重磁电勘探简介

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重磁电勘探简介

重力勘探

一、重力勘探的基本概念

1 .重力

重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。万有引力是牛顿总结前人伽里略研究行星运 动规律提出来的，认为任何物体相互之间都有吸引力，吸引力的大小与两物体的质量乘积成正 比，与两物体之间的距离平方成反比，其相互之间量的关系为

R ――两物体相互间的距离；

f ――引力常数，其值在 CGS 制中为6. 67x 10—8cnf /

g • s 2。 上式即为牛顿万有引力定律，

F 力的方向对m 来说，是由m 指向m ,对m ＞来说则相反。

地球是有质量的，对地球表面上任一物体来说，都有地球的吸引力。设地球的质量为 M,

地面上任一物体的质量为

m,则它们之间相互的吸引力 F 可根据式(6 — 1)来确定，其方向如图6

—1(a)所示。由于地球近似一个球体，对地面的

m 物体来说，其引力的方向指向地心。

由于地球在不断地自转，地球表面上任何物体都具有一个离心力

P,其大小由下式来决定

式中r ------ m 到地轴的垂向距离；

-■——地球自转的角速度。

力P 的方向如图6— 1(a)所示，径向指向外。离心力 P 随纬度的不同而变化，随着 r 向两

极减小而减小，从赤道的最大值减小到两极为零。

为了描述重力的空间分布，通常采取直角坐标系，以数学解析式表示，如图 6— 1(b)所示。

设地心为坐标原点，z 轴与地球的自转轴重合，

x , y 轴在赤道面上。

设任意点A 的坐标为(x , y , z)，地球内部某一质量单元 dm 的坐标为(，，)，A 点到dm 的距离为r ，则dm 对A 点单位质量的引力为

(6

— 3)

1

r = f -x f +(□ —y $ +(匚—z 打2

r

式中 --------- A 到dm 方向的单位矢量，其方向是从

A 到dm=

r

r 对x , y , z 三个坐标方向的余弦分别为： ------------- ,— , z ，那么 dF 在x , y , z 三个

r r r

坐标方向的引力分量为

mim 2

(6

式中 m 1，m ------ 分别为任意两物体的质量;

2

P = mr ■

(6

—2)

地球的全部质量对 A 点所产生的引力分量为

X F x

= f dm

J _y F y i=f V 3 dm J -z

F z i=f

—dm

V

r

积分号下的v 表示对整个地球进行积分。 关于离心力的三个分量分别为

这样重力g 在x ，y ，z 三个坐标方向的分量分别为

地球引力示意图

dm 匕 -X

2

r

r dm n -y

2

r r dm

-z dF x i= f dF y ]=f

r

dm dF z = f 「2 r

-y

3 dm r --z d

— dm r

P X =2X

P y =

2

y

P z =0

n _v 2

g V = f v 〒 dm ‘ v

dm

规定不同位置均用1g 质量所受到的重力来衡量受力的大小， 这个单位质量所受到的重力通

常称为该点的重力场强度。

根据牛顿第二定律

G 二 ma 二 mg

式中G ――物体所受的重力；

g ------- 重力加速度。 令m= 1,则

G=g

采用单位质量所受的重力来衡量重力场强度，它在数值上和重力加速度相等，因此常用重 力加速度代表重力场强度，单位同加速度，为

cm/s 2,在重力勘探中称之为

1伽，用Gal 表示。

实测时单位太大， 常用1伽的千分之一为单位， 称之为毫伽，用 mGal 表示。随着重力测量仪器

精度的不断提高，取毫伽的千分之一做单位，称为微伽

(」Gal)。

即 lcm / s 2 二 1Gal

1Gal /1000 = lmGal ［又称 1 米盖(mGal)) ImGal /1000= l J

Gal 实际上地球不是圆形的，

而是一个偏心率近似为 1/291的椭圆体，并且地球在不断地自转

着，从而使万有引力和离心力随着不同位置而变化，它的变化可以按国际正常重力公式计算

2 2

°

=978.0318 1 0.0053024sin 「-0.0000059sin 2

(6 — 4)

式中 0 大地水准面上的正常值；

:

――地球的纬度。

国际正常重力公式是为了在全球范围内预测地球表面重力值而规定出的几个关系式之一， 还有其他的公式，只是常数不同而已。 2 •重力异常

由于地球是个椭圆球，在不断地自转，从而引起地球表面上重力值的变化。对于石油勘探 来说，主要研究的是地壳密度的横向不均匀性，即由于各种地质原因使得地壳密度不均匀引起 重力的变化。

如图6— 2所示，地下埋藏一个密度较大的地质体，设其密度为

二0，围岩的密度为；.,

匚0 ，那么在其地表上，把密度为 -1的围岩在地面上产生的重力值认为是正常重力值, 在图6— 2(a)中以°值的一条

平行x 轴的直线表示。

当地下存在密度为二°的地质体，并且其密度大于围岩密度时，球形空间里的质量就会比完

3

2

dm x