重力异常和重力梯度联合辅助导航算法及仿真
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1.影响重力异常因素?重力资料整理的步骤。
因素:1测量点在地球自然表面,而不是大地水准面上。
2地壳内部物质密度分布不均匀3 地球内部物质变化及重力日变化步骤:地形校正中间层校正高度校正正常场校正2.岩石密度一般规律?影响岩石密度的因素?一般规律:岩浆岩>变质岩>沉积岩(密度)影响因素:岩浆岩:所含矿物成分生成环境变质岩:原岩密度变质程度沉积岩:空隙度生成年代和埋深湿度3.布格重力异常、自由空间异常?他们的地球物理意义?布格异常:经过地形校正、布格校正、正常场校正后的重力异常叫做布格异常。
反映的1.是地壳各种偏离正常密度分布的矿体、构造的影响2.地壳下界面起伏在横向上相对上地幔质量亏损的影响。
自由空间异常:只对观测值做正常场和高度校正,将重力值归算到同一纬度的大地水准面后的重力异常。
反映了地球的形状及内部质量分布于参考椭球体的偏差。
4.重磁异常延拓的和导数的作用?重力:向上延拓:将观测面上世纪异常值换算到观测面以上的某个高度上,作用是消弱浅部局部异常,突出深部区域异常。
向下延拓相反。
导数:压制地质体的区域异常,突出小而浅的局部异常。
划分多个地质体的横向叠加异常确定地质体边界和划分断裂磁:延拓于重力相同导数是识别薄板及其特征。
5重磁工作阶段?比例尺?应用?重力:阶段:预查、普查、详查、细查。
比例尺:预查1:100万——1:50万普查1:20万1:10万详查1:5万1:2.5万细查:1:1万1:5000 1:2000应用:1.了解上地幔密度变化 2.地壳深部构造和活动性3找金属矿和钾盐4天然地震预报5沉积岩内部构造6划分大地构造单元磁:阶段:普查、详查比例尺:区测填图<1:2.5万找矿:1:1万1:5000勘探:1:2000 1:1000 1:500应用:1划分大地构造单元2找金属矿石棉矿等3海底断裂水平错动5.重力异常于磁异常的意义并用图表示组成地球上的岩石,在密度、磁性上存在差异,利用专门仪器观测他们在地球物理场引起的局部差异,得到相关资料。
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0.5到3个测点。
重力梯度仪原理重力梯度仪是一种通过测量地球重力场中的局部梯度变化来探测地下物质分布的仪器。
它的原理基于牛顿万有引力定律和高斯定理。
本文将详细介绍重力梯度仪的工作原理和应用。
一、重力梯度概述重力场是指地球为质量吸引物而产生的引力场。
地球重力场在不同地点有不同的大小和方向。
点重力是衡量重力场的基本单元,可以用万有引力定律描述。
在地球表面上,地球引力把物体向下拉,这种向下的力称为重力加速度,通常表示为g。
重力梯度是指重力场大小的空间变化率。
它是指重力加速度的空间梯度。
在地球表面上,重力梯度通常表示为 E ,是三维向量。
在一个给定点上,重力梯度以单位距离的重力变化率来量化。
重力梯度的单位是每千米每gal,gal是一个代表单位面积受到的重力的计量单位。
重力梯度表示的是在给定位置上向任意方向移动单位距离所导致的重力变化。
二、重力梯度仪原理重力梯度仪通过在一定空间范围内测量重力梯度的变化来探测地下物质分布。
它的原理基于牛顿万有引力定律和高斯定理。
假设在坐标系中有一个点P,它周围的重力梯度可以表示为:E = [(∂2U/∂x2),(∂2U/∂y2),(∂2U/∂z2)]U是位势能,x、y、z是独立的坐标。
这个梯度向量是一个三维向量,包括x、y、z方向上的分力。
重力梯度仪通过测量重力梯度的随时间和位置的变化来探测地下物质。
它的工作原理是通过两个或多个相邻的探测器来测量重力梯度的差异。
这些探测器必须具有高精度的感应器和数据采集系统,以便在高噪声环境中捕捉重力梯度的小变化。
重力梯度仪在地下勘探中的应用是通过测量地下物质密度的变化来检测其分布。
地下介质密度与其重力梯度有关,因此重力梯度仪可以使勘探者识别地下物质的位置和形状。
有时还可以推断出地下物质的性质,如含水量、油气含量和岩石类型。
三、重力梯度仪的应用重力梯度仪具有广泛的应用,包括矿产勘探、地震勘探、油气勘探、地质灾害监测和环境监测等方面。
下面分别介绍这些应用的具体情况。
重⼒异常与垂线偏差重⼒相关资料1.相关坐标系地球上任何⼀个质点都同时受到地⼼引⼒和由于地球⾃转产⽣的离⼼⼒的作⽤,两个⼒的合⼒称为重⼒。
离⼼⼒与引⼒之⽐约为1:300,所以重⼒中起主要作⽤的还是地⼼引⼒。
重⼒的作⽤线称为铅垂线,重⼒线⽅向就是铅垂线⽅向。
1.1 ⽔准⾯与⽔准⾯当液体处于静⽌状态时,其表⾯必处处与重⼒⽅向正交,否则液体就要流动。
这个液体静⽌的表⾯就称为⽔准⾯。
⽔准⾯是⼀个客观存在的、处处与铅垂线正交的⾯。
通过不同⾼度的点,都有⼀个⽔准⾯,所以⽔准⾯有⽆穷多个。
为了使测量结果有⼀个共同的基准⾯,可以选择⼀个⼗分接近地球表⾯⼜能代表地球形状和⼤⼩的⽔准⾯作为共同标准。
设想海洋处于静⽌平衡状态,并将它延伸到⼤陆部且保持处处与铅垂线正交的⽔准⾯,来表⽰地球的形状是最理想的,这个⾯称为⽔准⾯。
它是⼀个光滑的闭合曲⾯,⼜称为地球的物理表⾯。
由它包围的形状是地球的真实形体,称为体。
地球⾃然表⾯的起伏不平、地壳部物质密度分布不均,使得引⼒⽅向产⽣不规则的变化。
因⽽引⼒⽅向除总的变化趋势外,还会出现局部变化,这就引起铅垂线⽅向发⽣不规则的变化。
由于⽔准⾯处处与铅垂线正交,所以它是⼀个略有起伏的不规则的表⾯。
图1 椭球⾯与⽔准⾯1.2 参考椭球⾯从整体上看,体接近于⼀个具有微⼩扁率的旋转椭球,与体吻合的最好的旋转椭球称为总地球椭球,也叫总椭球或平均椭球。
要确定总椭球,必须在整个地球表⾯上布设连成⼀体的天⽂⽹和进⾏全球性的重⼒测量。
为了测量⼯作的实际需要,各个国家和地区只有根据局部的天⽂、和重⼒测量资料,研究局部⽔准⾯的情况,确定⼀个于总椭球相近的椭球,以表⽰地球的⼤⼩,作为处理测量成果的依据。
这样的椭球只能较好的接近局部地区的⽔准⾯,不能反映整个体的情况,所以叫做参考椭球⾯。
1.3坐标系与天⽂坐标系表1 坐标系与天⽂坐标系的对⽐由于⽔准⾯起伏,导致同⼀点的法线和垂线不⼀致,两者之间的微⼩夹⾓称为垂线偏差;导致天地⾼和海拔⾼(正⾼)不⼀致,两者之间的差距称为⽔准⾯差距。
重力相关资料1.相关坐标系地球上任何一个质点都同时受到地心引力和由于地球自转产生的离心力的作用,两个力的合力称为重力。
离心力与引力之比约为1:300,所以重力中起主要作用的还是地心引力。
重力的作用线称为铅垂线,重力线方向就是铅垂线方向。
1.1 水准面与大地水准面当液体处于静止状态时,其表面必处处与重力方向正交,否则液体就要流动。
这个液体静止的表面就称为水准面。
水准面是一个客观存在的、处处与铅垂线正交的面。
通过不同高度的点,都有一个水准面,所以水准面有无穷多个。
为了使测量结果有一个共同的基准面,可以选择一个十分接近地球表面又能代表地球形状和大小的水准面作为共同标准。
设想海洋处于静止平衡状态,并将它延伸到大陆内部且保持处处与铅垂线正交的水准面,来表示地球的形状是最理想的,这个面称为大地水准面。
它是一个光滑的闭合曲面,又称为地球的物理表面。
由它包围的形状是地球的真实形体,称为大地体。
地球自然表面的起伏不平、地壳内部物质密度分布不均,使得引力方向产生不规则的变化。
因而引力方向除总的变化趋势外,还会出现局部变化,这就引起铅垂线方向发生不规则的变化。
由于大地水准面处处与铅垂线正交,所以它是一个略有起伏的不规则的表面。
图1 椭球面与大地水准面1.2 参考椭球面从整体上看,大地体接近于一个具有微小扁率的旋转椭球,与大地体吻合的最好的旋转椭球称为总地球椭球,也叫总椭球或平均椭球。
要确定总椭球,必须在整个地球表面上布设连成一体的天文大地网和进行全球性的重力测量。
为了大地测量工作的实际需要,各个国家和地区只有根据局部的天文、大地和重力测量资料,研究局部大地水准面的情况,确定一个于总椭球相近的椭球,以表示地球的大小,作为处理大地测量成果的依据。
这样的椭球只能较好的接近局部地区的大地水准面,不能反映整个大地体的情况,所以叫做参考椭球面。
1.3大地坐标系与天文坐标系表1 大地坐标系与天文坐标系的对比由于大地水准面起伏,导致同一点的法线和垂线不一致,两者之间的微小夹角称为垂线偏差;导致天地高和海拔高(正高)不一致,两者之间的差距称为大地水准面差距。
台阶重力异常的梯度解释
魏伟;刘天佑
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2005(040)002
【摘要】Stanley、Green与Butler等人提出的重力异常梯度解释方法都是先利用重力异常水平梯度-垂直梯度图得到台阶的倾角与坐标原点(台阶倾斜面与地面的交线上)位置,然后直接利用重力异常水平与垂直梯度确定台阶的上、下底埋深.这些方法必须由人工操作完成,而且当台阶倾角超过10°时会产生较大的误差甚至无法求解.本文在推导二维台阶重力异常一阶及二阶导数与台阶埋深、倾角及产状之间关系的基础上,对Stanley等人的方法做了重要改进:①用最小方差方法以一个二次曲线拟合重力水平梯度与垂直梯度,由此自动计算台阶倾角;②由重力二阶导数推导出计算台阶上、下底埋深的表达式,并自动计算台阶上、下底埋深.与以前方法相比,本方法能够更准确、更快速地求出台阶(接触带)的产状.文中在最后给出六盘山盆地重力资料的计算实例,表明此法能有效地解释台阶重力异常.
【总页数】5页(P238-242)
【作者】魏伟;刘天佑
【作者单位】中国地质大学·武汉;中国地质大学·武汉
【正文语种】中文
【中图分类】TE1
【相关文献】
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4.倾斜台阶重力异常正演计算公式剖析 [J], 马国庆;李宗睿;李丽丽
5.重力异常及其梯度张量DEXP定量解释方法的影响因素分析 [J], 邱峰;杜劲松;陈超
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