第一章 重力勘探.ppt

第一章重力勘探 重力勘探所观测 研究的是天然的地球重力场 引起重力场变化的因素包括从地表附近直至地球深处的物质密度分布的不均匀 因为野外测量中使用的重力仪轻便 观测简单 采集数据方便 所以重力勘探相对来说具有经济 勘探深度大 快速获得面积上信息的几个优点 因而获得了比较广泛的应用 一 重力与重力加速度 一 重力引力与惯性离心力的合力G就是重力 它的方向随在地表位置的不同而发生变化 但大致都指向地心 第一节重力场与重力勘探的基本概念 地球的重力 二 重力加速度物体自由下落的加速度就称为重力加速度 用g表示 G m g重力加速度在数值上等于单位质量所受的重力 其方向也与重力相同 由于重力G与质量m有关 不易反映客观的重力的变化 所以在重力测量学及重力勘探中 总是研究重力场强度或重力加速度g 以后若不特别注明 凡提到重力都是指重力加速度或重力场强度 重力加速度的单位为 伽 用 Gal 表示 二 重力位及正常重力 一 重力场及重力位1 重力场如果一质点放在空间内任何一点上都受到力的作用 则空间内就有力场存在 在地球周围空间存在的力场 其场强度等于重力与物体质量之比 方向与重力相同 这种场称为重力场 重力场具有以下特点 1 重力场是空间一个区域内的矢量场 重力场处在地球表面的一些点处等 2 重力场是空间坐标 x y 的函数 3 重力场作用在空间中任何点处 4 重力测量是测量重力场的变化 5 重力场由重力位确定 重力场是由位导出的场 2 重力位我们可以找到一个函数 它是单值连续的函数 并且它在不同坐标方向的导数正好等于重力在该方向的分量 这个函数就叫做重力场的位函数 简称重力位 3 正常重力位地球表面的形状十分复杂 而地球内部的密度分布并不清楚 因此 不可能直接利用公式求得地球的重力位 为此 引入一个与大地水准面形状十分接近的正常椭球体来代替实际地球 并假定此椭球体内部物质密度均匀或呈同心层状分布 这样 该球体表面上各点的重力位便可根据其形状 大小 质量 密度 自转的角速度及各点所在位置等由理论公式计算出来 在这种条件下得到的重力位就称为正常重力位 求得的相应重力值就称为正常重力值 二 重力异常实测重力值与由正常重力公式计算出的正常重力值之差统称为重力异常 造成重力异常的主要原因有 1 地球的自然表面并不像大地水准面那样光滑 而是起伏不平的 2 地球内部介质密度分布不均匀 这种密度的不均匀性有一部分是地质构造和矿产引起的 所以这类异常是重力勘探所要研究的主要内容 三 岩 矿 石的密度重力勘探是以地下岩 矿 石间的密度差异为前提条件的 因此有必要谈谈地下岩 矿 石的密度差异及影响因素 决定岩石密度的主要因素是 1 岩石中各种矿物成分及其含量的多少 2 岩石中的孔隙度大小及孔隙中的充填物多少 3 岩石所受压力的大小 火成岩的密度主要由矿物成分及含量多少来决定 沉积岩较多受孔隙度的影响 其密度变化范围较大 变质岩的密度与矿物成分 含量以及孔隙度均有密切关系 一般情况下 火成岩密度最大 变质岩次之 沉积岩最小 从观测地球重力场的变化到得到由地下密度分布不均匀引起的重力异常 需要必要的观测手段及系统的野外测量和资料整理过程 具体包括 1 高精度的重力测量仪器 2 野外重力测量 3 根据测量的重力值计算重力异常 重力勘探工作的全过程大致可划分成三个阶段 首先是根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技术设计 第二步是进行野外测量 采集有关的各种数据 最后是对实测数据进行必须的处理和解释 编写成果图及报告 第二节重力勘探工作方法简介 一 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 大体上可以分为 区域重力调查 能源重力勘探 矿产重力勘探 水文及工程重力测量 天然地震重力测量等 1 区域重力调查可以研究地球深部构造 断裂的展布 研究大地及区域地质构造 划分构造单元 探测 圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层 划分成矿远景区 2 能源重力勘探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 在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造 寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造 条件有利时可以研究非构造油气藏 如岩性变化 地层的推覆 古潜山及生物礁块储油构造等 并直接探测与储油气层有关的低密度体 3 矿产重力测量包括金属及非金属矿产的重力测量 圈定成矿带 在条件有利时 可以探测并描述控矿构造 或圈定成矿岩体 4 在水文及工程地质方面 利用重力资料可以研究浮土下基岩面的起伏和有无隐伏断裂 空洞 寻找水源 可以对危岩 滑坡体进行监测 在地热田的勘测开发过程中 发现热源岩体 监测地下水的升降以及水蒸汽的补给情况 5 天然地震重力测量可分为台站重力测量和流动重力测量两种形式 其主要任务是研究重力场在台站点上或在某一地震活动带 沿一条测线或一块面积的重力随时间的变化 在台站上的观测结果是临震预报的依据之一 在固定测点之间进行的流动重力观测结果是中长期预报的依据之一 二 重力测量的技术设计编写技术设计的指导思想是以尽可能少的工作量来圆满地完成所承担的地质任务 技术设计中主要解决的问题是 工作比例尺的确定 精度要求和各项误差的分配以及野外工作方法的选择等 工作比例尺反映了工作的详尽程度 也就是提交的重力异常图的比例尺 工作比例尺应根据地质任务 探测对象的大小及其异常特征来确定 区域重力调查可以选用较小的比例尺 高精度重力测量应选用较大的比例尺 重力异常的精度 一般用异常的均方误差来衡量 它包括重力观测值的均方误差和对重力观测值进行校正时各项校正值的均方误差 重力异常的均方误差应根据地质任务和工作比例尺来确定 重力测量的方式包括路线测量 剖面测量及面积测量 路线测量一般用于概查或普查阶段 剖面测量多用于详查或专门性测量 剖面线方向应垂直地质体走向 面积测量