重力勘探—工作方法
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。
第三章 第三节 重力野外工作方法
一、重力勘探的阶段和分类 1.重力预查：目的是在较短的时间内得到工作地区 的大地构造分区的概念，作为进一步开展地质和 其他物探工作的依据。 2.重力普查：目的是划分区域构造、圈定隐伏岩体 范围和圈出成矿远景区和地质填图等。 3.重力详查：目的是寻找局部构造或隐伏岩体，较 确切的划出成矿远景带。 4.重力精测：目的是确定地层或矿体的产状要素， 提出钻孔设计意见等。
基点网联测可以采用三程循环观测方法，即 采用A→B→A→B的观测路线。这样的方式可以分 别计算出A、B基点间两个非独立增量来，最后由 这两个非独立增量的平均值计算出该段的总平均 值，称为一个独立增量。 仪器在基点联测时，要求在每个基点上水平 零点读数应为三次。其平均值为这个基点上的读 数，并记录时间。在实际工作中，三次读数时不 必提起仪器，而只是通过旋转计数器使亮线偏离 零刻度线一定位置后，在水平状态不变的情况下， 重新零点读数即可。为了减小误差，应使亮线沿 同一方向偏离零线。
二、面积测量测网的布置与敷设 重力测网 gravimetric network 又称重力普通 网，是重力勘探野外观测中一系列测点所构成的 普通网。重力测网的大小和形状由勘探任务及勘 探对象的大小和形状来决定。当勘探对象有一定 走向时，多采用矩形网，反之，多采用方格网。 网格的大小，在普查时以不漏掉有意义的地质体 为原则；在详查时则以查明地质体产生的重力异 常的变化细节为原则。
测线必须大致垂直构造走向或地质体长轴走 向；对于近似等轴状地质体的勘探可采用方格网。 测点密度要求一般以有2-3条测线、每条线有3-5 个点通过异常区为原则。
三、重力基点网的建立与联测 按设计要求，为了控制普通测点的精度，减 少误差积累和提高效率，基点的位置选择尽量确 定在易找、交通方便、标志明显、易于永久保存 的地方，且要分布均匀，在地形条件差的地段要 多增设基点，同时基点要有统一编号。 基点网联测可采用一台仪器多次重复观测或 多台仪器重复观测。其目的是提高基点联测精度， 保证基点值的精度高于普通测点观测精度2～3倍。 所以基点之间重力差值（称增量或段差值）至少 应由两个以上独立增量的平均值来确定。
《重力勘探测量方法》
二. 重力测量方法 1. 重力测量的地质任务
●区域重力调查 ●能源重力勘探 ●矿产重力勘探 ●水文工程重力勘探 ●天然地震重力勘探
2. 重力测量的技术设计
●工作比例尺的确定 ●精度要求及误差分配 ●重力测量的方式 ●重力测量的有利条件
.
二. 重力测量方法
1. 重力测量的地质任务
●区域重力调查
区域重力调查是国土资源区域地质基础工作的一个组 成部分,一般主要解决以下几个方面的问题:
.
3. 重力测量的仪器检查与标定
●重力仪的静态试验
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,在抽气前后读数的变化及稳定性.
方法: 放置于安静,通风的楼房一层或平房内,每隔20-30分钟观 测一次,同时记录室内温度,连续测量24小时以上.
.
3. 重力测量的仪器检查与标定
●重力仪的动态试验
.
9. 地下重力测量技术
●概述
[地下重力测量]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重力测量. 研究重力垂直分量随深度的变化,以得到地下密度不均匀体的垂
向和横向位置的变化信息,主要提供密度垂向变化的信息.
●井中重力测量方法
井中重力测量[borehole gravimetry]：使用特制的重力仪在钻井中进行定点 观测，称为井中重力测量。井中重力测量的数据对划分石油钻井的不
重力野外工作技术与资料初步整理
� 异常精度应根据地质任务、比例尺、异常强度、干扰水 平、仪器精度来合理选择
重力异常精度通常取测区内最小有意义的勘探对象引起 的异常极值的1/2～1/3，即：
ε 总 ≈ (1 / 2 ~ 1 / 3) ⋅ ∆g max
G型
直接测程 70000g.u. 10uGal/ 最小分划 格 <1mGal/ 零漂速率 月 读数重复性 10uGal 20 零漂日平均值 ～50uGal 5测量精度 ～10uGal ～11格/mGal 9亮线灵敏度 （1周） 12V 6.5A 电池 50 恒温温度 ℃
D型
2000g.u. 1uGal/格 1mGal/月 5uGal 3～5uGal 9～11格/mGal （10周） 12V 6.5A 53℃
五、 重力观测资料的初步整理
1、普通点观测资料的初步整理
� 野外重力测量过程中，重力仪读数的变化既包含了测点间的 重力 变化，又包含了仪器本身 零点漂移的影响和 固体潮的影响 � 初步整理的目的：求得消除仪器零点漂移 和固体潮影响后，各测 点相对于基点的相对重力值 。
初步整理的步骤见面框图:
读数 转换 固体潮 校正 零点漂 移校正 计算相对 重力值
4、检查点的布置与观测
为了检查测点上的观测质量，需要抽取一定数量的点作检查观测。检查点 的布设与观测应做到：
★采用 “一同三不同 ”原则，即检查与原始观测的 点位相同；检查与原始观 测的时间不同、仪器不同、仪器操作员不同； ★检测点的分布 在时间和空间上大致均匀分布； ★检测点数应占总点数的 （5～10％），且不少于 30个。
重力勘探2-仪器、工作方法
3. 重力测网
重力测网（gravimetric network） 又称重力 普通网，是重力勘探野外观测中一系列测点所 构成的普通网。 重力测网的大小和形状由勘探任务及勘探对象 的大小和形状来决定。当勘探对象有一定走向 时，多采用矩形网，反之，多采用方格网。 网格的大小，在普查时以不漏掉有意义的地质 体为原则；在详查时以查明地质体产生的重力 异常的变化细节为原则。
（一）岩（矿）石密度的一般规律
复 习 ： 岩 矿 石 密 度
火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密 度的主要因素为： ※ 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少； ※ 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分； ※ 岩石所承受的压力等。
复 习 ： 理 论 基 础
在地球物理学中所称的重力就是指重力场强度， 重力场强度实际上就是重力加速度。 重力的单位： 衡量重力大小的单位有两个系统，一个是高 斯制（CGSM)，另一个是国际制（SI）。
CGSM: Gal （伽）， mGal（毫伽）， μ Gal（微伽） SI: m/s2 ，g.u. (10-6 m/s2 ) 两者之间的关系 1 Gal = 0.01 m/s2
单次观测；
G
St.-1 St.-2 …… St.-i
G
S S2 Drift S1 t2 t
t1
1.野外观测方式
往返观测
St.-1 St.-2 …… St.-i
G
G
S S3 S2
Drift-1
Drift-2
S1 t1 t2 t3 t
1.野外观测方式
三重小循环观测
G
St.-1 St.-2 St.-3 St.-4 St.-5 St.-6
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。
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。
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
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
专业课导论-重力
目的在于确定地层或岩、矿体的产状特征。
比例尺及测网应根据工作任务、探测对象的规模及异常特
征而定。测线应尽量垂直于探测对象的走向，探测对象大致 位于测区的中心。普查时应至少有两条测线，每条测线至少 有两个测点通过异常；详查时应有3～5条测线，每条测线有5 ～10个测点通过异常；细测的点、线距应能反映异常的细节 ；预查是沿交通线做的路线测量，要求平面图上每平方厘米 有1～2个测点。
特别注意：引起重力异常的必要条件是岩层密度必须在横 向上有变化，对于一组横向上密度均匀分布的岩层，则无 论它们在纵向上密度变化有多大，也不能引起重力异常。 要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，即探测对象与围岩间要 有一定的密度差。
第二，仅有密度不均匀体的分布，并不一定能产生重力异 常。密度不均匀体还必须沿水平方向有密度变化，才能引 起重力异常。
七、重力异常的转换处理
重力异常的迭加 两个以上地质体引起的叠加异常，在形态、幅值和范围上，不同于
单个地质体引起的异常，下面以单斜异常与球体异常的叠加异常为例 说明 。
重力异常的分离 重力异常可分为区域异常和局部异常。 区域异常：分布较广的中深部地质因素引起的重力异常，
其特征是异常幅值较大，异常范围也较大， 但异常梯度小。 局部异常：相对区域因素而言，范围有限的研究对象（如 构造矿产）引起的范围和幅值较小的异常，但 异常梯度相对较大。局部异常也称剩余异常。 注意：区域异常和局部异常是相对而言的，没有绝对的划 分标准，应视研究的问题而言。
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”。
石油勘探中的重力测量技术
石油勘探中的重力测量技术石油勘探是指为了寻找石油资源而采取的一系列地质勘探工作。
重力测量技术是其中一种重要的手段，它通过测量地球的重力场来揭示潜在的石油蕴藏区。
本文将深入探讨利用重力测量技术在石油勘探中的应用及其意义。
1.重力测量原理重力是地球上物体受到的引力，而重力场是物体间引力的分布。
在地球上，由于地壳中的地质构造、地下矿体的变化等因素，重力场会出现不均匀分布。
石油勘探中的重力测量技术就是利用这种重力场的变化来推测地下的石油蕴藏情况。
2.重力测量仪器重力测量需要使用重力仪器，常见的有绝对重力仪和相对重力仪。
绝对重力仪是一种精度较高的仪器，可以直接测量重力加速度的绝对值；而相对重力仪需要进行基准值的设定，通过与基准点进行相对比较来测量重力值的相对变化。
3.石油勘探中的重力测量方法石油勘探中常用的重力测量方法包括建立重力场分布图、测量重力变化以及观测地下密度变化。
通过建立重力场分布图，可以揭示地壳的地质构造情况，进而判断可能存在的石油蕴藏区域。
重力变化的测量可以探测地下矿体的边界，从而确定勘探的方向和范围。
同时，观测地下密度变化可以确认石油蕴藏区的大小、形态等信息。
4.重力测量技术的优势相比于其他勘探技术，重力测量技术具有一定的优势。
首先，重力测量仪器简便易用，可以进行大范围的测量，有效节约勘探成本。
其次，重力测量技术具有较高的适应性，适用于多种地质环境，无论是陆地还是海床。
再次，重力测量技术可以揭示地质构造的信息，有助于有效预测可能的石油蕴藏区，提高勘探的成功率。
5.重力测量技术的应用案例重力测量技术在石油勘探领域得到了广泛的应用。
例如，在长江三角洲地区的石油勘探中，重力测量技术被用于揭示储层形态及其边界的变化，为后续的钻探工作提供了重要的地质依据。
另外，在巴西海洋石油勘探中，重力测量技术也被应用于测量海床下的地下储层情况，为勘探工作的决策提供了有力的支持。
综上所述，重力测量技术在石油勘探中起到了重要的作用。
重力勘探在地质构造研究中的应用
重力勘探在地质构造研究中的应用地质构造研究是地球科学领域的重要研究方向之一，而重力勘探作为一种非常有效的地球物理勘探手段，被广泛运用于地质构造研究中。
本文将介绍重力勘探在地质构造研究中的应用，并重点讨论其原理和方法。
一、重力勘探原理重力勘探是利用地球引力场的变化来推断地下构造和密度分布的一种方法。
根据牛顿引力定律，两个物体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。
地球的密度是不均匀分布的，不同密度的岩石和矿石会对重力场产生微小的扰动。
通过测量地球引力场的变化，可以推断地下构造和岩石密度的分布情况。
二、重力勘探方法重力勘探主要通过测量地表上某一固定点的重力值来研究地下结构。
常见的重力测量仪器是重力仪，它可以测量地表上某一点的重力值，并将其转化为数字信号进行记录。
重力异常是指真实重力场与基准重力场之间的差异，通过分析重力异常的空间分布特征，可以推断地下构造的变化。
三、1. 地壳运动研究地壳运动是指地壳的变形与演化过程，在地质构造研究中具有重要意义。
重力测量可以提供地壳变形的定量信息，通过长期连续的重力观测，可以监测地壳垂直变形的趋势。
通过分析重力场的变化，可以揭示地震活动、火山活动等地质构造运动的特征和规律。
2. 岩石构造研究不同岩石的密度各异，而重力测量可以提供岩石密度的信息。
通过测量岩石的重力异常，可以推断不同岩石体之间的界面位置和形态，进而揭示出地下岩石的空间分布和变形。
这对地质学家探索岩石成因、岩浆作用等问题具有重要帮助。
3. 地质构造探测地质构造是地球上各类地质现象的总称，包括褶皱、断层、断裂等。
重力勘探可以通过测量重力场的异常变化，探测地下的褶皱、断层等构造的存在和分布。
通过与其他地球物理测量数据相结合，可以更全面地研究地质构造现象及其对应的地质事件。
四、重力勘探的局限性和挑战虽然重力勘探在地质构造研究中具有广泛的应用前景，但也存在一些局限性和挑战。
首先，重力测量所得的数据具有一定的噪声和误差，需要进行数据处理和校正，以提高数据的准确性。
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，
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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
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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2012.
地球重力场
图1地球外部任一点单位质量所受的力
地球重力场
地球全部质量M E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
F
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。G的公认值在
（二）重力随时间的变化 重力随时间的变化分为短周期变化和长周
期变化。 短周期变化与天体运动有关。
1）日、月相对位置的改变，使其对地球上某点 的引力不断变化，从而造成重力的变化。 2）引力的变化可以引起地壳变形，即固体潮， 也会造成重力的变化。
长周期变化与地壳内部物质变动及构造运 动有关。
（三）重力异常
3、重力仪主要技术指标
❖ （1）灵敏度（能读出最小值） ❖ （2）准确度（系统误差） ❖ （3）精确度（偶然误差） ❖ （4）稳定性（零点飘移） ❖ （5）一致性（不同仪器观测结果是否一致）
二、重力勘探工作方法
❖ （一）重力工作的程序 ❖ （二）重力工作设计 ❖ （三）重力野外工作 ❖ （四）资料整理、综合研究、报告编写 ❖ （五）异常验证、再解释
国际（SI）单位制中是 6.67 1011m3/kg • s2 ；在常用（CGS） 单位制中是 6.67 10 8 cm3/g • s2 。它在数值上等于质量各 1g、中心相距1cm的两个质点之间的作用力。在SI单位制 中力的单位是牛顿（N）、1N=105dyn（达因）。
若地球自转角速度为 ω ，有A点到地球自转轴的垂直 距离为r。根据力学知识，A点m质量的物体所受到的惯性
四、岩（矿）石的密度
第二节 重力仪及重力勘探工作方法
重力法勘探技术解析与地下岩溶水位监测
重力法勘探技术解析与地下岩溶水位监测引言：勘探技术在地下资源探测和工程建设等领域发挥着重要作用。
重力法勘探技术作为一种非破坏性、高精度的测量方法，在地下岩溶水位监测中具有广泛应用。
本文将对重力法勘探技术进行详细解析，并探讨其在地下岩溶水位监测中的应用。
一、重力法勘探技术概述重力法勘探技术是通过测量地球表面上单位质量物体所受到的地心引力加速度，以推断地下物质分布和性质的一种方法。
其基本原理是根据万有引力定律，通过测量某一点上物体所受到的地心引力加速度，间接推导出地下岩层、矿床或其他物质的密度分布情况。
二、重力法勘探技术的工作原理重力法勘探技术的工作原理是基于牛顿引力定律，即质点间的引力与它们的质量成正比，与它们的距离的平方成反比。
在地球上，重力加速度的大小与所处位置的高度有关，一般情况下，重力加速度在相同纬度上是基本相等的。
通过测量不同地点的重力加速度，可以间接推算出地下岩溶水位的变化情况。
三、重力法勘探技术的应用重力法勘探技术在地下岩溶水位监测中具有重要的应用价值。
通过测量岩溶地区地下岩石密度的变化，可以判断地下水位的高低以及地下水的流动情况。
地下岩溶水位监测对于灌溉、地质灾害预测等具有重要意义，因此重力法勘探技术在这方面得到了广泛应用。
四、重力法勘探技术在地下岩溶水位监测中的案例分析以某岩溶地区为例，采用重力法勘探技术对地下岩溶水位进行监测。
通过在不同时间和地点测得的重力加速度数据，得到地下岩石密度的分布图。
通过对比不同时间的数据，可以准确地判断地下岩溶水位的变化情况。
该技术的高精度和可靠性为地下岩溶水位监测提供了重要的参考依据。
五、重力法勘探技术的优势及挑战重力法勘探技术相比于其他勘探技术具有以下优势：非破坏性、高精度、成本较低。
然而，该技术在实际应用中也面临一些挑战，如数据采集的复杂性、数据分析的复杂性等。
六、结论重力法勘探技术作为一种非破坏性、高精度的测量方法，在地下岩溶水位监测中具有重要应用价值。
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2章 重力测量野外工作方法及观测数据
代表改正的意思
第三节
重力仪测量的野外观测方法及零点改正
一、 单次观测法
(四)、 零点改正 1、有基点网的情形 2、无基点网的情形
一. 单次观测法 (四)、 零点改正
2、无基点网的情形: ( 设立基点进行零点改正
第三节
重力仪测量的野外观测方法及零点改正
一、 单次观测法 二 、 重复观测法
第三节
二、基点网的平差
(四)、 进行基点网平差
1、对单个环路 2、对多个环路
(四) 进行基点网平差
1、对单个环路
1)求平差系数 K=闭合差/闭合时间 代表平差 2) 求某一边的平差值
g i Kti
g K ti 0
i 1 m
3) 各边平差值之和必须满足
二、基点网的平差
(四)、 进行基点网平差
测点 1、 图示 基 点
总 基 点
一、 基点网的建立: 2、有关术语的理解 基点: 重力测量的起算点和基准点 基点网: 测区选择的一系列控制基点所构成 的控制网。 普通网： 重力测量时一系列测点所组成的 观测网。
第二节 重力基点网
一、 基点网的建立
二、 建立基点和基点网的主要目的 三、 建立基点网的要求
第二章 重力测量野外工作方法及观测数据的整理
第一节 不同勘探阶段的重力测量
第二节 重力基点网 第三节 重力仪测量的野外观测方法及零点改正 第四节 基点网观测数据的整理 第五节 重力仪观测结果的外部改正 第六节 布格重力异常的计算和图示
第一节 不同勘探阶段的重力测量
一、 重力勘探的分类及各阶段的主要特点和目的 二、 重力测量的分类及其基本形式
重力仪测量的野外观测方法及零点改正
二 、 重复观测法
重力勘探—工作方法
第三章重力勘探工作方法重力勘探的全部工作过程包括：1）根据地质任务和收集有关的地质、物探资料，现场勘察进行工作设计；2）按照设计要求进行野外测量，即采集原始重力数据资料并进行计算整理和绘制各种图件；3）处理解释，编制报告，得出地质结论。
明确施工地区的地质任务之后，有必要收集本区及相邻地区的地质和地球物理资料，熟悉当地的自然地理条件，对重力勘探的可行性进行研究，弄清楚进行重力工作的有利因素和不利条件。
如探测对象的剩余质量能否在地表产生足够被仪器感觉到的异常等，如果无可靠资料，则应进行试验工作。
对一些干扰因素，如恶劣的地表条件等，也应采取措施消除影响。
§3.1 野外工作技术一、工作比例尺和测网的选择工作比例尺一般是根据地质任务、探测对象的大小及异常的特点来确定的。
工作越详细，要求比例尺越大，单位面积内的测点就越多，对重力异常的研究详细程度就越高。
通常在煤田的普查勘探中，采用比例尺较小，目的是圈定煤田边界、含煤盆地内较大断裂构造和煤系地层基底的起伏等。
在详查和精查勘探中比例尺较大，可从1:10000～1:500，目的是详细研究工作地区的重力场分布规律和特点，进而确定局部地质构造，或岩矿体的位置、产状和其范围大小等问题。
重力测量的方式常采用剖面测量和面积测量。
面积测量是基本工作方式，即在工作地区的地面上按照一定的距离布置若干测线，每条测线上又按一定距离布置若干测点，这些测线和测点的纵横连线构成重力测网。
测网的每个结点都是重力测点；测网结点的密度称为测网密度。
测网的形状和密度是根据地质任务和工作比例尺确定的。
测线方向尽可能垂直勘探对象的走向方向，如无明显走向，应采取正方形测网。
测网的密度应保证在相应比例尺的图上每平方厘米有1～3个测点，在异常地段可根据需要加密测点。
二、重力测量的精度重力测量的观测精度是检验观测质量的重要标志，又是决定技术措施、经济计划的重要指标。
对精度的要求应保证地质任务的需要，即能够反映出探测对象引起的最小异常。
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。
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第三章重力勘探工作方法重力勘探得全部工作过程包括:1）根据地质任务与收集有关得地质、物探资料,现场勘察进行工作设计;2）按照设计要求进行野外测量,即采集原始重力数据资料并进行计算整理与绘制各种图件;3）处理解释,编制报告,得出地质结论。
明确施工地区得地质任务之后,有必要收集本区及相邻地区得地质与地球物理资料,熟悉当地得自然地理条件,对重力勘探得可行性进行研究,弄清楚进行重力工作得有利因素与不利条件。
如探测对象得剩余质量能否在地表产生足够被仪器感觉到得异常等,如果无可靠资料,则应进行试验工作。
对一些干扰因素,如恶劣得地表条件等,也应采取措施消除影响。
§3、1 野外工作技术一、工作比例尺与测网得选择工作比例尺一般就是根据地质任务、探测对象得大小及异常得特点来确定得。
工作越详细,要求比例尺越大,单位面积内得测点就越多,对重力异常得研究详细程度就越高。
通常在煤田得普查勘探中,采用比例尺较小,目得就是圈定煤田边界、含煤盆地内较大断裂构造与煤系地层基底得起伏等。
在详查与精查勘探中比例尺较大,可从1:10000～1:500,目得就是详细研究工作地区得重力场分布规律与特点,进而确定局部地质构造,或岩矿体得位置、产状与其范围大小等问题。
重力测量得方式常采用剖面测量与面积测量。
面积测量就是基本工作方式,即在工作地区得地面上按照一定得距离布置若干测线,每条测线上又按一定距离布置若干测点,这些测线与测点得纵横连线构成重力测网。
测网得每个结点都就是重力测点;测网结点得密度称为测网密度。
测网得形状与密度就是根据地质任务与工作比例尺确定得。
测线方向尽可能垂直勘探对象得走向方向,如无明显走向,应采取正方形测网。
测网得密度应保证在相应比例尺得图上每平方厘米有1～3个测点,在异常地段可根据需要加密测点。
二、重力测量得精度重力测量得观测精度就是检验观测质量得重要标志,又就是决定技术措施、经济计划得重要指标。
对精度得要求应保证地质任务得需要,即能够反映出探测对象引起得最小异常。
通常,就是以观测误差来表示精度得。
观测误差越小,精度越高。
观测精度得计算方法就是要对测点进行检查观测,检查工作量就是总工作量得10％左右,也就就是对均匀分布于施工地区得10％左右测点进行重复观测,最后计算出均方根误差作为重力测量得精度。
均方根误差得计算公式为式中——第i个检查点得原始观测值与检查观测值两者得平均值与原始观测值(或检查观测值)之差;n——检查点数;m——为所有检查点总得观测次数;一般要求ε小于探测对象引起得最大异常得1／3～1／4。
要查明异常得细节时,还应有更高得精度要求。
三、基点与基点网总基点与基点,它们就是经过高精度重力观测得点。
总基点就是用来作为相对重力测量得起算点。
进行面积测量时,还设立若干基点,这些基点均匀分布于测区内与总基点一起构成基点网。
基点网得作用就是:检查重力仪在工作过程中得零位移情况,确定零位移校正系数;控制普通观测点得精度,减少积累误差;随时检查仪器得工作状态。
如果工作区面积不大,可不设基点网,只要有一个基点作为重力测量得起算点即可,并采取适当得工作方法,利用基点检查仪器工作状态与确定零位移校正系数。
总基点(或不设基点网得基点)应选择在交通方便、标志明显得非异常地域上,作为相对重力测量得正常重力场。
要求:①精度比普通测点高出1倍以上。
②平差为零四、野外观测方法进行重力测量时,要从基点开始,然后逐个进行普通点观测,最后在某一基点结束观测。
零位移线性得标准就是两基点间零位移得直线连线与该树点之间实际零位移曲线得最大差值应小于观测均方根误差ε。
1）读数:普通点读2～3个数,取平均。
2）在规定时间内起止于基点3）小测区可只有一个基点4）记录:24小时制,分钟为单位五、仪器试验工作1）静态试验2）动态试验3）一致性试验4）格值得标定六、测地工作①测点位置坐标②高程(精度要求高)§3、2 重力资料得初步整理一、目得求得消除仪器零点漂移之后各测点相对于基点得相对重力值。
二、零位移校正方法例如,设从基点A开始进行观测,经过一段时间后于基点B结束观测(图6、1-2),在A、B两点获得重力差值,观测时刻分别为t A、t B,但两基点得重力差就是已知得,并且就是高精度得。
如果在这段时间内零位移就是线性得,则该时间内得零位移系数为如果没有设立基点网,只有一个基点,则只能利用一个基点来计算零位移系数。
从基点开始观测,经过一段时间再返回该基点观测,基点两次观测值之差为,经过了时间,则零位移系数为第i点得零位移校正值为式中——i点观测时刻与开始在基点观测时刻之差。
§3、3 重力资料得校正地面上任一点得重力值都由该点所在纬度、周围地形、固体潮及岩(矿)石得密度变化等因素决定。
其中固体潮得影响很小,一般可忽略不计;纬度变化得影响较大,可达500000 g、u、,约为重力平均值(9800000g、u、)得0、5％;地形高差影响次之,可达1000 g、u、。
相对于这两种干扰而言,重力异常就是十分微弱得。
例如,储油构造得重力异常不超过100g、u、,仅为重力平均值得0、001％,金属矿得重力异常更小,不超过10 g、u、,可见要从强干扰中提取如此微弱得异常,高精度地进行各项校正具有何等重大得意义。
一、地形校正地形起伏往往使得测点周围得物质不能处于同一水准面内,对实测重力异常造成了严重得干扰,因此必须通过地形校正予以消除。
其办法就是:除去测点所在水准面(图6、3-1中MN)以上得多余物质,并将水准面以下空缺得部分用物质填补起来。
由图6、3-1可见,测点O所在水准面以上得正地形部分,多余物质产生得引力得垂直分量就是向上得,引起仪器读数减小。
负地形部分相对该水准面缺少一部分物质,空缺物质产生得引力可以认为就是负值,其垂直分量也就是向上得,亦使仪器读数减少。
可见,测点周围地形不论就是而于测点还就是低于测点,都造成重力测量结果比地形平坦时小。
由此,地形校正值总就是正值。
实际工作中,地形校正按以下步骤进行:首先,在详细得地形图上,用量板将测点周围得地形划分成许多扇形小块。
然后分别计算这些小块在该点产生得重力值并相加,就获得了该点得重力校正值。
现已经在计算机上实现了按照测网进行得地形校正,从而使校正精度大为提高。
二、中间层校正地形校正之后,测点所在平面与重力测量起算点所在基准面之间存在有水平中间层质量,要消除这部分质量对测点得影响,需要进行中间层校正,校正后就相当于测点与基准面之间无质运存在。
中间层可当作一个厚度为(单位为m),密度为得无限大水平均匀物质面。
由于地壳内物质每增厚1m,重力增加约0、419、g、u、,故中间层校正值为(3-1) 当测点高于大地水准面或基准面时,取正,反之取负。
我国与世界大多数国家都取中间层密度值为2、678g／cm3。
图3-2 中间层校正原理用3-3 高度校正原理三、自由空间(高度)校正经过上述两项校正后,测点与大地水准面或基准面间还存在一高程差(图3-3),为消除这个高程差对实测值得影响,必须进行高度校正。
将地球当作密度呈均匀同心层分布得旋转椭球体时,地面每升高1m重力减少3、086g、u、,所以高度校正值为(g.u.) (3-2)测点高于大地水准面或基准面时,取正,反之取负。
高度校正与中间层校正都与测点高程有关,因此常把这两项合并起来,统称为布格校正,以表示,则(g.u.) (3-3)应当指出,上述三项校正都就是在将地球作为密度均匀体得条件下导出得。
实际上,地表实测重力值总就是密度均匀体与造成局部范围密度不均匀得地质体(简称密度不均匀体,如构造,岩、矿“体等)得综合影响。
上述校正仅消除了起伏地形上各测点与大地水准面或基准面间密度均匀体对实测重力值得影响,并没有消除密度不均匀体得影响。
因此,对校正后仅由密度不均匀体引起得异常而言,各测点仍在起伏得自然表面上。
(四) 正常场校正在大面积测量中,各测点得正常场校正值可直接由正常重力公式(6、1-7)计算。
小面积重力测量不用上述绝对校正方法,而只作正常场得相对校正(纬度校正)。
当测点与总基点不在同一纬度时,测点重力值包括了总基点与测点间得正常重力差值,这时正常场校正值按下式计算(g.u.) (3-4)式中为测区得平均纬度,D为测点与总基点得纬向(南北向)距离,单位为km。
在北半球,当测点位于总基点以北时,D为正,反之为负。
布格异常:经过地形校正、布格校正与正常场校正后得重力异常。
分为两种:①小面积测景(如局部地质调查或矿产评价)获得得相对布格异常,其计算公式为(3-5) 式中为测点得重力观测值,为总基点得重力值。
②大面积测量(如地壳及上地幔探测、区域地质调查或大范围油气普查)中获得得绝对布格异常。
绝对布格异常仅由地壳密度分布不均匀引起,其表达式为(3-6) 式中为测点所在纬度得正常重力值。
§3、4 重力异常图得到各测点得重力异常之后,为了形象地显示重力异常得全貌,便于解释推断引起异常得地质原因,总就是把重力异常用各种图件表示出来,这些图件称为重力异常图。
通常主要绘制得异常图有以下三种:1.重力异常平面等值线图重力异常平面图得绘制方法与地形等高线得绘制方法类似,就是按照设计要求得比例尺,把测点得坐标位置全部标在图上,然后注明每一点得重力异常值,再按一定得异常值线距用线性内插得方法把异常使相同得点连起来。
等值线一般都取整数,等值间距—般不小于异常均方误差得2～3倍。
等值线得勾制方法与地形等高线得勾制方法相似。
重力异常平面图表示了全区重力异常得平面分布特征及变化规律。
图件反映了测区内重力异常得位置、特征、走向及分布范围。
2.重力异常剖面图此图就是进行异常定性与定量解释得基本图件。
其作法就是:以测量剖面为横轴,按工作比例尺将测点分布在横轴上,并按适当比例尺在纵轴上标记重力值,然后将各测点得重力值用点标在图上.并用折线将它们连接起来。
3.重力异常剖面平面图其作法就是:将测区内各测线按工作比例尺与实际位置绘在图上,并按一定比例尺绘出各测线得重力异常剖面曲线。
这类图件常用于大比例尺重力测量中,可对比各剖面异常得平面分布特征,了解测区内重力异常得全貌,较清楚地展示异常得走向与细节变化。