重力场与重力勘探实验指导
重力勘探实习报告
报告成绩指导老师（签名）地球物理与空间信息学院重力勘探教学实习报告姓名：汤班级：学号：专业：地球物理学指导老师：沈博、张恒磊、梁青实习地点：河北-秦皇岛实习起讫时间2012年8月4日至2012年8月11日目录第一章序言 (4)§1.1实习日期、地点、测区自然及交通条件 (4)1.1.1 实习日期地点 (4)1.1.2 测区自然及交通情况 (4)§1.2工区地质及地球物理概况 (5)1.2.1 构造特征 (5)1.2.2 地层和岩石地球物理特征 (5)§1.3 实习任务及完成情况 (6)1.3.1 任务和要求 (6)1.3.2 时间安排及任务完成情况 (6)第二章重力勘探工作设计 (8)§2.1实习的地质任务............. . (8)§2.2工作比例尺及测网的确定 (8)§2.3各项精度要求的确定 (9)§2.4 施工方案与组织 (10)第三章重力勘探野外工作方法、技术 (11)§3.1施工前仪器的准备......... .. (11)3.1.1仪器检查及调节 (11)3.1.2重力仪静态试验 (12)3.1.3重力仪动态试验 (12)3.1.4仪器的一致性检验 (12)3.1.5格值标定 (12)3.1.6 仪器操作练习（G-929） (12)§3.2测地工作......................... .. (13)3.2.1 测地工作设计 (13)3.2.2 测线、测点布置 (13)3.2.3 测点水准高程测量 (13)3.2.4 检查测量 (14)§3.3测点重力观测及质量检查 (15)3.3.1基点观测方法及要求 (15)3.3.2普通点观测 (15)3.3.3检查观测 (15)§3.4 地形改正................................ (16)第四章重力观测数据整理 (17)§4.1重力观测数据整理......... .. (17)§4.2布格重力异常计算......... .. (19)4.2.1 地形校正 (20)4.2.2 纬度校正 (20)4.2.3 布格校正 (21)4.2.4 总的布格重力异常 (21)§4.3 布格重力异常精度评定 (22)4.3.1 测点观测精度 (22)4.3.2 地形校正精度 (23)4.3.3 纬度校正精度 (24)4.3.4 布格校正精度 (24)4.3.5 布格重力异常总精度 (25)§4.4布格重力异常的图示(剖面与平面) (25)第五章布格重力异常解释 (27)§5.1 布格重力异常特征描述 (27)§5.2 布格重力异常因素分析 (27)5.2.1 区域异常影响因素 (28)5.2.2 局部异常影响因素 (28)§5.3布格重力异常处理......... .. (28)§5.4布格重力异常定性、定量解释 (29)第六章实习成果总结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附件 (34)第一章序言为了巩固课堂学习的专业知识，了解物探工作方式方法，培养自主动手能力，与今后的工作接轨，学校组织了我们这次秦皇岛的教学实习。
重力勘探实习报告
一、实习目的通过本次重力勘探实习，使我对重力勘探的基本原理、方法、仪器操作以及数据处理等方面有更深入的了解，提高我的实践操作能力和工程意识。
二、实习时间及地点实习时间：2023年5月23日至5月27日实习地点：准噶尔盆地西北边缘的和什托洛盖镇三、实习内容1. 重力勘探基本原理及方法实习期间，我们学习了重力勘探的基本原理，即利用地球重力场的差异来探测地下地质结构。
通过重力测量，可以了解地壳的厚度、密度、构造形态等信息。
2. 重力仪器操作我们学习了重力仪器的种类、原理、操作步骤及注意事项。
实习过程中，我们亲自操作了重力仪，掌握了仪器的调试、测量、数据处理等技能。
3. 重力数据采集在实习现场，我们跟随专家进行了重力数据采集。
学习了重力数据采集的现场布置、仪器摆放、测量方法等。
4. 重力数据处理与分析实习过程中，我们学习了重力数据的处理与分析方法，包括重力异常的提取、校正、解释等。
通过实际操作，我们掌握了重力数据处理软件的使用。
四、实习成果1. 理论知识方面：我们对重力勘探的基本原理、方法、仪器操作以及数据处理等方面有了更深入的了解。
2. 实践操作方面：我们掌握了重力仪器的操作、重力数据采集、数据处理与分析等技能。
3. 团队协作方面：在实习过程中，我们相互协作，共同完成了实习任务。
五、实习体会1. 实习使我深刻认识到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实际，才能提高自己的实践能力。
2. 通过实习，我认识到重力勘探在地质勘探领域的广泛应用，为我国地质事业的发展做出了贡献。
3. 实习过程中，我学会了与团队成员沟通协作，提高了自己的团队协作能力。
4. 实习使我更加坚定了从事地质勘探行业的信心，为实现自己的人生目标奠定了基础。
总之，本次重力勘探实习使我受益匪浅，不仅提高了我的实践操作能力，还增强了我对地质勘探行业的热爱。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，为我国地质事业的发展贡献自己的力量。
地球物理勘探实验报告
一、实验目的本次实验旨在使学生掌握地球物理勘探的基本原理和实验方法，提高学生对地球物理勘探技术的认识，为后续课程的学习和研究打下基础。
二、实验原理地球物理勘探是利用地球的各种物理场（如重力场、磁场、电场、地震波等）来探测地下结构和物质分布的技术。
通过观测和分析这些物理场的变化，可以推断地下岩层的性质、地质构造和矿产资源分布等信息。
三、实验内容1. 重力勘探实验（1）实验目的：了解重力勘探的基本原理，掌握重力仪的使用方法。
（2）实验原理：利用重力仪测量地面重力加速度的变化，从而推断地下岩石密度分布。
（3）实验步骤：① 将重力仪放置在预定位置，调整水平，记录初始重力值。
② 沿着预定路线移动重力仪，每隔一定距离记录一次重力值。
③ 将记录的重力值绘制成曲线，分析重力异常分布。
2. 磁力勘探实验（1）实验目的：了解磁力勘探的基本原理，掌握磁力仪的使用方法。
（2）实验原理：利用磁力仪测量地面磁场的变化，从而推断地下磁性矿物的分布。
（3）实验步骤：① 将磁力仪放置在预定位置，调整水平，记录初始磁场值。
② 沿着预定路线移动磁力仪，每隔一定距离记录一次磁场值。
③ 将记录的磁场值绘制成曲线，分析磁场异常分布。
3. 电法勘探实验（1）实验目的：了解电法勘探的基本原理，掌握电法勘探仪器的使用方法。
（2）实验原理：利用电法勘探仪器测量地下电性差异，从而推断地下岩石的导电性和含水性。
（3）实验步骤：① 将电法勘探仪器放置在预定位置，调整水平，记录初始电流值。
② 沿着预定路线移动电法勘探仪器，每隔一定距离记录一次电流值。
③ 将记录的电流值绘制成曲线，分析电流异常分布。
四、实验结果与分析1. 重力勘探实验结果：通过分析重力异常曲线，发现实验区域存在一个重力高异常，推断该异常可能与地下岩层的密度变化有关。
2. 磁力勘探实验结果：通过分析磁场异常曲线，发现实验区域存在一个磁场高异常，推断该异常可能与地下磁性矿物的分布有关。
3. 电法勘探实验结果：通过分析电流异常曲线，发现实验区域存在一个电流低异常，推断该异常可能与地下岩石的导电性和含水性有关。
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。
吉林大学重磁勘探方法与原理实习
重磁勘探方法与原理实习指导书第三章 重力勘探重力勘探是依据重力异常特征研究地质构造和有关矿产的一种方法。
为了获得重力异常，重力勘探工作应包括：编写技术设计，准备工作，野外数据采集，室内计算与数据整理，绘制异常图和地质解释等过程。
根据地质任务，在一个地区开展面积性重力勘探工作，使工作合理，高效而又按计划进行，必须事先编写技术设计书。
技术设计书不仅可以指导具体施工，而且也是最终质量检查的依据。
在开工前必须做好下列准备工作，如根据工作任务、物理勘探前提（密度差）确定使用的仪器，测量精度及采用的工作方法和具体措施等。
§3.1 重力仪的基本原理与操作一、重力仪的基本原理本次实习所采用的重力仪主要有两种，一种是国产的系列石英弹簧重力仪，一种是加拿大生产的先达利CG-3型全自动重力仪。
（一）ZSM 型石英弹簧重力仪 该仪器是北京地质仪器厂设计并制造的，观测精度约为5.0~3.0±±g .u .，读数能力为0.1格，直接测量范围约为1400g .u .，测程范围50000 g .u .。
接近国外同类仪器水平。
仪器可分为如下几个主要部分：1.灵敏系统 位于主体结构的底部，其构造如图3.1-1。
主要部件中，除了温度补偿丝和负荷为金属外，其它均由石英制成。
主要部件由一个矩形石英框架支撑着，用一个支杆固定在密封器顶盖上。
灵敏系统的位移方式属角位移。
图3.3-1 ZSM型重力仪灵敏系统图图3.3-2 ZSM型重力仪光学1－负荷；2－摆杆；3－摆扭丝；4－主弹簧；5－测读装置示意图温度补偿框扭丝；6－读数弹簧；7－读数弹簧连杆；8－温度补偿框扭丝，9读数框架扭丝；10－测程调节弹簧；11－指示丝2.光学系统其结构见图3.1-2,它是一个长焦距显微镜，由目镜座1、目镜筒2、刻度片3、物镜4、全反射镜5、物镜6、指示丝7、聚光镜8、灯泡9等组成。
在视域中的刻度片上可见到的“亮线”就是平衡体端的指示丝在显微镜下的像，通过对亮线的观察就知道平衡体偏转的情况，当重力增大时，平衡体向下偏转一个角度，我们就可以从视域中看到亮线向右边产生一个位移，反之，当重力减小时，亮线将向左边移动。
现代地质学研究中的重力勘探方法
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。
重力勘探教学设计
重力勘探教学设计重力勘探是一种地球物理勘探方法，通过测量地表上的重力场强度来获取地下的物质分布和地下构造信息。
在教学设计中，可以分为以下几个方面进行讲解和实践：1. 引入重力勘探首先，可以通过故事、实例或视频等方式引入重力勘探的概念和应用。
例如，介绍重力勘探的历史背景、重力勘探在石油、矿产勘探中的应用以及对地质灾害的预测等重要作用。
2. 重力场的形成原理重力场是地球引力产生的结果，可以简要介绍地球引力场的形成原理，解释引力场的概念和特点。
可以通过现实生活中的例子，如重力的作用、物体下落的原因和自由落体等内容，帮助学生理解重力场的形成原理。
3. 重力测量仪器和方法重力测量仪器主要包括重力仪、重力仪器和GPS等工具。
可以通过简单的实物展示或视频演示，介绍不同仪器的使用方法和原理。
同时，也可以指导学生如何进行重力测量实习，包括样点选取、测量过程和数据记录等。
4. 重力数据处理与解释将重力测量数据输入计算机，并使用相关软件进行数据处理和解释。
可以安排针对数据分析和解释的实践活动，例如绘制重力异常分布图、剖面图和深度解释等。
通过这些实践活动，学生可以直观地了解地下物质分布和地下构造的特点和规律。
5. 误差分析与纠正重力测量中存在系统误差和随机误差，需要对测量数据进行误差分析和纠正。
可以利用教学实例，引导学生进行误差来源的分析和处理方法的学习。
例如，通过对比实际数据和标准数据，计算误差和精度等指标，并进行有效纠正，提高数据质量。
6. 重力勘探应用案例结合实际应用案例，如石油、矿产勘探和地质灾害预测等，介绍重力勘探的实际应用。
可以通过展示相关案例分析、视频播放和小组讨论等方式，帮助学生将理论知识应用到实际问题中，培养学生分析和解决问题的能力。
7. 实地考察组织学生进行重力测量的实地考察。
可以选择具有典型地质背景的地区，结合重力测量仪器和数据处理软件，进行实地数据采集和解释工作。
通过实地考察，让学生亲身体验重力勘探的过程和方法，加深对重力勘探的理解。
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
地球物理勘查(1重力勘探)
根据有关地球物理资料，推测地球内部物质密度变化如 下图所示：
σ (g /cm³)
14 12 10 8 6 4 2
地表
9.9
地幔
5.5
1000
2000
3000
4000
5000
2900（核幔分界面）
12.46
Km
6000
6371（地心）
二、重力仪
机械式（弹簧、振弦） 电子式（超导、激光） 应用：地面、海洋、卫星、井下
火成岩成分和密度 的关系
3、沉积岩（1.6~2.7 g /cm³） 沉积作用与沉积岩
3、沉积岩（1.6~2.7 g /cm³）
沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构 造部位：
1、沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等， 这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔 隙度减少密度呈线性增大；
G
m1m2 r2
G—万有引力常数 G=6.67×10-11m3/(kg·s2)
质量为m的质点在自转的地球上所受的惯性离心力C=m 2r ， 方向垂直自转轴向外。若将地球的质量当成M=5.976×1024kg, 半径R=6137km的正球体,可以估算其引力值9.8m/s2.赤道上的惯 性离心力最大,约为C=0.0339m/s2,约为地球引力9.8m/s2的1/300.
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，见下图。
1、计算正常重力值的基本公式：
g0 ge (1 sin2 1 sin2 2)
式中 g p ge ,
ge
1
大学重力勘探教案
大学重力勘探教案重力勘探是地球物理学中常用的一种勘探方法，通过测量地球表面的重力值来研究地下物质的密度和分布情况。
在大规模的地质勘探和资源勘探中，重力勘探一直是一种非常有效的勘探手段。
本教案旨在介绍重力勘探的基本原理、测量方法和应用。
一、重力勘探的基本原理地球上的每一个物体都有质量，而质量就是所包含的物质数量。
每个物体都会对周围的空间产生重力，重力的大小与物体的质量成正比，与距离的平方成反比。
地球上的每个点都受到来自地球、太阳和月球等天体的引力作用，这些引力直接影响了我们所测量到的重力值。
因此，通过测量地球表面某一点的重力值，就能够推断出该点下方物质的密度和分布情况。
这是因为密度和质量成正比，因此较高的密度通常表示质量较大。
二、测量方法重力勘探的测量通常通过重力仪器来实现。
最常用的重力仪器是拉卡斯重力仪（Lacoste-Romberg gravimeter），它能够高精度地测量重力的变化。
在进行重力勘探前，需要先进行基础测量，以确保精度。
为此，在选择测量点时，应选择相对平坦、没有建筑物或其他高大物体干扰的地方。
同时，为了消除地球自转带来的干扰，测量仪器需要朝向同一方向进行测量。
还需要进行海拔高度的测量，因为海拔高度的变化会直接影响到测量结果。
三、应用1. 研究地球内部构造：重力勘探方法在研究地球内部构造、岩石层位和地壳厚度等方面具有广泛的应用。
通过计算某一地点的重力异常，可以推断出该地区下方的物质密度情况，从而了解地球内部构造。
2. 矿产勘探：矿产勘探是重力勘探的一种重要应用领域。
因为许多地下资源的密度往往与周围岩石不同，所以可以通过测量周围地表的重力值，预测可能存在的矿物成矿地带，并进一步进行勘探工作。
3. 油气勘探：在油气勘探中，重力勘探的应用可以推断出可能存在的油气藏位置、面积和厚度。
因为油气和周围的岩石密度有所不同，导致产生的重力场也不同，因此可以通过测量周围地表的重力值来推断可能存在的油气藏。
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。
重力场与重力勘探实验指导
• 对变量g、α、x1，求微分，则
mglcosαdα+mlsinαdg=Kydx1
• 因 dx1=bcosαdα，则
d mlsin dg (mglKby)cos
• 若采用零点读数法，观测时使α→π/2，灵敏度就 会趋于无穷大。
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美国LCR型金属弹簧重力仪
• 平差无误后，可以求出各基点相对起始基点（或 总基点）的相对重力值（或绝对值）。
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• 若只有一个环路，闭合差为V，每边上观测的平 均时间为ti，在按各边观测时间长短来分配闭合 差时，其平差系数为：
k V
ti
• 第i边上的平差值为 δgi=-kti • 这样，该闭合环满足了 V+∑δgi=0 的条件。
1、4－水平调节螺旋(横向)；2－纵向水准器；3－读数钮鼓及计数器； 5－外壳；6－检流计；7－目镜筒；8－水平调节螺旋(纵向)；9－横 向水准器；10－夹固螺旋；11－温度计窗
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重力仪的基本操作步骤：
• 将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。
• 将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒 温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-5小 时）。
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• 当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一个 或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差所求 得的ki来进行平差，并使同一公共边上两侧的平 差值大小相等而符号相反。
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建立线性方程组联立求解平差系数
V k
重力场与重力勘探实验指导
D 2 ]5/2
V zz
GM
2D 2 (x x0)2 ( y y0)2 [( x x0 )2 ( y y0 )2 D 2 ]5/2
V zzz
3G M
2D 2 3(x x0)2 3( y y0)2 [ ( x x 0 ) 2 ( y y 0 ) 2 D ]2 7 / 2
重力仪的基本操作步骤：
• 将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。 • 将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒
温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-5小 时）。 • 将仪器纵、横水泡调节居中。 • 打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在 左侧终止线上。 • 打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。 • 进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。 • 记录记数器上的读数。 • 锁上摆丝，把仪器放回箱中.
约10g.u./月 约10g.u./月
(使用1年以下) (使用1年以下)
重复性 约0.05g.u. 约0.1g.u.
电源 DC12V
DC12V
净重 3.2 kg
3.2 kg
主弹簧
• 当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾 斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。
工作原理
平衡方程式 mglsinα=KLd
四、实验报告
• 内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实验 结果、小结。
实验二、重力资料整理
一、实验目的
• 掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法； • 掌握重力异常值的计算方法及各种改正的地质—
地球物理含义； • 学会使用MATLAB或C语言编写相关程序。
二、实验内容
1、基点网平差实验
下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向 为正。假设各边段时间差均为1，试采用线性方程组法求 解平差系数，要求用MATLAB或C语言编程求解并输出各 环路的平差系数。
重力场与重力勘探实验指导
2、布格重力异常计算
•
布格校正公式： 布格校正公式：
{∆gb }g .u. = (3.086 − 0.419 {σ }g / cm ) {h}m
3
•
纬度校正公式： 纬度校正公式：
{∆g }
ϕ g .u .
= −8.14sin 2ϕ ⋅ { D}km
•
扇形法地形校正公式： 扇形法地形校正公式：
π Gσ ( Ri +1 − Ri + Ri2 + h 2 − Ri2+1 + h 2 ) δ gT = 4 ∆gT = ∑ δ gT
•
•
布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校 布格重力异常是对观测值进行地形校正、 高度校正与中间层校正)和正常场（纬度） 正(高度校正与中间层校正)和正常场（纬度）校 正后获得的。 正后获得的。 布格重力异常值公式： 布格重力异常值公式：
∆g B = ∆g k + ∆gT + ∆gb + ∆gϕ
其中， 测点海拔高程或测点与基准点的高差， 其中，h—测点海拔高程或测点与基准点的高差，m； 测点海拔高程或测点与基准点的高差 中间层平均密度， σ—中间层平均密度，g/cm3。φ—总基点纬度或 中间层平均密度 g/cm3。 总 测区平均纬度； 测点到总基点间纬向（ 测区平均纬度；D—测点到总基点间纬向（南北向） 测点到总基点间纬向 南北向） 重力观测值， 距离，km。 距离，km。Δgk—重力观测值，g.u.。 重力观测值 g.u.。
dα ml sin α = dg (mgl − Kby ) cos α
•
若采用零点读数法，观测时使α→π/2， 若采用零点读数法，观测时使α→π/2，灵敏度 就会趋于无穷大。 就会趋于无穷大。
地球物理学中的重力勘探技术
地球物理学中的重力勘探技术地球物理学是一门研究地球内部结构和物质运动规律的科学。
地球物理学家采用各种勘探技术，通过观测、分析数据来了解地球的内部特征和储层分布情况。
其中，重力勘探技术是一种较为重要的手段，可以揭示地球的密度分布。
本文将从重力勘探技术的基本原理、方法、应用以及其局限性等方面探讨该技术在地质勘探中的重要作用。
基本原理重力勘探技术的基本原理是通过重力场的变化来揭示地下构造和物质分布的情况。
地球可以看作一个球体，由于球体上各点距离球心的距离不同，故该球体重力场随距离变化而不同。
假设在某点上方高度为H处有一个小物体，它对该点的重力产生了一个向下的作用力。
当物体在地表上时，由于距离远，重力值很小；而当它在更深的位置时，由于距离更近，重力值就会变大。
通过测量重力场的变化，我们就可以了解地下的密度、物质分布等信息。
方法测量重力场变化的方法是在地面上放置一些重力仪器，通过测量重力场的变化得出地下构造和物质分布的情况。
主要有振弦重力仪、拉力重力仪、重力梯度仪等。
其中，振弦重力仪是一种增强负荷附加质量来改变振动频率的仪器，可以提高测量的精度。
拉力重力仪是一种测量重力加速度的仪器，对改变引力场很敏感。
重力梯度仪是一种依靠测量引力场的梯度来获得地质信息的仪器。
应用重力勘探技术在地质勘探中有着广泛的应用。
首先，它能够揭示地下的密度分布情况，在勘探和开采矿物、石油、天然气等资源方面有着重要的作用。
其次，在地震预报和地质灾害预警等方面也可以发挥重要的作用。
此外，重力勘探技术在科学研究中也有着重要应用。
例如，在地球物理学、地球化学、天文学、大气科学等领域，都需要通过测量重力场来研究地球和宇宙的物理特征。
局限性重力勘探技术也有其局限性。
首先，它只能在较大的空间范围内获取数据，因此不适用于细小、深入的目标；其次，由于地球的引力场的变化很小，重力勘探的精度通常在1/100,000以下，所以测量数据分辨率有限；最后，由于地球表面的特征较多，包括地形、地貌、地物等，都会对重力测量结果产生干扰，因此需要通过数据处理和地形纠正等方法来消除这些干扰。
测绘中的地球重力场测量与地下构造勘探技术
测绘中的地球重力场测量与地下构造勘探技术引言：地球的重力场是指地球表面某一点处受到的地心引力的大小和方向。
测绘中准确测量地球重力场，对于了解地球内部的结构、地壳运动、地质灾害监测等方面具有重要意义。
地球重力场的测量与地下构造勘探技术相辅相成，本文将对其进行探讨。
一、地球重力场测量的原理与方法地球是一个不完全的椭球体，由于其物理性质的不均匀性，地球重力场也存在着地域差异。
测量地球重力场的原理主要基于万有引力定律，即两个物体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比。
因此，通过在地球表面上测量物体所受到的引力大小，就可以间接推算该地点的地球重力场。
工程上常用的地球重力场测量方法包括重力仪法、重力梯度法和重力差法。
其中，重力仪法是最为常见和广泛采用的方法，它利用重力计测量在某一点的重力加速度大小。
而重力梯度法则是通过测量重力场的斜率和曲率来推导出地下构造的信息，更为适合于地下构造勘探。
而重力差法主要用于对测区内的潜在差异进行探测。
二、地球重力场测量在地下构造勘探中的应用1. 地下水资源勘探地下水是人类赖以生存的重要资源之一，而地球重力场测量可为地下水资源的勘探提供帮助。
由于地下水与地球重力场之间存在一定的关联，当地下水蓄积在地下时，会对地球重力场产生微弱的影响。
通过测量地球重力场的变化，可以初步推断地下水的分布情况，为地下水资源的合理开发提供参考。
2. 地质灾害监测地球重力场测量也可应用于地质灾害的监测与预测。
例如，在地震前期，地下岩层的变动会导致地下重力场发生微弱的变化。
通过连续监测地球重力场的变化，可以及早发现地下构造的异常情况，提前预警地震风险，为地震灾害预防与减灾提供数据支持。
3. 地下矿产勘探地球重力场测量在地下矿产勘探领域也有着重要的应用。
不同矿石具有不同的密度，在地下构造中存在一定的分布规律。
利用重力场测量数据，可以初步判断地下矿产资源的存在与分布情况。
结合其他地质勘探技术，如地震探测、电磁法勘探等，可以提高地下矿产勘探的成功率。
重力勘探教学设计
重力勘探教学设计引言:地球的重力场是地球探测领域中最基本和最常用的物理量之一。
重力勘探可以提供有关地球内部构造和地下物质分布的宝贵信息。
因此，重力勘探教学在地球物理学和地质学领域中具有至关重要的作用。
本文将介绍一种针对初级地球物理学学生的重力勘探教学设计，旨在帮助学生深入了解和熟悉重力勘探的原理和方法。
目标:通过本教学设计，学生将能够:1. 理解重力场的基本概念和特点；2. 掌握重力勘探的数据采集与处理方法；3. 分析和解读重力场数据，推断地下物质分布；4. 运用重力勘探技术解决地下资源勘探和环境问题。
教学步骤:第一步: 引入重力勘探原理 (300字)在第一堂课中，教师应先介绍重力场的基本概念和特点。
可以通过简单有趣的比喻和实例来引起学生的兴趣和好奇心。
例如，可以将重力场类比为地球的磁力场，引导学生思考地球上物体的下落速度和重力场的关系。
然后，教师可以介绍重力勘探的基本原理，包括测量地球重力场的设备和方法。
同时，教师还应强调重力测量中所使用的重力单位和测量单位的重要性。
第二步: 重力勘探的数据采集与处理 (500字)在第二堂课中，教师应着重讲解重力勘探的数据采集与处理方法。
首先，教师可以介绍重力仪的原理和使用方法，包括如何设置测量仪器和如何进行观测。
同时，教师还应向学生解释如何处理数据，包括如何去除测量误差和如何进行数据平滑处理。
为了帮助学生更好地理解数据处理方法，教师可以设计一些与实际测量数据相关的练习题，让学生熟悉数据处理的步骤和技巧。
第三步: 重力场数据的分析与解读 (400字)在第三堂课中，教师应教授学生如何分析和解读重力场数据。
教师可以以实际重力场数据为例，引导学生观察和分析地图和图表中的数据变化。
同时，教师还可以教授学生如何绘制重力场剖面图和等值线图，以便更直观地展示地下物质的分布特征。
教师还可以引导学生讨论数据的含义，根据重力场数据推断地下物质的性质和分布情况。
第四步: 重力勘探在资源勘探和环境问题中的应用 (300字)在最后一堂课中，教师应向学生介绍重力勘探在资源勘探和环境问题中的应用。
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• 对于
mglsinα =Kx1y
• 对变量g、α、x1，求微分，则
mglcosαdα+mlsinαdg=Kydx1
• 因 dx1=bcosαdα，则
d mlsin dg (mglKby)cos
• 若采用零点读数法，观测时使α→π/2，灵敏度就 会趋于无穷大。
重力场与重力勘探实验指导
重力场与重力勘探实验指导
重力场与重力勘探实验指导
• 平差是将每个环路中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 上各边的重力增量能满足上式，因而这种平差又 称为条件平差。
• 平差无误后，可以求出各基点相对起始基点（或 总基点）的相对重力值（或绝对值）。
重力场与重力勘探实验指导
• 若只有一个环路，闭合差为V，每边上观测的平 均时间为ti，在按各边观测时间长短来分配闭合差 时，其平差系数为：
1、重力基点网平差 • 如果没有误差存在，各边段构成的每一个闭合环
路内段差相加后应为零，ΣΔgi=0 • 由于联测中的误差，上式一般是得不到满足的，
往往存在一个不等于零的偏差值，称为基点网的 闭合差。 • 产生闭合差的主要原因在于重力仪混合零点校正 的不完全。
重力场与重力勘探实验指导
I 0.6 II -0.8
重力场与重力勘探实验指导
二、实验内容
1、基点网平差实验 下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向 为正。假设各边段时间差均为1，试采用线性方程组法求 解平差系数，要求用MATLAB或C语言编程求解并输出各 环路的平差系数。
重力场与重力勘探实验指导
2、布格重力异常值计算 下表为某10个重力测点的地理坐标和相对基点的重力值， 试用MATLAB或C语言编程求各测点的布格重力异常值。 已知基点纬度为33°11′33″，坐标x=0，y=0，海拔高程 为14.8米，地表岩石平均密度为2.2g/cm3。（不用作地 形校正）。
重力场与重力勘探实验指导
四、实验报告
• 内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实验 结果、小结。
重力场与重力勘探实验指导
实验二、重力资料整理
重力场与重力勘探实验指导
一、实验目的
• 掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法； • 掌握重力异常值的计算方法及各种改正的地质—
地球物理含义； • 学会使用MATLAB或C语言编写相关程序。
重力场与重力勘探实验指导
2、扇形法地形校正值计算 已知测点高程为10米，在其周围进行了三环八方位地形测 量（见下图），近环0~5m，中环5~10m，远环10~20m， 各点高程见下表，地表岩石平均密度为2.3g/cm3。试用 MATLAB或C语言编程求测点的地形校正值。
重力场与重力勘探实验指导
三、实验原理
零点漂移 约5g.u./月
约5g.u./月
(使用1年以上) (使用1年以上)
约10g.u./月 约10g.u./月
(使用1年以下) (使用1年以下)
重复性 约0.05g.u. 约0.1g.u.
电源 DC12V
DC12V
净重 3.2 kg
3.2 kg
重力场与重力勘探实验指导
主弹簧
• 当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾 斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。
重力场与重力勘探实验指导
工作原理
平衡方程式 mglsinα=KLd
因 dx1yxy1 x1y
L
L
mglsinα=Kx1y
又x1=bcos(π/2-α)=bsinα
mglsinα=Kbysinα
或 mgl=Kby
gKby dgKbdy
ml
ml
即是该仪器测量重力变化的原理表达式。
重力场与重力勘探实验指导
• 纬度校正公式：
g g .u . 8 .1 4 sin 2D k m
1 6
2
7
8
9
3
10
4
11
5
美国LCR型金属弹簧重力仪
1、4－水平调节螺旋(横向)；2－纵向水准器；3－读数钮鼓及计数器； 5－外壳；6－检流计；7－目镜筒；8－水平调节螺旋(纵向)；9－横 向水准器；10－夹固螺旋；11－温度计窗
重力场与重力勘探实验指导
重力仪的基本操作步骤：
• 将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。 • 将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒
温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-5小 时）。 • 将仪器纵、横水泡调节居中。 • 打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在 左侧终止线上。 • 打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。 • 进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。 • 记录记数器上的读数。 • 锁上摆丝，把仪器放回箱中.
重力场与重力勘探实验指导
三、实验原理
• 美国LCR金属弹簧重力仪分为D型(勘探型)与G型 (大地型)两种。前者精度高；后者测程大，适用 于全球测量而不需调测程。
重力场与重力勘探实验指导
技术指标
D型
G型
测量范围 2000 g.u.
70000 g.u.
测量精度 0.02 g.u. 约0.04g.u.
建立线性方程组联立求解平差系数
V k
ti k
t FC
V k
ti ktFC
VⅠ、VⅡ分别为第Ⅰ、Ⅱ环的闭合差， tiⅠ与tiⅡ为观测Ⅰ、Ⅱ环某边的闭合时间(包含公 共边的tFC)， kⅠ、kⅡ为待求的平差系数。
重力场与重力勘探实验指导
2、布格重力异常计算 • 布格校正公式：
g b g .u . ( 3 .0 8 6 0 .4 1 9 g /c m 3 ) h m
重力场与重力勘探实验指导
重力场与重力勘探实验指导
实验一、重力仪认识操作
重力场与重力勘探实验指导
一、实验目的
• 了解掌握金属弹簧重力仪的测量原理； • 学习操作金属弹簧重力仪，了解金属弹簧重力仪
的工作范围、操作步骤、性能特点等，为实际野 外重力测量实习奠定良好基础。
二、实验内容
• 金属弹簧重力仪的测量原理； • 金属弹簧重力仪野外测量相关情况介绍； • 金属弹簧重力仪的认识操作。
k V
ti
• 第i边上的平差值为 δgi=-kti • 这样，该闭合环满足了 V+∑δgi=0 的条件。
重力场与重力勘探实验指导
• 当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一个 或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差所求 得的ki来进行平差，并使同一公共边上两侧的平 差值大小相等而符号相反。
重力场与重力勘探实验指导