采矿地球物理理论与技术 第十四章 开采引起的重力场
地球物理学概论(重力勘探)
2、火成岩（2.5～3.6 g /cm³）
（1）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由 酸性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁 暗色矿物含量增多密度逐渐加大。
（2）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成 同一岩体不同岩相带，由边缘相到中心相， 密度逐渐增大；
（3）不同成岩环境(如侵入与喷发)也会造成同一岩 类的密度有较大差异，同一成分的火成岩密 度，喷出岩小于侵入岩。
attraction.
To the left is a “gravimeter” which measures the force of
gravity in the earth.
（一）重力仪分类：
石英弹簧重力仪 机械式重力仪 金属弹簧重力仪
按结构分
振弦重力仪（海上）
电子式重力仪
超导重力仪 （实验室）
地球物理学概论 地球重力场
中国大陆地区布格重力异常
中国大陆地区自由空间重力异常
中国区域地质图
第一节 重力勘探理论基础
一、重力场（gravity field）
（一）重力 （gravity）
P F C
P—重力
C—惯性离心力，
F—地球质量对物体m的引
力,
而引力 F 服从万有引力定律，即：
器 的干涉条纹数目直接代表下落距离(即S=Nλ/２，N为
干涉条纹数)。这些干涉信号由光电倍增管接收，转换
成电信号，放大后与来自石英振荡器的标准频率信号
同时送入高精度的电子系统，以便计算时间间隔与干
涉条纹数目，从而精确得到S１、S2、S3、 S4 。
2
上抛下落对称观测可避免残存空气阻力、时间测
定、电磁等影响带来的误差，物体被铅垂上抛后，
基于重力场的地球物理反演技术研究
基于重力场的地球物理反演技术研究地球物理反演是指通过观测地球物理场，利用数理方法和计算模型，推导出地下地质体的物理参数分布和结构特征的过程。
重力场是地球物理学中一种重要的测量物理场，具有广泛的应用价值和研究意义。
利用重力场进行地球物理反演技术研究，可以揭示地球内部的结构和演化过程，为资源勘探、地质灾害预测和环境监测等领域提供重要支持和依据。
一、重力场的基本原理重力场是由地球质量引起的引力场，每个地球质点都会在其周围产生引力。
重力场的强度与质点的质量成正比，与离质点的距离成反比。
通过测量重力加速度，可以间接测量地下质量变化和地质体的物理特征。
二、地球物理反演技术研究方法地球物理反演技术主要包括正问题和逆问题。
正问题是指根据给定的地下模型，计算预测地球物理场的数学模型。
逆问题则是根据实测地球物理场数据，推导出地下模型的过程。
1. 正问题模拟法正问题模拟法是通过数值计算模拟生成地球物理场数据，基于已知地下模型和遥测测点的位置。
根据物理原理，利用有限差分法、有限元法等数值方法，模拟生成重力场数据，对比模拟结果与实测数据，验证数值计算模型的可靠性和准确性。
2. 反问题求解法反问题求解法是利用实测重力场数据，推导出地下模型的物理参数和结构特征。
经过滤波处理和修正，根据反问题的求解方法，如反演算法、统计分布、概率分析等，从实测数据中提取有用的信息，得到地下物质的空间分布和差异性。
三、重力场反演技术在资源勘探中的应用1. 矿产资源勘探重力场反演技术在矿产资源勘探中具有重要的应用价值。
通过测量地球重力场数据，分析地下含矿物质的密度差异，推导出矿床的空间分布和规模。
结合地震、电磁等多种地球物理方法，在矿产勘探中实现多参数联合反演，提高勘探效率和准确性。
2. 油气资源勘探重力场反演技术在油气资源勘探中也有广泛的应用。
通过测量地下岩层的密度变化，推导油气藏的空间分布和容积，为油气勘探提供重要的地质信息。
利用重力数据配合地震数据等其他地球物理数据，实现多参数反演，提高油气勘探的成功率和效益。
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。
重力场与重力勘探复习资料
重力场与重力勘探1.重力勘探的必要条件是勘探目标与围岩之间必须具有能够引起可观测异常的密度差。
有利条件是这个密度差要比较大, 围岩本身的密度没有明显的变化; 勘探目标的埋藏深度要比较浅; 重力测区内非研究对象引起的重力变化小; 地表地形比较平坦等。
由于重力法依据的是物质之间的密度差异2.重力勘探的必要条件是勘探目标与围岩之间必须具有能够引起可观测异常的密度差。
有利条件是这个密度差要比较大, 围岩本身的密度没有明显的变化; 勘探目标的埋藏深度要比较浅; 重力测区内非研究对象引起的重力变化小; 地表地形比较平坦等。
由于重力法依据的是物质之间的密度差异3.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的差异引起的重力变化, 称为重力异常4.若在大地水准面上的A点进行观测, 令地下岩石的密度均匀分布且都为σ0 时, 其正常重力为gφ。
当A点附近的地下有一个密度为σ的地质体存在, 且其体积为V 时, 这个地质体相对于四周围岩便有一个剩余密度Δσ5.引起重力异常的原因是由地质体的剩余质量所产生的引力在重力方向或者铅垂方向的分量6.重力仪的特点：由两部分构成，静力平衡系统和测读机构组成。
7.零点读数法的优点：扩大了直接测量范围, 减小了仪器的体积, 以相同的灵敏度在各点施测, 读数换算较易于实现线性化等。
8.影响重力仪精度的因素：温度影响、气压影响、电磁力影响、安置状态不一致的影响、零点漂移。
9.重力仪读数随时间而改变的现象称为零点飘移10.重力勘探分类: 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.11.重力异常的精度, 一般用异常的均方误差来衡量, 它包括重力观测值的均方误差和对重力观测值进行校正时各项校正值的均方误差。
12.基点网的作用在于: 控制重力普通点的观测精度, 避免误差的积累; 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; 推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。
地球物理勘探技术在煤炭勘探中的应用
地球物理勘探技术在煤炭勘探中的应用地球物理勘探技术是一种通过利用地球物理现象和相应的测量方法，对地下物质的性质和分布进行研究的技术手段。
在煤炭勘探中，地球物理勘探技术发挥着重要的作用。
本文将从地震勘探、电磁勘探和重力勘探三个方面，介绍地球物理勘探技术在煤炭勘探中的应用。
一、地震勘探地震勘探是利用地震波在地下的传播特性对地下结构进行勘探的技术手段。
在煤炭勘探中，地震勘探可以用于寻找煤层和判断煤层的分布情况。
通过发送地震波，观测地震波传播的速度和路径，可以得到地下煤层的厚度、构造特征等信息。
例如，在煤炭勘探中，可以利用爆破或震源车辆产生人工地震波，通过地表上的地震仪观测地震波的到达时间和振幅，进而推断地下煤层的存在和分布。
此外，地震勘探还可以通过分析地震波的反射和折射特征，获取煤层的物理参数，如速度、密度等，从而进一步了解煤炭资源的质量和储量。
二、电磁勘探电磁勘探是利用地下物质对电磁场的作用，测量地表电磁场的变化，从而推断地下物质的分布和性质的技术手段。
在煤炭勘探中，电磁勘探可以用于寻找煤层和判断煤层的储量和质量。
例如，通过利用人工电磁场源或自然地磁场的变化，观测接收地表电磁场的变化，可以获得地下煤层的导电性信息。
根据地下煤层的导电性与煤层的含煤量和含水量之间的关系，可以推断煤层的厚度、深度和分布情况。
此外，电磁勘探技术还可以用于检测煤层下的瓦斯赋存情况。
由于瓦斯对电磁场的响应是具有特殊特征的，通过观测地下煤层向上的瓦斯流动对电磁场的干扰，可以推断煤层下的瓦斯赋存情况，为煤炭开采提供重要的依据和指导。
三、重力勘探重力勘探是利用地球重力场的变化来推断地下物质的分布和性质的技术手段。
在煤炭勘探中，重力勘探可以用于寻找煤层和判断煤层的分布情况。
例如，在煤炭勘探中，可以通过在地表上测量地球重力场的变化，推断地下煤层的厚度和分布情况。
由于地下煤层比岩石密度小，所以在地球重力场中会产生一定的异常。
通过测量这种重力异常，可以判断煤层的存在和分布状况。
地球物理相关文献
地球物理相关文献地球物理研究中的重力勘探方法引言：地球物理学是研究地球内部结构、地球物质的物理特性和地球各层之间的相互关系的学科。
而地球物理勘探作为地球物理学的一个分支，是通过测量和分析地球的物理场，来了解地球内部结构和地下资源分布的方法。
本文将重点介绍地球物理勘探中的重力勘探方法。
重力勘探原理：重力勘探是通过测量地球表面的重力场，来推断地下物质的分布和性质。
重力勘探的基本原理是根据万有引力定律来测量地球表面上的重力加速度。
根据牛顿定律，两个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，在地球表面上，由于地下不同物质的分布和密度不同，引起的重力场也会有所变化。
重力勘探利用这种重力场的变化来推断地下物质的分布和性质。
重力勘探应用：重力勘探在地球科学研究和资源勘探中有着广泛的应用。
在地质勘探中，重力勘探可以用来识别地下构造的边界和异常，如断裂带、褶皱带等。
在石油勘探中，重力勘探可以用来确定油气藏的边界和储量。
在矿产勘探中，重力勘探可以用来寻找金属矿床、煤炭矿床和地下水资源等。
此外，重力勘探还可以用于地震预测、地质灾害监测和环境地球物理研究等领域。
重力勘探仪器：重力勘探主要使用的仪器是重力仪。
重力仪是一种测量重力加速度的仪器，通常采用弹簧测力计或震荡体测重仪原理。
重力仪测量的是地球表面上的重力加速度，需要进行一系列的校正，如地形校正、大气校正和仪器漂移校正等。
校正后得到的重力数据可以通过数字处理和解释，得到地下物质的分布和性质。
重力勘探数据处理与解释：重力勘探数据处理与解释是重力勘探中的关键步骤。
数据处理包括数据滤波、数据平差和数据反演等过程，旨在去除噪声和提取地下信息。
数据解释则是根据重力异常的形态、大小和分布等特征，来推断地下物质的性质和分布。
在数据解释中，常用的方法有重力异常剖面解释、重力异常异常解释和重力异常反演等。
结论：重力勘探作为地球物理勘探的重要方法之一，具有广泛的应用前景。
重力勘探地球物理教程
前
言
自从牛顿发现了万有引力定律之后，一切物体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，下降速度的递增率就是重力 加速度，简称重力，用g来表示。伽里略首先证明了地球上的某一固定点，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并具有同心层状结构的理想球体，则地球对位于 地球表面上的物体的吸引力应当到处相同，且重力应当有唯一的恒定值。事 实上，地球是非球形的并且是旋转的，内部构造与物质成分是不均匀的，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。
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勘探地球物理教程
——重力勘探
授课人：孟令顺
1
主要内容
1
前
言
2
3
重力勘探的理论基础 重力测量与资料整理 地质体参数的计算
4
5 6
重力异常的划分 重力勘探的应用
2
重力勘探是地球物理勘探中的一个主要分支。它是通过测量地面上 各点的重力场值以及岩矿石的密度差异来研究和寻找地质构造、金属矿体 以及与之有关的各类问题。
8
二个长期变 化分量
引力场强度:占地球重力场的99.9%，起决 定性作用 离心力场强度，最大只有0.0339m/s2,只占 重力场的1/300
地球重力 场的组成
一个时间变 化分量
重力固体潮：日、月等天体对地面物质 最大吸引力平均只有0.24×10－5 m/s2
9
三、重力位
由物理学可知，在保守力场中，还可用位函数来研究场的特征。 重力位的物理意义可以理解为场力所做的功。假设在质点的质量为m 的引力 场中，引力位的定义为，移动单位质量从无穷远到该点场力所做的功。可以证明 ，质点引力位 。如果一个质量为M 的物体所产生的引力位应为各质
《地球物理学概论》知识点
一、名词1.正演（问题）：根据地下地质构造的特征、地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数来研究相应地球物理场的变化特征。
2.反演（问题）：根据地球物理场的变化特征来推断地下地质构造特征、地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数3.重力勘探：通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造和寻找矿产的一种物探方法。
4.零长弹簧：5.零点漂移：在实际观测中，由于重力仪本身的弹性疲劳、温度补偿不完全以及日变等因素的影响，会使读数的零点值随时间而变化，这个变化称为零点位移。
6.重力场强度：在地球上某一位置上单位质量的质点所受到的重力。
7.大地水准面：人们将平均海平面顺势延伸到陆地下所购沉的封闭曲面视为地球的基本面，并称其为大地水准面。
8.重力异常:指地下物体密度分布不均匀引起的重力随空间位置的变化。
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的差异引起的重力变化称为重力异常。
9.自由空间重力异常：对所测得的重力异常只做高度和正常场校正。
10.布格重力异常：对所测得的重力异常做高度校正、中间层校正和正常场校正。
11.均衡重力异常：对自由空间异常进行中间层校正、局部地形校正和均衡校正所得。
12.三度体:要求各个方向均为有限量的地质体13.二度体：对于某一方向而言是无限延伸的，要求在这个方向上的埋深、截面形状、大小和物性特点均稳定不变的物体。
14.特征点法：利用实测重力异常曲线的半极值点或具有其他特征的点进行矿体形态和产状的计算成为特征点法。
15.磁法勘探：利用地壳内各种岩（矿）石间磁性差异多引起的磁场变化（称为磁异常）来寻找有用矿产和查明地下地质构造的一种物探方法。
16.磁异常：地壳内各种岩（矿）石间磁性差异引起的磁场变化。
17.磁场强度：单位电荷在磁场中所受到的力。
18.磁感应强度：磁化磁场T与附加磁场T’的合成量称为磁感应强度。
19.磁化率：物体被磁化的难易程度。
采矿地球物理学概论 (单页)
采矿地球物理学概论考点采07-4班内部资料往年版本仅供参考1．名称解释（1）P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
（2）P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
（3）P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
（4）P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
（5）P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
（6）P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
（7）P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
（8）P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
（9）P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
（10）P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
（11）P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
（12）P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直（13）P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
（14）P91 Kaiser记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser效应。
（15）P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
采矿地球物理学概论 第八章 微重力
M 32 1.30 M 21
上式表明，在第二、三测量段压出量比上一段增加 了30%。同样，在第四纪和三叠纪一、二测量段，其值 为400%。
第四纪的压出强度为50%，而PPGR3-1表示，该动 力过程只出现在下部分。但PPGR4-1表明。在第四次测 量时，压出活动已降低。
2020/3/21
160
120
80
40 10
0 40
1
H， m
20
30
2
40 46
距离，m
1
图8-8 煤柱与巷道上方△Ｗzzw分布
根据Fajlclewicz的研究，△Ｗzzw的负振幅与巷道中非充填 部分的体积成比例关系，这样就可以计算开采后充填的程度。
2020/3/21
8.7 揭露井筒周围岩层条件及变形
确定井筒周围岩层密度的方法称之为重力垂直剖面法 PPGR（某个岩层的重力是五倍厚上覆岩层重力的叠加）
2020/3/21
μGal
(RBGA)i-1
80
40
Ti-1
0
(AMP)
-40 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66
测量长度
点号
图8-4 微重力异常的趋势及变化幅度
2020/3/21
tgA AMP L
（8-5）
波兰与德国的研究结果表明，AMP(t)和Ｅ(t)存在着如下关系：
g R
0
(hd+hs)－２πGρhd+２
πGρhg+△gt+△gg
（8-3）
=0.3086(hd+hs)+0.04187(ρghg-ρdhd)+△gt+△gg
地球物理找矿法(二)
重力勘探——重力勘探工作
重力异常的单位为毫伽，它是l伽的千分之一(伽是重力 加速度的单位，在C．G．S．制中，1伽=1厘米／秒2)。 重力加速度的值约980000毫伽。重力勘探中常见的重 力异常只有几个毫伽，要求测量的精度在0.01毫伽左 右，即要求测量重力的仪器必须能够测量出重力加速 度1／108的变化。重力仪实质上是一个极其灵敏的弹 簧秤，弹簧上带有重荷。重力有变化，重荷平衡位置 就会有位移。由于位移非常小，须用精密的光学方法 来测量。现代重力仪的灵敏度极高，达到0.01毫伽。 仪器约重3公斤，携带方便。
电法勘探——充电法
在矿体露头上或已被钻孔(或坑道)揭露的矿体上，埋置 供电电极A，用导线接到电源的正极，另一供电电极B 打在离矿体相当远(无限远)的一个点上，接电源的负极， 然后接通电源向矿体充电。如矿体很小，而且埋深很 大，则A点(矿体)相当于一点电源。它在地表的电位等 值线呈同心圆状。如果矿体有一定的规模，导电性很 好(电阻率近于零)，同时围岩电性均匀，但电阻率很大， 在此情况下，充入矿体内的电流几乎不产生电位降。 这时整个矿体成为一等位体。矿体表面就是等位面。
重力勘探——地球的重力场
地球具有重力场。地球的形状类似一旋转椭球体，其 赤道直径大于两极的直径。重力加速度g在海平面上随 地理纬度φ而变化。因为地球本身在旋转，所以计算地 球重力时，还要考虑到由于地球旋转所产生的离心力。 此离心力在高纬度区较小，在赤道上最大。考虑到离 心力的影响，重力加速度g与纬度响的关系可写成：
∆V = =
ρI 1 1 ρ (− I ) 1 1 ( − )+ ( − ) 2π rAM rAN 2π rBM rBN
ρI 1 1 1 1 ( − − + ) 2π rAM rAN rBM rBN
采矿学第十四章
第一节 煤田划分为井田
第二节 矿井资源/储量、设计生产能力和服务年限
第三节 井田开拓的内容及开拓方式分类
重点：煤田划分为井田，矿井储量、生产能力和服务 年限的关系。
难点：井田开拓的概念和井田开拓方式分类。 教学目标：掌握井田开拓的基本概念、井田开拓方式
及其优缺点和适用条件，具备根据不同煤层赋存条件 选择合理的井田开拓方式，并对其进行优化；
一、矿井资源/储量
2.煤炭资源/储量分类
（3）地质可靠程度分为探明的、控制的、推断的、预测的。 控制的煤炭资源／储量的地质可靠程度 a） 煤层的厚度、结构已基本查明，煤层对比可靠，可采煤层的连续性 已基本确定，煤类、煤质特征及煤的工艺性能已基本查明，岩浆岩对煤 层、煤质的影响已基本查明； b） 煤层底板等高线已基本控制，落差等于和大于50m的断层已经基本 查明； c） 各项勘查工程（物探、钻探、采样及其他等）已达到详查阶段的控 制要求。
一、矿井资源/储量
2.煤炭资源/储量分类
（3）地质可靠程度分为探明的、控制的、推断的、预测的。 预测的资源量（334）? 勘查工作程度达到了预查阶段的工作程度要求。在相应的勘查工程控制 范围内，对煤层层位、煤层厚度、煤类、煤质、煤层产状、构造等均有 所了解后，所估算的资源量。 预测的资源量属于潜在煤炭资源，有无经济意义尚不确定。
一、矿井资源/储量
2.煤炭资源/储量分类
（3）地质可靠程度分为探明的、控制的、推断的、预测的。 探明的煤炭资源／储量在地质可靠程度 a） 煤层的厚度、结构已经查明，煤层对比可靠，可采煤层的连续性已 经确定，煤类、煤质特征及煤的工艺性能已经查明，岩浆岩对煤层、煤 质的影响已经查明； b） 煤层底板等高线已严密控制，落差等于和大于30m的断层已经详细 查明（在地震地质条件好的地区，落差等于和大于20 m的断层已经详细 查明）； c）各项勘查工程（物探、钻探、采样及其他等）已达到勘探阶段的控制 要求。
地球物理学在矿产资源勘探中的应用
地球物理学在矿产资源勘探中的应用地球物理学是研究地球内部物理现象及其与地球表面地质关系的一门学科。
在矿产资源勘探中，地球物理学起着至关重要的作用。
通过地球物理勘探技术，可以非常有效地帮助人们找到地下的矿产资源，为资源的开发提供基础数据，本文将介绍地球物理学在矿产资源勘探中的应用。
一、地震勘探地震勘探是地球物理学常见的一种方法，通过地震波在地下的传播以及反射、折射、透射等现象，来研究地下构造和矿产地质情况。
地震勘探的基本原理是利用草图等方式记录地震波在地下的传播路径和能量变化规律，进而推断地下结构和矿产资源的分布。
二、重力勘探重力勘探是利用地球重力场在地表产生的变化来研究地下构造和资源分布的一种方法。
根据地下岩石的密度差异，测量地表重力场的变化，并通过数学模型将数据分析成地质剖面图。
重力勘探可以帮助确定矿产资源的赋存方式、储量分布以及储集条件。
三、电磁法勘探电磁法勘探是利用地下岩石对电磁场的响应来研究地下构造和矿产资源的一种方法。
通过在地表放置电磁探测仪器，测量地下岩石对电磁场的响应情况，可以推断出地下岩石的电导率分布和储集情况，从而帮助确定矿产资源的位置和性质。
四、地热勘探地热勘探是利用地球内部的热流分布来研究地下构造和资源情况的一种方法。
通过在地表安装温度计等仪器，测量地下的热流分布情况，可以推断出地下岩石的热导率和热储存情况，为矿产资源的勘探和开发提供重要的地质信息。
五、磁法勘探磁法勘探是利用地下岩石的磁性差异来研究地下构造和矿产资源的一种方法。
通过在地表放置磁力计等仪器，测量地下岩石对地磁场的响应情况，可以推断出地下岩石的磁性特征和储藏情况，从而帮助确定矿产资源的分布和类型。
综上所述，地球物理学在矿产资源勘探中发挥着重要的作用。
通过地震勘探、重力勘探、电磁法勘探、地热勘探和磁法勘探等多种方法的应用，可以获得地下构造和矿产资源的有关信息，为矿产资源的勘探和开发提供科学依据。
在未来的矿产资源勘探中，地球物理学将继续发挥重要的作用，为人们揭示地下资源的奥秘，推动资源的合理利用和保护。
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，
采矿地球物理学简答题(100字版)
1．采矿地球物理学中哪些方法属于主动性的，哪些属于被动性的，举例说明。
只被动地接收数据，属于被动方法；主动探测，然后接收数据，属于主动方法。
采矿地球物理学中常用的主动方法有：声波法，雷达法，坑透法，激发声发射法等；被动方法有：采矿微震法，采矿声发射法，电磁辐射法，重力场法，电阻法，红外遥感法等。
2. 简述地球的物理场。
地震场：地球内部能量在瞬间释放时引起的地球快速颤动为地震，地震分布的空间称作地震场。
地磁场：固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。
地磁力线分布的空间称作地磁场。
重力场：地球上某处的重力是该处所受的地心引力与地球自转离心力的合力。
重力分布的空间称作重力场。
温度场：地球内部温度分布的空间称作地球温度场。
3. 简述地球的内部构造。
在地下几十公里的深处，存在着一个地震波速度的间断面，称为莫霍面。
莫霍面以上的介质称为地壳。
从莫霍面到地下2900km深处这一层称之为地幔，分为上地幔和下地幔。
从地幔向下直至地球的中心称为地核，分为外核和内核。
外核和地幔的分界面是另一个速度间断面——古登堡面。
4. 简述采矿地球物理学的基本任务。
采矿地球物理学的基本任务是解决采矿作业的安全性和保证矿井生产的连续性。
主要解决关于开采引起的地质动力现象和瓦斯动力现象（震动、冲击矿压、突出）以及对煤层及周围岩层物理力学参数认识的矿山压力问题，关于煤层连续性的地质问题，如冲刷、侵蚀、尖灭、断层等。
5. 矿山震动现象的特征是什么。
矿山震动是由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象，具有如下特征：（1）地震波的震动频率随岩层断裂裂缝尺寸的增加而下降。
（2）地震波的阻尼当震动频率增加时会增大。
（3）随着震动能量的增加，震动数量按对数下降。
矿山震动将引发岩体卸压或冲击矿压。
衡量矿山震动程度的大小是采用单位时间内矿山震动的数量和震动的能量。
是由井巷周围的变形体系确定的。
6. 采矿微震有哪些特点。
采矿微震与大地地震相比，震中浅，强度小，震动频率高，影响范围小。
地球物理学在矿产资源勘探中的应用
地球物理学在矿产资源勘探中的应用随着全球人口的不断增长以及人们对生活水平的要求不断提高，矿产资源的需求也在不断增加。
然而，寻找和开发新的矿产资源并不是一件容易的事情，需要借助许多先进的技术手段。
其中，地球物理学是一种被广泛应用于矿产资源勘探的技术。
它通过对地表和地下物理场的扫描和分析，能够获得许多关于地质和矿产资源的信息。
本文将详细介绍地球物理学在矿产资源勘探中的应用。
一、地球物理学的基本原理我们知道，在地球表面或地下存在着各种物理场，比如地磁场、重力场、电磁场、地震波等。
这些物理场在人类的观测范围内都是可测量的，地球物理学利用这些可测量的物理场来研究地球内部的结构和性质，获得地球的相关信息。
地球物理学基于不同的物理场进行研究，主要有以下几种：重力学、磁学、电学、热学和地震学。
这些物理场的测量与研究方法不同，各有优缺点。
一般地，地球物理学是将多种物理场相结合应用于研究地质问题的学科。
二、矿产资源勘探是地球物理学的一个重要应用领域，它的主要目标是寻找可开采的矿产资源（如金、银、铜、铀等），并确定矿藏的容量、品位、形态和空间分布等。
1. 重力法重力法是地球物理学中最常用的勘探方法之一。
它基于地球表面上物体间的万有引力原理以及物体所受引力与其质量和距离的关系。
在矿产资源勘探中，如果矿藏具有一定的密度差异，就会导致局部重力场的变化。
通过测量地面上的重力场变化，可以获得有关矿藏下方的地下结构和密度分布的信息，从而推断矿藏的空间位置和形态。
重力法在勘探中的应用非常广泛，尤其适用于探测深部、大容量矿藏。
目前，重力法已经成为勘探中的重要手段之一。
例如，在中国西南地区的金矿勘探中，重力法被广泛应用，取得了较好的勘探效果。
2. 电法电法是指利用地下电性分布的变化来勘探矿藏的方法。
在电法勘探中，一般采用交流电源，使电流在地下流动，然后在地面上测量地下电位差。
由于地下不同物质导电性的差异，从而导致了不同的电场响应，可以推断出地下的结构。
物理勘探的基本原理与方法综述讲解
地球物理勘探方法综述一、重力勘探重力勘探是地球物理勘探方法之一，它主要研究地球表面及其周围空间重力变化现象。
地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的，而岩石密度不均往往与地下地质构造、矿产分布等地质因素有关。
由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常。
通过研究重力异常的变化特征，从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息，这就是重力勘探的实质和任务。
1重力勘探的理论基础1.1重力场重力是经典物理学中的基本概念。
当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时，就要受到地球质量对它的引力作用，以及地球自转而使它产生的离心力的作用，两者的合力就是这一物体所受的重力。
如图，F表示地球引力，C表示离心力，P表示重力，则P=F+C。
显然，重力场是引力场和离心力场的叠加。
物体所受重力的大小不仅和物体在重力场的位置有关，而且和其质量m小有关。
按照场强定义，重力场强度（P/m）即单位质量所受的重力大小。
重力场强度和重力加速度概念不同，但其数值和量纲完全相同，方向也一致。
地球物理勘探中所谓的重力测量，也就是重力加速度或者重力场强度的测量。
一般的，将地球的大地水准面作为一个理想的椭球面，根据地球的大小，质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值，把这种重力值的分布称为正常重力场。
1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式：g0=978032.7（1+0.0053024sin2φ-0.0000075sin22φ）（×10-5m/s2）1.2 重力异常地表重力值是随着地点和时间不同而变化的。
根据地表重力变化来进行地质构造和矿产勘查是重力勘探的基本内容。
影响地表重力变化的因素主要包括：纬度、海拔、地形、地球的潮汐以及地球内部密度不均。
其中地球密度的非均一和各种地质构造、矿产分布有密切联系。
重力的变化我们称之为重力异常，分为绝对重力异常和相对重力异常。
史謌《地球物理勘探概论》——重力勘探总复习
重力勘探1、影响岩石密度的主要因素有：岩石中的矿物成分、孔隙度和孔隙中的填充物。
2、岩矿石密度的一般规律：火成岩>变质岩>沉积岩。
火成岩：（1）火成岩由酸性——基性——超基性，密度逐渐增大；（2）对于同一成分的火成岩，侵入岩> 喷出岩。
沉积岩：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。
变质岩的密度一般大于原岩的密度，变质程度越深，密度越大。
3、1Gal=10-2m/s2=104g.u.4、地球是个旋转的椭球体，地球上单位质量的质点（以下简称单位质点）将同时受到两个力的作用，一个是地球作用在位于该点单位质点上的引力，一个是该单位质点由于地球自转所承受的惯性离心力，这两个力的矢量和称为地球在该点产生的重力矢量。
5、地球的重力场：地球周围空间任一点存在的一种重力作用或重力效应称为地球的重力场。
6、重力位：单位质量的质点由无穷远移至该点时，重力所做的功。
7、重力位为常数的面称为等位面，等重力位面也称水准面。
其上任一点的重力方向都与其法线方向重合，各个等位面之间不平行，且在同一等位面上，重力不是常量。
8、重力等位面的性质：（1）物体沿该面运动时重力不做功。
（2）两个等位面之间的位差是常量。
9、大地水准面：与平静的海平面重合，在大陆上顺势延伸形成的一个不规则封闭曲面。
地球的形状近似就是大地水准面的形状。
大地水准面仍然不是一个简单的数学曲面，无法直接进行数据处理和计算，因此我们用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面称为参考椭球面。
旋转椭球面是最逼近于大地水准面的数学面，如果假设地球是一个密度均匀、光滑的理想椭球体，或者密度成层均匀分布的光滑椭球体，那么用它计算得到的重力值就称为正常重力值，这时的重力场称为正常重力场，用于表示正常重力场的数学公式称为正常重力公式。
10、正常地球模型：假定地球为理想椭球体，表面与大地水准面近似重合，质量、转动惯量等同于地球真实值，地球内部物质呈同心椭圆层状分布。
地球物理学技术在矿产资源探测中的应用
地球物理学技术在矿产资源探测中的应用矿产资源是国家经济的重要支柱，如何更好地发掘和利用矿产资源成为衡量一个国家经济实力的重要指标之一。
而矿产资源的探测是矿产资源利用的前提，地球物理学技术在矿产资源探测中的应用，尤为重要。
本文就从多角度来探讨地球物理学技术在矿产资源探测中的应用，为大家深入了解这一领域提供帮助。
一、地球物理学的定义地球物理学是研究地球物理现象、规律和过程的一门学科，它是地球科学的重要组成部分，包括地球物理勘探、地震学、地磁学、重力学和地电学等分支。
它运用物理的原理和方法，通过对地球的各种物理学参数进行测量和分析，从而揭示地球内部结构和地球动态过程的本质，研究地球的内部、表面和周围环境，对于探测矿产资源等方面，具有独特的优势。
二、（一）重力法重力法是地球物理学技术中比较常用的一种方法，在矿产资源探测中应用广泛。
重力法的原理是基于万有引力定律，根据测量地球每一点的重力加速度大小，推断地下矿体的密度、体积和结构。
借助重力勘探能够测量地球上方点的有效重量，从而判断出探测区域地质环境和矿体性质。
在实际探测中，运用重力仪对探测区域内大量点位的重力加速度进行测量，最后将测量数据整合到地图上，形成重力异常图。
通过对重力异常图进行解释分析，即可探测出潜在的矿体位置和矿体储量等信息。
（二）电法电法是基于地下物质电导率的变化，来推断地下物质构成和性质的地球物理探测的方法。
这种方法常用于金属矿石、煤炭矿、矿物磁性储量等地质探测研究中。
电法探测的是材料的电导率，大部分矿物材料电导率都远远低于同体积的含水层的电导率。
探测中，电流在地下逐渐扩散，会在空间上形成电场，通过对电场信号的测量和分析，电法可以推算出地下物质的性质和构成，从而探测到矿产资源的位置和储量大小。
（三）地磁法地磁法是基于地球磁场的变化，探测地下物质构成和性质的地球物理探测方法。
地球内部存在电流流动，产生了磁场，地磁法则是根据地球磁场产生的漏电流引起的地下磁场变化，通过测定地下磁场的变化来判断地下物质性质的一种方法。
重力勘探PPT课件
4. 地球的内部结构
• 根据天然地震和人工地震的研究成果，地球内部物质基本上是呈同心层状分布，由地表到地心可分为地壳、 地幔和地核三部分。
地球的层圈结构
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地球的层圈结构
地壳：平原区一般30～40km，山区 和高原地区一般60～70km，最厚 可达80～90km，海洋区约几～十 几km。
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1．重力（场）
• 根据万有引力定律，地球作为一个有一定质量的球体，对其外部质量为m的物体有引力：
• • 由于地球的自转，地球上的物体
F f MR m RR 都要受到惯E 性离心力的作用E 2：
• 物体所受重力应为地球的引力 和惯性离心力的矢量和：
C m2 r
G FE C
f = 6.67×10-8cm3/g.第s215页/共162页
重力示意图
重力（场）强度
• 重力概念中包含了试验质量m的因素，消除m的影响可得重力场强度： • • 根据牛顿第二定律，重力场强度等于物体受重力产生的重力加速度，其中第一项为引力加速度，第二项为
g G f M R r 离心力加速度，SI制中重力场强度的单位E是m/s2。 2
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1. 地球在太阳系中的位置
地球是太阳系九/八大 行星之一，按离太阳由 近及远的次序为第三颗。
它有一个天然卫星--月 球，二者组成一个地月 系统。
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2. 地球的运动
• 地球像一只陀螺，沿自转轴自西向东不停地旋转，自转周期为23小时56分4秒，约等于 24小时。同时，地球还围绕太阳公转，公转周期为365.25天，公转轨道是椭圆形。
• 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。
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十四、开采引起的重力场
μGal
80
40
Ti-1
0
(RBGA)i-1 (AMP)
-40
16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66
测量长度
点号
图5-1 微重力异常的趋势及变化幅度
十四、开采引起的重力场
tgA AMP L
（5-1）
AMPi－1定义为Ｔi－1的振幅度。它是RBGA曲线的梯 度值，其变化对应着岩石密度梯度的变化，与岩层开采引 起的应力变化具有简单的关系。AMPi－1增加时对应着压 力的集中，可以提前预计观测区域内岩层释放的能量。 AMPi－1减小时，对应岩层应力释放，卸压。
十四、开采引起的重力场
△gt——地表重力修正值； △gg——井下井巷中观测点的重力修正值。 在重力差法的测量中，地表的重力修正值△gt是个常数 ，而实际岩石的平均密度值为2.6×103kg/m2，因此，所 测点的Bouger递减的微重力异常为：
△g＝△g0＋△gBB－γ0 （2-2） 重力微异常为差的异常，计算第i次测量与第一次测量 之差(△gi－△g1)或相邻二次之差(△gi－△gi-1)或第i次与 所选的某次之差（△gi－△gk），式中１＜k≤i。
由于岩石介质密度分布的不均匀性，可以测量重力的 变化。重力（法向）与地理宽度的变化可用下式表示
γ0＝γa(1+βSin2φ－β1Sin2φ)
（1-2）
十四、开采引起的重力场
式中
γ0=——法向重力值； γa——考虑相对平面的法向重力值； β、β1——系数； φ——地理宽度。
14.2 井下测量重力的递减法
△gBB= 2g0 (hd+hs)－２πGρhd+２πGρhg+△gt+△gg
R
=0.3086(hd+hs)+0.04187(ρghg-ρdhd)+△gt+△gg （2-1） 式中 g0——地球表面的平均重力值；
R——地球的平均半径（6370m）； Ｇ——引力常数； hd——测量点距约定水平的高度； hs——测量仪器的高度，精确到0.01m； hg——从地表平均高度起距测量点的深度； ρg，ρd——岩层hg和hd的平均密度；
测量仪器有美国公司Worden，LaCwta-Romberg和加 拿大公司Scintex生产的重力仪。重力仪主要测量重力值的 变化，其灵敏度很高（10-7到10-8重力值）。其原理如图41所示，这种情况下，重力的微小变化，将使产生较大的 倾斜度。
十四、开采引起的重力场
4
3
Fs
1
5
2 β
0
l mg
l'
十四、开采引起的重力场
采用观测站的形式，可以用以前的AMPS为基础，根 据当前最大的AMPs(t)来预测将来岩体内释放的能量值E 。
根据测量重力变化，可以确定应力集中区域，对冲击 矿压及震动危险区域进行定位。图5-2为STASZIC矿观测 的重力异常RBGAi-1与趋势Ti-1的分布图。
十四、开采引起的重力场
采矿地球物理理论与技术
十四、开采引起的重力场
十四、开采引起的重力场
14.1 物体间的引力
根据牛顿定律，物体之间的引力是密度、大小、形状
及距离的函数：
dF
ห้องสมุดไป่ตู้
Gdm r2
（1-1）
式中 dF——单元的引力；
G——引力常数G=6.67×10-11 N·m2／kg2；
dm——单元质量；
r ——单元距测量点的距离。
1—系统臂长，2—回转轴，3—质量，4—弹簧，5—弹性作用臂，6—平衡状态时与平面的夹角，mg——重力
图4-1 重力仪原理示意图
十四、开采引起的重力场
14.5 冲击矿压的重力法监测预警
重力法广泛用于矿山震动与冲击矿压的预测预报之中 。其主要是确定在有冲击矿压危险的区域，微重力异常曲 线RBGA趋向性的变化特征。一般情况下，在发生震动与 冲击矿压前，岩体的体积将会增加，从而使岩体的密度降 低，微重力异常值RBGA将发生变化。其变化趋势为T， 该趋势的斜率估计量为A，见图5-1
实际中，对于两水平来说，可用重力异常来： a)揭露测量水平之间的地质情况； b)研究开采引起的岩层密度的变化； c)揭露岩体引力升高的影响下，膨胀过程的发展。
十四、开采引起的重力场
14.4 重力测量方法与观测仪器
重力法进行测量时，重力仪布置在危险区域附近，测 量巷道的倾角不大于10°，测量巷道最好在观测区域的上 部和／或下部，最好是石门穿过2个以上的煤层。测量点 的间距一般为10~50m，测点的高度精确到0.01m。
波兰与德国的研究结果表明，AMP(t)和Ｅ(t)存在着如下 关系：
AMPs(∑E)＝D(∑E)＋Rez(∑E)
（5-2）
式中 AMPs(∑E)——研究间内能量总和对应的AMPi－1 增加总和；
D(∑E)——经验趋势，实际中D(∑Ｅ)按最小二乘法确 定D=A∑E+B；
Rez(∑E)——正态分布的随机变量。
图5-2 STASZIC矿观测的重力异常RBGAi-1与趋势Ｔi-1的分布图
十四、开采引起的重力场
由图可见，在33~37之间存在AMPi-1的异常变化。说 明该部分是卸压区。在第8系列，AMP出现了较大的增长 ，说明压力迅速增长。发生能量为E＝8×107J的震动。 而AMP9-1和AMP10-1表明，震动发生后产生的压力降。 而后在AMP11-1表明，压力又回到原来的水平。而 AMP14-1和AMP16-1的压力跳动是两次破坏顶板和放卸 压振动炮的结果。其后高应力保持3周到第17循环的 AMP17-1。
十四、开采引起的重力场
14.3 多水平重力剖面
对于地层中的上下两层岩层，由于其密度不同，而且 在各分层边界面不平的情况下，则在该边界的上下形成重 力异常，如图3-1所示。
1
ρ1
ρ2
2
1—复合层上部的重力异常曲线；2—复合层下部的重力异常曲线
图3-1 密度分布不均边界ρ2>ρ1的重力异常△g
十四、开采引起的重力场
为了同一平面观测到的重力进行相互比较，采用 Bouger递减法，如图2-1所示。假设巷道的观测点处于所 取平面的最低高度。
十四、开采引起的重力场
Δgt
+2πGρg hg hg
地面形状
Δgt
井 筒
Δg g
Δgt
平均高度
hs
+2πGρd hd
hd
巷道 约定水平面
图2-1 测量重力变化示意图
十四、开采引起的重力场
十四、开采引起的重力场
14.6 揭露老巷及其充填程度