课件10-重力异常的地质解释

条带状重 力低（重 力低带）
剩余密度为负 的水平圆柱体、 棱柱体和脉状 体等
重力梯 级带
垂直和倾斜台 阶
①垂直或倾斜断层、断 裂带、破碎带； ②具有不同密度的岩体 的陡直接触带； ③地层的拗曲
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10.2.3 断裂构造在g平面等值线图上的识别
实际资料中断裂与异常特征的对应情况比表 10.2-1中所列重力梯级带一栏复 杂得多。图10.2-1给出了另外若干种指示断裂构造存在的标志。
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10.2 异常的识别
10.2.1 异常特征的描述 在平面等值线图上， 主要是指区域异常的走向及其变化，从东到西（或从南到北） 异常变化的幅度多大，区域性重力梯级带的延伸长度及平均水平梯 度和最大水平梯度值等。 对局部异常来说主要指的是异常的弯曲和圈闭情况，对圈闭状异常 应描述其基本形状，如等轴状、长轴状或狭长带状；是重力高还是 重力低；重力高低的分布特点；异常的走向（指长轴方向）及其变 化；异常的幅值大小及其变化等。 在综合分析区域异常与局部异常基本特征后，有可能根据异常特征 的不同将工区划分成若干小区，以供下一步作深入的分析研究。 在重力异常剖面图上， 应注意异常曲线上升或下降的规律，异常曲线幅值的大小，区 域异常的大致形态与平均变化率，局部异常极大值或极小值的幅度 、所在位置等等。
重力学
1 地球的重力场
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球函数和位理论边值问题 讲基础和理论 地球正常重力场 重力仪 野外重力测量 讲重力数据的获得 资料整理与异常的获取 岩（矿）石的密度 重力异常正反问题的解法 讲有关成果的获得


9 重力异常的数据处理 10 重力异常的地质解释与应用实例讲应用效果
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10.2-1给出了几种局部异常可能反映的地质因素对应关系，以 供作地质解释时参考。
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图10.2-1 几种典型的局部重力异常分布可能反映的地质因素 异常名称 基本特征 相对应的规则 几何形体 可能反映的地质因素
①囊状、巢状、透镜体状的致密金 属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等； ②中基性岩浆（密度较高）有侵入 体，形成岩相串珠状，穿插在较低密度 的岩体或地层中； ③高密度岩层形成的穹窿、短轴背 斜等； ④松散沉积物下面的基岩（密度极 高）局部隆起； ⑤低密度岩层形成的向斜或凹陷内 充填了高密度的岩层，如砾石层等
等轴状重 力高
重力异常等 值线圈闭成 圆形或接近 圆形，异常 值中心部分 高，四周低， 有极大值点
重力异常等 值线圈闭成 圆形或近于 圆形，异常 值中心低， 四周高，有 极小值点
剩余密度为正 值的均匀球体， 铅直圆柱体， 水平截面接近 正多边形的铅 直棱柱体等
等轴状重 力低
剩余密度为负 的均匀球体， 铅直圆柱体， 水平截面接近 正多边形的铅 直棱柱体等

10 重力异常的地质解释
目的： 理论在与实际生产中的应用（结合） •内容：
•进行地质解释时应注意的问题 •异常的识别 •应用实例 •要求：
•掌握各种模型的重力异常（在剖面、平面上的）特征
•能正确识别重力异常特征与地质构造之间的关系，以便正确得出有关地质、 地球物理解释(结论)。
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4．对异常的解释必须遵循从已知到未知的原则。因为相近的地质条件产生的异常具 有相似的特征，特别是在对局部异常的解释中，利用一口钻井资料（一个点）或一条 地震剖面资料（一条线）作控制进行解释后，将获得的成功经验推广到周围条件相似 地区的异常解释中去；或者从露头区的异常特征去推断邻近覆盖区的异常成因。这是 由已知到未知，从点、线到面的认识过程，它与前述的从面到点的过程是互相渗透、 互为补充的；(重力资料解释的步骤，经验)
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10.2.2 若干典型重力局部异常的可能解释
由于不同的地质因素往往会在重力异常平面等值线图上或剖面图上产生 相似的异常特征，因此根据某一局部异常来判定它是由什么地质因素引起 的，常常不是一件容易的事，为此，可将g变换成 V zx 、 V zz ，就有可 能区分其特征；此外，引用其它资料或物探解释成果就十分必要了，表
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2．要研究和分析在一个工区内，不同的研究对象引起的重力异常之间，以及研
究对象与非研究对象（或干扰因素）所引起的重力异常之间，是否具有反映其 特征的差异（地球物理前提）。如果这种差异可能存在，则应有目的地选用相 应的数据处理方法将不同研究对象产生的重力异常区分开来，同时消除或压制 干扰体产生的异常，这样可以获得由较为单一的地质因素引起的有效（目标） 异常，以利于进行必须的数学物理解释和作出正确的地质上的判断 ；(资料处 理、分析、解释) 3．对异常的解释一般是从“读图”或异常识别开始 。即研究局部构造或矿体 的赋存情况，都必须从区域地质环境入手，先把握全局，然后深入到局部。不 同地质构造单元内的地质条件可以有很大差别，同一构造单元内不同部位其情 况也有不同，因而不同单元内重力异常分布的基本特征是不同的，甚至有很大 差别。所以首先对异常进行分区或分类，分析研究各区（类）异常特征与区域 地质环境可能的内在联系，在此基础上，下一步才有可能对各区内的局部异常 形成的地质因素作出合理的解释，这就是从面到点的认识过程（对获得的异常 的正确判别）；
重力异常等值线分 布密度，异常值向 某个方向单调上升 或下降，水平梯度 大 于 20 厄 缶 （ 即 每 公里变化 2 毫伽）或 更大
剩余密度为正 的水平圆柱体、 棱柱体和脉状 体等
①高密度岩性带或金属矿带； ②中基性侵入岩形成的岩轴或 岩脉穿插在较代密度的岩石或地层 中； ③高密度岩层形成的长轴背斜 、地下的古潜山带、地垒等； ④地下的古河道为高密度的砾 石层所充填等 ①低密度的岩性带，或非金属 矿带； ②酸性侵入体形成的岩墙或岩 脉穿插在较高密度的岩石或地层中 ； ③高密度岩层形成的长轴向斜 、地堑等； ④充填新生界松散沉积物的地 下河床
图10.2-1 在g平面图上识别断裂构造的若干标志
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a 图为线性重力高与重力低之间的过渡带；
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ห้องสมุดไป่ตู้
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b 图为异常轴线明显错动的部位；
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C 图为串珠状异常的两侧或轴部所在位置；
图10.3-2 勒皮雄（Xavier Le Pichon, 1968）的七块板模式（平面投影）
箭头指示各板块相对非洲板块（通常设想它是固定不动的）的运动方向
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（二）产生印度洋巨大负异常的场源存在于地球的深部，很可能在软流圈以下存 在着巨大的亏损质量所致，因在高阶场中，这一全球最大的负异常完全消失了。 （三）从喜马拉雅到阿尔卑斯有一条横贯东西的高正异常带，它的走向与板块边 界线亦符合的较好，但在低阶场中反映得并不明显，说明场源深度较浅。有人认 为，产生该地区正异常的原因是喜山地壳薄于相应的均衡地壳的厚度，故存在正 均衡异常。它是由北推移的印度板块与欧亚板块互相挤压，产生了巨大的构造运 动压力，此力不仅克服了因均衡不足而产生的向下均衡调整力，还迫使喜山山脉 继续上升； （四）大洋海岭的重力异常在高阶场中反映得很好，形成了与海岭走向相吻合的 低幅正值异常（0~100g.u.），在低阶场中这种特征完全消失，因而场源应存在于 浅部。结合海岭地区其它许多地球物理特征，如高热流值，两侧有对称分布的条 带状磁异常，海水深度较浅，有大规模火山、地震活动等，可以认为海岭是地幔 对流上涌的地区，是板块扩张的中心地带，之所以形成低幅正异常是由于地幔流 上涌处的地表面为自由或近似于自由边界条件，因而地壳上升变形较大，从而形 成与海岭走向一致的低幅正重力异常。
图10.3-1 2—12阶GEM10B模型全球自由空间重力异常（等值线距50g.u.）
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根据这三张图显示的异常特征，人们可作出以下几点推论：
（一）整个太平洋地区呈现清晰的高正异常环带，它包括全球主要岛弧—海沟地 区及深源地震带，与太平洋板块和纳斯卡板块边界线也吻合得较好（见图10.3-2 ）；正异常带外面包围一圈负异常带，这一正一负的双层环状结构是GEM10B全 球自由空间异常场的主要特征。产生高重力带的源既有深部的因素，也有存在于 岩石圈深度范围内的因素，较浅层的异常源似乎可以用消减板块随着下插深度增 大使密度增高来解释（因温度与压力增加所致）；
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①盐丘构造或盐盆地中盐层加厚的 地段； ②酸性岩浆（密度较低）侵入体， 侵入在密度较高的地层中； ③高密度岩层形成的短轴向斜； ④古老岩系地层中存在巨大的溶洞 ； ⑤新生界松散沉积物的局部加厚地 段
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条带状重 力高（重 力高带）
重力异常等值 线延伸很大或 闭合成条带状， 等值线的值中 心高，两侧低， 存在极大值线 重力异常等值 线延伸很大， 或闭合成条带 状，等值线的 值中心低，两 侧高，存在极 小值线
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D 图为两侧异常特征明显不同的分界线；
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e 图为封闭异常等值线突然变宽、变窄的部位；
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f 图为等值线同形扭曲部位。
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5．鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方法又都有自身 的局限性，因此应针对解释的具体地质任务和条件选用相应的方法， 并通过试验确定有关的参数（如延拓高度、窗口大小等），从中选 取效果最佳的解释方案；(合理、正确选择处理技术方法) 6．应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物（化）探资料 ，尽可能地增加已知条件或约束条件，限制反问题的多解性；另一 方面，只有综合其它物探方法的解释成果 ，才能从不同侧面来提供 对产生异常的场源性质、产状等作出较为合理正确的判断，为重力 异常的解释提供印证、补充或修改 ( 综合利用各种物探、地质资料 ，确保解释的正确性）； 7．有条件时，应对已解释的异常开展一定的验证工作。这一方面 可以评价解释的可靠性，另一方面，特别是在出现矛盾、解释失败 时分析原因、寻找正确的答案，会使对异常的解释更加深化积累成 功的经验，以提高今后在地质解释中的成功率。
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10 重力异常的地质解释
前面有关章节已经详细讨论了重力异常的含义，重力异常解释的一些基础 知识。本章介绍利用实测重力异常，结合工区地质资料及特征对引起这些异常 的原因作出地质上的结论或推断，这是重力勘探（也是一切勘探）工作成果的 最终目的。
10.1 进行地质解释时应注意的问题
从对产生重力异常的主要地质因素的分析中可以看出，重力异常包含了丰富 的信息，因而无论是地壳深部构造与地壳均衡状态的研究，还是普查、勘探多种 矿产资源，或是高精度重力测量在水文、工程（乃至考古等）方面的应用等诸多 地质任务，都有可能利用重力资料来加以研究或解决。要想获得对异常进行地质 解释的良好效果，一般应注意以下几方面的问题。 1．分析与检查用于解释的基础资料——重力异常，是否满足在允许的误差范围 内按需要的详细程度测得所研究的地质因素产生的异常，这是能否取得效果的前 提条件；(资料的真实性和可靠度)
10.3 应用实例
10.3.1 卫星重力异常解释一例
1984年曾维鲁利用GEM10B地球重力模型（它具有完整的 36阶球谐展开位系数 1365 个 ）计算出三幅全球自由空间重力异常图，即2-12阶低阶图，13-36阶高阶图与2-36阶全阶 图，图 10.3-1 为 2—12 阶自由空间重力异常图。经研究认为， >30 的高阶异常源可能主要 存在于岩石圈内， <10 的低阶源似乎应存在于下地幔和地核之间。 2—12 阶场保留了全阶 场中最基本的特征，因而控制全球重力场的最主要异常源应该存在于软流圈以下。