重力勘探实习报告.doc

重力勘探实习报告报告成绩指导老师（签名）地球物理与空间信息学院重力勘探教学实习报告姓 名： 汤 班 级： 学 号： 专 业： 地球物理学 指导老师： 沈博、张恒磊、梁青 实习地点： 河北-秦皇岛 实习起讫时间2012年8月4日至2012年8月11日目录第一章 序言41.1实习日期、地点、测区自然及交通条件41.1.1 实习日期地点41.1.2 测区自然及交通情况41.2工区地质及地球物理概况51.2.1 构造特征51.2.2 地层和岩石地球物理特征51.3实习任务及完成情况61.3.1 任务和要求61.3.2 时间安排及任务完成情况6第二章 重力勘探工作设计82.1实习的地质任务.82.2工作比例尺及测网的确定82.3各项精度要求的确定92.4 施工方案与组织10第三章 重力勘探野外工作方法、技术113.1施工前仪器的准备.113.1.1仪器检查及调节113.1.2重力仪静态试验123.1.3重力仪动态试验123.1.4仪器的一致性检验123.1.5格值标定123.1.6 仪器操作练习（G-929）123.2测地工作.133.2.1 测地工作设计133.2.2 测线、测点布置133.2.3 测点水准高程测量133.2.4 检查测量143.3测点重力观测及质量检查153.3.1基点观测方法及要求153.3.2普通点观测153.3.3检查观测153.4 地形改正.16第四章 重力观测数据整理174.1重力观测数据整理.174.2布格重力异常计算.194.2.1 地形校正204.2.2 纬度校正204.2.3 布格校正214.2.4 总的布格重力异常214.3布格重力异常精度评定224.3.1 测点观测精度234.3.2 地形校正精度244.3.3 纬度校正精度244.3.4 布格校正精度254.3.5 布格重力异常总精度254.4布格重力异常的图示(剖面与平面)26第五章 布格重力异常解释275.1布格重力异常特征描述275.2布格重力异常因素分析285.2.1 区域异常影响因素285.2.2 局部异常影响因素285.3布格重力异常处理.295.4布格重力异常定性、定量解释30第六章 实习成果总结31致 谢33参考文献34附 件.34第1章 序言为了巩固课堂学习的专业知识，了解物探工作方式方法，培养自主动手能力，与今后的工作接轨，学校组织了我们这次秦皇岛的教学实习。重力勘探所观测、研究的是天然的地球重力场，它是以牛顿万有引力定律为基础的。只要勘探地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器找出重力异常。然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造情况。实习采用教学与野外实践相结合的方式，一个班分6组进行。实习从仪器的操作练习到野外数据的采集，再到数据的处理与解释，最后是报告的编写和成果的汇报。我们实习用的重力仪有三台，分别是LCR G-929、LCR D-159和CG-5-584#，三台仪器各有优缺点。1.1实习日期、地点、测区自然及交通条件1.1.1 实习日期地点此次重力实习，我们大组从8月4日至8月11日，为期8天，是这次秦皇岛教学实习的最后一轮。实习工区秦皇岛市抚宁县石门寨乡中南部，地质构造位置在柳江盆地东南侧，基地以北约20余公里处，剖面线G点的经纬度坐标为119035E,40003N在刘家河-卞庄-侯庄一线，沿乡间小路进行剖面勘探。1.1.2 测区自然及交通情况此次实习教学、数据处理在中国地质大学“北戴河实习站”，野外部分在基地以北约20余公里刘家河-卞庄-侯庄一线。图1-1-2 实习区交通位置图中国地质大学“北戴河实习站”位于河北省秦皇岛市的山东堡村西，地处北戴河海滨区和秦皇岛海港区之间，距山东堡海滩约300m。东北临近燕山大学，港口城市，交通十分便利。野外实习从基地到刘家河交通便利，汽车直达。在测线上施工时，测线南段经过村庄、穿过树林、途有小溪加上下过大雨，地表松软，路途不是很便利，给测量带来了一定麻烦；测线北段，主要在村庄的水泥路段，施工相对便利，所以南段相对北端施工效率高。1.2工区地质及地球物理概况1.2.1 构造特征大的构造背景：秦皇岛山海关一线位于山海关绥中锦西重力梯级带的西南段。该梯级带走向约为NE70，长度由抚宁县至锦州市绵延近200km，南北两端分别向西和向北弯曲，中段较平直，整体形态向东南（渤海方向）凸出；该重力梯级带的宽度范围大致由渤海西岸向NW方向横跨近30km，异常变化幅度约30mGal，由SE向NW方向减小，平均水平重力梯度约为1mGal/km。该巨大的重力梯级带形成的主要原因是海陆地壳转型，以及北部的燕山褶皱带的重力效应，为大区域地质构造差异成因对本次实习测区而言可以看做区域重力异常背景。实习区内地层以北东东走向的平山-南林子-南刁部落逆断层为界，断裂以北是柳江盆地，盆地核部枢纽为正南北走向，两翼地层倾角较大，以上古生界地层为主，盆地东部地层以寒武、奥陶等下古生界为主，边缘带有上元古界青白口系地层出露；南部出露地层以元古界混合花岗岩为主，属区域变质岩。其中存在复式燕山期辉绿岩脉，长约3公里，宽200米左右（其走向与断裂带基本一致），属浅层基性侵入型花岗岩。工区内第四系沉积物主要分布于河谷等局部地段，厚度不大。秦皇岛市基岩地质图如下图1-2-1所示。 图1-2-1 工区基岩地质图1.2.2 地层和岩石地球物理特征从图1-2-1上看工区北部（测线北段）基岩为下古生界寒武系奥陶系沉积地层，岩性以灰岩为主，平均密度经测定，约为2.74g/cm。工区南部以新太古界山海关变质花岗岩（二长岩）为主，其间在接近上平山-南林子-南刁部落逆断层（南北分界线）处，存在一个NEE走向的燕山期辉绿岩体，其平面展布呈二度体形态。地表所采集得到的具一定程度风化的变质花岗岩标本（肉红至黄褐色），平均密度2.59g/cm，穿插于其间的伟晶岩脉的密度略高（平均值2.63g/cm ）实习中，于工区见到居民打水井时取出的花岗岩岩芯，全部是新鲜二长花岗岩（井深100米以内，未作密度测定）根据岩石成分和矿物标准密度（王家生2004、曾华霖2005）估标，该花岗岩密度约为2.70g/cm。新鲜二长花岗岩与上覆下古生界寒武系奥陶系石灰岩的平均密度十分接近，可大致认为测区基岩的密度差异主要存在于浅部风化的花岗岩与石灰岩之间（约0.10.15g/cm），但风化层厚度不大。局部地段约垂直于测线分布的燕山期辉绿岩脉（密度3.1g/cm）是局部重力高的主要形成因素。测线中部，沙河第四系河谷沉积物（密度约2.0g/cm）是局部重力低的主要形成因素。表1-2-2 测区岩石密度表 岩石年代及名称平均密度（g/cm） 简要描述新元古界二长花岗岩2.7半风化标本密度2.59 g/cm燕山期辉绿岩 3.1半风化标本密度2.95 g/cm燕山期辉绿岩（严重风化）2.52.7 露头见于7175号点等地寒武奥陶系灰岩 2.74密度值较为稳定1.3实习任务及完成情况1.3.1 任务和要求本次重力勘探的任务是对河北省抚宁县柳江盆地东南边沿断裂构造及岩浆岩分布进行初步调查，主要是为了弄清异常的原因和辉绿岩脉的产状，宽度及延伸情况，对异常进行追踪，采用同一剖面重力测量手段对断裂带的宽度，产状及延伸情况进行探测。野外实习所测重力剖面位于秦皇岛市抚宁县石门寨乡中南部，地质构造位置在柳江盆地东南侧。剖面垂直于区域地质构造走向，沿乡村道路敷设，经过刘家河、卞庄和侯庄三个自然村，总体方向约NW340。测线中共有5处转折，路线总长度3km，直线长度2.8km。要求：理论和实践结合，掌握重力勘探工作各个环节。态度端正、遵守纪律、主动参与、确保安全。1.3.2 时间安排及任务完成情况本次实习共分配8天时间，是本次北戴河教学实习的最后一轮。由于大雨，第一天上午的半天时间被耽搁，所以基地内的教学以及仪器的操作练习加快了进度。时间安排如下：表1-3-1 时间安排表第二大组第五小组时间安排8月4日上午水淹宿舍一楼，耽搁下午上课：（1）工区地质、地球物理背景介绍；（2）重力勘探技术设计与野外施工方法晚上中区地形校正8月5日上午水准仪操作练习下午重力仪（G-929）操作练习、考核晚上继续中区地形改正，野外工作设计8月6日上午测网布设、野外水准测量、密度标本采集（50-80号点）下午晚上水准测量高程数据处理8月7日上午野外重力观测、近区地改（115-140号点）下午晚上上课：观测精度计算布格异常的处理与解释8月8日上午各项校正，相对重力、布格异常的求取下午晚上精度统计 8月9日上午上课：异常的的解释下午数据处理的纠错、完善，异常的解释晚上一切资料总结、分析8月10日上午报告编写下午重力勘探总结大会8月11日上午自由安排根据实际情况，老师为我们各小组每次出野外都安排了相应的任务，我们小组对于安排的各项任务圆满完成，且质量检测符合标准。表1-3-2 任务完成情况一览表第二大组第五小组任务完成情况仪器操作练习每个人都学会了重力仪、水准仪的使用方法，选出了两位优秀的测量员中区校正完成了100-120号点的中区校正，本人完成112-114号点水准测量完成了50-80号点的测量任务近区校正完成了115-140号点的近区校正重力测量完成了115-140号点的测量任务处理解释115-140号点相对、布格重力异常的求取，资料汇总，定性、定量解释第2章 重力勘探工作设计2.1实习的地质任务此次重力实习的地质任务是对柳江盆地东南边缘断裂构造及岩浆岩分布进行调查，探测断裂带、辉绿岩脉的产状、宽度及延伸情况。在刘家河工区存在变质花岗岩与灰岩的接触，同时存在基性岩浆的侵入形成的辉绿岩，勘探断裂带与辉绿岩的空间关系对研究本地区构造运动很有意义。在刘家河-卞庄、侯庄一线，沿乡间道路进行路线剖面勘探，剖面总体走向NW340o（构造方向约为NE600-700），长度将近3Km。工区下方有长约2km宽约200m，走向南西-北东方向的辉绿岩脉埋藏，岩脉北部有宽200米左右的NE方向的长断裂带，其北部为寒武奥陶纪灰岩，南部主要为花岗岩。在前往刘家河的公路边有辉绿岩脉出露。考虑到场地条件、实习装备及工作量等因素，本次重力勘探实习采用剖面测量方式。因此重力工作技术设计的主要内容是测线位置、点距、布格异常精度设计及施工方案设计等。2.2工作比例尺及测网的确定 比例尺的大小反映了对测区研究对象或异常体研究的精细程度，通常根据地质任务、规模及异常特征来确定。一般以不漏掉最小勘查对象所引起的异常为准则。进行面积性勘探时至少有一条测线穿过异常体，即线距不能大于异常的水平延伸。测线的方向应垂直与已知异常或勘查对象的走向，尽量与已有的其它物探剖面重合或者平行，并兼顾到布点、施工的方便。选取测区时要使研究对象位于测区中央，使周围有足够范围的正常场，以确保异常的完整性，并尽可能包括已知区。对于一般的小范围测量，测区的形状尽可能规则，如采用矩形测网，测点均匀地分布在测区内，在已知的勘查对象上方测点可适当加密。测网一般由相互平行的等间距测线和测线上等间距分布的测点组成，称为规则测网；用线距和点距的乘积表示测网的密度。重力勘探规范所给出的中小比例尺设计的测网和相应的布格重力异常精度如表2-2-1（适用于平原-丘陵地区），可供设计参考。表2-1中小比例尺重力勘探的测网设计比例尺测线距（米）测点距（米）布格异常精度150000500100250400微伽12500025050100200微伽110000100205080微伽1500050102540微伽125002551020微伽我们此次工作采用的是1：5000的比例尺。针对柳江盆地东南边沿断裂构造及岩浆岩分布进行初步调查这一地质任务要求，同时考虑到实习装备条件及工作量适当等因素，本次重力勘探实习采用剖面重力测量方式进行。根据地质任务要求、重力勘探规程、可能的异常规模，以及工区地表施工条件等，采用的设计方案如下：1）设计勘探剖面1条，在刘家河卞庄、侯庄一线，沿乡村道路布设路线剖面；测线位置及长度的设计主要考虑局部异常的完整性、所经地质构造及地质体的代表性、尽可能使测线垂直于构造方向（约为NE60-70）、施工方便等。2）剖面参考长度3km左右，点距25m。 3）布格重力异常总精度设计为0.05毫伽左右，并根据误差分配公式确定重力观测精度、各项校正精度以及测点点位和高程测量精度。4）测线敷设采用地形图定位，罗盘确定方向，测绳测距确定测点位置，地面水准闭合测量确定测点高程的施工方式。5）近区地形改正使用简易地改仪在野外完成；中区地形改正基于110000地形图，使用扇形域方法改正至5001000m，远区可从略。6）重力测量在工区选定一个基点，采用相对测量方法；异常计算和解释所需的密度参数根据实地采集的标本测定结果确定（基点选在50号测点附近）。7）由对所获得的布格重力异常资料的处理、解释和推断解释，以获得对工区地下地质构造、地层及岩体分布等信息。图2-2-1 测网布设图2.3各项精度要求的确定1、地形校正布格重力异常精度由重力观测误差和异常计算中各项校正误差决定。影响重力观测精度的因素主要是仪器测读误差、格值误差、零位校正和固体潮校正误差、基点网误差等。重力观测精度一般根据检查观测资料的统计获得。布格重力异常计算中各项校正误差的确定方法是：近地改在20米以内，由于工区地形平坦改正值,很多点校正接近0，所以精度设计为10Gal，中区在室内进行，范围20700米，不同人员对同一测点重复地改误差不超过20Gal，所以精度设计20Gal，由于地形图覆盖范围不够，加上远区异常值很大，幅值小，对异常影响小，所以不考虑远区地形改正。公式计算的地形校正精度为22.4Gal，最后设计为25Gal。2、纬度校正消除因测点纬度不同而导致的正常重力变化。对于较中小测区，可根据正常重力公式得到纬度校正公式：式中：纬度校正值单位mGal，测点南北向坐标与总基点南北向坐标的差值 x 单位km；若将纬度校正值的误差认作完全由测点南北向坐标测量误差决定，则纬度校正误差写作：基点纬度=40o30，若=10m，计算的=8 Gal，精度设计为10Gal.3、布格校正消除测点高程及布格层厚度不同而导致的重力变化；用下式计算布格校正值： 式中：布格校正值单位mGal，中间层校正密度 单位g/cc，测点与总基点之间的高程差h单位m；若将布格校正值的误差认作完全由h的测量误差所致，则布格校正误差写作：若=2.67g/cm3, =20 mm，则=3.8Gal，考虑到闭合差可能会达不到精度，所以将布格校正精度定为5Gal。4、观测精度考虑到桩基的不稳以及仪器本身的精度，考虑高程测量误差在2cm以下，仪器精度10Gal，则观测误差可定位25Gal。5、布格重力异常总精度根据独立误差合成原理，布格重力异常总精度用下式计算：最后总=37.081Gal，将总精度定为40Gal.各精度分配如下：表2-3-1 误差分配一览表工作比例尺异常总精度（Gal）测点观测精度（Gal）地形校正精度（Gal）纬度校正精度（Gal）布格校正精度（Gal）1:5000402525105备注：这是原始的设计，我觉得后面一切按实测数据修改设计的标准都是不合理的。2.4 施工方案与组织重力的野外工作可分为四部分：测线和测点布设、近区地改、水准测量、重力测量。考虑到水准仪、重力仪均只有三台，所以水准测量和重力测量各有三组同时进行。负责水准测量的组同时负责定点工作，负责重力测量的组同时负责近区改正工作。具体人员组织与实间安排如下：表2-4-1 第二大组任务分配表时间第一组第二组第三组第四组第五组第六组8月4日-5日20-40中区地改40-60中区地改60-80中区地改80-100中区地改100-120中区地改120-140中区地改8月6日50-80重力测量与近区地改45-75重力测量与近区地改20-50重力测量与近区地改20-50水准测量，定点50-80水准测量，定点35-65水准测量重复观测，定点8月7日81-115水准测量，定点115-140水准测量，定点水准测量重复观测（95-120），定点81-105重力测量和近区地改105-140重力测量和近区地改95-120重力测量好和近区改正8月8日-9日小组内处理各小组水准、重力测量以及近区中区地改数据，汇总数据，求出布格异常和各项校正精度。各自独立解释汇总资料。8月10-11日独立完成报告编写第3章 重力勘探野外工作方法、技术3.1施工前仪器的准备我们小组使用的是G-929，属于相对重力仪，仪器操纵练习时确定的灵敏度约为8格/mGal，它们的各项技术指标参见下表：表3-1-1 LCR G型重力仪主要性能对比表主要性能指标LCR-G型重力仪计数器范围07000格格值变化范围0.91.1毫伽/格格值分段100格直接测量范围约7000毫伽最小读数分划约10微伽零位变化约3毫伽/月光学灵敏度10格/毫伽（1圈）典型测量精度1020微伽读数线位置G-929在3.0处读数记录位整数4位，小数3位读数方式G-929光学读数3.1.1仪器检查及调节1.重力仪在使用前，需要提前把它加热到恒温温度，并稳定72小时以上。2.将重力仪的测量范围调整到适合当地工区的观测范围。3.测定水准曲线，并调整水准器位置，水泡偏离正确位置不超过1/4格。4.测定并调节仪器的灵敏度至9-11格/mGal。仪器的灵敏度调节与纵横水准曲线测定需要交叉进行；同时确定水平零点位置，即读数线位置；该读数位置经过仪器调整确定之后不再改变，工作中需要经常检查。3.1.2重力仪静态试验目的是了解仪器的静态零点漂移和环境温度对仪器的影响，每隔25-30分钟观测一次，正式施工前要连续观测24小时以上。观测资料经理论固体潮校正后，绘制重力仪的静态零位移曲线。我们没有参与静态校正试验。3.1.3重力仪动态试验目的是了解重力仪在野外施工环境及使用条件下的零位变化，采用两点或多点重复观测方法，正式施工前要求连续观测时间覆盖仪器的实际使用的区间（一般连续观测10-12小时）。观测资料经理论固体潮校正和段差修正后，绘制重力仪的动态零位移曲线，以此作为确定重力仪漂移线性变化的最大时间间隔（基点闭合时间长度）的依据，以及野外的最佳工作时间段。我们没有参与动态试验。3.1.4仪器的一致性检验在工区用两台以上的仪器工作时，要进行一致性检验。在重力差较大（基本覆盖测区重力变化范围）的地区，选择20-30个点（点距与实际点距相当或相邻点重力差2 mGal左右）进行同点位重力观测。通过不同仪器对相同重力变化响应的一致性程度，了解和判断仪器的性能状况，并确定各台仪器的当前状况是否满足测量要求。我们使用的三台仪器型号都不同，且时间有限，故没有做一致性检验。3.1.5格值标定LCR重力仪在出厂时给定了分段格值表，详见北戴河教学实习指导书，CG-5重力仪观测数据则直接以毫伽为单位给出。仪器使用者只需在格值标定场获得比例因子，并用其对测得的重力差值进行修正即可。重力仪在正式施工开工前、收工后，或者经过大、中修后都必须在国家级格值标定场上检验和标定格值，以确保重力值换算的准确性。本校3台重力仪2011年9月在庐山国家级格值标定场获得的标定结果如下：LCR G-929,格值比例因子1.000720，标准差0.000072LCR D-159,格值比例因子1.000505，标准差0.000048CG-5 584#,格值比例因子1.000288，标准差0.000047注：本次3台重力仪（LCR-G-929、LCR-D-159、CG-5-584#）已于2011年9月在庐山国家级格值标定场进行标定。3.1.6 仪器操作练习（G-929）（1）在观测点上架好仪器底盘；（2）打开仪器箱，取出仪器，轻轻的放到底盘上，并通过底盘的凹面使仪器的两个水泡大致居中；（3）调节面板上的水平调节螺丝，使两个水泡完全居中；（4）开灯，然后轻轻地逆时针旋转夹固开关旋钮到尽头，并从镜筒中观察“亮线”在刻度尺上的移动方向；（5）旋转扭鼓旋钮使“亮线”由左向右移动，精确地对准读数线（G-929仪器的读数线为“3.0-3.1 ”）停稳；（6）读数（例如3711.726）：先读取计数器内的数，例如3711，精确值要从扭鼓旋钮读取，若为726，那么最终读数应为3711.726，此值的最后一位（6），它是估读出来的。记下读数及读数的时间。（7）逆时针旋转扭鼓旋钮3周，使“亮线”离开读数线向左移动，然后重复5、6两歩，再读两个数。要求任意两个读数间的差小于10Gal，满足条件后，顺时针旋转夹固开关旋钮（此项操作绝不允许有半点疏忽，否则会损坏仪器，千万注意！ ）。（8）将仪器装箱后，移到下一点，重复上述步骤进行测量。3.2测地工作测地工作的主要任务是是确定测点的平面位置坐标及其高程，目的是对重力测量结果作各项校正，以确定重力异常，并进行图示。测点的平面坐标采用北京1954坐标系，测点标高采用1956黄海高程；通常测地工作采用经纬仪、水准仪、激光测距仪、全站仪或GPS等仪器完成。由于实习工区小、测点间高程变化不大，故使用1/10000地形图特征点定位、罗盘定向（或沿地形图上的道路），用测绳定点，再利用水准仪测量高程的方法来开展测地工作。在总基点位置确定之后，通过测量工作获得所有测点与总基点的相对平面坐标及高程数据。3.2.1 测地工作设计 测线（测网）的布置按重力勘探的目的和要求进行；测点坐标及其高程的测量精度按重力勘探的总体精度要求，结合实际条件确定。测地工作设计应在重力勘探技术设计的同时进行，是重力勘探技术设计的重要组成部分。3.2.2 测线、测点布置 根据重力勘探技术设计，把设计的测线绘制在地形图上，确定起止点、长度，量取其方位角。到野外用地形图找到起点位置，配合罗盘确定测线走向，沿走向用测绳按照设计的点距逐次确定各个测点的点位，并作好标记。采用相对坐标测量方法，用罗盘和测绳测量并计算得到各个测点与总基点的相对坐标值；用X表示南北方向坐标，向北增大；用Y表示东西方向坐标，向东增大；坐标原点为总基点。从地形图上读出总基点的坐标和高程后，则可以换算得到所有测点的坐标及高程，若将总基点和测线进行水准联测，则可获得较准确的相对高程。我们采用的是剖面重力测量方式，测线由老师事先确定好，大致为南北方向，先后经过刘家河、卞庄、候庄，主要测点都布设在村间巷道上，间隔约25m，但根据现场不同情况，有最大3m的偏差。我们第五小组担负了50-80号测点的水准测量工作。3.2.3 测点水准高程测量 利用水准仪的水平视线及其观测标志，读取其前后标尺的刻度，可以确定该两点的高程差值。通过多站连接点测量，取得测线起点与总基点的相对高程，再从测线起点逐一向前测量，完成全部测点的水准高程测量。要求对标尺的正反两面进行读数，差值不大于2mm，记录格式规范。为控制和了解测点水准高程测量的精度，水准测量要求完成路线闭合，可以采取从起始点出发再回到起始点的方法进行闭合测量。本次实习规定闭合差不大于设计的水准测量允许误差的2倍，所取得的资料合格后，再经过平差处理和计算取得全部测点的相对高程值。测量步骤如下图所示：图 3-2-1 水准测量示意图（为基点G，为重力测点，箭头表示测量顺序） 先将水准仪对准“后尺”正面，得一读数S后正，再将水准仪转向“前尺”正面，得一读数S前正，求h正= S后正 - S前正； 水准仪对准“后尺”反面，得一读数S后反，再将水准仪转向“前尺”反面，得一读数S前反，求h反= S后反 - S前反，要求h正 - h反2 mm，否则重新测量。 重复上述步骤逐点进行测量 将后尺“变为”前尺，前尺“变为” 后尺，重复上述、两步，由基点开始，逐点测回到最后一点，然后从最后一点测回到基点。 求闭合差：用去程的高差总和与回程的高差总和求代数和，得到“闭合差”。要求： 闭合差2 cm，否则重新测量。3.2.4 检查测量 对测点坐标和高程同样需要作一定检查测量，以确定其实际达到的测量精度。最后，将测点坐标及其高程的测量成果汇总，列出测地工作成果表。表3-2-4 水准测量原始数据表点间去程和返程，最大差值为3.5mm，最后计算得闭合差为0.5mm。可见测量准确性还是很高的。水准测量我们抽取了31个点作为检测点。质量检测结果及精度评价详见第四章第3小节。3.3测点重力观测及质量检查3.3.1基点观测方法及要求为控制重力仪的零点漂移以及其它因素的影响，并将观测结果换算到统一水平，需要在重力测量过程中建立基点或基点网。基点应选择在地基稳固、联测方便、干扰小的地方。基点网采用重复观测法按照闭合环路进行联测；当需要建立多个环路时，每个环路所包含相邻环路中的基点数不得少于2个，以便统一作平差处理；本次实习的测区范围较小，只设1个总基点位于50号点与51号点之间；必要时可在总基点旁边增设1个基点，采用三重小循环进行联测（基点辅助基点基点）。总基点是相对重力值和重力异常的起算点，也是重力测量的质量控制点；在重力测量开始和结束时均应在基点上进行观测，以便进行零点漂移校正和检查仪器的性能状况。3.3.2普通点观测普通点是测区内为获得被观测地质体对象引起的重力异常而布置的观测点。普通点一般采用单次观测方法，每次测量工作都开始于基点，并终止于基点。首尾两次基点间观测时间间隔不超过仪器零位变化线性范围的最大时间间隔。为基点G，为辅助基点G，为普通点，数字表示测量顺序图3-3-2 重力测点观测方式重力测点观测方式我们第五小组承担的是115-140号点的测量任务，测点都在卞庄-候庄巷道上，途径卞庄小学。测量工作进展顺利。测量数据每点测量三次，三个数值最大相差7Gal，符合测量精度，最后重力值为三个数的平均值。3.3.3检查观测为检查和评价普通点重力观测质量，需要对测点观测质量进行检查。按照一定原则抽取一定数量的测点作为检测点，对这些检测点再进行一次测量（单次检查观测），用检查观测获得的重力值与先前的测量结果进行比较，经统计确定重力测量观测结果的质量。检查点的抽取原则是： （1）“一同三不同”原则；即在同一点位，于不同时间、用不同仪器、由不同操作员进行检查观测；（2）检查点的分布在时间和空间上大致均匀；（3）检查点数应占总点数的35，并不少于30个；重力测量质量检测，我们选取了31个点，质量检测结果及精度评价详见第四章第3小节。3.4 地形改正地形校正是重力勘探的重要内容，工作量大且繁琐，尤其在山区开展工作时，地形校正的质量往往对重力异常精度的高低起着决定性的作用。实习工区范围小且较为平坦（最大高差小于40m），为地形校正工作提供了极为有利的条件。地形校正参考方案如下：1.近区地改020米。分为010米和1020米两环，用简易地改仪在实地进行测量获得改正值；每环分为8个扇形锥或扇形柱，作圆域地改；2.中区地改20700米，分为2050米、50100米、100200米、200300米、300500米、500700米六环，用地改量板从地形图读取高差后，从地改表中查出改正值。其中，前三环分为8个扇形柱，后三环分为16个扇形柱，作圆域地改；3远区改正由于地形图范围有限，且远区地形影响幅值大且平稳，产生异常不明显，所以我们这里不做远区地形校正。近区地改比较简单，地改任务主要集中在中区地改，中区地改的计算图示如下：图3-4-1 中区地形改正样板原理：我们首先做的事中区地形改正，因为他可以直接在数字化地形图上作业，近区地形改正需在野外拉线测量。120号点中区地形改正图示如下：表3-4-1 中区地改图示通过这样的计算，算得每一点的中区地改值并进行汇总。115-140号点近区地改图示如下（限于图符，只截取了115-125号测点数据）。表3-4-2 部分测点近区地改图示第4章 重力观测数据整理4.1重力观测数据整理根据普通点及观测时间段的首尾基点的重力观测值，以及各个观测值的获得时间、仪器高数据，在经过格值换算后，进行固体潮校正、线性零位移校正和仪器高校正，求得各普通点相对于总基点的重力差值。据普通点及观测时间段的首尾基点的重力观测值，以及各个观测值的获得时间、仪器高数据，计算相对重力值。图4-1-1 相对重力值计算流程图1.格值转换重力仪核心测量结构一般都是弹簧（材料一般为石英），厂家基本可以保证弹簧受力伸长与受力大小呈线性关系，但应变-应力变化率须经过标定后才能确定。本次三台重力仪于2011年9月在庐山国家级格值标定场获得的标定结果如下：LCR-G-929，格值比例因子1.000720；LCR-D-159，格值比例因子1.000505；CG-5-584#，格值比例因子1.000288.CG-5测得的数据乘以格值比例因子后换算为实际重力值；LCR数据须通过分段格值表查出数据后乘以格值比例因子获得实际重力值。重力仪在正式施工前、收工后，或者经过修理后必须在国家格值标定场上检验和标定格值，以保证重力值换算准确性。2.固体潮校正固体潮是地球由于受月球、太阳影响，地球发生微小的周期性形变，同时重力值也发生变化。此次固体潮校正由张恒磊老师给出。3.重力仪底盘高度校正 ，重力仪底盘相对测点高差单位为m，校正量单位为mGal ，按照记录数据的底盘高进行校正。4.零点漂移校正 为了方便计算，需要定义零时刻，然后将记录的时间全部转换为分钟 ，将早基点的时刻定义为零时刻，进行转换计算。5.求各测点相对于基点的相对重力值将格值转换的重力值，进行固体潮校正，仪器底盘校正，零点漂移校正后，减去经过以上校正的早基点重力值，就得出了各测点相对于基点的相对重力值。我们第五小组的数据处理过程如下：表4-1-1 相对重力值计算图示从上表可以得知相对布格异常随高程的变化情况，利用Surfer软件可以绘制如下图件：图4-1-2 相对布格异常高程对比变化图从图可以看出，相对重力异常与高程是反相关关系，也就是说高程的增大会是重力异常值减小，而且这种影响非常明显，这就是为什么我们在求去布格异常时要做地形校正。4.2布格重力异常计算为获得布格重力异常须进行地形校正、中间层校正、正常场校正、自由空间校正，以上各种校正目的是为了将重力异常校正到同一重力等位面上（范围小时即为平面），以获得单纯由剩余密度引起的重力异常信息。 图4-2-1 布格异常求取流程图4.2.1 地形校正地形校正目的是削高填低，就是将测点周围地形校平，排除周围地形影响，见图4-2-2。地形改正值总为正。图4-4地形校正示意图地形校正分为近区和远区地形地改。近区地改0-20m，分0-10m和10-20m两环，用简易的地改仪获得改正值，每环分为8个扇形锥和扇形柱，作圆域地改。中区地改20-700m，分为20-50m、50-100m、100-200m、200-300m、300-500m、500-700m六环，前八环分为8个扇区，后三环分为16个扇区。远区改正由于地形图范围有限，且远区地形影响幅值大且平稳，产生异常不明显，所以我们这里不做远区地形校正。具体操作以及结果，见表3-1-2和表3-1-2.这里不再赘述。4.2.2 纬度校正目的是消除因测点纬度不同而导致的正常重力变化。对于中小测区，可根据正常重力公式得到纬度校正公式：式中： （1）为总基点纬度或测区的平均纬度；秦皇岛实习工区地区平均纬度为40o03N。（2）D 为测点到总基点的纬向（南北向）距离，在北半球，当测点位于总基点以北时D 取正号，反之取负号，单位为公里。在张老师所给的数字化地形图中可以读出相应的数值。4.2.3 布格校正布格校正：高度校正和中间层校正都与测点高程h有关，将这两项合并起来，统称为布格校正（g布格校正）。为消除因测点高程及布格层厚度不同而导致的重力变化，用下式计算布格校正值：式中：（1）测点高于基点（或基准面），h取正，反之取负。中间层密度取去地壳平均密度通常取为2.67g/cm3。 4.2.4 总的布格重力异常首先对以上三种异常进行汇总，如下：图4-2-2 各种异常校正值线从图可以看出，中间层影响是最大的，其次是纬度，最后是地形影响。虽然地形影响相对其他两种影响要小，但在相同的条件下，地形影响还是相当可观的。根据布格重力异常公式：计算各测点布格异常值。我们小组测量的是50-80号测点的重力值，结合其他小组所给定资料，我截取了50-80号测点布格异常计算表格，见表4-2-1.表4-2-1 布格异常计算过程图示4.3布格重力异常精度评定根据公式总=（观测2+地2+纬2+布2）1/2，可知布格异常精度评价可分为四部分：观测精度、地形校正精度、纬度校正精度、布格校正精度。布格重力异常精度的高低由重力观测误差和异常计算中各项校正误差决定。在布格重力异常计算中，各项重力异常计算中各项校正误差的确定方法如下。表4-3-1 各种精度求算公式汇总观测精度地形校正精度地=（近2+中2）1/2纬度校正精度纬=0.814*sin(2*)* X布格校正精度布=（0.3086-0.0419*）*h布格重力异常总精度总=（观测2+地2+纬2+布2）1/2下面我们对这些精度的求算做详细的介绍。4.3.1 测点观测精度我们选择了31个点做了重复观测，求取观测与检测重力值差的均方和，根据表4-3-1，求取观测精度，具体如下：表4-3-2 观测精度求算图示检测检号观测重力值检测重力值偏差值的平方460.873094 0.8923348920.000370203480.429261 0.4444451550.00023055650-0.214042 -0.2140232593.44645E-1052-0.302989834-0.2729147060.00090451353-0.332132891-0.3575124150.0006441254-0.325062295-0.365413770.00162824255-0.288274172-0.3094116230.00044679258-0.815409613-0.8149502942.10974E-0759-1.002213132-1.0227348630.00042114162-1.560437579-1.60946850.00240403163-1.925848756-1.9897209950.00407966364-2.204395628-2.2861182120.00667858165-1.977025353-2.0373901110.00364390466-1.728575679-1.7399652810.00012972367-1.246236659-1.2628456190.00027585868-0.886726381-0.9106707860.00057333569-0.704496755-0.7233672230.000356095944.4244974054.4213768289.738E-06954.3605916344.3583473555.03679E-06964.2811200994.2908691799.50446E-05984.1555893914.1262307530.00086193994.1610742754.1411954070.0003951691004.1988238574.159482830.0015477161014.1490585054.1475652772.22973E-061024.1010744484.09461834.16818E-051034.1488728344.1269092280.00048241044.141960794.1308762510.0001228671153.5845236483.6295712730.0020292891183.415644573.4346042550.000359471193.3186329023.3553792860.001350297偏差平方和0.030089836观测精度0.022029978我们设计的观测误差是25Gal，最后算得观测精度满足设计要求。4.3.2 地形校正精度地形校正分为中区和近区地形改正，具体求算过程见表4-3-3。表4-3-3 地形改正精度求算图示最后由公示地=（近2+中2）1/2求算，地 =0.00651725mGal。我们设计的地形校正精度为25Gal，符合精度要求。4.3.3 纬度校正精度根据公式其中基点纬度=40o30，若=10m，计算的=8 Gal，精度设计为10Gal.我觉得我们取的=10m已经足够大了，我们算纬度校正精度时就按这个精度。4.3.4 布格校正精度根据布=（0.3086-0.0419*）*h，其中=2.67g/cm3可知布格校正精度主要取决于h，所以对水准测量选择了31个检测点，求取高差测量精度。具体计算如下：表4-3-4 布格校正精度计算图示 是计算的布格校正精度为5Gal，符合精度标准。4.3.5 布格重力异常总精度上面已经求出了各项校正精度，根据公式总=（观测2+地2+纬2+布2）1/2可以求得总精度为25.23Gal.对四种影响总精度的因素汇总表4-3-5 各项校正精度汇总图精度统计 单位：Gal类型工作比例尺测点观测精度地形校正精度纬度校正精度布格校正精度异常总精度设计1：500025.00 25.00 10.00 5.00 40.00 实际1：500022.03 6.52 10.00 2.96 25.23 是否达到要求是是是是是是备注：这是原始设计与真实结果，我觉得其他按实际精度修改设计，并为了满足精度剔除修改的方法都是不可取的。4.4布格重力异常的图示(剖面与平面)首先我们根据布格异常值，利用excel表格整理的数据，直接绘制了布格异常剖面曲线图。图4-4-1 布格异常曲线图值得引起注意的是我们在测点布设时，53-80号点之间除了问题，53-54号点点距只有15m，所以后面的测点依次向后移动了10m，在画曲线图时应将测点归为，实际测点位置的布格异常值采用线性插值法插值。所以我首先利用matlab软件编程对布格异常进行了差值处理，之后对曲线进行了平滑。我们选择的插值方式是线性插值，平滑采用的是三点平均法。处理后结果如图所示：图4-3-2 平滑后布格异常曲线第5章 布格重力异常解释5.1布格重力异常特征描述首先，回顾原始的未经平滑和插值处理的布格异常曲线图，见图5-1-1.图中，测线沿乡村道路以总体方位为NW34