重力勘探期末知识重点整理.docx

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重力勘探期末知识重点整理

第二章

1.重力值测定方法分类：

[1]根据测量的物理量不同分为：

1）动力法：

观察物体在重力作用下的运动状态。

如运动的时间和路径；自由落体的速度；自由摆振动周期。

以测定重力的绝对值。

2）静力法：

测量物体在重力作用下的相对平衡状态。

以测定两点间的相对重力值。

[2]根据测量结果的不同，可分为：

1）绝对重力测定：

测量地球上某点的绝对重力值，绝对重力测量的是重力的全值——绝对重力仪

2）相对重力测定：

测量地球上某两点间的重力差值（即各点相对某一基准点的重力差）——相对重力仪

2.绝对重力仪

依据自由落体定律，分为自由下落法和上抛法。

3.相对重力仪

[1]分类

1）从构造上：

平移式和旋转式；

2）从制作材料及工作原理上：

石英弹簧重力仪、金属弹簧重力仪、振弦重力仪以及超导重力仪；

3）应用领域：

地面重力仪，海洋重力仪以及井中重力仪

[2]弹簧类型：

S0是弹簧的原始长度。

S0>0（正长弹簧），S0<0（负长弹簧），S0=0（零长弹簧）

[3]零点漂移：

弹性重力仪中的弹性元件，在一个力的长期作用下将会产生蠕变和弹性滞后效应（弹性疲劳）等现象

零点漂移现象不可能完全消除。

改正方法：

仪器制造时，选用适当材料，使零点漂移量小，且尽量随时间线性变化。

4.厄缶效应：

因载体相对于地球的运动，使作用在重力仪上的离心力变化而改变了重力的大小，这种影响称厄缶效应

5.重力仪性能指标：

观测精度，读数精度，测程范围，格值（全球范围）、零点漂移，分辨率、

第三章重力测量

1.重力勘探工作的主要阶段（简答）：

（1）设计：

根据地质任务进行现场踏勘、编写技术设计

（2）施工：

根据设计进行外业测量，采集各种有关数据

（3）处理解释：

对实测数据进行整理、处理、解释、成图和编写报告

2.按照测量所处空间位置的不同，重力测量可以分为：

地面重力测量、地下（坑道、井中）重力测量、海洋重力测量、卫星重力测量。

3.重力测量的地质任务

根据重力测量或重力勘探所承担的地质任务及勘探对象的不同。

大体上可分为：

区域重力调查；能源重力勘探；矿产重力勘探；水文及工程重力勘探；天然地震重力测量等。

（1）区域重力调查

1）研究地球深部构造

2）研究大地及区域地质构造，划分构造单元。

3）探测、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层。

4）根据区域地质、构造及矿产分布规律，为划分成矿远景区提供重力场信息。

（2）能源重力勘探

重力测量可以在沉积覆盖区快速、经济地圈出对寻找石油、天然气或煤有远景的盆地。

（3）矿产重力勘探

包括金属及非金属矿产的重力测量

（4）水文及工程重力测量

（五）天然地震重力测量

4.重力测量的技术设计

主要解决的问题：

侧区范围、比例尺大小、测网/测点预设、精度要求及各种误差分配、外业施工方法等。

1、测区范围确定

2、比例尺的确定

重力概查：

（小比例尺）1:

100万，1:

50万，用于区域构造和壳幔深部构造；

重力普查：

1:

20万，1:

10万，用于能源普查和成矿远景区/带；

重力详查：

1:

5万，1:

2.5万，盆地内或成矿区，基地构造、局部构造、岩体、小断裂等；

重力细测：

（大比例尺）1:

1万以上，浅部小构造，小局部地质体。

3、测网

侧向方向应垂直主要构造方向，线距大于或等于点距。

对于构造复杂或重力异常变化大的地方，适当加密测网

4、精度要求及误差分配

5、重力测量方式：

包括路线测量、剖面测量及面积测量

6、重力测量有利条件

1）所研究的地质体与围岩之间有明显的密度差，而在围岩内部没有明显的密度变化。

2）作为研究对象的地质构造，与上覆或（和）下伏地层的密度分界的深度有显著的变化，而且界面深度又不太深。

3）在工区内非研究对象引起的重力变化小，或能通过校正能给予消除。

4）地表平坦或较为平坦

注：

密度分界面：

两种不同密度的岩层，其接触面称为密度分界面。

5.重力仪性能试验

1、静态实验

包括：

仪器开机的重复性试验；仪器的静态零点漂移观测观测。

2、动态试验

通过此项试验，可以了解仪器的动态混合零点漂移的速率；动态观测下达到的可能精度；最佳工作时间范围和确定最大线性零点漂移时间间隔。

3、一致性试验

当需用两台以上的仪器在工区工作时。

应做此实验。

计算应分别对各台仪器进行，超出精度要求的仪器，不能参加重力测量。

6.基点网的布置与观测

1）基点：

重力仪在测点上进行观测时，需要有一些精度更高，重力值已知的点来控制这些点称为基点。

2）基点网：

重力基点在观测时都要联成封闭的网络。

这些网叫做基点网。

3）基点网的作用：

控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数；推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。

7.海洋重力测量

1）目的：

海洋重力测量为研究地球形状、地球内部结构和构造、勘探海底矿产资源和能源、保障航天和远程武器发射等获取和应用重力资料。

2）海洋重力测量收到的干扰

包括：

Eotvos效应（因运载体相对于地球运动改变了作用在重力仪上的离心力而对重力产生的影响，又称科里奥利力加速度的影响）

水平加速度的影响

垂直加速度的影响

交叉-耦合效应

海洋重力测量的精度，除了受重力仪的误差的影响外，在很大程度上取决于海上导航定位的精度。

3）海洋重力测量值得校正

1、维度校正（即正常重力场校正，与陆上重力测量校正相同）

2、高度校正（一般不需要）

3、布格校正

4、地形校正（在近海受陆地地形影响较大时需要进行陆上地形校正。

由于海底起伏引起重力异常变化，需要对海底地形进行校正）

8.航空重力测量

一、航空重力测量的优势

1）不受测区条件的限制；

2）不受地形起伏的影响；

3）不受假频的影响；

4）空中观测还可以解决近地表地球物理噪音、地形噪音、地质噪音等；

5）可以在三维空间测量，这就可以根据不同高度的重力值评价所研究的构造；

6）可以在一条测线上，同时采集两种不同岩石性质的数据集。

此外，所需费用比地震法低得多。

2、航空重力测量的干扰

（1）飞机发动机的振动

（2）垂向加速度扰动

（3）水平加速度的扰动

（4）交叉-耦合效应

9.重力梯度测量

1、重力梯度测量的优势

1）重力梯度异常能反映场源体的细节，具有比重力本身高的分辨率。

2）常规的重力仪只测量重力场的一个分量（铅垂分量），而一台重力梯度仪能够测量九项重力场梯度张量分量中的五项；剃度仪测量中多个信息的综合应用能够加强应用重力数据做出的地质解释。

3）梯度仪不受常规重力仪的，在运动环境下的运动加速度的影响。

10.卫星重力测量

四种模式：

卫星地面跟踪技术、卫星测高技术、卫星跟踪卫星技术和卫星重力梯度测量技术

第四章重力资料整理

1.基点网观测资料整理

目的：

消除仪器零点漂移和固体潮影响后，求出各相邻两基点间（一个边段）的重力差值（段差）。

固体潮校正：

月、日引力潮作用下固体地球周期形变

2.基点网平差

目的：

通过平差，使基点网的任何一个闭合回路中，各相邻基点重力差之和应满足

1、闭合差

进过基点网观测资料的初步整理，可求得每个边段上的重力差。

如果没有误差存在，则由这些边段构成的每一个闭合回路内，将各边的段差相加后应为零，即应满足

但是由于联测中的误差，上式一般是得不到满足的，往往存在一个不等于零的偏差值，称为基点网的闭合差。

平差就是将每个环路中的闭合差按照一定的方法和条件分配到相应环路的每个边上，使分配后环路上各边的重力增量能满足上式这一条件，因而这种平差又称为条件平差。

2、条件平差

基点网按网内是否含有更高一级的基点，可分为：

（1）自由网：

不包含精度更高一级的已知重力点的基点网。

（2）非自由网：

含有若干个精度更高的已知重力点的基点网。

（1）自由网平差

1）单环路自由网平差

2）多环路自由网平差

3）波波夫平差法

3.普通点观测资料整理

目的：

（1）消除零漂、日变/固体潮影响，得到相对于基点的相对重力值（初步整理）。

（2）进行外部校正，获取重力异常。

[1]内部改正（仪器内部因素影响）

温度改正

零点漂移改正

气压校正

重力仪滞后效应校正（海洋）

[2]外部改正

陆地：

固体潮校正

地形校正

中间层校正

高度校正

维度校正

均衡校正

区域校正

海洋：

重力基点比对

测量船吃水校正

Eotvos校正（海洋、航空）

航向航速计算

潮汐校正（近、浅海）

陆地地形校正（近、浅海）

海底地形

中间层校正

高度校正

维度校正

均衡校正

区域校正

4.重力异常的计算

测点重力值=基点重力值+经内部和外部环境因素改正后的测点相对重力值

=[正常重力值（水准面）+高度异常]+[布格板异常+地形起伏异常]+地下剩余密度异常

=测点处正常重力值+地形与水准面之间均匀质量效应+地下剩余密度异常

自由空气异常|=测点重力异常+高度校正+维度校正

自由空气校正||=测点重力值+地形校正+高度校正+维度校正

布格异常=测点重力值+地形校正+中间层校正+高度校正+维度校正

均衡校正=测点重力值+地形校正+中间层校正+高度校正+维度校正+均衡校正

5.外部校正方法（ppt上详细的内容也得看）

1、地形校正

1）方法

扇形棱柱方法

立体柱方法

斜面三棱柱方法

2）物理意义（作业题）

2、中间层校正

1）物理意义

3、高度校正/自由空气校正

物理意义

4、布格校正

物理意义

注意密度对布格异常的影响

5、正常场校正/维度校正

6、间接校正：

大地水准面与旋转椭球体之间的差别。

这个效应随距离缓慢变化，仅影响波长很长的异常

6.重力异常的图示（三种图示方法）

1、异常平面图

与地形等高线类似，用异常等值线来表示它的形态及变化

2、异常剖面图

这种图反映某一剖面线上异常变化的情况，在作定性或定量解释中用的较多。

3、异常平剖图

这种图件是把多个异常剖面图按测线的实际位置和芳香展布在同一平面上，可以给人以立体视觉。

第五章岩（矿）石密度及获取方法

地下不同地质体之间的密度差异，是重力勘探的前提条件；

地形校正、中间层校正不可或缺密度数据；

重力异常正演、反演和解释需要密度资料

1.决定岩矿石密度的主要因素：

（1）岩石矿物成分及其含量；

（2）岩石的孔隙度大小及孔隙中的填充物质的多少/含水量

（3）岩石所受压力的大小/埋藏深度

2.火成岩密度特征

（1）从酸性岩向基性岩过渡时，密度值随岩石中较重的铁镁矿物百分含量的增加而变大；

（2）结晶岩的密度在某种程度上由其结构来决定，当岩石的矿物成分相同时，密度值随着岩石的结晶程度的加深儿加大。

（3）同类侵入岩体，不同的时间侵入，矿物成分虽然相同，但当含量有所变化时，其密度也会有所变化。

3.沉积岩密度特征

（1）沉积岩的密度在很大程度上取决于其孔隙度，而与其物质成分的关系却不明显；

（2）沉积岩的密度随孔隙度的减小而呈线性增大，近地表沉积岩受到的压力较小，其孔隙度较大，则密度较小；随着埋藏深度增加，上层负荷压力加大，其孔隙度相应减小，因而密度增大。

（3）对于同一时代同类的沉积岩，由于所受地质作用条件的不同，在不同部位，其密度值也会有所不同。

如盆地边缘的密度增大，而向盆地中心密度逐渐减小。

4.变质岩密度特征

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。

5.标本密度测定方法

（1）天平测定法

设岩石或矿石标本的质量为m，体积为V，则密度

则

（2）密度仪测定法

6.利用重力测量估计地层的平均密度

（1）重力剖面法确定中间层密度

（2）利用井中重力测量确定岩层平均密度

第六章重力异常正演

1.正演问题

所谓正演问题，就是给定地下某种地质体的形状、产状和剩余密度等，通过理论计算求取它在地面上或空间范围内引起的异常大小、特征和变化规律，即由源求场

2.反演问题，则是依据已获得的重力异常特征、大小、分布等，并结合地质、钻探及其他地球物理资料，求解重力场源体的空间位置，形状。

大小、产状和场源密度等，即有场求源

第八章重力异常反演

1.反演问题研究涉及的主要问题

（1）从观测异常中选择适当的用于反演的场值

（2）选择适当的模型体

（3）应用合适的计算方法

（4）减少多解性（非唯一性）的影响

2.常用的反演方法

1）从反演的具体方法上：

（1）解析形式法（如特征点法、统计法）；

（2）最优化选择法；（3）人机交互法

空间域方法；频率域方法

2）从反演参数上：

（1）确定地质模型体参数

（2）确定物性分界面的深度及起伏（3）确定密度的分布

3.适定问题：

解存在；解唯一；解稳定

4.局部地质体几何和物性参数反演方法

直接法、特征点法、选择法、人机交互法

一、直接法

直接法是直接利用由反演目标引起的局部异常，通过某种运算和函数关系，求得与异常分布有关地质体的某些参量。

该方法较少受解释人员主观因素的影响，但只是一种地质参量的粗略估计，解决问题的范围还很有限。

2、特征点法

特征点法（或任意点法）系根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值法、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数，仅适应于剩余密度为常数的几何形体。

3、选择法（图及步骤）

选择法的原理是根据实测重力异常在剖面或平面的分布和变化的基本特征，结合工区的地质、其他地球物理和物性等材料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算；将计算的理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据掌握的场源体资料，对模型进行修改，重算其理论异常；再进行对比，如此反复进行，以两种异常的偏差达到要求的误差范围时的理论模型表示实际的地质体。

方法步骤：

1）模型建立，给模型体初值；

2）根据模型体初值计算理论重力异常

3）根据理论重力异常与实测重力异常的差别计算模型体参数的修改量，修饰模型；

4）判断：

计算结果是否满足要求，如果不满足要求，则重复第2、3步计算。

如果满足，输出模型参数。

4、人机交互法（思路，怎么做）ppt具体内容

5.密度界面深度反演方法：

线性回归法、压缩质面法、边界元反演方法、频率域反演方法

6.多解性问题

1、引起多解性的原因

1）不同密度体重力异常的等效性

2）观测异常信息的不完整性

3）观测重力异常数据的噪声

2、限制多解性的方法

1）利用先验信息约束

2）尽量使信息更充分、提高观测精度，提高重力异常校正精确度

3）尽量选用好的算法，减少未知量

4）综合地球物理反演

第九章

1.重力异常解释的一般原则

1）以地质为依据

2）以岩石物性为基础

3）从面到点，从已知到未知的认识过程

4）定性与定量，正演与反演，平面与剖面相结合

5）综合解释

6）多次反馈、不断修正

2.重力异常的识别

1、异常特征描述（异常走向、幅值、形状、复杂性等总体特征、局部异常的位置、形状、规模、大小及变化）

平面等值线圈上异常特征：

（1）区域性异常的走向及其变化、；

（2）对局部异常来说主要指的是异常的弯曲和圈闭情况。

2、典型局部重力异常的可能解释

1）等轴状重力高

（1）基本特征：

重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，异常值中心部分高，四周低，有极大值点。

（2）相对的规则几何形体：

剩余密度为正值的均匀球体、铅直圆柱体，水平截面接近正多边形

（3）可能反应的地质因素：

囊状、巢状，透镜体状的致密金属矿体；中基性岩浆（密度较高）的侵入体；短轴背斜；松散沉积物下面的基岩（密度较高）局部隆起；低密度岩层形成的向斜。

2）等轴状重力低

（1）基本特征：

重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，异常值中心低，四周高，有极小值点。

（2）相对应的规则几何形体：

剩余密度为负的均匀球体、铅直圆柱体、承平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。

（3）可能反映的地质因素：

盐丘构造或盐盆地中盐层加厚的地段；酸性岩浆（（密度较低））侵入体，侵入在密度较高的地层中；高密度者层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。

3）条带状重力高（重力高带）

（1）基本特征：

重力异常等值线延伸很大或闭合成条带状，中部异常值高，两侧低，存在极大值线。

（2）相对应的规则几何形体：

剩余密度为正的水平圆柱体、棱柱体和脉状体等。

（3）可能反映的地质因素：

高密度岩性带或金属矿带；中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地下的古潜山带、地垒等；地下的古河道为高密度的砾石所充填等。

4）条带状重力低（重力低带）

（1）基本特征：

重力异常等值线延伸很大，或闭合成条带状，中部异常值低，两侧高，存在极小值线。

（2）相对应的规则几何形体：

剩余密度为负的水平圆柱体．棱柱体和脉状体等。

（3）可能反映的地质因素：

低密度的岩性带，或非金属矿带；酸性侵入体形成的岩墙或脉穿插在较高密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地堑等；充填新生界松散沉积物的地下河床。

5）重力梯级带

（1）基本特征：

重力异常等值线分布密集，沿走向延伸较长，异常值向垂直于走向的某方向单调上升或下降。

（2）相对应的规则几何形体：

垂直或倾斜台阶。

（3）可能反映的地质因素：

垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；地层的拗曲

3.断裂构造反映在平面等值线图上的特征

（1）线性重力高与重力低之间的过渡带

（2）异常轴线明显错断的部位

（3）串珠状异常的两侧或轴部所在位置

（4）两侧异常特征明显不同的分界线

（5）封闭异常等值线突然变宽

（6）异常等轴线同行扭曲部位

（7）重力梯级带

4.重力勘探的应用

1）研究地球深部构造和动力学。

如，地壳厚度变化

2）研究大地及区域地质构造，划分构造单元，圈定盆地。

3）探测、圈定隐伏岩体或岩层，追踪断裂，基岩，构造填图

4）能源勘探

5）矿产勘探

6）工程地质勘探

7）水文地质勘探

8）考古

5.均衡重力异常（相关内容）

均衡校正：

消除因均衡效应出现的在地壳下部的密度变化或“山根”、“反山根“这些剩余质量引起的重力异常

均衡重力异常：

对布格异常进行均衡校正后得到的异常。

主要反映地壳内部密度分布不均匀或剩余质量重力效应

Ppt上详细内容，一些相关名词解释。