重力勘探(5)2014

片麻岩
纤枚岩 2.1地球层圈的特征（34c云母片岩 ）
蛇纹岩
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.3 变质岩密度分布规律
特点：次生岩石，因各种变质作用而形成，其密度要取决于原岩密度和 变质类型及程度。 一般而言，变质程度越高，尤其是变质过程中原岩矿物发生重结晶， 变质岩比其原岩密度高。但也有相反的情况，如超基性岩橄榄岩变质成为 蛇纹岩后密度变低。 变质程度： 深——浅 密度减小
5.4 地层平均密度的估计
5.4.2 最小二乘估计法
在工区内选择地形有一定起伏的地段，进行剖面测量。要求点距不应 过大，还要满足局部异常和区域异常在相邻三点之间呈线性变化的条件。 假定在N个测点上的重力观测值为 gi , i 1, 2,..., N ; 相应的高程 为 hi , i 1, 2,..., N 。任意点的重力值 g i与前后相邻两点重力值 gi 1 , gi 1 的平均值之差表示为 g i ，则有
2.49 2.49 2.58 2.60 2.62 2.59 2.55 2.70 2.66 2.62 2.68 2.95 2.71 2.71 2.63 2.70 2.63 2.70 2.70 2.71 2.71 2.71 2.81 2.80 2.71
2.15 2.02 2.19 2.31 2.37 2.32 2.26 2.40 2.63 2.45 2.56 2.41 2.33 2.68 2.49 2.69 2.58 2.56 2.69 2.69 2.65 2.69 2.69 2.66 2.68
P 1 1
wax
( P2 P 1)
其中P1,P2和P3分别为标本在空气中、封蜡后和水中的重量,设水的密度为 1.0 g/cm3 。
5.3 岩(矿)石标本密度测定
5.3.2 标本密度的测定方法
(2) 密度计法—— 利用“随遇”平衡原理的天平法 通过建立
~ 2
的关系来制造仪器。
5.3 岩(矿)石标本密度测定
5.3.3 标本密度统计
按岩石类类别和产出地层进行统计，计算处各类或各地层岩石密度。
1 N i N i 1
密度统计离差分析
2 i i 1 N
D
N 1
系 第三系 白垩系 侏 罗 系
地 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名
层（岩石） 称 代号 Ey K1d K1x J3d J2n J1b J1w T3f T3p T2bb T2bf T1b T1l T1m T1n P2h-d P2p P1s P1m P1q C2pm C2h C2d C1-2d C1yt-d 邕宁群 大坡组 新隆组 岽力组 那荡组 百姓组 汪门组 扶隆坳组 平硐组 板八组 百逢组 北泗组 罗楼组 马脚岭组 南洪组
2.33 2.41 2.42 2.4 2.49 2.41 2.41 2.61 2.65 2.55 2.63 2.74 2.61 2.7 2.57 2.7 2.61 2.68 2.7 2.7 2.7 2.7 2.75 2.74 2.7
0.05 0.12
5.3 岩(矿)石标本密度测定
860000 840000 2.74 2.72 2.7 2.68 2.66 2.64 2.62 2.6 2.58 2.56 2.54 2.52 2.5 2.48 2.46 2.44 2.42 2.4 2.38 2.36 2.34 2.32 2.3 2.28 2.26 2.24 2.22
5.4 地层平均密度的估计
中间层及地形校正密度取值在地形起伏较大的地区十分关键，取值 不妥，会造成校正过度或不够，严重的会产生虚假异常。
若在野外有地形起伏的地区布臵一条重力剖面并进行观测，用不同 密度 进行布格校正(0.3086-0.0419) ，可得到不同的重力剖面曲线。
5.4 地层平均密度的估计
第五章 岩石密度

5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.1 岩浆岩密度分布规律
特点：原生岩石，结构紧密， 岩石孔隙度很低(一般小于1% ~ 2%) ；成分及结晶程度变化大。
（1）应按不同的构造单元及不同的岩性分别采集标本，并应注意标本 的代表性。
（2）采集标本时，既要采集浅部的标本，亦要采集深部的标本。
（3）每种岩石的标本至少应采集10~50块，每块标本的重量以100~200 g为宜，测定精度应达0.01~0.02 g/cm3；
（4）采集标本时，应及时编号，登记，注明岩石的名称、采集地点、 地层年代等。

5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计
5.1 决定岩石密度的主要因素
各种岩石、矿石的密度是有差异的，根据大量的岩石标本 测定和许多研究的结果表明，决定岩石、矿石密度的主要原 因素有： • 岩(矿)石的矿物组分及含量； • 岩石结构与矿物结晶程度； • 岩石中孔隙及其充填物成分及含量（若孔隙内部的充填 物）；
成分：超基性岩、基性岩、中-酸性岩
暗色矿物含量减少 SiO2含量增加 密度减小
5.2 三大类岩石密度特征
岩浆岩的成分、结晶颗粒粒度对密度影响大，孔隙度影响小。所以， 岩浆岩密度主要取决于矿物成分及结构。 对于同一种侵入岩体，在岩浆侵入后的冷凝过程中，结晶分异作用 导致形成不同的岩相带，其密度会有不同。 同类侵入岩体，不同侵入时期，其矿物成分虽然相同，但因含量有所 变化时，则其密度也会有所不同。对于同源岩浆，尽管其化学成分可能 一样，但由于成岩环境不同，也可能形成不同的矿物和岩石，其密度亦 不同。由此可知，侵入岩与喷出岩之间密度有较大差异。
5.1 决定岩石密度的主要因素
5.1.3 岩石中孔隙度及孔隙充填物的密度及含量
由于天然岩石内或多或少都存在一定孔隙，孔隙中还有可能充填了物 质。如此，岩石内存在孔隙空间的大小——孔隙度以及孔隙内部充填的物 质成分将会影响岩石的密度。
5.1.4 岩石的埋藏深度及埋藏环境条件
岩石的埋藏深度及环境主要是指岩石所处的压力和温度环境。一般 压力越大岩石（体）密度就越大，温度升高，岩石会因热胀作用而密度变 小。
820000
800000
780000
760000
740000
720000
700000
2400000 2420000 2440000 2460000 2480000 2500000 2520000 2540000 2560000
第五章 岩石wenku.baidu.com度

5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计
岩
性
块数
密度（g/cm3） 最大值 最小值 平均值 偏差
泥页岩、粉砂质泥岩 砂岩、砾岩 细砂岩、砂岩 细砂岩、砂岩 砂岩、岩屑砂岩 砂岩 砂岩 泥岩、粉砂岩 砂岩 凝灰岩、流纹斑岩 钙质砂岩 褐铁矿、凝灰岩 凝灰质砂岩、灰岩 灰岩 泥岩、粉砂质泥岩 灰岩 泥岩、粉砂岩 灰岩 灰岩 灰岩 泥晶灰岩、灰岩 灰岩 白云岩、灰岩 白云岩 灰岩
5.4.1 重力试验剖面法
内特尔顿在 1942 年提出了一个用重力试验剖面估计中间层密度的野 外方法。用不同密度 进行布格校正(0.3086-0.0419) ，便得到不同的重 力剖面曲线。从中找出一条地形对重力值影响最小的剖面。
选 择 地 形 特征 时 ， 最 好选 择山脊地形而不选山谷 ， 因 为 后 者 在底 部 可 能 有非 典型的泛滥的平原沉积物； 地 形 特 征 两边 应 当 具 有大 致相同的高程。
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.4 常见岩矿石密度分布
第五章 岩石密度

5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计
5.3 岩(矿)石标本密度测定
5.3.1 标本的采集
采集岩石、矿石标本，一般要求均匀分布于全测区，以获得平面上岩 矿密度分布的规律，并充分利用如有钻孔、竖井或坑道等，采集岩芯标 本。 要求和条件
花岗岩
流纹岩
闪长岩
安山岩
辉长岩
辉绿岩
玄武岩
橄榄岩
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.1 岩浆岩密度分布规律
特点：原生岩石，结构紧密，岩石孔隙度很低(一般小于1%~2%) ； 成分及结晶程度变化大。 成岩深度：深成岩—浅成岩—喷出岩（火山岩）
矿物结晶颗粒减小 密度减小
地球元素丰度（前六）中有：铁、镁、硫、镍——组成暗色矿物的主 要成分。
• 岩石的埋藏深度及埋藏环境条件。
5.1 决定岩石密度的主要因素
5.1.1 岩石中各种矿物的密度及含量
岩石通常由多种矿物组成，由于不同矿物密度存在差异，其所占岩石 重量百分比决定了岩石的密度。显然密度大的矿物所占百分比越高，岩石 的密度就越大。
5.1.2 岩石结构与矿物结晶程度
一般而言，岩石中矿物结晶程度越高，颗粒越大，密度也越大；反之， 岩石密度就越小。
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.2 沉积岩密度分布规律
沉积岩密度与孔隙度之间的关系
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.3 变质岩密度分布规律
特点：次生岩石，因各种变质作用而形成，其密度要取决于原岩密度和 变质类型及程度。
2.1地球层圈的特征（34a）
板岩
石英岩
大理岩
片麻岩 2.1地球层圈的特征（ 34b）
5.3 岩(矿)石标本密度测定
5.3.2 标本密度的测定方法
(1) 天平法

P 1 P 1P 2
其中P1,P2分别为标本在空气和水中的重量，设水的密度为1.0 g/cm3。 当标本为有多孔岩石时，放在水中会使水浸入标本而不能测量其真实 密度。一般需要事先进行封蜡处理。即有

（P2 P3 ）
结晶程度：
高——低 密度减小
5.2 三大类岩石密度特征
对变质岩来说，其密度与矿物的成分、含量和孔隙度均有密切关系， 这主要由变质的性质和变质的程度大小来决定。一般讲区域变质作用 的结果，将使变质岩的密度比原岩的要大。 例如，变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度浅的千枚岩、 石英片岩等岩石密度大些。
动力变质作用由于使原岩结构遭破坏，矿物被压碎，因而经这种变 质后的岩石其密度自然要比原岩密度低。但有时动力变质作用若使原 岩发生了硅化、碳酸盐化以及重结晶时，则变质后岩石的密度会比原 岩要大些。
例如，热液变质作用使灰岩 (密度2.50~2.75g/cm3)发生矽卡岩化后， 则密度可达2.88 g/cm3；橄榄岩(3.15~3.31 g/cm3)发生蛇纹石化后，密度 小到2.50~2.70 g/cm3。 总之，对变质岩密度的研究要具体问题具体分析。
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.2 沉积岩密度分布规律 特点：次生岩石，多呈层状， 成分复杂，孔隙多；岩石、矿 物颗粒小。
沉积岩景观
砂岩
含铁石英砂岩
粉沙岩
长石砂岩
页岩 石英砂岩 2.1地球层圈的特征（31b）
火山角砾岩 泥岩
灰岩
燧石—硅质岩
含生物化石石英砂岩 2.1地球层圈的特征（32b） 鲕状灰岩
三 叠
20
12 13 14 15 16 17 18 19 20
系 二 叠 系
合山组大隆组并层 彭久组 四大寨组 茅口组 栖霞组 马平组 黄龙组 大埔组 都安组 英塘组、都安组并 层
石 炭 系
21 22 23 24 25
20 22 36 20 31 16 21 30 20 22 21 22 21 23 22 20 10 21 20 21 25 21 22 21 22
重力勘探
地球物理与空间信息学院
课程内容

前言 第一章 地球重力场 第二章 重力异常 第三章 重力测量仪器 第四章 重力测量及观测资料整理 第五章 岩石密度
第六章 重力异常正演与反演问题
第七章 重力异常资料处理 第八章 重力异常地质解释与应用
第五章 岩石密度
第五章 岩石密度
5.2 三大类岩石密度特征
5.2.2 沉积岩密度分布规律
特点：次生岩石，多呈层状，成分复杂，孔隙多；岩石、矿物颗粒小。 埋藏深度： 深——浅 孔隙度增大、密度减小 地层年代： 老——新 孔隙度增大、密度减小
孔隙度：
小——大 密度减小
孔隙充填物： 其它、水、油、气 密度减小
沉积岩的矿物成对密度影响较小，孔隙度及充填物影响大。