重力勘探概述
地球物理勘探 3 重力勘探
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。
重力勘探在石油勘探中的应用
重力勘探在石油勘探中的应用重力勘探是一种重要的地球物理勘探方法，它在石油勘探中发挥着重要的作用。
通过测量地球重力场的变化，可以揭示地下构造、岩性、储层性质等信息，为石油勘探和开发提供重要的参考。
本文将探讨重力勘探在石油勘探中的应用。
一、重力勘探原理重力勘探利用地球重力场的变化来推断地下的构造和岩石性质。
地球重力场是指地球表面上任意一点的重力加速度大小和方向。
地表下的不同密度分布会引起地球重力场的变化，从而反映出地下的构造。
重力勘探的关键是通过测量地球重力场的变化来推断地下构造。
在重力勘探中，测量的基本单位是重力加速度的变化量，通常以重力异常值表示。
地下不同密度的岩石会引起重力异常，密度越大的岩石引起的重力异常越大。
二、重力勘探在石油勘探中的应用1. 揭示油气圈闭重力勘探可以揭示油气圈闭的存在和分布情况。
油气圈闭是指地下成藏岩石中形成的油气聚集空间，是石油勘探的关键目标。
由于油气圈闭的密度通常较低，所以在地球重力场中会引起重力异常。
通过重力勘探可以识别出油气圈闭的位置和形态，为油气勘探提供重要线索。
2. 确定构造形态重力勘探可以帮助准确揭示地下的构造形态，包括断层、隆起、坳陷等。
地下构造形态与油气的分布关系密切，通过重力勘探可以分析不同构造形态下的油气聚集规律。
例如，在坳陷区域往往会形成有利的油气聚集条件，重力勘探可以帮助确定坳陷的边界和内部构造。
3. 识别储层性质重力勘探可以帮助识别地下储层的性质，包括厚度、密度和孔隙度等。
储层是油气聚集的重要储存空间，了解储层的性质对勘探和开发具有重要意义。
通过重力勘探可以推断出储层的厚度、密度和孔隙度，为储层评价和开发提供重要依据。
4. 辅助勘探决策重力勘探可以为勘探决策提供重要的辅助信息。
通过分析重力异常的分布规律，可以评价勘探的前景和风险，判断勘探区域的可行性。
重力勘探还可以为选择钻井点位和确定钻探方案提供参考，提高勘探效率和成功率。
三、重力勘探的局限性及发展趋势尽管重力勘探在石油勘探中具有重要的应用价值，但也存在一定的局限性。
重力勘探
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。
重力勘探在地球内部结构研究中的应用
重力勘探在地球内部结构研究中的应用地球内部结构的研究对于地质学和地球科学的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步，越来越多的方法和技术被应用于地球内部的探索。
其中，重力勘探作为一种非常有用的地球物理方法，在地球内部结构研究中具备独特的优势。
本文将介绍重力勘探在地球内部结构研究中的应用，并探讨其在这一领域的意义和进展。
一、重力勘探简介重力勘探是一种通过测量重力场变化来研究地球内部结构和地质构造的方法。
它基于牛顿万有引力定律，通过测量地球上不同位置的重力加速度差异，得到地下不同密度体的分布情况。
重力勘探在地质勘探、地球科学研究和资源勘探等领域有广泛应用，其中在地球内部结构研究中具有独特优势。
二、地球内部结构研究中的应用1. 密度分布测定重力勘探可以通过测量地球上不同位置的重力加速度差异，推断地下岩石的密度分布情况。
岩石的密度与其成分和物性有关，通过重力勘探可以初步确定地球内部的密度分布情况，为揭示地球内部结构提供重要线索。
2. 地壳厚度测量地球的地壳是地球内部结构的重要组成部分，重力勘探可通过测量地球上不同位置的重力加速度变化来确定地壳的厚度分布。
地下地壳的密度变化会引起地表重力场的变化，通过重力勘探可以推断地壳的厚度，从而加深对地球内部结构的认识。
3. 地幔和核的研究通过重力勘探可以探测到地球内部不同密度层之间的界面，从而揭示地球内部的结构特征。
在地幔和核的研究中，重力勘探可以提供关于地下界面和物质分界面的信息，帮助科学家了解地球深部的构造和成分。
4. 地质构造分析重力勘探在地球内部结构研究中还可以用于地质构造的分析。
不同地质构造单元的密度差异会导致地表重力场的变化，通过重力勘探可以研究和解释不同地质构造单元的空间分布和相互关系，进一步揭示地球内部结构的演化历史。
三、重力勘探在地球内部结构研究中的意义和进展重力勘探在地球内部结构研究中具备独特的优势和意义。
首先，重力勘探不依赖于地下介质的电性和磁性，因此能够研究不同介质的密度分布和结构特征。
地球物理勘探_第1章_重力勘探
地幔：地壳向下到约2900km，密度大 于3.3g/cm3，并且随深度的加深而增 大。认为上地幔平均为3.5g/cm3，下 地幔平均为5.1 g/cm3。 地核：2900km深到地心，密度可能大 于10.0g/cm3。
（华东）
大地水准面
大地测量学中规定：以平静海平面的趋势延伸到各大 陆之下所构成的封闭曲面，即大地水准面的形状作 为地球的基本形状。大地水准面的形状可以有不同 精度的近似。 • 一级近似：正球体
– 平均半径：Rav=6376km
• 二级近似：旋转椭球体
– 赤道半径：Re=6378.160km – 极半径： Rp=6356.155km
（华东）
重力的变化（续）
• 重力在时间上的变化可以分为短周期变化和长周期 变化两种。 • 短周期变化主要指重力日变。由于地球的自转，地 表各点与日月天体的相对位臵不断改变，日月引力 的变化引起重力的变化，这种变化的周期为一天， 幅度一般在2-3 g.u左右，在高精度重力测量中是不 可忽视的，必须做相应的日变校正。 • 长周期变化与地壳内部物质变动及构造运动有关， 也可以认为是非周期性的。这种变化在短时期内十 分微弱，重力勘探中可以不考虑。
（华东）
地球物理勘探
重力勘探
• 内容提要
– §1.1 重力勘探的理论基础 – §1.2 野外重力测量及异常的计算 – §1.3 重力异常的数据处理简介 – §1.4 重力资料的地质解释及应用
（华东）
§1.1 重力勘探的理论基础
• 内容提要
– – – – §1.1.1 关于地球的基本知识 §1.1.2 重力和重力异常 §1.1.3 岩（矿）石的密度 §1.1.4 重力勘探的正、反问题
重力勘探名词解释(二)
重力勘探名词解释(二)重力勘探名词解释1. 重力勘探 (Gravity Exploration)重力勘探是一种地质勘探方法，通过测量地球表面的重力场来获取地下的物质分布情况。
这种方法基于物体之间的引力作用原理，可以用于识别和研究地下的矿产、油气等资源，以及地下构造和地质特征。
2. 重力异常 (Gravity Anomaly)重力异常是指在地球表面某处测得的重力场数值与一个参考点或参考模型相比的偏差。
重力异常可以由地下物质的密度变化造成，因此可以通过分析重力异常数据来推断地下岩石的构成和分布情况。
例子：在进行重力勘探调查时，测量到某个地点的重力异常为正值，则可能表示该地下存在密度较高的岩石体，例如可能是一个矿床的存在。
3. 重力梯度 (Gravity Gradient)重力梯度指的是在空间中地球重力场随距离的变化率。
通过测量重力梯度，可以获得更详细的地下物质分布信息，尤其对于探测较小规模的地下结构非常有用。
例子：在进行地下油气储层勘探时，重力梯度可以帮助识别地下油气圈闭的边界，以及研究圈闭内部的构造。
4. 重力仪 (Gravity Meter)重力仪是一种用于测量地球重力场的仪器。
重力仪通常包括一个悬挂的测量质量体和相应的测量系统，测量质量体受到引力的作用而发生微小的位移，通过测量位移量来计算重力值。
例子：最早的重力仪是使用弹簧测量重力的，而现代的重力仪则通常采用超导材料和激光干涉仪等高精度技术，具有更高的测量精度和稳定性。
5. 重力异常图 (Gravity Anomaly Map)重力异常图是将测量到的重力异常数据绘制在地图上的形式，用于直观展示地下物质分布的差异。
重力异常图可以帮助勘探人员发现潜在的地下构造和资源，以及指导进一步的勘探工作。
例子：重力异常图能够显示不同区域的重力异常强度和方向，从而揭示地下构造的变化和潜在的地质特征，有助于确定勘探目标的位置和范围。
这些是重力勘探中常用的一些名词解释，包括重力勘探、重力异常、重力梯度、重力仪和重力异常图。
重力勘探名词解释
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。
《重力勘探理论基础》PPT课件
重力勘探基础部分要求回答的问题:
1. 什么是重力勘探？ 2. 地球重力场组成和有什么特征? 3. 重力场的场源是什么?与重力场的关系? 4. 重力异常的概念与重力场的关系? 5. 4. 地球重力场受哪些因素影响?遵循哪些规律?
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第一章 重力勘探基础
一、重力勘探概述 二、地球的重力场
● 重力.重力加速度 ● 重力场和重力位
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一、重力勘探概述
1、定义 重力勘探是利用地球内部各种岩(矿)石间因密度差 异而引起的重力场变化来查明地质构造和寻找有用 矿产的一种地球物理勘探方法。
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一、重力勘探概述
2、应用领域
重力测量的应用范围十分广泛
1）构造类 ＊ 利用重力资料可以圈定具有油气远景的沉积岩内部构造、
沿船测重力航线，测高重力异常与 船测重力异常比较之标准偏差
测高重力异常与32条船测重力航线的相对重力结果直接比较，平均标准偏 差为±1.63 mGal，最大为± 2.92 mGal，最小为±0.69 mGal。绝大部分测线 标准偏差小于±2.0 mGal，可以认为这个结果已经达到了目前的船测重力精 度（±1.0-2.0 mGal）。
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卫星测高重力场与船 测重力航线比较 23
Free gravity anomaly differences between Altimetry and ship (mGal)
8 4 0 -4 -8
18 6 4 2 0 -2 -4 -6
18.8 8 4 0 -4 -8
重力勘探和磁法勘探
应用领域： 探矿、地热资源、水文、管线及电缆探查、
沉船、考古等等。
1、基本概念
（1）地磁要素：
X ,Y, Z, H,T, D, I各量统称为地磁要素
X
D
Y
I
X（地理北）
孙吴－嘉荫剖面地理位置图
孙吴－嘉荫剖面地形起伏图 孙吴－嘉荫剖面布格重力异常图
径向平均对数功能谱曲线
去除区噪域声异后常的和布局格部异异常常和分噪离声图影响 孙吴－嘉荫剖面布格重力异常图
结晶基底图
选择界面两侧的平均密度差为0.5g/cm3 ，基底平均深度为2.1km进 行基底界面反演。根据反演的基底起伏情况，大致可将剖面划分为 8个隆起带和7个凹陷带。基底最深处213号点为4.901km。
影响的工作称为中间层改正。如果把中间层当成一个均匀无穷
大的水平层，大约每增厚1m，重力值增大0.419*C*g.u
gz 0.419 C h
当测点高于基点时h取正，反之取负。
④ 高度改正 通过地形和中间层改正后，测点就悬在它所在的空间了。
再经过高度校正，就可以把它投影到基准面上。由于在地面上 每升高1m，重力值大约减小3.086g.u。所以高度改正值：
g异＝g现 g g地 g中 g高
重力异常 正常场改正 地形校正 中间层校正 高度校正
（4）重力勘探的应用条件
• （1）密度差（剩余质量） • （2）水平（横向）变化 • （3）地形影响有限
g + 0 _
2. 重力仪器和重力勘探工作方法
（1）仪器：按弹性材料区分：金属弹簧重力仪和石英弹簧重力
重磁电勘探简介
150重磁电勘探简介 重力勘探一、重力勘探的基本概念 1．重力重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。
万有引力是牛顿总结前人伽里略研究行星运动规律提出来的，认为任何物体相互之间都有吸引力，吸引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与两物体之间的距离平方成反比，其相互之间量的关系为122m m RF fR R=⋅ (6—1) 式中 m 1，m 2——分别为任意两物体的质量；R ——两物体相互间的距离；f ——引力常数，其值在CGS 制中为6．67×10—8cm 3／g ·s 2。
上式即为牛顿万有引力定律，F 力的方向对m l 来说，是由m l 指向m 2，对m 2来说则相反。
地球是有质量的，对地球表面上任一物体来说，都有地球的吸引力。
设地球的质量为M ，地面上任一物体的质量为m ，则它们之间相互的吸引力F 可根据式(6—1)来确定，其方向如图6—1(a)所示。
由于地球近似一个球体，对地面的m 物体来说，其引力的方向指向地心。
由于地球在不断地自转，地球表面上任何物体都具有一个离心力P ，其大小由下式来决定 2P mr ω= (6—2) 式中 r ——m 到地轴的垂向距离； ω——地球自转的角速度。
力P 的方向如图6—1(a)所示，径向指向外。
离心力P 随纬度的不同而变化，随着r 向两极减小而减小，从赤道的最大值减小到两极为零。
为了描述重力的空间分布，通常采取直角坐标系，以数学解析式表示，如图6—1(b)所示。
设地心为坐标原点，z 轴与地球的自转轴重合，x ，y 轴在赤道面上。
设任意点A 的坐标为(x ，y ，z)，地球内部某一质量单元dm 的坐标为(,,ξηζ)，A 点到dm 的距离为r ，则dm 对A 点单位质量的引力为2dm rdF fr r= (6—3) ()()()12222r x y z ξηζ⎡⎤=-+-+-⎣⎦式中rr——A 到dm 方向的单位矢量，其方向是从A 到dm 。
2 第二章 重力勘探1103
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重力勘探工作方法
A.工作任务
—重力预查：在重力测量的“空白区”中进 行的大范围、小比例尺的重力测量 目的：大地构造的基本轮廓（如断裂带、岩 体的分布等）的资料 —重力普查：在有进一步工作价值的地区开 展的重力测量 目的：划分区域地质构造、圈定岩体及储油 构造，比较确切地指示成矿远景区
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地球的重力场
—重力随时间的变化 a.长期变化 原因：地壳内部的物质运动，如岩浆活动、构 造运动、板块运动有关。 特点：变化十分缓慢、幅度小，在短时间内变 化很弱，故在重力勘探中不予考虑。 b.短期变化（日变化） 原因：地球与太阳、月亮之间的相互位置变化 引起（即天体运动有关）。 特点：周期短（24小时）、变化幅度较大，可 以达2~3g.u.。
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9
引力F服从万有引力定律，即
m F G 3 L L
G---万有引力常数
G=6.67 1011 m3 / kg s2
质点在自转的地球上所受的惯性离心力 C为：C = 2 r ，方向垂直自转轴向外。
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重力的单位：在SI制中：g（重力加速度）的 单位为1m/s2，规定1m/s2的百万分之一为国际 通用重力单位，简称g.u.，即
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在重力勘探和大地测量学中，一般把大地水准面的 形状作为地球的基本形状。 测量结果表明，大地水准面的形状不规则，它在南 北两半球并不对称，北极略为突出，南极略平，呈 “梨”型，
21:14
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a.计算正常重力值的基本公式：
b.常用公式（1909年赫尔默特公式）
பைடு நூலகம்
21:14
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c.地球表面正常重力场的基本特征： —正常重力值不是客观存在的，它是人们根据 需要提出来的； —正常重力值只与纬度有关，在赤道处最小 （9780300g.u.），两极处最大（9832087g.u.）， 相差约为51787g.u.； —正常重力值随纬度变化的变化率，在纬度 45°处最大，而在赤道和两极处为零； —正常重力值随高度增加而减小，其变化率为3.086g.u./m。
重力勘探的理论基础
（1.1.5）
v
式中 r 为从自转轴到场点的 垂直矢径，地球自转的角速 度ω=2π/86164，SI制中C 的单位也为牛顿（N）。
C
r
（华东）
惯性离心力
• 地球上，各点的转动角速度是相同的，而转动半径 是不同的，地球表面各点的转动半径是其所处纬度 圈的半径，即：
r R cos
惯性离心力
式中 为纬度。 由于纬度的变化，同样 质量的物体，在赤道上 所受的离心力最大，随 纬度升高而逐渐减小， 到两极减小为零。
（华东）
地球的形状（续）
h r
R
R
• 这里假定目击者视点与视野最远点的连线为地面的 切线。根据几何关系，目击者高度 h ，最大视野 r 和地球半径 R 之间满足关系： • （1.1.1） ( R h) 2 R 2 r 2
（华东）
地球的形状（续）
• 从中可以得出地球半径的估算式： r 2 h2 • （1.1.2） R 2h • 取h=1.65m，r=4.6km，可得地球半径的估计值 R=6412km，与实测值（6376km）非常接近。 • 随着航天科技的发展，人类可以从宇宙空间给地球 拍照或直接观测，证实了地球确实为球体。
（华东）
（2）地幔
• 自地壳底界向下至约2900km深的范围内为地幔， 地幔也可分为两层。 • 地幔的上层（上地幔）主要是辉长岩-玄武岩类和 橄榄岩-苦橄岩类，地幔的下层（下地幔）主要是 铁镍等金属氧化物。 • 地幔各处的密度均大于3.3g/cm3，并且随深度的加 深而增大。一般认为上地幔平均密度为3.5g/cm3， 下地幔平均密度为5.1 g/cm3。 • 地壳和地幔的密度差大于0.4g/cm3，是全球最主要 的密度分界面，称为莫霍洛维奇(A.Mohorovicic) 界面，简称莫霍面或莫氏面。
重力勘探(孟老师)
重力勘探重力勘探是地球物理勘探中的一个主要分支，它是通过测量地面各点的重力场值来寻找各种矿产以及解决与之有关的各种问题。
自从牛顿发现了万有引力定律之后，一切物质之间的相互吸引作用已被认为是普遍的现象。
这个现象还说明了一个众所周知的事实，即在地球附近空间落向地球的物体将以逐渐增加的速度降落，速度的递增率就是重力加速度，简称重力，用g表示。
伽利略证明了地球上某一固定点，所有物体的重力加速度都是一样的。
假定地球是一个均匀的具有同心层结构的理想球体，则地球对位于地球表面上的物体的吸引力应当到处相同，且重力应当由唯一的恒定值。
事实上，地球是不均匀的，非球形的并且是旋转的，其表面也是起伏不平的。
所有这些实际情况都使地球表面上的重力值发生变化。
但是，这种变化是很微小的，只有借助于非常灵敏的仪器，才能对它作出精确的测定。
测定和分析地球表面的重力变化，已成为地学研究中的一个很重要的内容。
其中与地球偏离球形有关的重力变化，为大地测量学研究地球形状提供了有意义的依据。
而反映地下岩石密度横向差异的重力变化，对研究地质构造及寻找各种矿产极为重要。
第一节利用重力异常计算矿体产状的基本理论]1[一、地球重力场地球是一个具有一定质量、两极半径略小于赤道半径且按照一定角速度旋转的椭球体。
如果忽略日、月等天体对地面物质的微弱吸引作用，则在地球表面及其附近空间的一切物体都要同时受到两种力的作用：一是地球所有质量对它产生的吸引力F ；二是地球自转而引起的惯性离心力C ,此两力同时作用在某一物体上的矢量和称为地球的重力P 。
见图1-1，图中NS 为地球自转轴，ϕ 为纬度。
存在重力作用的空间称为重力场。
地球全部质量E M 对质量为m 的物体的引力可根据牛顿万有引力定律来计算3E G M m F R R-= (1.1) 式中R 为地心至m 处的矢径，负号表示F 与R 方向相反，G 为万有引力常数。
G 的数值牛顿在世时并未确定，而是1798年由卡文迪什在实验室里首先测出的。
重力勘探
重力勘探是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表的重力加速度值的变化而进行地质勘探的一种方法。
它是以牛顿万有引力定律为基础的。
只要勘探地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器（主要为重力仪和扭秤）找出重力异常。
然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的岩层埋藏情况，进而找出地质构造情况。
不同级别的断裂往往是不同级别构造单元的分界线，在纵向或横向上存在地层位置的错动，从而在横向上产生了密度差异，因为重力勘探是确定断裂存在的有效方法。
断裂的剖面重力异常特征为单调变化的曲线（图1）。
图1 （a）模型产生的重力异常；（b）断裂模型示意图。
地球物理勘探之重力勘探
重力场；
③正常重力值在赤道处最小．而在两极处数值最大，相差约
②正常重力值只与计算点的纬度有关，沿经度方向没有变化；
5万g.u
④正常重力值沿纬度方向的变化率与纬度有关，在纬度 45°处的变化率最大(不是线性变化) ⑤正常重力值随高度增加而减小，其变化率约为-3.086 g.u ／ m。
（二）重力场随时间的变化（长期变化和短期变化）
测量出两点间的重力差值。
日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种简单的重力仪。 弹簧原始长度S0，弹力系数K，挂上质量为m的物体，弹簧长度为 Sx则：
mg k (Sx S0 )
k g g 2 g1 ( S 2 S1 ) c s m
如果将该系统分别置于重力值为g1、g2的两点上，则弹簧对 应长度为S1和S2
一致性试验是测定各台重力仪测定重力值的一致性情况，
CHZ海洋重力仪能在垂直加速度500伽 和水平加速度200伽的恶劣海况下正 常工作，其测量精度优于1毫伽。 投放海底重力仪
L& R SII型空-海重力仪是当今 世界上最为完美的重力仪之一。
二、影响重力仪观测精度的因素
(1)温度影响 (3)电磁力影响 (5)零点漂移 (2)气压影响 (4)安置状态不一致的影响 （6）震动的影响
或者呈层分布，而各层的密度是均匀的．且各层界面都是共焦点 的旋转椭球面。 这样，其表面上各点 的重力位便可根据其形状大 小、质量、密度、自转的角 速度及各点所在的位置等计 算出来。在这种条件下的重
力位就称为正常重力位，求
得的相应重力值就称为正常 重力值。
计算公式： （1）赫尔默特公式（多用于测绘部门）
W( x , y , z ) G
1 2 2 w (x y2 ) 2 ※ 当 s 与 g 的方向垂直时，
第一章 重力勘探
赤道和两极上重力(场强度)平均值
1 1 8 4 ac (地球形状的扁率) a a \ c 赤道和极半径
1 2
B 测点的大地纬度(地理纬度)
测点的(地心)纬度 : tan
c tan B tan B a
7.2722105 rad / s
我国采 用的正 常重力 公式
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g0 978.03001 0.005302 sin 2 0.000007 sin 2 2 伽
思考题
长大武汉校区教学楼B101 的正常重力: g 0 ( 300 ) 979.3212gal 979321 .2mgal 那么：该点的重力(场强度)是这个值吗? 为什么?
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关于地球内部圈层的基本知识
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按照物质成分，地球分三层：地壳、 地幔和地核；但地壳厚度变化大，一般规 律是陆地厚、海洋薄。 地壳的物质成分主要是硅、镁、铝， 根据它们的含量不同，可分为两层：上层 主要由密度较小的富含硅、铝的花岗岩组 成，叫硅铝层，平均密度为2.7g/cm3；下 层由富含硅、镁的玄武岩组成，叫硅镁层， 其平均密度为3.1g/cm3。
“正常重力”！
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正常重力(场强度)公式
g正常 g椭球模型 g离心力
gp
C
p
a
ge
gp
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正常重力(场强度)公式
重力勘探的名词解释
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。
重力勘探 复习
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。
第一章 重力勘探
一、重力测量的地质任务
根据重力测量或重力勘探所承担的地质任务及勘探对象的不同， 根据重力测量或重力勘探所承担的地质任务及勘探对象的不同，大 体上可以分为：区域重力调查；能源重力勘探；矿产重力勘探； 体上可以分为：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 及工程重力测量；天然地震重力测量等。 1、区域重力调查可以研究地球深部构造、断裂的展布、研究大地及 、区域重力调查可以研究地球深部构造、断裂的展布、 区域地质构造，划分构造单元，探测、 区域地质构造，划分构造单元，探测、圈定与围岩有明显密度差异的 隐伏岩体或岩层，划分成矿远景区。 隐伏岩体或岩层，划分成矿远景区。 2、能源重力勘探可以在沉积覆盖区快速、经济地圈出对寻找石油、 、能源重力勘探可以在沉积覆盖区快速、经济地圈出对寻找石油、 天然气或煤有远景的盆地； 天然气或煤有远景的盆地；在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部 构造，寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造， 构造，寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造，条件有利时可以研 如岩性变化、 究非构造油气藏 (如岩性变化、地层的推覆、古潜山及生物礁块储油 如岩性变化 地层的推覆、 构造等) 并直接探测与储油气层有关的低密度体。 构造等 ，并直接探测与储油气层有关的低密度体。
第二节 重力勘探工作方法简介
从观测地球重力场的变化到得到由地下密度分布不 均匀引起的重力异常， 均匀引起的重力异常，需要必要的观测手段及系统的 野外测量和资料整理过程。具体包括：（ ：（1） 野外测量和资料整理过程。具体包括：（ ）高精度的 重力测量仪器；（ ；（2）野外重力测量；（ ；（3） 重力测量仪器；（ ）野外重力测量；（ ）根据测量 的重力值计算重力异常。 的重力值计算重力异常。 重力勘探工作的全过程大致可划分成三个阶段： 重力勘探工作的全过程大致可划分成三个阶段：首 三个阶段 先是根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技术设 第二步是进行野外测量，采集有关的各种数据； 计；第二步是进行野外测量，采集有关的各种数据； 最后是对实测数据进行必须的处理和解释、 最后是对实测数据进行必须的处理和解释、编写成果 图及报告。 图及报告。
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2） 地下重力勘探
地下重力勘探是指在钻井、竖井中垂直地 进行，以及在矿区的不同平巷中水平或垂直地 进行的重力勘探。
在钻井或竖井中的重力勘探是研究重力垂 直分量随深度的变化，该变化是有地下密度不 均匀体的垂向及横向位置的变化所引起的。
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对于一口井而言，重力垂直分量的变化主要是由仪器与 地下密度不均匀体之间垂向距离的变化，以及密度不均匀体 与围岩之间的密度差所引起的，因此井中重力勘探可以提供 垂向的密度变化。
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1） 地面重力勘探
一、重力勘探的地质任务
① 区域重力调查 ② 能源重力勘探 ③ 矿产重力勘探 ④ 水文及工程重力测量 ⑤ 天然地震重力测量
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二、重力勘探的技术设计
① 工作比例尺的确定 ② 精度要求及误差分配 ③ 重力测量的方式 ④ 重力测量的有利条件
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三、仪器的检查与标定
① 重力仪的静态试验 ② 重力仪的动态试验 ③ 重力仪的一致性试验 ④ 重力仪格值的标定
大洋上的重力测量工作，最先是有荷兰大地测量学家 F.A.Vening Meinesz于1923年用海洋三摆仪在荷兰及英、美潜 水艇中进行的。此后，在沿海浅水区域常使用海底重力仪， 利用遥测装置在海面上进行观测。这种重力仪的结构和陆地 重力仪类似，观测精度也较高。由于遥测等技术问题不易解 决，观测时间较长，效率低，所以以后它逐渐被淘汰。第二 次世界大战后，美国、前苏联、日本等国家研制的海洋重力 仪安装在船上，能在航行中进行重力测量，工作效率高，目 前广泛地用于海洋重力测量。
1817年，卡特(C．H．Kater)在重力测量中引进了 可以交换振动和悬挂中心的复摆，这个装置作为重 力调查的主要工具延续使用了一个世纪。
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重力勘探大约起始于20世纪初。匈牙利物理学家厄缶 (Baron Roland von Eotvos，1848～1919年)在1890年制造出了 第一台测量重力变化率的扭秤。1901年，他使用扭秤在 Balaton湖进行了第一次重力测量，后来用它在捷克、德国、 埃及和美国的石油勘探中寻找盐丘等储油构造获得了成功。 1922年厄缶扭秤由Shell和Amerada公司进口到美国。1922年 12月，横过Spindletop油田的试验性测量，清楚地表明这个构 造能够被扭秤发现，从而开创了石油地球物理勘探的历史。 1924年末，在美国得克萨斯(Texas)州Brazori县，用Nash盐丘 的一口试验井，验证了重力解释，根据这一结果在世界上首 次用地球物理方法发现了石油。
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海洋重力测量分路线测量（断面测量）和面积测量两种 方式。基本上采用走航式的连续观测方法。
与陆地重力测量相比，有它特殊要求：①需要在港口、 码头建立重力基点，重力测量采用单次观测法，起始、闭合 于这些基点；②需要准确准确的船只运动参数（航向、航速 及位置）；③要求船只沿航线测线尽量保持匀速、直线航行。
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开普勒(J．Kepler)提出了行星运动定律，他的研 究为牛顿能够发现万有引力定律打下了基础。牛顿 在1685～1687年提出了万有引力定律，这一定律是 重力测量及重力勘探最重要的基本定律。
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1735～1745年，法国科学院在Lapland和Peru的考 察，使布格(P．Bouguer)能够建立了许多基本的引 力关系，包括重力随高度和纬度的变化规律，并计 算出水平引力及地球的密度等。
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目前卫星重力探测技术主要有以下4种模式： ① 地面跟踪观测卫星轨道摄动。 ② 卫星测高。 ③ 卫星跟踪卫星。 ④ 卫星重力梯度测量。
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3、重力勘探简史
重力勘探的前身是研究地球形状的重力 测量学。
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1672年，法国天文学家里歇利用摆钟从巴黎到 南美进行天文观测时发现重力加速度在世界各地并 非恒值。这一消息被牛顿和惠更斯得知后，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。这在理论上阐明了地球重力场 变化的基本规律，使人类对重力现象实质的认识上 升到一个新的高度，同时也为至今用重力测量研究 地球形状奠定了基础。
机运动所产生的加速度的垂向分量的影响。为了得到真正的 重力加速度，需要进行校正消除干扰的影响。
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5） 卫星重力测量
卫星重力学是将卫星当作地球重力场的探测器 或传感器，通过对卫星轨道的摄动及其参数变化观 测，以此研究和了解地球重力场的变化。
因此研究地球重力场就不只局限于应用天文、 大地和地面重力测量资料，利用卫星观测资料建立 全球重力场模型和确定大地水准面的理论和技术得 到了迅速发展。
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2、重力勘探的分类
根据测量所处的空间位置的不同，重力勘 探可以分为：地面重力勘探；地下（包括坑道 及井中）重力勘探；海洋重力勘探；航空重力 勘探；卫星重力勘探。
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重力勘探工作的全过程大致可划分成三个阶段： 首先是根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技 术设计；第二步是进行野外测量，采集有关的各种 数据；最后是对实测数据进行必须的处理和解释、 编写成果图件及报告。
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四、基点网的布置与观测
① 基点网的作用 ② 基点网的布置 ③ 基点网上的观测方测
① 普通点的布置与观测 ② 检查点的布置与观测 ③ 补充观测
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六、测地工作
① 按照技术设计要求布设重力测网，提供野外的重 力测点位置。 ② 确定重力测点的坐标，以便对重力测量结果进行 正常正常场校正和展点绘图。 ③ 确定重力测点的绝对或相对高程，以便对重力测 量结果进行高度校正和中间层校正。 ④ 当测区内地形起伏较大，地形影响不能忽略时， 为了进行地形校正，需做相应比例尺的近区地形测 量。
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4） 航空重力勘探
把重力仪安装在飞机或直升机上进行的重力勘 探。
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优势： ① 不受测区条件的限制。 ② 不受地形起伏的影响。 ③ 不受假频的影响。能够连续地对数据取样和处理。 ④ 在设计飞行时，可以在三维空间测量，这就可以根据 在不同高度的重力值评价所研究的构造。
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缺点： 在飞行状态下进行的航空重力测量，重力仪必然受到飞
重力勘探概述
重力勘探概述
1、重力勘探的概念 2、重力勘探的分类 3、重力勘探简史 4、重力勘探在我国的发展 5、重力勘探的应用
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1、重力勘探的概念
物理基础：牛顿万有引力定律 研究对象：矿产资源或地质构造等 前提条件：研究对象与围岩存在密度差异
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重力勘探是以研究对象和围岩之间的密 度差异为基础，利用物理学原理，通过观测 与分析重力场的空间与时间分布规律，查明 地质构造和寻找矿产的一种地球物理方法。
坑道中的重力勘探若只在一个坑道中进行，则其原理与 地面重力勘探相类似，可提供坑道附近横向密度变化的资料。 若在多层坑道中进行重力勘探，则可提供不同深度处密度变 化的资料。
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3） 海洋重力勘探
海洋重力勘探为研究地球形状和地球内部 构造、勘探海洋矿产资源、保护航天和远程武 器发射等提供重力资料。
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