重力勘探—重力异常的数据处理

第四章重力异常的数据处理

布格重力异常反映了地壳内部物质密度的不均匀性，即从地表到地下几十公里的地壳深部，只要物质密度横向发生变化，在地下不同的空间和范田内形成剩余质量，就可以引起地表的重力异常。

定性解释侧重于判断引起异常的地质原因，并粗略估计产生异常的地质体的形状、产状及埋深等。

定量解释则是通过理论计算．对地质体的规模、形状、产状及埋深等作出具体解答。

重力异常的推断解释的步骤：

① 阐明引起异常的地质因素具体地说，就是确定异常是浅部因素还是深部因素引起，是矿体还是构造或其它密度不均匀体（岩性变化、侵入体等）的反映。——定性解释

② 划分和处理实测异常重力异常图往往是地表到地球深处所有密度不均匀体产生的异常的叠加图象。为了获取探测对象产生的异常，需要将它们进行划分。不同的研究目的提取的异常信息不同，例如，矿产调查要提取队是矿体或没部构造产生的局部异常；而深部重力研究的目标正好相反，需要划分出的是反映地壳深部及上地幔的区域异常。

③ 确定地质体或地质构造的赋存形态一是根据已知地质体或地质构造的形状、产状及埋深等．研究它们引起的异常的特征，包括异常的形状、幅度、梯度及变化规律等。二是根据异常的形态及变化规律等，确定地质体或地质构造的形状、产状、埋深及规模等。前者足由源求场，称为止（演）问题；后者是由场求源，称为反（演）问题。正问题是反问题的基础，而求解反问题则是定量解择的最终目的。

§4.1 重力异常的主要地质原因

一．地壳深部因素

莫霍洛维奇面：地壳与上地馒之间存在着一个界西

地壳厚度各地不同，大陆平原地区大约20〜30km，高山区为40〜60km，西

藏高原达60km以上，海洋区为10〜20km，最薄处仅数公里。这一界面上下物质密度差达0.3g/cm3以上，界面以上的硅镁层密度为 2.8〜3.0g/cm3,硅侣层为

2.5〜2.7g/ cm3,界面以下物质密度为

3.3〜3.4g/ cm3。

该界面的起伏引起地表重力变化的特点是导常分布植围广，幅度变化大。地形海拔越高，地壳越厚，布格重力异常就越低，而海洋地区一般显示重力异常高。

地壳厚度变化与布格力异常存在近似的线性关系。内比可见，地壳深部对重力异常的影响主要来源于莫氏界面的起伏。重力异常形态与地形起伏呈镜像关系。

图4-1青藏高原布格重力异常，地壳厚度和地形剖面图

的异常（图4-1）;大陆平原地区地壳厚度减小，沉积层仅数公里，重力异常强度一般为正负几百重力单位；海洋地区显示重力正异常，强度最大可达3000〜4000g.u.

2.结晶基岩引起的重力异常

在沉积岩不厚、结晶基底较浅的地台区，其基底一般由强烈变质的各种类型的结晶片岩、片麻岩、大理岩等组成。同时还有各种类型的侵入岩，成分变化较大。此外，由于受到构造运动的影响，结晶基岩形成褶皱和断裂，这就造成结晶基岩内部的物质密度发生横向变化而引起地表重力异常。在结晶基底深度较大地区，覆盖层有巨厚的沉积岩系，在这种情况下，基岩内部的岩性变化和构造对重力异常影响相对减弱，基岩顶面的起伏变化则相对的对重力异常有较大影响。结晶基岩的平均密度为 2.7〜2.8g / cm3,上覆沉积岩平均密度为 2.5〜2.6g

/cm3，所以它们之间往往形成剩余密度为0.1〜0.3g/ cm3的密度分界面。在结晶基底密度较

均匀的情况下，重力异常主要反映了结晶基岩表面的起伏，它的隆起和坳陷是划分地质构造单元的重要依据。

由于我国大多地区下古生界地层（以灰岩为主）和结晶基底无明显的密度变化，而下古生界

地层与上覆沉积岩之间却有明显的密度差别。这时，根据重力异常研究基底起伏时，基底就可能是包含了结晶基底和下古生界的沉积基底，人们往往把两者统称为基底。

3.沉积岩层的构造和岩相变化

沉积岩系不同时代和不同岩性的地层往往存在着密度差异。明显的密度界面除前面所说的下古少代基底的顶界瓦之外，还有州L个界面上下存在着密度捏Sri，并且这些界面又往往

与地质界而相吻合，这是利用重力勘探研究沉积岩层区域性和局部性构造的依据。这些外面往往也是地震勘探的波阻抗界面、屯法勘探的导电性界简，例如煤系地层的底部与央陶系灰岩的界面。当沉积岩内部有裕皱、尖灭、断裂构造使密度界面陨之起伏和紫断时，就会引起巫力异常变化，这类异常的幅度一般为100g.u •左右或者更小，分布范围也较小，一般数平

方公里到数百平方公里。

沉积岩内部岩相变化、砾石层局部堆积、岩浆岩入侵体等，也能引起局部重力异常的变化。

4.金属矿体和其它地质原因

一般金属矿体的密度比围岩大的多，通常有1〜3g/cm3的密度差别，但因其范围较小，如

埋藏较深时，引起的重力异常很微弱，所以勘探金属矿应使用高精度重力仪。

在地表附近的浅层，如果物质密度不均匀也会引起重力异常，如地下洞穴、煤矿区的采空区或巷道、陷落柱等都能引起重力异常。

上述各种因素所发现的重力导常特征是不相同的，在研究某种地质原因引起的重力异常时，必须根据其特征加以区分。

数据处理的目的

消除重力测量和对测量结果进行校正时引进的一些偶然误差或与勘探目的无关的某些近地表小型密度不均匀体的干扰；从叠加的异常中划分出与勘探目的有关的异常；

进行位场转换，以满足解异常反问题的需要。

§ 4.2 重力异常的平滑

、剖面异常的平滑方法

1、徒手平滑法

要求：① 圆滑偏差小于实测异常的均方差;

② 曲线围成的面积不变，中心不变,

2、线性平滑公式

3、二次曲线圆滑处理

g(x) a。ax a?x2

二、平面异常的平滑方法

1、线性

2、二次曲面平滑公式

三、多次线性内插