重力勘探
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。
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
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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 …………
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
重力勘探在石油勘探中的运用
重力勘探在石油勘探中的运用提纲：1. 重力勘探的原理和方法；2. 重力勘探在石油勘探中的应用；3. 重力勘探在石油勘探中的优点和局限；4. 重力勘探技术的发展趋势；5. 重力勘探案例分析。
一、重力勘探的原理和方法重力勘探利用地球引力场的变化来探测地下物质的情况。
地球引力场是由地球质量分布产生的，地球上的岩石和矿物对引力场的影响程度不同，导致显著的局部变化。
重力勘探通过测量这些变化来确定地下物质的存在和分布。
重力勘探的基本方法是通过对地面上点的引力场的测量，将地面上的引力场变化转化为地下物质的分布情况。
常用的测量方法有钻孔测重法、基准重力点测量法和飞机等载重力测量法等。
二、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主要是针对地下的盆地结构和沉积物特征进行探测。
盆地结构是地质构造的一个重要部分，对于石油勘探来说，盆地结构的认识和探测是非常关键的。
重力勘探可以通过测定地表重力场的变化来了解盆地结构的形态和分布。
同时，沉积物的特征也可以通过重力勘探来进行探测，例如沉积物的密度和厚度等。
三、重力勘探在石油勘探中的优点和局限重力勘探在石油勘探中的优点是可以较好地反映地下物质的分布情况，对于盆地结构和沉积物特征等方面提供了帮助，能够为石油勘探提供较好的技术支持。
但其局限在于无法提供区域内具体物质的种类和特征信息，且对于特定地质条件下不同的矿物和岩石反应也存在差异性。
四、重力勘探技术的发展趋势随着科技不断发展，重力勘探技术也有了较大的发展。
未来重力勘探技术的发展趋势是：一是在高精度和高分辨率方面的提升；二是将重力勘探技术和其它地球物理勘探技术整合起来，形成多参数综合成像技术，提高地下物质分布信息的准确性和可靠性；三是结合人工智能技术，提高勘探的效率和准确性。
五、重力勘探案例分析1.内蒙古某油田重力勘探：该油田位于塔里木盆地东北缘，是一个含气藏的油气田，该区域地质复杂，为引力异常区，利用重力勘探技术可以较好地反映出地下气藏的分布情况，为该油田的开采提供了科学依据。
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。
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。
12.重力勘探分析
重力勘探 是根据岩（矿）石之间存在着密度差而引 起重力场的变化，进行找矿的一种勘探方 法.
应用范围
1.直接用于寻找比重大的铁矿等金属矿. 2.配合其他物探方法查明地壳深部构造、大
地构造分区、断层、基岩起伏、隐伏岩体、 含水溶洞、空洞、储热层、地面塌陷等。 3.圈定找油气远景的沉积岩内部构造、盐丘、 煤田盆地. 4.预测天然地震的发震时间、震级、震源位 置.
1979年，第十五届国际大地测量和地球物理学 会决定根据人造地球卫星测得的地球参数，得 出新的正常场重力公式为：
g0=978.0318(1+0.0053024sin2 φ0.0000059sin22 φ) (m/s2 )
三、重力异常
在重力勘探中。我们把从实测重力值中减去 正常重力值以及消除地形等因素影响后的相 对剩余重力值，称为重力异常，用△g 异表示。 即：
四、岩石密度及其测定
（一）对地层岩石密度测定的要求
1.要系统采集地层中不同岩性岩石标本进 行密度测定并进行密度资料的整理；
2.要注意岩石标本的代表性，对于岩层比 较厚、分布范围广，在测区内占主要份 量的岩石、勘探对象及围岩应采集较多 的标本，进行大量的测定；对薄层或与 勘探目的关系不大的岩石可以少采、少 测。对异常区和岩性变化较大地段应多 采多测，对正常区和岩性比较稳定的地 段可以少测或不测。
地核
又可分为外核、过度带和内核三部分。 组成地核的物质成分推测为铁镍物质， 故称为铁镍核，密度约从9.69增至 12.17克/厘米3。。地球平均密度为5.53 克/厘米3。
二、地球的重力和重力场
（一）重力和重力场的概念
在地球上及其周围空间，所有物体都要 受到一个被近似拉向地心的力的作用，
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。
重力勘探法
重力勘探法重力勘探地球物理勘探方法之一。
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矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造情况。
重力勘探(gravity prospecting)的历史。
第一个研究和测定重力加速度的是17世纪意大利物理学家伽利略(G.Galileo)。
以后,比较准确地测定重力加速度的方法是利用摆仪。
19世纪末叶,匈牙利物理学家厄缶,L.von发明了扭秤,使重力测量有可能用于地质勘探。
在20世纪30年代﹐由于重力仪的研制成功,重力勘探获得了广泛应用,并且发展了海洋﹑航空和井中重力测量(见海洋地球物理勘探﹑航空地球物理勘探﹑地球物理测井和地下地球物理勘探)。
（1）重力数据的处理和解释野外获得的重力数据要作进一步处理和解释才能解决所提出的地质任务,主要分3个阶段:野外观测数据的处理,并绘制各种重力异常图:重力异常的分解(应用平均法﹑场的变换﹑频率滤波等方法),即从叠加的异常中分出那些用来解决具体地质问题的异常:确定异常体的性质﹑形状﹑产状及其他特徵参数。
解释分为定性的和定量的两个内容,定性解释是根据重力图并与地质资料对比,初步查明重力异常性质和获得有关异常源的信息。
除某些构造外,对一般地质体重力异常的解释可遵循以下的一些原则:极大的正异常说明与围岩比较存在剩馀质量;反之,极小异常是由质量亏损引起的。
靠近质量重心,在地表投影处将观测到最大异常。
最大的水平梯度异常相应于激发体的边界。
延伸异常相应于延伸的异常体,而等轴异常相应于等轴物体在地表的投影。
对称异常曲线说明质量相对于通过极值点的垂直平面是对称分布的;反之,非对称曲线是由于质量非对称分布引起的。
重力勘探
补充数学知识（一）
物理实质
Mm F G 3 r r F g m
数学方法
g U 2U 0 U 4G
2
补充知识
i j k ——哈密尔顿算子 x y z 2 2 2 ——拉普拉斯算子 2 2 2 x y z
2.1
(2) 重力位：
重力勘探方法原理
1. 重力、重力位及位的微商
保守力场：在一个封闭系统中动能和位能的总和守恒。重力场是 保守力场，在重力场中移动质量所作的功与路径无关，只与端点 有关。 保守力场做功：将单位质量m从无穷远处沿任何路径移到距M的重 R R F (r ) 心距离为R的一点所做功： U (r ) g dr m dr R dr GM GM 2 (2 1 5) r R 式（2-1-5）表述了一个点质量的引力位。
F mg
(2 1 4)
重力勘探中重力即指重力场强度或重力加速度。 单位制： CGS单位（厘米克秒制）： Gal，mGal，uGal 国际单位（SI）（米千克秒制）：m/s2 1Gal (伽) =10-2m/s2 1mGal (毫伽) =10-5m/s2 1uGal (微伽) =10-8m/s2
2.1
重力勘探方法原理
1. 重力、重力位及位的微商
三度体的引力位： （a）质量元：
Gdm G dxdydz dU r r (2 1 6)
（b）若密度在积分区域中是常数：
1 U G dxdydz G drd dz r G r sin drd d
1. 重力、重力位及位的微商 (1)地球重力场：根据万有引力定律，地球对质量为m的 物体的引力为：
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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
早庙
107
109
张桥
大桥
藕塘 永宁
C
80
70
开荒集
保义集
小甸集
造甲店
蒋集
连江
界牌
章广
重力测量在油气勘探中的应用
一、重力勘探的基本原理 二、重力异常 三、重力勘探方法技术 四、微重力测量与油气检测
一、重力勘探的基本原理
1、重力 地面上任何一个物体都受到重力的作用。有重力 作用的空间称为重力场。某一物体所受到的重力 就是整个地球对它的引力和由地球自转作用于它 的惯性离心力的合力。引力大小由牛顿万有引力 定律来计算。离心力大小根据下式计算： C=mω2r (r:物体与地球自转轴间的距离)
三、重力勘探方法技术
2、重力异常正演问题
定义：根据已知的、具有剩余质量的地质 体的形状、产状和剩余密度分布，通过理 论计算，研究它们所引起的重力异常及其 各阶导数场数值的大小、空间分布和变化 规律。 即由已知模型求场的分布。
三、重力勘探方法技术
2、重力异常正演问题 正演问题的求解，常作如下假设： ①简单异常源多为单体、形态规则、密度均匀； ②复杂异常源可由多个密度均匀、形态规则的单 体组合而成； ③观测点位于水平测线或水平观测面上。 ④直角坐标系内正演方法分为空间域和波数域两 类。
三、重力勘探方法技术
1、重力值的外部改正 ●纬度改正 正常重力公式是纬度Φ的函数。因此，当重力测点和重力基点不在 同一纬度时，实测重力值中就包含了正常重力值随纬度变化的影响。 ●高度改正 当重力测点高程与重力基点高程不相同时，要进行高度改正。 ●地形改正 由于各个测点的地形起伏不同，地形对各测点重力值影响也不一。 ●中间层改正 地形改正后，理论上，测点所在平面和基点所在平面被无穷大密度层 所充填，该密度层在测点产生了附加重力值。
三、重力勘探方法技术
三、重力勘探方法技术
●均衡改正
地球物理学的研究已发现了一个事实，即大范围的布 格异常往往呈现出系统的有规律的变化。如果以海平 面附近的布格异常作为标准，则山区的布格异常均为 负值，海洋地区的布格异常为正值，且异常幅值随海 拔高度和海水深度的增加而增加。重力异常随地形特 征的变化现象可用均衡补偿解释，地形特征的均衡补 偿主要有，艾里（G.B.Airy）补偿； 和普拉特（J.H.Pratt）补偿，艾里补偿假定地 壳是均匀的，而各地区地壳厚度不同，高山部分下面 有山根，地壳较厚，海洋下面有反山根，地壳较薄， 均衡补偿通过地下地壳以不变密度增厚实现。 普拉特补偿假定地壳各处的均衡面深度相同，但各 部分密度不同，均衡补偿通过横向密度变化实现。
g=F+C 当物体受重力时就会产生加速度，即重力 加速度。
一、重力勘探的基本原理
F1=mg g=F1/m
重力加速度g在数值上等于单位质量所受的 重力，也就是等于重力场的场强。 在重力勘探中，把重力加速度或重力场的 场强称为“重力”。 重力单位：1cm/s2=1伽=1000毫伽
2、正常重力值和正常重力公式
3520
官亭乡
金桥乡王士店
20470
80
B
90
20500
长安集
10
20
十四店
153 151
石塘乡
文集
合肥市
肥东县
阚集
174
南
170
撮店镇乡
肥
埠
河河
西山驿乡
30
40
50
60
柳集乡 团山
柘皋乡
70
80
古河 30
3520
90
20600
20610
合 肥 盆 地 东 北 工 区 布 格 重 力 异 常 上 延 1000米 平 面 图
假如地球是一个密度均匀而且光滑的扁球体， 则地面上各点的重力值可以根据地球的大小、 质量、扁度、自转的角速度以及各点所在的 位置等计算出来。这种计算出来的值叫正常 重力值，这种情形下的重力场叫做正常重力场。
计算正常重力值公式 1901-1909 Helmert(多用于测绘部门) 1930 Gassinis (多用于勘探部门) 1971国际正常重力公式 1979IUGG(目前勘探用)
三、重力勘探方法技术
3、重力异常反演问题
由实测重力异常及其导数的数值的大小、空间分布和变化规 律，定性和定量推断地下客观存在的异常地质结构、构造和 地质体的形状、产状及剩余密度分布。 反演问题数学定义为：由观测面上重力异常Δg（x，y） 分布，在给定物体边界位置函数的条件下，求解物体的 密度分布函数；在给定物体密度分布函数的条件下，求 解物体的边界位置函数；在给定特殊约束（如假设物体 密度均匀、形态规则）条件下，求解物体密度参数和几 何参数。 反演问题的多解性 方法：解析反演法；积分反演法；选择法和最优化法；
长安集
10
20
十四店
合肥市
153 151
池河
57
双桥集
长丰县 七里塘
窑口集
朱家集
曹庵
建设4乡 7
朱湾
红桥 68
仁和
岱山乡
90
90
九子集
耿巷集
高塘
老人仓
下马铺
堰口集
藕塘
杜集85
吴家圩
早庙
80
向东8乡 2
新兴
80
107
109
永宁
江黄城
瓦埠镇
永丰
张桥
老庙集
防修乡
大桥
70
开荒集
保义集
小甸集
安丰乡
60
石家集
李山庙 双庙集
扬庙
霍家店
船张
50
茶安集
炎刘乡
② 在区带滚动评价阶段，解决构造 带和钻探圈闭的优选问题；
③在圈闭评价及油藏描述阶段，解 决油气层的预测和评价问题。
三、重力勘探方法技术
6、应用实例
以合肥盆地高精度重力勘探为例 基本情况
地质任务:研究盆地区域地质特征及邻区关系。 中、新生代地层划分，主要的沉积类型及其分布。 研究盆地构造特征及局部构造形态，划分二级构 造单元。 了解盆地四角（例：定远凹陷向东北方向、丁集
次凹向西等）向外延伸情况。
三、重力勘探方法技术
6、应用实例
测网: 1000m×500m； Bouguer 异常均方误差：0.075mgal; 基点联测均方误差： 0.006mgal; 纬度改正均方误差： 0.001mgal; Bouguer改正均方误差： 0.028mgal; 重力观测均方误差： 0.023mgal; 测点点位中误差Ms=±1.0m， 高程中误差Mh=±0.13m。
二、重力异常
地面起伏不平是地面上的重力值随着地点的不 同而变化的原因之一，根据正常重力公式求得 的正常重力值是海拔为零时（即海平面上） 的重力值。所以，要得到单纯由于地壳密度不 均匀引起的重力变化，必须把地面上的重力观 测值（绝对重力值）换算成海平面上的相应值， 并消除观测点和海平面之间的物质产生的影响。 消除了这种影响的重力值为重力异常。
全方位反演（全空间反演）法。
三、重力勘探方法技术
4、常规数据处理方法
①数据预处理 数据预处理是指在资料解释之前对重力数据进行 的数据扩边，网格化等处理。 ②布格重力场分离，区域场、剩余场提取 趋势分析；延拓；滑动平均；导数法；梯度法。
三、重力勘探方法技术
4、常规数据处理方法
③断裂构造信息的提取 导数法；梯度法。结合布格重力异常、
合肥盆地东北工区布格重力异常图
km 2 1 0
2
4
6km
20470
80
90
20500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
20600
20610
A
淮南市
沈岗
三合集
3610
黑泥洼
大通乡
3610
寿县
蔡家冈 罗山
九龙岗乡
年家岗
靠山乡
25
范岗
高塘集