制(国际单位制)中，)/(10672.62311s kg m G ⋅⨯=-(米3／(千克·秒2))。

2、惯性离心力质量为m 的质点在自转的地球上要受到惯性离心力C 的作用，C 的大小与地球自转角速度ω的平方和该质点到自转铀的距离及成正比，其模量为Rm C 2ω= （1-2）3、重力加速度--重力场强度mP g /= （1-3）重力场强度：表示单位质量所受的重力。

空间某点的重力场强度，无论在数值或量纲上都等于该点的重力加进度，且二者的方向也一致。

重力勘探中常用“重力”代表重力加速度或重力场强度。

4、单位1）在国际单位制（SI ）中，重力的单位为米/秒2（m/s 2），以它的百万分之一作为国际通用重力单位(gravity unit)，用g.u.表示，即1 g ．u ．=10-6m/s 22）在CGS 制(厘米·克·秒制)：1cm/s 2作为重力的一个单位，称为“伽”(Gal)1Gal=103mGal=106µGal=1cm/s 2两种单位的换算关系为1 g ．u ．=10-1mGal二、重力场的数学表达式1、引力场rr rdm GF d ⋅=2)/(10672.62311s kg m G ⋅⨯=-⎰=Vrdm G F 22、离心力场LC 2ω=222zy x g g C F g ++=+=⎰+-=Vx xdm rxG g 23ωξ⎰+-=Vy ydm ryG g 23ωη⎰-=Vz dmrzG g 3ζ3、重力位场中某点的重力位W 应等于单位质量的质点由无穷远移至该点时场力所作的功。

1）引力位⎰=Vrdm G V2）离心力位)(21222y x U +=ω3）重力位UV W +=kg j g i g gradWg z y x ++==4）重力位的导数xg zg zx W W z x xz ∂=∂=∂∂∂=三、重力等位面1、等重力位面：就是由重力位等于C （常数）的一切点所构成的曲面，其上任一点的重力方向皆与过该点的曲面的法线方向重合。

重力勘探的名词解释重力勘探是一种地球物理勘探方法，旨在通过测量地球的重力场变化来研究地下的结构和性质。

这种方法借助于地球重力场的微弱变化来推断地下的物质分布，从而揭示地下的地质构造和矿藏等信息。

在本文中，我将对重力勘探进行深入的名词解释，包括它的基本原理、应用领域和测量技术。

一、基本原理重力勘探的基本原理是根据物体之间相互吸引的引力作用来推断地下物质的分布情况。

根据普遍万有引力定律，物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

因此，如果地下存在质量分布不均匀的物体，例如矿产、岩石体等，将会在地球表面引起微弱但可测量的重力场变化。

为了测量这种重力场变化，研究人员使用重力仪器来记录地球表面上的重力数据。

通常情况下，重力数据以重力加速度（单位：米/秒²）的形式给出。

通过在地表不同位置测量重力加速度的变化，可以得到不同地区的重力梯度，从而揭示地下质量分布的特征。

二、应用领域重力勘探在各个领域都有广泛的应用。

首先，它在地质勘探中起到关键作用。

通过测量地下的质量分布，可以推断出不同地区的地质构造，包括断层、褶皱、火山体等。

这对于石油和矿产资源的勘探和开发至关重要。

重力勘探还在勘探钻井和地下水储量评估等领域中发挥重要作用。

其次，重力勘探在工程勘察和地质灾害评估中也有广泛应用。

通过测量地下质量的变化，可以评估土壤的稳定性和地层的承载能力，从而指导工程建设和地质灾害的防治。

此外，重力勘探在大地测量和地球物理学中也有应用。

通过测量地球重力场变化，可以研究地球的内部结构和大尺度的地壳运动，从而为地球科学的研究提供重要数据。

三、测量技术为了测量地球表面的重力场，研究人员使用重力仪器进行地面测量。

重力仪器的主要类型包括测重仪和加速度计。

测重仪是一种基于弹簧平衡原理的仪器，用于测量物体的重力。

当测重仪处于水平状态时，测得的重力值即为重力加速度的近似值。

测重仪具有高精度和稳定性，广泛用于科学研究和地理勘测。

p m G V =∑=iiim G V ρ)(21),,(222y x dv G z y x W v++=⎰ωρσ)(21),,(222y x dv G z y x W v++=⎰ωρσ⎰=vG V σdv 第一章 重力勘探基础1.重力勘探：重力勘探是以岩矿石之间的密度差异为基础，通过观测和研究重力场的规律，以查明地质构造和寻找矿场资源的一种方法。

2.重力勘探的原理：地球表面的物质都受到重力作用，重力变化与地下物质分布不均匀有关，而物质密度与矿场分布密切相关，因此只要研究由物质密度分布不均匀引起的重力变化（重力异常），就可以推断地质构造和勘察矿产资源。

3.重力：重力是除该物体之外的地球质量和天体质量对物体产生的引力和该物体随地球自转而引起的惯性离心力的合力。

4.重力的单位：1m/s 2=106g.u. 1gal=104g.u.=10-2m/s 2 1ugal=10-3mgal=10-6gal5.引力位： ⎰=vG V ρσdv6.重力位：7.重力位 ⎰+--=∂∂vx dv x G x23)(ωρξσω一次 ⎰+--=∂∂vy dv y G y 23)(ωρησω导数： ⎰--=∂∂vdv z G z 3)(ρςσω 其物理意义是重力场再相应坐标轴上的分量。

9.牛顿提出的地球形状：地球是一个旋转椭球体，而且两极稍微平坦，即为一个扁的椭球体10.大地水准面：就是把平均海洋面顺势延伸到大陆所形成的封闭曲面、11地球的基本形状：将大地水准面的形状作为地球的基本形状，这个形状的一级近似可视为平均半径为6376km 的正球面，二级近似是一个两极半径略小于赤道半径的二轴椭球面。

第二章重力异常1. 重力异常：分为时间变化和空间变化。

时间变化的因素：天体引力，地球形状的变化和地下物质的运动，日变空间变化的因素：（1）地球不是一个正球体，近似于两极压缩的扁球体，（2）地球绕一点的轴自转，（3）地下物质分布不均匀2.正常重力公式：当地球形状及其内部物质的密度分布已知时，应用重力位函数可以求出地面上任意点的重力位，进而求的的重力场公式称为正常重力公式。

地球物理勘探方法综述一、重力勘探重力勘探是地球物理勘探方法之一，它主要研究地球表面及其周围空间重力变化现象。

地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的，而岩石密度不均往往与地下地质构造、矿产分布等地质因素有关。

由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常。

通过研究重力异常的变化特征，从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息，这就是重力勘探的实质和任务。

1重力勘探的理论基础1.1重力场重力是经典物理学中的基本概念。

当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时，就要受到地球质量对它的引力作用，以及地球自转而使它产生的离心力的作用，两者的合力就是这一物体所受的重力。

如图，F表示地球引力，C表示离心力，P表示重力，则P=F+C。

显然，重力场是引力场和离心力场的叠加。

物体所受重力的大小不仅和物体在重力场的位置有关，而且和其质量m小有关。

按照场强定义，重力场强度（P/m）即单位质量所受的重力大小。

重力场强度和重力加速度概念不同，但其数值和量纲完全相同，方向也一致。

地球物理勘探中所谓的重力测量，也就是重力加速度或者重力场强度的测量。

一般的，将地球的大地水准面作为一个理想的椭球面，根据地球的大小，质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值，把这种重力值的分布称为正常重力场。

1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式：g0=978032.7（1+0.0053024sin2φ-0.0000075sin22φ）（×10-5m/s2）1.2 重力异常地表重力值是随着地点和时间不同而变化的。

根据地表重力变化来进行地质构造和矿产勘查是重力勘探的基本内容。

影响地表重力变化的因素主要包括：纬度、海拔、地形、地球的潮汐以及地球内部密度不均。

其中地球密度的非均一和各种地质构造、矿产分布有密切联系。

重力的变化我们称之为重力异常，分为绝对重力异常和相对重力异常。