重力解释

深部地壳构造——全国布格重力图
2、区域性重力异常背景上，有几组巨大重力梯阶（级） 带。以银川－兰州－甘孜（四川）一线为界。
深部地壳构造——全国布格重力图
以银川－兰州－甘孜（四川）一线为界。
甘孜
深部地壳构造——全国布格重力图
(1)东部梯阶 带主要走向 为北东或北 北东，仅个 别地段为东 西或北北西 向，北京－ 郑州－贵阳 连线（大兴 安岭－太行 山－武陵 山）。
2 1 3
带中有几个局部重力高，如 永清、高阳、隆尧，反映坳陷 中局部隆起，为找油有利地带。
区域构造单元划分
沧县隆起——北起天津， 南至衡水，为一东北隆起 带。东側以沧县（东）大 断裂与黄骅坳陷相接。异 常幅值在0—－30 ×10g.u.之间，是明显的 区域重力高带（注意相对 高值问题）。古生界地层 埋深很浅，沧县附近钻井 仅770m见奥陶系灰岩。 2 1 3
重力的均衡
一、布格重力异常的特点
布格重力异常就是空间重力异常减去高出大地水准面 外的物质所产生的重力后的异常．简单来说，就是把大地 水准面外的物质搬走后的重力异常，在海洋地区就是“填 平”大地水准面后的重力异常．这里“填平”的意义是把 物质混入海水，但又不增加体积，使其密度和地壳密度相 同．布格异常只考虑把高山物质“搬掉”，把海洋凹地 “填平”后的情况,没有研究“搬掉”的物质是地球内部什 么地方变稀产生出来的，更没有考虑把这些物质塞回变稀 的地方后，重力异常场将会是什么样的．同样在海洋地区， 布格重力异常没有考虑“填平”所用的物质是它下面什么 地方变密产生的，也没有考虑把那些变密的部分抽出来， 作为“填平”海洋地区的物质后，重力异常场又将如何变 化。
均衡异常和地壳运动
喜马拉雅山脉中部地区是现代地质构造运动较活跃的区域，地震活动相当频 繁，图所示是由重力异常反演得出的莫霍界面等深图。从图中看出，世界最高 峄——珠穆拉玛峰的地壳（地形最高）并不是最厚，它处于莫霍界面向北加深 的斜坡上，其厚度仅48km。深部重力异常也不是极小值，仅一3000g．u．，其 极小值在雅鲁藏布江以南。用爱利均衡模式计算得到的均衡异常在珠穆拉玛峰 一带最大，其值为＋1200 g．u．，表明喜马拉雅山主峰处地壳并未达到均衡补 偿，还缺乏山根。
艾里均衡漠型是根据液体的浮动原理，认为山有山根， 高出水准面的物质应该均匀地注入岩浆面下面的山根内，使 这部分密度和地壳密度一致．
在这两个模型中抽出海底下物质去“填平”海洋的原理 是类似的．把高出大地水准面的物质注入地球内部以后，地 球内部的密度就增加；把海洋地区下面的物质抽出“填平” 海洋地区以后，地球内部的密度就减少．这样得到的密度改 变量称为均衡改正中的补偿密度，它是地球内部点的函数。
区域构造单元划分
根据重力异常特征，可将 本区划分以下几个构造单 元
冀中坳陷——北側和西側以固 安－宝坻断裂带②和新城－石 家庄断裂带①同燕山褶皱带及 山西台背斜相接，东边以较大 角度的斜坡（个别地段为断层） 与沧县相接，为一广阔的重力 低带。异常幅值在－10—－60 ×10g.u.之间。钻井及物探 （地震）资料表明，此地区中、 新生代沉积厚度达4000－ 5000m。
区域构造单元划分
黄骅坳陷——位于沧县隆 起以东，向东北伸向渤海 湾，东与无棣隆起成断裂 接触。。异常幅值在－ 20—－30 ×10g.u.，是区 域重力低带。钻井及物探 （地震）资料证实，中、 新生代沉积较厚，为找油 有力地区。 2 1 3
区域构造单元划分
无棣隆起——位于黄骅坳 陷以东，北临渤海湾，南 与济阳坳陷相接，异常幅 值在＋10—－20 ×10g.u. ，是明显的区域 重力高带。是古生界隆起 带。 2 1 3
深部地壳构造——全国布格重力与莫霍面深度图
3、在重力梯阶带之间，分布 一系列不同规模的相对的区域 正异常和负异常。
（1）正异常与地理上的盆地相对 应，如四川、江汉、柴达木等盆 地，这些盆地都是上地幔（莫霍 面）的相对隆起区；
深部地壳构造——全国布格重力与莫霍面深度图
（2）负异常多与次 一级的山脉对应， 如华北燕山、华中 大别山、华南雪峰 山、东北长白山、 大兴安岭等，它们 对应的是上地幔 （莫霍面）的拗陷 区。
区域构造单元划分
在正负异常带之间， 分布着一些重力梯级带， 如新城－石家庄重力梯级 带①、固安－宝坻重力梯 级带②、沧县重力梯级带 ③等等。这些重力梯级带 可以作为划分构造单元、 确定构造边界的标志，因 为它们主要反映区域性的 大断裂或不同岩性的接触 带。 在本图边界有太行山 大断裂、聊城－鄄（juan） 城断裂等 2 1 3
莫霍面
换句话说，就是地形部分移去时， 补偿也同时去掉．最后的结果是有一 个想象的密度为ρ0的均匀地壳．它的 厚度为 D(普拉特—海福德，D＝ 100公 里 ) 或 T( 艾里 — 海斯坎宁， T ＝ 30 公 里 )．
重力的均衡
2.2 重力均衡异常分析 地球是由一层层物质构成的，如果每层物质是均匀分布， 则地球是一个分层旋转椭球体． 但是，由于地球内部物质的量和相的变化，实际的地球 并不是一个完整的分层旋转椭球体，有些地方凸出来形成高 原和高山，有些地方凹下去形成湖泊和海洋．一般来说，高 山的形成是它下面的物质变稀，海洋凹地的形成是它底下的 物质变稠的结果．所以高出大地水准面的高山物质应该是它 下面地球内部物质变稀的总和，海洋地区海水相对地壳密度 减少的质量部分，应该是海洋地区下面物质变稠的总和，从 而使地球内部某一深度面上的以一平方单位作底面的柱体内 物质相等． 如果某些地方压力不一致，地球这部分地区就处于不均 衡状态．
3、华北平原布格重力异 常分析
重力异常变化主要趋 势等值线展布方向呈北东 向，幅值从东向西由 10×10g.u.逐渐减少到－ 60 ×10g.u.，变化率约为 1.5 ×10g.u./km。图中 重力高带和重力低带相间 出现，局部异常轴的方向 多为北东向，反映了本区 主要构造方向多呈北东方 向展布，与已知的地质资 料吻合。
深部地壳构造——全国布格重力图
(2)西部地区重力梯阶带 走向以东西走向为主， 个别地段为北西或近南 北。 a、兰州南側北西西；
b、西宁北側近北西；
c、兰州南－成都近南北； d、拉萨南側东西。
深部地壳构造——全国莫霍面深度图
(3)巨大重力梯阶带大多与 我国主要褶皱山系平行或 重合，在莫霍面深度图上 表现为陡坡带。 a 、与大兴安岭－太行山 －武陵山（北京－郑州－ 贵阳连线）重力梯阶带对 应东部莫霍面陡坡带； b、与昆仑山－阿尔金山－ 龙门山重力梯阶带对应西 部莫霍面陡坡带（兰州－ 西宁向西，兰州转向北 南—成都）； c、与喜马拉雅山重力梯阶 带对应的喜马拉雅莫霍面 陡坡带
区域构造单元划分
2、划分方法
根据重力异常的特征、分布范围、规模大小、形态轮廓、 异常幅度变化和梯度变化——将同一异常带划分为一个构造 单元 （1）注意重力梯级带可以作为划分构造单元、确定构造边界 的标志，因为它们主要反映区域性的大断裂或不同岩性的接 触带 （2）一定结合地质资料和其他物探资料
区域构造单元划分
2。67
2。52
2。67
2。52
D=100 公里 均衡面
D=100 公里 均衡面
重力的均衡
一、普拉特-海福德均衡改正
在普拉特—海福德均衡模型中，地形质量被填补在 海水面与补偿面之间，使地壳的密度从原来的值ρh， 增加到标准值ρ0 (ρ0=2．67克／厘米3)．
2。67
2。52
D=100 公里 均衡面
区域构造单元划分
济阳坳陷——位于无棣隆 起以南和山东台背斜以北， 走向近东西向，异常幅值 在－30—－40 ×10g.u. ， 是中生界沉积较厚的地区。 2 1 3
区域构造单元划分
临清坳陷与内黄隆起—— 这两个构造单元位于石家 庄－武安断裂④以东，北 与冀中坳陷、沧县隆起、 黄骅坳陷及济阳坳陷相连， 东与聊城－鄄（juan）城 断裂⑤为界与山东台背斜 相接。 4 2 1 3
H H 0 ag
深部地壳构造——布格重力异常与地壳厚度相关性
大量事实表明——布格重力异常与地壳厚度（莫霍面深 度）之间存在相关性 1、线性公式
H H0 ag
式中:H地壳厚度；Δg是布格异常平均值；H0是布格异常平均 值为零地方的地壳厚度（亦为一系数）；a是相关系数 注：上式是统计关系式，就一较大的地区而言，H和Δg的统计 关系不可能到处一样，系数H0和a在一定范围内变化。
5
区域构造单元划分
重力勘探
§2 重力勘探应用 一、研究深部地壳构造
深部地壳构造——全国布格重力图
深部地壳构造——全国布格重力图 1、重力异常变化总趋势从东到西逐渐减小；
胶东－辽东最高30х10g.u.；向西渐小，西藏南部雅鲁藏布 江河谷减为－50х10g.u.、说明：地壳厚度由东向西渐厚 （东部沿海30km，雅鲁藏布江河谷）厚度达70km。
重力的均衡
二、均衡重力异常与地壳运动
在所考虑的地区之内，如果均衡异常的数值在正负 20 毫伽的范 围之内，我们可以认 为这一地区基本上处于均衡状态． 在这个范围以外，对于大的正异常，可以认为经过均衡补偿地 球内部之后，内部物质过剩，为了达到均衡状态，这部分物质就要 发生运动，结果使这部分物质减少或是由内部物质相的变化，使其 地表下沉，或两者同时发生。 如果是负的大异常值，说明地球内部物质亏损，为了达到均衡， 内部应该得到物质补充，或是由内部物质相的变化，使地表上升， 或两者同时进行. 均衡异常向扩大的方向或是缩小的方向发展，取决于地质的发 展情况．如南海在扩张阶段底下过剩物质向两边扩张，所以其均衡 异常应减小；而南海一些边缘在拉张的时候，岩石圈变薄，水深变 深，那里原来是均衡的，此时就会向负异常方向发展．
均衡异常和地壳运动
根据对植物的演化和相关气候的研究，说明喜马拉雅山自更新世以来一 直处于上升趋势，而主脉上升幅度最大。这说明喜马拉雅山地区有一种比均 衡调整力更强的力存在，这种为被解释为板块构造动力（即印度板块向北与 亚洲板块互相挤压、碰撞的力。）这种力不仅支持喜马拉雅山山地地壳过剩 余的负载，并且使其继续上升，同时，还产生了一系列逆掩断层。
重力勘探
第八章 重力异常的解释与应用 §1 地壳均衡与均衡异常
重力的均衡
2.1 均衡改正 重力均衡改正的目的是依据某种均衡模式调整地 壳．它不像布格改正那样，把地形质量完全去掉，而 是将这些质量移到大地水准面的内部去，以弥补山下 的质量亏损 。
布格改正——去掉大地水准面以 上的物质，在海洋填充岩石
(km)
重力勘探
§2 重力勘探应用 二、区域构造单元划分
区域构造单元划分
1、重力特征与区域构造带关系
（1）重力正异常带（重力高）——可反映古生代以来的地 层隆起、断块凸起、地垒、背斜、结晶基底的凸起 （2）重力负异常带（重力低）——可反映古生代以来沉积 盆地、凹陷带、地堑、向斜等 ——与深部比较？
深部地壳Leabharlann Baidu造——布格重力异常与地壳厚度相关性
1、系数公式 选用100×100km的窗口滑动平均消除浅部的影响，逐点求出布 格异常平均值
H M a bg
式中a、b待定系数是根据地震测深点的莫霍面深度及其对应的 Δg用最小二乘法确定，如下式为1980年地质科学院物探所公 式
H 35.8 0.073g
2.76
D=100 公里 均衡面
2.67
重力的均衡
二、艾里—海斯坎宁的均衡模型
在艾里—海斯坎宁模型中，地形质量用来补填大 陆的根，把它的密度从ρ0＝2．67提到ρ1＝3.27 克／厘米3．
T=30
2。67
T=30
2.67
3。27
3。27
重力的均衡
二、艾里—海斯坎宁的均衡模型
在艾里—海斯坎宁模型中，地形质量用来补填大 陆的根，把它的密度从ρ0＝2．67提到ρ1＝3.27 克／厘米3． M
重力的均衡
均衡改正就是根据一定的原理，把布格改正中所搬走的 物质，注入地球内部变稀的地方，或从海洋地区下面变密的 地方抽出物质“填平”海洋内部，使地球成为分层均匀旋转 椭球体的一种方法．注入和抽出物质的原理不同，就构成不 同的均衡模式．
普拉特模型认为在一定的深度上存在一个压力相等的均 衡面，应该把高出水准面的高山物质注入均衡面和大地水准 面之间．