重力勘探工作方法.docx

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重力勘探工作方法

第三章重力勘探工作方法

重力勘探的全部工作过程包括：

1）根据地质任务和收集有关的地质、物探资料，现场勘察进行工作设计；

2）按照设计要求进行野外测量，即采集原始重力数据资料并进行计算整理和绘制各种图件；

3）处理解释，编制报告，得出地质结论。

明确施工地区的地质任务之后，有必要收集本区及相邻地区的地质和地球物理资料，熟悉当地的自然地理条件，对重力勘探的可行性进行研究，弄清楚进行重力工作的有利因素和不利条件。

如探测对象的剩余质量能否在地表产生足够被仪器感觉到的异常等，如果无可靠资料，则应进行试验工作。

对一些干扰因素，如恶劣的地表条件等，也应采取措施消除影响。

§3.1野外工作技术

一、工作比例尺和测网的选择

工作比例尺一般是根据地质任务、探测对象的大小及异常的特点来确定的。

工作越详细，要求比例尺越大，单位面积的测点就越多，对重力异常的研究详细程度就越高。

通常在煤田的普查勘探中，采用比例尺较小，目的是圈定煤田边界、含煤盆地较大断裂构造和煤系地层基底的起伏等。

在详查和精查勘探中比例尺较大，可从1:

10000～1:

500，目的是详细研究工作地区的重力场分布规律和特点，进而确定局部地质构造，或岩矿体的位置、产状和其围大小等问题。

重力测量的方式常采用剖面测量和面积测量。

面积测量是基本工作方式，即在工作地区的地面上按照一定的距离布置若干测线，每条测线上又按一定距离布置若干测点，这些测线和测点的纵横连线构成重力测网。

测网的每个结点都是重力测点；测网结点的密度称为测网密度。

测网的形状和密度是根据地质任务和工作比例尺确定的。

测线方向尽可能垂直勘探对象的走向方向，如无明显走向，应采取正方形测网。

测网的密度应保证在相应比例尺的图上每平方厘米有1～3个测点，在异常地段可根据需要加密测点。

二、重力测量的精度

重力测量的观测精度是检验观测质量的重要标志，又是决定技术措施、经济计划的重要指标。

对精度的要求应保证地质任务的需要，即能够反映出探测对象引起的最小异常。

通常，是以观测误差来表示精度的。

观测误差越小，精度越高。

观测精度的计算方法是要对测点进行检查观测，检查工作量是总工作量的10％左右，也就是对均匀分布于施工地区的10％左右测点进行重复观测，最后计算出均方根误差作为重力测量的精度。

均方根误差的计算公式为

式中

——第i个检查点的原始观测值和检查观测值两者的平均值与原始观测值（或检查观测值）之差；

n——检查点数；

m——为所有检查点总的观测次数；

一般要求ε小于探测对象引起的最大异常的1／3～1／4。

要查明异常的细节时，还应有更高的精度要求。

三、基点和基点网

总基点和基点，它们是经过高精度重力观测的点。

总基点是用来作为相对重力测量的起算点。

进行面积测量时，还设立若干基点，这些基点均匀分布于测区和总基点一起构成基点网。

基点网的作用是：

检查重力仪在工作过程中的零位移情况，确定零位移校正系数；控制普通观测点的精度，减少积累误差；随时检查仪器的工作状态。

如果工作区面积不大，可不设基点网，只要有一个基点作为重力测量的起算点即可，并采取适当的工作方法，利用基点检查仪器工作状态和确定零位移校正系数。

总基点（或不设基点网的基点）应选择在交通方便、标志明显的非异常地域上，作为相对重力测量的正常重力场。

要求：

1精度比普通测点高出1倍以上。

2平差为零

四、野外观测方法

进行重力测量时，要从基点开始，然后逐个进行普通点观测，最后在某一基点结束观测。

零位移线性的标准是两基点间零位移的直线连线和该树点之间实际零位移曲线的最大差值应小于观测均方根误差ε。

1）读数：

普通点读2～3个数，取平均。

2）在规定时间起止于基点

3）小测区可只有一个基点

4）记录：

24小时制，分钟为单位

五、仪器试验工作

1）静态试验

2）动态试验

3）一致性试验

4）格值的标定

六、测地工作

1测点位置坐标

2高程（精度要求高）

§3.2重力资料的初步整理

一、目的

求得消除仪器零点漂移之后各测点相对于基点的相对重力值。

二、零位移校正方法

例如，设从基点A开始进行观测，经过一段时间后于基点B结束观测（图6.1-2），在A、B两点获得重力差值

，观测时刻分别为tA、tB，但两基点的重力差

是已知的，并且是高精度的。

如果在这段时间零位移是线性的，则该时间的零位移系数为

如果没有设立基点网，只有一个基点，则只能利用一个基点来计算零位移系数。

从基点开始观测，经过一段时间再返回该基点观测，基点两次观测值之差为

，经过了

时间，则零位移系数为

第i点的零位移校正值为

式中

——i点观测时刻与开始在基点观测时刻之差。

§3.3重力资料的校正

地面上任一点的重力值都由该点所在纬度、周围地形、固体潮及岩（矿）石的密度变化等因素决定。

其中固体潮的影响很小，一般可忽略不计；纬度变化的影响较大，可达500000g.u.，约为重力平均值（9800000g.u.）的0.5％；地形高差影响次之，可达1000g.u.。

相对于这两种干扰而言，重力异常是十分微弱的。

例如，储油构造的重力异常不超过100g.u.，仅为重力平均值的0.001％，金属矿的重力异常更小，不超过10g.u.，可见要从强干扰中提取如此微弱的异常，高精度地进行各项校正具有何等重大的意义。

一、地形校正

地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面，对实测重力异常造成了严重的干扰，因此必须通过地形校正予以消除。

其办法是：

除去测点所在水准面（图6.3-1中MN）以上的多余物质，并将水准面以下空缺的部分用物质填补起来。

由图6.3-1可见，测点O所在水准面以上的正地形部分，多余物质产生的引力的垂直分量是向上的，引起仪器读数减小。

负地形部分相对该水准面缺少一部分物质，空缺物质产生的引力可以认为是负值，其垂直分量也是向上的，亦使仪器读数减少。

可见，测点周围地形不论是而于测点还是低于测点，都造成重力测量结果比地形平坦时小。

由此，地形校正值总是正值。

实际工作中，地形校正按以下步骤进行：

首先，在详细的地形图上，用量板将测点周围的地形划分成许多扇形小块。

然后分别计算这些小块在该点产生的重力值并相加，就获得了该点的重力校正值。

现已经在计算机上实现了按照测网进行的地形校正，从而使校正精度大为提高。

二、中间层校正

地形校正之后，测点所在平面与重力测量起算点所在基准面之间存在有水平中间层质量，要消除这部分质量对测点的影响，需要进行中间层校正，校正后就相当于测点和基准面之间无质运存在。

中间层可当作一个厚度为

（单位为m），密度为

的无限大水平均匀物质面。

由于地壳物质每增厚1m，重力增加约0.419

.

g.u.，故中间层校正值

为

（3-1）

当测点高于水准面或基准面时，

取正，反之取负。

我国和世界大多数国家都取中间层密度值为2.678g／cm3。

图3-2中间层校正原理用3-3高度校正原理

三、自由空间（高度）校正

经过上述两项校正后，测点与水准面或基准面间还存在一高程差

（图3-3），为消除这个高程差对实测值的影响，必须进行高度校正。

将地球当作密度呈均匀同心层分布的旋转椭球体时，地面每升高1m重力减少3.086g.u.，所以高度校正值

为

（g．u．）（3-2）

测点高于水准面或基准面时，

取正，反之取负。

高度校正和中间层校正都与测点高程

有关，因此常把这两项合并起来，统称为布格校正，以

表示，则

（g．u．）（3-3）

应当指出，上述三项校正都是在将地球作为密度均匀体的条件下导出的。

实际上，地表实测重力值总是密度均匀体和造成局部围密度不均匀的地质体（简称密度不均匀体，如构造，岩、矿“体等）的综合影响。

上述校正仅消除了起伏地形上各测点与水准面或基准面间密度均匀体对实测重力值的影响，并没有消除密度不均匀体的影响。

因此，对校正后仅由密度不均匀体引起的异常而言，各测点仍在起伏的自然表面上。

（四）正常场校正

在大面积测量中，各测点的正常场校正值可直接由正常重力公式（6.1-7）计算。

小面积重力测量不用上述绝对校正方法，而只作正常场的相对校正（纬度校正）。

当测点与总基点不在同一纬度时，测点重力值包括了总基点和测点间的正常重力差值，这时正常场校正值

按下式计算

（g．u．）（3-4）

式中

为测区的平均纬度，D为测点与总基点的纬向（南北向）距离，单位为km。

在北半球，当测点位于总基点以北时，D为正，反之为负。

布格异常：

经过地形校正、布格校正和正常场校正后的重力异常

。

分为两种：

①小面积测景（如局部地质调查或矿产评价）获得的相对布格异常，其计算公式为

（3-5）

式中

为测点的重力观测值，

为总基点的重力值。

②大面积测量（如地壳及上地幔探测、区域地质调查或大围油气普查）中获得的绝对布格异常。

绝对布格异常仅由地壳密度分布不均匀引起，其表达式为

（3-6）

式中

为测点所在纬度的正常重力值。

§3.4重力异常图

得到各测点的重力异常之后，为了形象地显示重力异常的全貌，便于解释推断引起异常的地质原因，总是把重力异常用各种图件表示出来，这些图件称为重力异常图。

通常主要绘制的异常图有以下三种：

1．重力异常平面等值线图

重力异常平面图的绘制方法与地形等高线的绘制方法类似，是按照设计要求的比例尺，把测点的坐标位置全部标在图上，然后注明每一点的重力异常值，再按一定的异常值线距用线性插的方法把异常使相同的点连起来。

等值线一般都取整数，等值间距—般不小于异常均方误差的2～3倍。

等值线的勾制方法与地形等高线的勾制方法相似。

重力异常平面图表示了全区重力异常的平面分布特征及变化规律。

图件反映了测区重力异常的位置、特征、走向及分布围。

2．重力异常剖面图

此图是进行异常定性和定量解释的基本图件。

其作法是：

以测量剖面为横轴，按工作比例尺将测点分布在横轴上，并按适当比例尺在纵轴上标记重力值，然后将各测点的重力值用点标在图上．并用折线将它们连接起来。

3．重力异常剖面平面图

其作法是：

将测区各测线按工作比例尺和实际位置绘在图上，并按一定比例尺绘出各测线的重力异常剖面曲线。

这类图件常用于大比例尺重力测量中，可对比各剖面异常的平面分布特征，了解测区重力异常的全貌，较清楚地展示异常的走向和细节变化。