重力勘探重力资料得解释.docx

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重力勘探重力资料得解释

第五章重力资料得解释

经过各种校正得重力观测数据在进行必要得数据处理之后、便就是局部重力异常（剩余重力异常）,它单一地反映了研究对象产生得重力异常场,通过对重力异常场特征得分析,研究引起异常得地质原因,就就是重力异常得解释问题。

定性解释主要就是推断引起异常得地质原因,确定异常源得形态、范围、大致埋藏深度。

定量解释就是在定性解释得基础上,对异常源得深度、大小、产状等进行定量计算。

§5、1重力异常解释得基本概念

重力观测资料校正、处理→局部异常:

单一反映研究对象产生得异常。

一、数学物理解释与地质解释

1、数学物理解释

根据异常分布特征与工区得地球物理条件来确定异常质量得形状、大小、埋深与在地面上得投影位置。

有条件时进一步确定异常质量得产状要素、剩余质量等。

2、地质解释

结合工区得地质条件与特点,对质量异常作出地质上得判断。

→→说明引起异常得地质原因与对异常作出地质结论。

二、正问题与反问题

为了正确地进行解释推断,就必须了解重力异常与各种地质因素（异常场源）之间得相互关系,包括数量关系。

1、正问题

根据已知异常源（地质体）得形状、大小、深度、产状与物性,用数学物理方法研究它引起重力异常得分布规律、幅度大小与形态特征等,称为重力异常得正演问题,简称正问题。

解正演问题,一般都把自然界中某些地质休简化为简单几何形体（例如把等轴状得地质体近似地抽象成球休,垂直断层近似为垂直台阶等）,这就是为了研究问题方便。

当地质体得形状与密度分布比较复杂时,技照场得叠加原理,可把它划分成若干简单形态得地质体,然后计算每一部分得重力异常并把它们累加起来,这样简单几何形体得正演问题也就成了复杂形体正演问题得基础。

此外,还往往把密度大致均匀得介质宏观上作为均匀介质来研究。

由上述可见,当用某种简单形体得物理模型来代替真实得地质体时,总会产生一定得误差,只不过这种误差不致于影响对重力勘探得要求。

2、反问题

根据重力异常得形态、幅度大小与分布规律等特征,来确定异常源得形状、大小,位置与产状等参数,称为重力异常得反演问题,简称反问题。

目前使用得方法较多,如特征点法,切线法、选择法等。

三、重力反问题得多解性

1、场得等效性:

如果不改变包含在引力等位面内物质得总质量,而重新分布其密度,只要使原来得等位面保持形状大小不变,则密度得重新分布与这一等位面与等位面外引力场得分布无关。

（不同得物质密度与质量分布可能引起相同得异常场。

）

例如,一个球形矿体,在地表引起得异常决定于它得剩余质量与观测点到球体中心得距离,进行反演计算,不能单独确定它得深度与密度值,从数学上讲,如果保持其剩余质量不变,中心深度也不变.则球体得剩余密度与半径大小可有无穷多个值,但它们产生得异常都就是相同得。

2、观测数据总就是离散得、有限得:

重力测量只能观测到地表得异常值,而不就是全部空间得场值;根据片面得场得分布,往往也不能唯一地确定场源得分布情况。

3、实测异常总就是包含一定误差。

小误差→模型参数大变化。

因此,有必要研究工作地区得地质资料、岩石得密度资料,以及掌握地质规律,从而减少多解性带来得困难。

通过对各种资料得综合分析,解反演问题时就可以附加—些条件,以便对反问题得解有某些限制。

例如球体得例子,如果密度值确定了,则其半径大小就可以得到唯一解。

在有条件得地方,选择有代表性得异常,可进行钻探工作加以验证,以提高全区解释得质量。

四、解正演问题得基本公式

地下各种密度异常体在其质量分布区之外引起得重力异常（包括导数异常）,都就是根据相应得积分公式计算得。

在计算中,一般取地面直角坐标系,把地面当成水平面,x轴与y轴位于该平面内,z轴垂直向下,于就是地球内部任一密度异常体（如图）

在其外部空间一点A（x,y,z）得引力位为

（1）

式中—密度异常体内部得剩余质量元,,其坐标为;

—质量元得体积,;

—剩余密度,把它视为常数;

—观测点到得距离,

式

（1）在积分号下对被积函数沿z方向求偏导数,即得到该密度异常体在P点产生得重力异常为

（2）

跟不同坐标方向求偏导数,还可以得到重力位得高阶导数异常得基本公式。

将式

（2）对积分,积分区间由到,便可得到沿y轴方向无限延伸得二度体异常得正演公式,即

（3）

该积分在二度体得整个横截面S上进行。

§5、2简单规则形体得正、反问题

粗略估计或准确计算地质体得产状要素时,一些规则形体总就是起着重要得作用,因为不仅自然界许多地质体可近似作为规则形体瞧待,而且任何复杂形体部可以分解为许多不同大小得规则形体。

为了简化讨论,我们假设形体孤立存在、密度均匀、地形平坦、所取剖面皆为中心,对于三维体,就是指通过其几何中心得剖面,对于二维体,就是指垂直于面。

所谓中心剖面走向得横剖面。

一、球体（点质量）

自然界中一些等轴状地质体,例如盐丘、矿巢等,都可以近似当作球体来研究。

若球得密度大于围岩密度,则剩余质量M将引起正异常

密度均匀分布得球体可作为剩余质量集中于球心得质点瞧待,球体在地面某点P产生得附加引力为

（1）

式中r为P点到球心得距离,得方向由P指向球心。

如将P点选在x轴上,则y＝0,代人

（1）式.有

（2）

设与z轴得夹角为,则有

（3）

分析:

1）当x=0时,求得最大值

M（吨）D（米）

2）当x→∝时,

球体重力异常剖面曲线就是一条以纵轴为对称得曲线。

重力异常等值线平面图,该等值线图由一系列以球心在地面得投影为中心、疏密不等得同心圆组成。

在球心附近分布较稀,向外变密,然后又变稀。

3）半幅值点横坐标

（4）

4）当M不变时,埋深D增加,异常迅速衰减,曲线变缓。

5）导数

二、水平圆柱体

自然界中横截面接近圆形得扁豆状矿体、长轴状背斜、向斜等,都可以当作水平圆柱体瞧待。

沿走向无限延伸得水平圆柱体可视为剩余质显全部集中于其轴线得均匀物质线,无限长水平物质线可视为无穷多个质点（即球体,图中单个圆柱体元相当于一个球体）沿其走向排列而其重力异常应为所有质点得重力异常之与。

1）当x=0时

（吨/米）h（米）

2）当x→∝时,

重力异常剖面曲线就是一条以纵轴为对称得曲线。

但在平面图上,异常等位线就是一系列与圆柱体轴向平行而且疏密不一得直线。

3）半幅值点横坐标

（4）

4）当不变时,埋深D增加,异常曲线变缓。

三、垂直台阶

断层或不同岩层得接触带都可以作为台阶处理。

台阶相当于定向无限延伸得一个无限物质层。

1）当x=0时

2）当x→+∞时

3）当x→-∞时

4）当H-h不变,埋深增大时,、、不变,曲线变缓。

5）V得导数曲线特征（Vxz>0）

§5、3进行地质解释时应注意得问题

1、分析检查重力异常就是否满足在允许得误差范围内按需要得详细程度测得所研究得地质因素产生得异常。

————前提条件

2、研究分析测区内不同研究对象及与非研究对象得异常之间就是否存在具有反映其特征得差异。

————处理:

得到较为单一地质因素引起得有效异常

3、解释:

从“读图”或异常识别开始,由全局深入到局部。

4、从已知到未知得原则:

①钻井资料（点）,地震剖面（线）作控制解释,然后推广;

②从露头区异常特征推断相邻覆盖区。

5、多种数据处理方法得试验应用,确定参数。

6、收集相应得地质、钻探、物性、其她物化探资料,增加已知条件,克服多解性。

7、验证工作,总结经验。

§5、4异常得识别

一、异常特征得描述

平面等值线图:

异常特征主要就是指区域性异常得走向及其变化,从东到西（或从南到北）异常变化得幅度有多大。

区域性重力梯级带得方向、延伸长度、平均水平梯度与最大水平梯度值等。

对局部异常来说主要指得就是异常得弯曲与圈闭情况,对圈闭状异常应描述其基本形状,如等轴状、长轴状或狭长带状;就是重力高还就是重力低;重力高、低得分布特点;异常得走向（指长轴方向）及其变化;异常得幅值大小及其变化等。

在综合分析区域异常与局部异常基本特征后,有可能根据异常特征得不同将工区划分成若干小区,以供下一步作较深人得分析研究。

重力异常剖面图:

应注意异常曲线上升或下降得规律,异常曲线幅值得大小,区域异常得大致形态与平均变化率,局部异常极大值或极小值得幅度、所在位置等。

二、典型重力局部异常得解释

由于不同得地质因素往往会在重力异常平面等值线图上或剖面图上引起相似得异常特征,因此根据某一局部异常来判定它就是由什么地质因素引起得,常常就是不容易得。

为此,有必要结合地质资料或其她物探解释成果进行综合解释。

1）等轴状重力高

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。

相对应得规则几何形体:

剩余密度为正值得均匀球体,铅直圆柱体,水平截面接近正多边形得铅直棱柱体等。

可能反映得地质因素:

囊状、巢状、透镜体状得致密金属矿体,如铬铁矿、铁矿、铜矿等;中基性岩浆（密度较高）得侵入体,形成岩株状,穿插在较低密度得岩体或地层中;高密度岩层形成得穹窿、短轴背斜等;松散沉积物下面得基岩（密度较高）局部隆起;低密度岩层形成得向斜或凹陷内充填了高密度得岩体,如砾石等。

2）等轴状重力低

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,有极值点。

相对应得规则几何形体:

剩余密度为负得均匀球体,铅直圆柱体,水平截面接近正多边形得铅直棱柱体等。

可能反映得地质因素:

盐丘构造或盐盆地中盐层加厚得地段;酸性岩浆（密度较低）侵人体,侵入在密度较高得地层中;高密度岩层形成得短轴向斜;古老岩系地层中存在巨大得溶洞;新生界松散沉积物得局部加厚地段。

3）条带状重力高（重力高带）

基本特征:

重力异常等值线延伸很大或闭合成条带状,等值线得值中心高,两侧低,存在极大值线。

相对应得规则几何形体:

剩余密度为正得水平圆柱体、棱柱体与脉状体等。

可能反映得地质因素:

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

4）条带状重力低（重力低带）

基本特征:

重力异常等值线延伸很大,或闭合成条带状,等值线得值中心低,两侧高,存在极小值线。

相对应得规则几何形体:

剩余密度为负得水平圆柱体,棱柱体与脉状体等。

可能反映得地质因素:

低密度得岩性带,或非金属矿带;酸性侵入体形成得岩墙或岩脉穿插在较高密度得岩石或地层中;高密度岩层形成得长轴向斜、地堑等;充填新生界松散沉积物得地下河床。

5）重力梯级带

基本特征:

重力异常等值线分布密集,异常值向某个方向单调上升或下降。

相对应得规则几何形体:

垂直或倾斜台阶。

可能反映得地质因素:

垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带;具有不同密度得岩体得陡直接触带;地层得拗曲。

三、断裂构造在平面等值线图上得识别