重力勘探
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】第一章 重力勘探基础理论
泊松方程和拉普拉斯方程是引力场的基本方程，描述了引力位或引 力场与源质量或密度之间的定量关系。
1.1.3 重力场和重力位
1.1.3.1 重力场 地球重力场是地球周围空间任何一点存在的一种具有重力作用或
重力效应的特殊形态的物质。在数值上等于单位质量所受到的重力，也 即重力加速度。
重力场是分布于地球表面及其邻域空间的一种力场，是引力场和惯 性离心力场的合力场。
,
Wzz
2W z 2
,
2W
2W
2W
Wxy Wyx xy , Wyz Wzy yz , Wxz Wzx xz
重力位二阶导数表示重力分量在坐标方向的空间变化率。
这六个二阶导数中，原来可以用重力扭秤测量的只有四个：Wzx, Wzy, Wxy, W= Wyy- Wxx。Wzx, Wzy 称为重力水平梯度值，Wxy, W= Wyy- Wxx 称为重力等位面曲率值。
重力的大小也可表示为
g gx2 gy2 gz2 1/ 2
1.1.1.3 重力加速度 单位质量的物体所受到的重力，称为重力加速度 g。质量为 m 的物
体所受的重力与重力加速度的关系为： G=mg g=G/m
若 m=1,则 G=g。 在重力勘探中的重力 g 就是单位质量所受的重力，即重力加速度。
G 万有引力常数，6.672x10-11 m3/(kg.s2), 6.672x10-8 cm3/(g.s2)。国际 科学理事会(ICSU)2006 年建议 6.67428x10-11m3/(kg.s2)。
1.1.1.2 重力 地球静止物体受两种力作用：地球及
其他天体（太阳、月亮等）的引力和随地 球自转所产生的惯性离心力。
G
重力勘探概述
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。
重力勘探测量方法PPT课件
复杂地形地貌的影响
在山区、高原、沼泽等复杂地形地貌地区进行重力勘探测量时，需要克
服地形障碍，保证测量工作的顺利进行。
03
仪器设备的限制
目前重力勘探测量所使用的仪器设备比较昂贵，且操作复杂，需要进一
步提高设备的稳定性和可靠性，降低测量成本。
重力勘探测量的应用挑战
1 2
资源开发与环境保护的平衡
在资源开发过程中，需要平衡资源利用与环境保 护的关系，避免对环境造成破坏和污染。
精度。
数据插值
对缺失的数据进行插值处理， 填补数据空缺，提高数据完整
性。
异常分离与提取
异常识别
根据重力测量原理和地质特征 ，识别出异常数据。
异常分离
将异常数据从原始数据中分离 出来，便于后续处理和分析。
异常提取
对分离出的异常数据进行提取 ，得到更精确的异常信息。
异常分类
根据异常的特征和性质，对异 常进行分类和标注。
地质解释与推断
地质资料整合
收集和研究相关地质资料，包括地质图、钻 孔资料等。
地质推断
根据解释的异常和地质资料，进行地质推断 和预测。
异常解释
根据地质资料和理论知识，对分离和提取的 异常进行解释。
可视化展示
将处理和分析的结果进行可视化展示，便于 理解和交流。
05 重力勘探测量实例分析
实例一：某地区矿产资源勘探
定义
相对重力测量是使用高精度的测量设 备，在地球上选定具有代表性的点， 测量两点间的重力加速度差值。
目的
方法
常用的相对重力测量方法包括拉科斯 特摆仪法和石英弹簧重力仪法等。
获取地球的重力场变化信息，为地质 勘探、地震监测等领域提供数据支持。
重力勘探
重力勘探的任务是根据地球内部物质密度分布不均匀引起的 重力变化来研究地质构造和进行矿产勘探。 地下物质密度分布不均匀所引起的重力变化称为重力异常。
获得探测对象产生的重力异常，一般应具备如下条件： (1)必须有密度不均匀体存在 (2)仅有密度不均匀体的分布，并不一定能产生重力异常 (3)不仅探测对象与围岩要有一定的密度差，而且剩余质量 不能太小 (4)探测时象不能埋藏过深 (5)能否取得探测对象产生的异常，还取决于该异常能否从干扰 场中辨别出来
前言
钻探法：利用钻井取芯或测井的方法 直接取得地下最可靠的地质资料。 优点：精度高。 不足：一孔之见，如采用大量的钻井 ，不仅成本高，而且效率低。
前言
化探法：地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化 学组成、化学机制(作用)和化学演化的科学 。见微知著。 优点：研究地球系统中的 化学运动规律。 不足：间接法。较为昂贵。
前言
物探法：利用各种仪器在地表观测各种地球物理现象， 从而推断、了解地下的地质特点。 优点：精度高于地质法， 成本低于钻探方法。 不足：精度低于钻探法， 成本高于地质法。
前言
遥感：借助于专门的光学、电子学和电子光学探测仪器, 在飞行仪器（飞机，卫星）上接收记录物体所幅射或反 射的电磁波信号，再经过加工处理变成可以直接识别的 图象, 从而揭示出所探测物体的性质和变化规律。 优点：遥、感、快、广。平台高，探测范围广，信息综 合，采集数据快，能周期性、重复地对同一地区进行对 地观测，可以研究自然界的变化规律。 不足：很多电磁波有待开发，需要发展高光谱遥感以及 其他手段相结合。
前言
◆重力法……岩石密度差异 ◆磁法……岩石磁性差异 ◆电法……岩石电性差异
◆地震勘探法……岩石弹性差异
◆放射性、地热方法 …………
重力勘探
三、重力勘探方法技术
h
h′ ρ0 =2.67 T
t′
t
ρ1 =3.27
艾里均衡模式示意图 The sketch4公里 h=3公里
海面 h ′=5公里
D ρ0 =2.67 ρ=2.57 ρ=2.59 ρ=2.76
补偿深度
普拉特均衡模式示意图 The sketch of Pratt model
剩余异常特征；综合地质背景资料。 ④密度界面的求取
密度界面计算采用Parker法、三维密度多界面反演 法等计算密度界面。 采用二度半人机联合解释方法正演计算剖面。用剖 面所计算的各密度界面深度值，综合有关资料,勾绘 各密度界面埋深图。
三、重力勘探方法技术
5、高精度重力测量所解决的石油地质问题
① 在盆地的分析和区带勘探阶段， 解决祥查区选择问题；
重力场的分离
局部重力异常识别使用的主要图件有 ⑴布格重力异常图 ⑵剩余重力异常图 ⑶重力垂向二次导数异常图 ⑷参考图件地质图。 局部重力异常的识别原则是： 在不同方法的数据处理图件上， 异常现象清晰，异常形态、位置、 范围基本近似并能形成独立封闭的异 常，而且在布格重力异常图上能找到 相应的异常现象。
定远县
3600
桑涧子
池河
57
双桥集
长丰县 七里塘
窑口集
朱家集
曹庵
90
瓦
47
建设乡
朱湾
红桥
68
岱山乡
仁和
90
九子集
耿巷集
高塘
老人仓
下马铺
堰口集
D 80 老庙集
江黄城
埠
瓦埠镇 湖
向82东乡
新兴
永丰
杜85 集
吴家圩 防修乡
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。
重力勘探名词解释(一)
重力勘探名词解释(一)重力勘探名词解释重力勘探是一种勘探地球内部结构和地质构造的方法，利用测量地球表面上竖向引力场的变化来推断地下岩石的密度分布和形态。
以下是一些与重力勘探相关的名词及其解释：1. 重力重力是指地球或其他物体吸引物体向其心部运动的力。
在重力勘探中，我们通常使用重力单位测量引力，即重力加速度（g）。
•例子：重力作用使人们不会飘在空中而落到地上。
2. 引力引力是两个物体之间相互吸引的力。
在重力勘探中，我们测量地球表面上由地球引力产生的总引力，并通过分析引力差异推断地下岩石的性质。
•例子：引力使得月球绕地球运动。
3. 密度密度是指物体单位体积中包含的质量，是衡量物体致密程度的量。
在重力勘探中，我们通过测量地球引力变化来推断地下岩石的密度分布。
•例子：水的密度比空气大。
4. 引力异常引力异常是指地球表面上引力场的偏离正常值的地方。
在重力勘探中，我们通过测量引力异常的分布来揭示地下构造的信息。
•例子：在一个地区，引力异常值较高可能意味着地下存在高密度的岩石体。
5. 重力梯度重力梯度是指引力随距离变化的速率。
在重力勘探中，我们通过测量重力梯度来推断地下岩石体的形态。
•例子：重力梯度的变化可以显示出地下地层的边界。
6. 磁重深比磁重深比是根据磁场和重力场观测数据计算得出的比值，可以用来估算地下岩石体的性质。
•例子：磁重深比可以帮助判断地下岩石体的磁性和密度。
7. 重力仪重力仪是一种用于测量地球引力的仪器。
它通常包括一个悬挂的质量球和一个测量球的位置变化的传感器。
•例子：通过重力仪的测量，我们可以得到不同地点上的引力数据。
8. 重力异常图重力异常图是根据测量得到的引力数据制作的地图，用于显示引力异常分布。
•例子：重力异常图可以显示出地下岩石体的位置和形态。
以上是一些重力勘探中常用的名词及其解释。
通过这些名词的理解与运用，可以更好地分析和解释地下结构与地质构造。
地球物理勘探方法简介
地球物理勘探方法简介地球物理勘探作为地球科学领域中的重要分支，通过测量地球的物理特征，以及地下介质的物理属性，来获取地下资源的信息。
本文将对地球物理勘探方法进行简要介绍。
一、重力勘探法重力勘探法是利用地球重力场的变化来推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过测量不同地点的重力值，分析地球物质的密度分布。
这种方法在石油、地质灾害等领域有较广泛应用。
二、磁法勘探法磁法勘探法是测量地球表面垂直指向的磁场强度和方向，推测地下物质的磁性变化。
勘探人员通过磁力仪器测量地磁场的强度和方向变化，进而得出地下磁性物质的大致分布情况。
磁法勘探法在寻找矿藏、勘探地下管道等方面具有重要意义。
三、电法勘探法电法勘探法是利用电磁场的特性来推断地下物质的电性变化。
勘探人员通过在地下埋设电极，在地表上施加电流，测量地下电势分布和电阻率变化，从而推测地下物质的导电性差异。
电法勘探法在矿产资源勘探和地下水资源调查中具有广泛应用。
四、地震勘探法地震勘探法是通过分析地震波在地下介质传播的速度和幅度变化，来推断地下介质的结构和组成。
勘探人员通过放置震源和接收器，记录地震波传播的信息，并进行数据处理和解释。
地震勘探法在石油勘探、地质灾害预测等领域有着重要应用。
五、测井技术测井技术是通过在钻井过程中使用各种物理测量手段，获取地下岩石的物理特性和储量分布信息。
测井仪器可以测量地层电阻率、自然伽马辐射、声波速度等参数，帮助勘探人员判断地层岩性、含油气性质等重要信息。
六、地电磁勘探法地电磁勘探法是通过测量地下介质中电磁场的变化，推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过放置电磁发射器和接收器，记录电磁场的变化情况。
地电磁勘探法在矿产资源调查、地质工程勘察等方面起到了重要作用。
七、地热勘探法地热勘探法是通过测量地壳中的温度分布，推测地下热流和地热资源的分布情况。
测温井、测温孔等技术手段可以帮助勘探人员获取地温数据，并进行数据处理与解释。
地热勘探法在地热能利用和环境地质研究中有着重要应用。
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
重力勘探的原理及应用
重力勘探的原理及应用前言重力勘探是一种常用的地球物理勘探方法，广泛应用于矿产资源勘探、地下水资源调查、地质构造与沉降研究等领域。
本文将介绍重力勘探的原理、仪器及数据处理方法，并探讨其在实际应用中的优缺点。
1. 原理重力勘探利用地球的重力场对地下物质进行探测和研究。
地球的重力场是由地球质量在空间中产生的，其大小和方向会受到地下物质分布的影响。
重力勘探利用测量地球重力场的变化，以推断地下物质的分布和性质。
2. 仪器重力勘探的仪器主要包括重力仪和支架。
重力仪是测量地球重力场变化的设备，通常由重力感应仪和重力测量仪组成。
重力感应仪用来测量地球重力场的总强度，而重力测量仪用来测量地球重力场的沿着特定方向的分量。
支架则用于稳定仪器的位置和方向。
3. 数据处理方法重力勘探的数据处理包括数据采集、数据质量控制、数据处理和解释等步骤。
3.1 数据采集数据采集是重力勘探的第一步，需要在研究区域内选择一定数量和布设形式的测量点来获取地球重力场的变化数据。
通常，采集数据的密度越高，获得的信息就越精确。
3.2 数据质量控制数据质量控制是保证重力勘探数据准确性和可靠性的关键步骤。
在数据采集过程中，需要定期检查和校准重力仪，排除仪器故障和外界干扰等因素对数据的影响。
3.3 数据处理数据处理是将原始测量数据进行预处理和分析的过程。
常见的数据处理方法包括数据滤波、数据平差和数据插值等，用于消除数据中的噪声和误差，提取有用的地下信息。
3.4 数据解释数据解释是根据已处理的数据结果，进行地质结构解释和地下物质分布推断的过程。
通过比对重力数据与地质地球物理模型，可以推断地下的岩石密度、构造特征等信息。
4. 应用重力勘探在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用案例：•矿产资源勘探：重力勘探可以用于找矿。
矿床一般密度较高，因此在地下与周围岩石形成的重力异常可以被重力勘探方法探测到，从而指导矿产资源勘探工作。
•地下水资源调查：重力勘探可以用于地下水资源的调查和评价。
地质勘探中的地球物理勘探方法
地质勘探中的地球物理勘探方法地质勘探是指通过对地壳结构、地下岩矿分布及地下储层等信息的探测与研究，以揭示地壳演化、找矿探矿、勘探储层等目的的一种工作。
地球物理勘探方法作为地质勘探领域中的重要手段之一，通过利用地球物理学的原理和方法，在地下地质问题的解决中发挥重要作用。
本文将介绍地质勘探中常用的地球物理勘探方法。
一、重力勘探法重力勘探法是指利用重力场性质揭示地下岩矿体分布的一种勘探手段。
重力物探仪器对地球重力场进行测量，通过分析重力场变化，可以获得地壳密度的分布情况，从而推断地下岩矿体的存在与分布。
这种方法适用于探测地下密度变化较大的介质，如岩石、矿石等。
二、磁力勘探法磁力勘探法是指利用地球磁场的变化揭示地壳中磁性物质的分布情况。
磁力物探仪器可以测量地球磁场强度和方向的变化，并通过对磁场异常的分析，确定地下岩矿体的磁性特征及其分布规律。
这种方法常用于探测磁性矿床、地壳断裂带等。
三、地电勘探法地电勘探法是指利用地球电磁场的变化来推断地下岩矿体分布的一种物探手段。
地电仪器可以测量地下电阻率的变化，通过分析电阻率异常的空间分布，判断地下岩矿体的存在与类型。
这种方法适用于探测地下储层、矿床、地下水等。
四、地热勘探法地热勘探法是指通过测量地表和井孔中地温的分布与变化，分析地温异常来推断地下地质构造和岩性的一种勘探方法。
地热仪器可以测量地下岩石导热性质，通过分析温度场的变化，推测地下岩矿体的性质及其分布状况。
这种方法适用于勘探岩矿体、地下储层、地热资源等。
五、地震勘探法地震勘探法是指通过对地下地震波的传播进行观测和分析，以揭示地壳构造、地下岩层性质等信息的一种勘探方法。
地震仪器可以记录地震波在地下的传播路程和传播速度，通过解读地震剖面资料，确定地下岩矿体的存在与分布情况。
这种方法适用于勘探油气田、储层、地质构造等。
六、地磁勘探法地磁勘探法是指通过对地磁场的测量和解释，以获得地壳结构、地下岩矿体分布等信息的一种方法。
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，
重力勘探数据处理
将数据归一化处理，统一量纲，便于 比较分析。
数据转换
将原始数据转换为统一格式，便于后 续处理。
数据处理
01
02
03
04
数据平滑
采用滤波算法对数据进行平滑 处理，降低噪声干扰。
异常值检测
通过统计方法检测异常值，并 进行处理。
数据插值
对缺失数据进行插值处理，填 补空白区域的数据。
数据拟合
对数据进行拟合处理，提取地 质信息。
结果解释
地质构造分析
根据处理后的数据，分 析研究区域的地质构造
特征。
矿产资源预测
成果图件编制
综合评价与建议
结合地质背景和数据处 理结果，预测矿产资源
的分布和储量。
根据处理结果编制各种 成果图件，如等值线图、
平面图等。
对处理结果进行综合评 价，提出进一步勘探的
建议和方向。
03 重力勘探数据处理技术
效率和精度。
多学科融合
加强与其他学科的交叉融合， 引入相关领域的先进理论和方 法，推动重力勘探数据处理技 术的发展。
实时数据处理
发展实时数据处理技术，提高 数据处理速度，以便更好地指 导现场勘探和资源开发。
高精度数据处理
提高数据处理精度，挖掘更准 确的地质信息，为地质研究和 资源开发提供更有力的支持。
反演方法
常见的反演方法包括最小二乘法、遗传算法、模拟退火算法等。这些方法可以根据实际需 求选择使用，以达到最佳的反演效果。
反演结果评估
反演结果的评估可以通过对比反演结果和实际地质情况，观察反演结果的准确性和可靠性 。同时，也可以通过反演结果的正演计算，评估反演结果的合理性。
模型正演技术
模型正演技术概述
重力勘探
• 但是由于各种实际的需要，又必须对地球的形状加 以描述。所有对地球形状的规则性的描述都是对实 际形状的近似。
• 地球表面最高点（珠穆朗玛峰）海拔8848m，最深 处（马里亚那海沟）在水下10830m，相对高差近 20km，但与整个地球的尺寸相比仍是很小的，只有 不到1/300。因而在宏观上将地球近似为表面光滑 的规则形体还是很有实际意义的。
– 第一，重力观测是在地球的自然表面上进行，自然 表面与大地水准面的高差及二者之间的物质会引起 测点重力的变化；
– 第二，地壳内存在着密度异常体，既地球内部物质 并不是呈同心层状均匀分布，这使得实测值与正常 重力值之间出现差异；
– 第三，重力随时间的变化。
• 对于重力勘探而言，只有第二种因素引起的重力变 化才是用于地质研究的重力异常。
1976年7月9日-10日北京重力日变
（华东）
3. 正常重力
• 假设大地水准面为旋转椭球体，内部物质呈层状均 匀分布，根据该椭球体的形状大小、密度分布、自
转角速度等参数，可以得出计算表面各点重力值的 正常重力公式。基本形式为：
•
g0 ( ) ge (1 sin2 1 sin2 2 )
• 地球公转轨道面称为黄道面，地轴与地球轨道面的
夹角为66°33’，因而黄道面
与赤道面的夹角（黄赤
地球
夹角）为23°27’。 月球
太阳
（华东）
ห้องสมุดไป่ตู้
3. 地球的形状
• 对于我们身处的世界，人类曾有过错误的认识。
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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。
在详查或更大的比例尺中，则要建立比较规则的测网。
2、对于走向不明或折于等轴状的勘探对象，宜采用方形网，即点线距相等3、对于在地表投影有明显走向的勘探对象，应用矩形网，测线方向与其走向垂直。
基点网：重力仪在测点上进行观测时，需要有一些精度更高，重力值已知的点来控制，这些点称为基点。
重力基点在观测时都要联成封闭的网络，这些网络叫做基点网。
基点网的作用：1、控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累2、检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数3、推算全区重力测点上相对重力值或绝对重力值闭合差：平差：每个环路的闭合差按照一定的方法和条件分配到相应环路的每个边上，使分配后环路上各边重力增加量满足这一条件。
重力仪的静态试验及目的：将仪器置入安静，通风的楼房一层或平方室内，每隔20-30min观测一次，同时记录室内温度，连续进行24h以上的观测。
目的：了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化，受气温变化的影响大小或在抽气前度数的变化和稳定性。
重力仪的动态试验及目的：在接近野外施工条件下进行，选取具有一定重力差的两个点，采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。
两点间单程观测时间间隔约10-15min，同时记录气温。
试验时间应超过开工前和收工后各一小时。
并不少于12h。
目的：了解仪器动态混合零点漂移的速率，动态观测下达到的可能精度，最佳工作时间范围和确定最大线性零点漂移时间间隔。
重力仪的一致性试验及目的：p57重力仪格值标定：p57海洋重力勘测的干扰效应：1、厄缶效应：因运载体相对于地球运动改变了作用在重力仪上的离心力而对重力产生的影响。
又称科里奥利加速度。
2、水平加速度影响：因波浪或机器震动等因素引起运载体在水平方向上的周期性加速度对重力的影响。
3、垂直加速度影响：因波浪或机器震动等因素引起的周期性垂直加速度对重力的影响4、交叉—耦合效应：又称C—C效应。
当旋转型海洋重力仪安装在陀螺稳定平台上进行测量时，周期相同、相位相差π/2的垂直加速度和水平加速度共同作用在摆杆上的一种效应。
单位换算：第五章重力资料整理、重力异常的获得及均衡重力异常三种异常和对应的校正：P83自由空气重力异常：对观测重力值仅做高度校正和正常场校正布格重力异常：对观测值进行地形校正，布格校正（高度校正和中间层校正）和正常校正后获得的均衡校正：这项校正即使计算“移去”或“填补”的物质在测点处引起的引力铅直分量，即均衡校正值，然后加到布格异常中去，得到均衡重力异常。
（有公式查书）自由空气重力异常地球物理意义：自由空气重力异常反映了实际的地球形状和物质分布与大地椭球体的偏差。
大范围内负的自由空气异常，说明该区域下方物质的相对亏损，而正的自由空气异常则表明有物质的相对盈余。
布格重力异常地球物理意义：经地形校正和布格校正后，相当于把大地水准面上多余的物质消去了，作了正常场校正后，大地水准面一下按正常密度分布的物质也消失了。
因而布格异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响，也包括地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损或盈余的影响。
所以，布格重力异常除有局部的起伏变化外，从大范围来说，在陆地，特别山区，是大面积的负值区，山越高，异常负得越大，在海洋区，则属大面积正值区。
第六章岩石的密度决定岩石密度的主要因素：1、岩石中各种矿物成分及其含量的多少2、岩石中的孔隙大小和空隙中的充填物的多少3、岩石所受压力的大小火成岩的密度特征：其密度值随岩石中铁镁暗色矿物的百分量逐渐增加而变大沉积岩密度特征：1、沉积岩的密度随孔隙度的减小而呈线性增大。
2、时代较老的沉积岩要比时代新的同类岩石的密度要大些。
3、盆地边缘的密度增大，而向盆地中心密度逐渐较小。
变质岩的密度特征：1、区域变质的结果，将使变质岩的密度比原岩要大2、动力变质的结果使岩石的密度比原岩要低，但若发生硅化，碳酸盐化或重结晶，则变质后密度比原岩要大些3、在不同构造单元中，同一时代的变质岩密度相差不大，但时代越老密度往往越大4、金属矿的密度要比非金属矿的密度大。
常用密度：水海水岩石标本密度测定原理：P105第七章重力异常正问题正演：给定地下某种地质体的形状、产状、和剩余密度等，通过理论计算求取它在地面上或空间范围内引起的异常大小、特征、和变化规律等。
即“由源求场”反演：依据已获得的重力异常特征、大小、分布等，并结合地质、钻探、及其他地球物理资料，求解重力场源体的空间位置、大小、产状和场源密度等。
即“由场求源”规则几何模型重力异常相关计算：P115，会用已知推未知复杂模型的计算方法、思想线密度：面密度：如何构造密度体：p138第八章重力异常反问题规则几何体的反演选择法和人机交互反演法的原理，优缺点：见应用地球物理重点。
多解性的原因：1、不同密度体重力异常的等效性2、观测重力异常信息的不完整性，即没有观测到一个地质体引起的完整异常。
3、观测重力异常数据的噪声限制多解性的方法：1、在计算过程中尽可能利用已知的地质，地球物理及钻探资料对所求的场源体参数施加约束。
2、综合其他地球物理勘探方法求解。
3、提高仪器的测量精度，以及改正各项校正的计算方法，以获得更精确的数据。
4、加限制条件，较少未知量个数。
第九、十章重力异常解释及应用异常对应的地质解释：P236重力梯级带（1）基本特征：重力异常等值线分布密集，沿走向延伸较长，异常值向垂直于走向的某个方向单调上升或下降。
（2）相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。
（3）可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；地层的拗曲。
断裂构造识别标志：P238中国的重力梯级带：在布格重力异常图上，分布着一些重要的梯级带，主要为NE向和近EW向，其次为NW向和SN向。
(1)东部梯阶带主要走向为北东或北北东，仅个别地段为东西或北北西向。
(2)西部地区重力梯阶带走向以东西走向为主，个别地段为北西或近南北。
(3)巨大重力梯阶带大多与我国主要褶皱山系平行或重合，在莫霍面深度图上表现为陡坡带。
石油天然气勘探中重力法的应用：1、区域地质构造的研究及油气远景区的预测2、寻找古潜山和封闭构造3、探测油气藏重力勘探的应用1. 研究地球深部构造和动力学。
如，地壳厚度变化/莫霍面起伏，深大断裂部位和延深情况、地幔密度不均匀性，地壳均衡等。
2. 研究大地及区域地质构造，划分构造单元，圈定盆地。
3. 探测、圈定隐伏岩体或岩层，追踪断裂，基岩、构造填图。
4. 能源勘探。
圈定含油气、煤等盆地；盆地形状和深度，盆地内沉积层厚度、内部构造，含油气构造，直接探测油气。
5. 矿产勘探。
圈定金属及非金属矿产成矿（远景）带，圈定成矿岩体，追踪矿体。
6. 工程地质勘察。
如浮土下基岩面起伏、断裂、空洞。
7. 水文地质勘察。
如利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等，地热田勘查。
8. 考古(微重力测量)。
第一章2.假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大？有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大（因为20limr GMr →→∞）。
对不对？为什么？2、位于球心处单位质点的引力应为0。
此说法错误。
按照牛顿万有引力球心处所受的引力应为地球每一点对球心单位质点的引力的合力，即2Mdm F G ρρρ=⎰，其中dm 为单位质元，ρρ为任一质点到dm 方向的单位矢量，2222()()()x y z ρξηζ=-+-+-。
又因为假定地球为一个密度均匀的正球体，所以某一个质元对球心点的引力在相对方向必定有一个与其大小相同方向相反的引力，所以位于球心处单位质点的引力应为0。
（1）dv G F v⎰=3ρρσ2222()()()x y z ρξηζ=-+-+-如观测点p 点在质量分布区域内或其边缘上，则ρ会趋于零，上式不成立；（2）球壳内部的任意点场强度都等于零；（3）在有质量分布的区域不再满足拉普拉斯方程，而满足泊松方程。
3.重力等位面上重力值是否处处相等？为什么？如果处处相等，等位面的形状如何？如果重力有变化，等位面的形状又有何变化？3、答：不相等。
等位面上各点的重力值等于等位面上该点沿内法线方向的梯度或外法线方向的负梯度。
所以当某两点梯度值不等时，重力值是不等的。
如果处处相等则相邻等位面应该是相互平行的。
如果重力有变化则说明等位面不是相互平行的，有疏密的变化。
4.将地球近似看成半径为6370km 的均匀球体，若极地处重力值为9.8m/s ²，试估算地球的总质量为多少？4、答：极地的重力值即为万有引力值。