《重力勘探测量方法》ppt课件

1、二二. 重力丈量方法重力丈量方法重力丈量的地质义务重力丈量的地质义务区域重力调查区域重力调查能源重力勘探能源重力勘探矿产重力勘探矿产重力勘探水文工程重力勘探水文工程重力勘探天然地震重力勘探天然地震重力勘探重力丈量的技术设计重力丈量的技术设计任务比例尺确实定任务比例尺确实定精度要求及误差分配精度要求及误差分配重力丈量的方式重力丈量的方式重力丈量的有利条件重力丈量的有利条件1. 重力丈量的地质义务重力丈量的地质义务区域重力调查区域重力调查区域重力调查是国土资源区域地质根区域重力调查是国土资源区域地质根底任务的一个组成部分底任务的一个组成部分,普通主要普通主要处理以下几个方面的问题处理以下几个方面的

2、问题: 研讨地球深部构造研讨地球深部构造.地壳厚度变化地壳厚度变化,深大断裂的部位及延伸深大断裂的部位及延伸,上地幔密上地幔密度的不均匀性以及研讨地壳的平衡度的不均匀性以及研讨地壳的平衡形状形状 研讨大地及区域构造研讨大地及区域构造,划分构造单划分构造单元元;研讨结晶基底的起伏及内部成研讨结晶基底的起伏及内部成分和构造分和构造,圈定堆积盆地范围圈定堆积盆地范围,以及以及研讨堆积岩系各密度界面的起伏和研讨堆积岩系各密度界面的起伏和内部构造内部构造.二二. 重力丈量方法重力丈量方法 探测和圈定与围岩有明显密度差别的隐伏探测和圈定与围岩有明显密度差别的隐伏岩体或岩层岩体或岩层,追索两侧岩石密度有明显

3、差别的追索两侧岩石密度有明显差别的断裂断裂,进展覆盖区的基岩地质和构造填图进展覆盖区的基岩地质和构造填图. 根据区域地质根据区域地质,构造及矿产分布规律构造及矿产分布规律,为划分为划分成矿远景区提供重力场信息成矿远景区提供重力场信息. 地球外形的研讨地球外形的研讨,为导弹为导弹/宇航器飞行提供极宇航器飞行提供极为重要的根底数据为重要的根底数据.二二. 重力丈量方法重力丈量方法能源重力勘探能源重力勘探 在堆积覆盖区快速在堆积覆盖区快速,经济地圈出对寻觅经济地圈出对寻觅石油石油,天然气或煤有远景的盆地天然气或煤有远景的盆地; 在圈定的盆地内研讨堆积层的厚度及在圈定的盆地内研讨堆积层的厚度及内部构造

4、内部构造,寻觅有利于储存油气或煤的各寻觅有利于储存油气或煤的各种部分构造种部分构造; 条件有利时可以寻觅非构造油气藏条件有利时可以寻觅非构造油气藏(岩性变化岩性变化,地层的推覆地层的推覆,古潜山及生物礁古潜山及生物礁块储油构造块储油构造)矿山重力勘探矿山重力勘探 金属非金属矿产的重力丈量金属非金属矿产的重力丈量,圈定成矿圈定成矿带带; 条件有利时条件有利时,可以圈定成矿体可以圈定成矿体,描画控描画控矿构造矿构造; 直接发现埋深浅直接发现埋深浅,体积大的矿体体积大的矿体,或对或对已有矿体进展追踪已有矿体进展追踪;二二. 重力丈量方法重力丈量方法水文工程重力丈量水文工程重力丈量 研讨浮土下的基岩面

5、的起伏研讨浮土下的基岩面的起伏, 有无隐伏有无隐伏断裂断裂,空洞空洞,以确保工程的平安以确保工程的平安; 寻觅水源寻觅水源,如有利于储水的地下溶洞如有利于储水的地下溶洞,破破碎带碎带,地下河道等地下河道等; 危岩危岩,滑坡体的监测滑坡体的监测,地面沉降研讨地面沉降研讨; 发现热岩体发现热岩体,监测地下水的升降监测地下水的升降,水蒸气水蒸气的补给情况的补给情况,以使地热资源合理利用以使地热资源合理利用;天然地震重力丈量天然地震重力丈量 金属非金属矿产的重力丈量金属非金属矿产的重力丈量,圈定成矿圈定成矿带带; 条件有利时条件有利时,可以圈定成矿体可以圈定成矿体,描画控矿描画控矿构造构造; 直接发现

6、埋深浅直接发现埋深浅,体积大的矿体体积大的矿体,或对已或对已有矿体进展追踪有矿体进展追踪;二二. 重力丈量方法重力丈量方法 重力丈量的技术设计重力丈量的技术设计 任务比例尺确实定任务比例尺确实定 任务比例尺的大小反映了重力丈量任务任务比例尺的大小反映了重力丈量任务的详细程度的详细程度,所谓的任务比例尺即提交所谓的任务比例尺即提交的重力异常图的比例尺的重力异常图的比例尺. 在区域重力调查中在区域重力调查中,根本比例尺有根本比例尺有: 1:100万万,1:50万万,1:20万和万和1:10万四类万四类. 前两者主要用于调查重力空白区前两者主要用于调查重力空白区; 后两者主要用于能源普查或区调确定的

7、后两者主要用于能源普查或区调确定的成矿远景区成矿远景区; 对堆积盆地进展较深化的研讨对堆积盆地进展较深化的研讨,如基底如基底断裂分布研讨断裂分布研讨,寻觅古潜山等部分构造寻觅古潜山等部分构造可采用可采用: 1:5万或万或1:2.5万万.二二. 重力丈量方法重力丈量方法 重力丈量的技术设计重力丈量的技术设计 任务比例尺确实定任务比例尺确实定 上述几种比例尺根本对应于概查上述几种比例尺根本对应于概查/普查普查/详查详查二二. 重力丈量方法重力丈量方法 重力丈量的技术设计重力丈量的技术设计 精度要求及误差分配精度要求及误差分配 重力勘探的精度重力勘探的精度,普通用异常的均方普通用异常的均方误差来衡量

8、误差来衡量,包括重力观测值的均方包括重力观测值的均方误差误差,对重力观测值进展校正时各项对重力观测值进展校正时各项校正值的均方误差校正值的均方误差. 重力丈量的方式重力丈量的方式 道路丈量道路丈量普通用于概查和普查阶普通用于概查和普查阶段段,测点沿交通方便的道路布置测点沿交通方便的道路布置,测测点大致均匀分布点大致均匀分布,线距没有严厉要求线距没有严厉要求. 剖面丈量剖面丈量-用于详查或专门性丈量用于详查或专门性丈量,剖面线方向垂直地质体走向剖面线方向垂直地质体走向,尽能够尽能够经过地质体在地面投影的中心部位经过地质体在地面投影的中心部位,测点不能偏离剖面线测点不能偏离剖面线,在正常值区在正常

9、值区,点距可适当增大点距可适当增大. 面积丈量面积丈量-是重力丈量的根本方式是重力丈量的根本方式,可以提供工区内重力异常的全貌可以提供工区内重力异常的全貌.二二. 重力丈量方法重力丈量方法重力丈量的有利条件重力丈量的有利条件a)研讨目的与围岩有明显的密度差研讨目的与围岩有明显的密度差,而且而且围岩内部没有明显的密度变化围岩内部没有明显的密度变化.b)与上覆及下伏地层的密度分界面深度与上覆及下伏地层的密度分界面深度有显著变化有显著变化,且深度不是太大且深度不是太大.c)非研讨目的引起的重力变化小非研讨目的引起的重力变化小,或经过或经过校正容易消除校正容易消除.d)地表平坦或较平坦地表平坦或较平坦

10、3. 重力丈量的仪器检查与标定重力丈量的仪器检查与标定重力仪的静态实验重力仪的静态实验目的目的:了解仪器静态零点漂移能否呈线性变化了解仪器静态零点漂移能否呈线性变化,受气温变化的影响大小受气温变化的影响大小,在抽气前后读数的在抽气前后读数的变化及稳定性变化及稳定性.方法方法: 放置于安静放置于安静,通风的楼房一层或平房内通风的楼房一层或平房内,每隔每隔20-30分钟观测一次分钟观测一次,同时记录室内温度同时记录室内温度,延续丈量延续丈量24小时以上小时以上.3. 重力丈量的仪器检查与标定重力丈量的仪器检查与标定重力仪的动态实验重力仪的动态实验目的目的:了解仪器动态混合零点漂移的速率了解仪器动态

11、混合零点漂移的速率,动态观测下到达的能够精度动态观测下到达的能够精度,最正确任务最正确任务时间范围时间范围,最大线性零漂时间间隔最大线性零漂时间间隔.方法方法: 在接近于野外施工条件下进展在接近于野外施工条件下进展,选选取具有一定重力差的取具有一定重力差的2个或多个点个或多个点,采用采用与施工一样的运输方式与施工一样的运输方式,以多次反复观测以多次反复观测的方式进展的方式进展.两点间的单程观测时间间隔约两点间的单程观测时间间隔约10-15分钟分钟,记录温度记录温度.实验时间应超出施工前和收工后实验时间应超出施工前和收工后1小时小时,不少于不少于12小时小时.3. 重力丈量的仪器检查与标定重力丈

12、量的仪器检查与标定重力仪的一致性实验重力仪的一致性实验适用多台仪器丈量时适用多台仪器丈量时,必需进展一致性实验必需进展一致性实验,对不满足精度要求的仪器对不满足精度要求的仪器,需求检修或不参需求检修或不参与施工丈量与施工丈量.重力仪格值的标定重力仪格值的标定准确标定重力仪的格值是消除系统误差的准确标定重力仪的格值是消除系统误差的重要保证重要保证.仪器出厂时标定的格值会发生变仪器出厂时标定的格值会发生变化化. 重力丈量任务开工前和手工后重力丈量任务开工前和手工后,必需进展必需进展仪器格值的校正仪器格值的校正,施工中仪器遭到剧烈震动施工中仪器遭到剧烈震动后也应进展校正后也应进展校正.3. 重力丈量

13、的仪器检查与标定重力丈量的仪器检查与标定格值标定的方法格值标定的方法:知点法知点法:在由国家建立的高精度重力格值标定场的具在由国家建立的高精度重力格值标定场的具有知重力差的一些点上有知重力差的一些点上,用仪器在这些点上进用仪器在这些点上进展多次反复丈量展多次反复丈量,得到的独立增量数不少于得到的独立增量数不少于6个个,格值为格值为21/(1)niiCgSgSVSn n cc已知重力值,立增量的平均值精度的算法 3. 重力丈量的仪器检查与标定重力丈量的仪器检查与标定倾斜法倾斜法这是利用重力仪的灵敏系统在程度时与这是利用重力仪的灵敏系统在程度时与倾斜一个倾斜一个角时所感受的重力作用不同角时所感受的

14、重力作用不同进展重力仪的格值测定进展重力仪的格值测定.灵敏系统在不同灵敏系统在不同角度时的重力差值为角度时的重力差值为:因此因此,仪器的格值为仪器的格值为:倾斜法是在室内进展的倾斜法是在室内进展的,与格值标定场标与格值标定场标定相比定相比,可以缩短标定时间可以缩短标定时间,减少往返开减少往返开资等资等./(1 cos )CgSgS (1 cos )gg 3. 重力丈量的仪器检查与标定重力丈量的仪器检查与标定基点网的作用基点网的作用 由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂移移,随着观测时间的延伸随着观测时间的延伸,零点漂移的积累增零点漂移的积累增大大,而且往往与

15、时间不成线性关系而且往往与时间不成线性关系. 重力仪在测点上进展观测时重力仪在测点上进展观测时,需求有一些精需求有一些精度更高度更高,重力值知的点来控制重力值知的点来控制,这些点称为基这些点称为基点点. 重力基点在观测时重力基点在观测时,都要联成封锁的网络都要联成封锁的网络,这这些网叫做基点网些网叫做基点网. 任一普通丈量段的重力普任一普通丈量段的重力普通测点均应从基点开场并中止于基点通测点均应从基点开场并中止于基点.4. 基点网的布置与观测基点网的布置与观测基点网的作用基点网的作用: 控制重力普通点的观测精度控制重力普通点的观测精度,防止误防止误差的积累差的积累; 检查重力仪在某一段任务时间

16、内的检查重力仪在某一段任务时间内的零点漂移零点漂移,确定零点漂移校正系数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推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值或绝对重力值; 普通要求基点的精度比普通点的精普通要求基点的精度比普通点的精度高出度高出1倍以上倍以上,当当 测区面积较大时测区面积较大时,可可建立二级或三级基点网建立二级或三级基点网.控制基点控制基点:辅助基点辅助基点:普通点的精度要普通点的精度要求求1:1.5:34. 基点网的布置与观测基点网的布置与观测基点网的布置基点网的布置需求思索的问题需求思索的问题: 仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件仪器的最大线性时间间隔和交通运

17、输条件,观测时间长短来确定基点网的密度观测时间长短来确定基点网的密度,使之均使之均匀分布全区匀分布全区. 为保证基点网丈量精度为保证基点网丈量精度,运用一台或多台精运用一台或多台精度高的仪器度高的仪器; 采用快速交通工具运输采用快速交通工具运输; 观测线路必需成闭合回路观测线路必需成闭合回路,环路首尾点联测环路首尾点联测; 需求建立多个环路时需求建立多个环路时,每个环路中必需包含每个环路中必需包含相邻环路两个以上基点作为公共基点相邻环路两个以上基点作为公共基点,以便以便最后对基点网进展平差最后对基点网进展平差; 基点应布置在交通干线上基点应布置在交通干线上,地物地貌标志明地物地貌标志明显显,周

18、围无震源周围无震源,地点稳定地点稳定,并按规定一致编号并按规定一致编号或建立永久或半永久性标志或建立永久或半永久性标志.4. 基点网的布置与观测基点网的布置与观测基点网的观测方法基点网的观测方法在基点网上观测方式的选择在基点网上观测方式的选择,是以能对观是以能对观测数据进展可靠的零点漂移校正测数据进展可靠的零点漂移校正,能满足能满足设计提出的精度要求为原那么设计提出的精度要求为原那么.当所用的重力仪其零漂很小有近于线性当所用的重力仪其零漂很小有近于线性时时,可以单向循环反复或往返循环反复进可以单向循环反复或往返循环反复进展展;否那么否那么,应采用多台仪器多次反复观测方应采用多台仪器多次反复观测

19、方法法.目前最常用的是三重小循环观测目前最常用的是三重小循环观测. 单向循环反复单向循环反复:1-2-3-1-2-3-. 往返循环反复往返循环反复:1-2-3.3-2-1 三重小循环观测三重小循环观测:1-2-1-2-3-2-3-4-3-4-5-4-.每台仪器的合格观测数据每台仪器的合格观测数据,于相邻两点间于相邻两点间的值可得到一个独立增量的值可得到一个独立增量,按规定按规定,基点网基点网的每一段边上应有的每一段边上应有3个以上的独立增量个以上的独立增量.5. 普通点与检查点的布置与观测普通点与检查点的布置与观测普通点的布置与观测普通点的布置与观测普通点普通点是测区内为获得探测对象是测区内为

20、获得探测对象引起的重力异常而布置的观测点引起的重力异常而布置的观测点. 按设计提出的测网外形按设计提出的测网外形,点线距点线距等均匀布设在全区等均匀布设在全区.普通不得偏离普通不得偏离设计点线距的设计点线距的20%,最大不超越最大不超越40%.检查点的布置与观测检查点的布置与观测 检查点应在时间和空间上均匀布检查点应在时间和空间上均匀布置置,占普通总点数的占普通总点数的5%-10%,在在大面积区域调查中不少于总点数大面积区域调查中不少于总点数的的3%补充观测补充观测 在施工中发现了重力异常在施工中发现了重力异常,在垂在垂直异常的方向上补充一些观测点直异常的方向上补充一些观测点.高精度重磁联测高

21、精度重磁联测6. 测地任务测地任务按照技术设计要求布设重力测网按照技术设计要求布设重力测网,提提供在野外的重力测点位置供在野外的重力测点位置;确定重力测点的位置确定重力测点的位置,以便对重力丈以便对重力丈量结果进展正常场校正和展点绘量结果进展正常场校正和展点绘图图;确定重力测点的绝对或相对高程确定重力测点的绝对或相对高程,以以便对重力丈量结果进展高度校正便对重力丈量结果进展高度校正和中间层校正和中间层校正;为进展地形校正为进展地形校正,需求作相应比例尺需求作相应比例尺的近区地形丈量的近区地形丈量;测地任务采用的方法测地任务采用的方法:地形图定点和读高程地形图定点和读高程;航空照片定点和读高程航

22、空照片定点和读高程;利用经纬仪定点利用经纬仪定点;水准仪和气压测高水准仪和气压测高计定高程计定高程;卫星定位技术等测高卫星定位技术等测高.F7. 海洋重力丈量技术海洋重力丈量技术F概述概述F海洋重力丈量海洋重力丈量:是在海上或海底是在海上或海底进展延续或定点观测的进展延续或定点观测的种重种重力丈量方法，为探矿目的而进力丈量方法，为探矿目的而进展的海洋重力丈量又称海洋重展的海洋重力丈量又称海洋重力勘探。力勘探。F海洋重力丈量的方式有：用海海洋重力丈量的方式有：用海底重力仪定点观测；用海洋重底重力仪定点观测；用海洋重力仪在船上延续重力丈量；用力仪在船上延续重力丈量；用海洋振摆仪在船上或潜艇内定海洋

23、振摆仪在船上或潜艇内定点观测。目前主要采用前两种点观测。目前主要采用前两种方法。方法。F海洋重力丈量是丈量海区重力海洋重力丈量是丈量海区重力加速度的任务。海洋重力数据加速度的任务。海洋重力数据在大地丈量学、地球科学、海在大地丈量学、地球科学、海洋科学、航天技术的研讨和军洋科学、航天技术的研讨和军事上的重要意义。事上的重要意义。 7. 海洋重力丈量技术海洋重力丈量技术概述概述海洋重力丈量的特殊要求海洋重力丈量的特殊要求:需求在港口需求在港口,码头建立重力基点码头建立重力基点;重力丈量采用单次观测法重力丈量采用单次观测法;起始起始,闭合于这些基点闭合于这些基点;需求准确的船只运动参数需求准确的船只

24、运动参数;要求船要求船只沿航线测线尽量坚持匀速只沿航线测线尽量坚持匀速,直线直线航行航行;海洋重力丈量遭到的干扰海洋重力丈量遭到的干扰厄缶效应厄缶效应,程度加速度程度加速度,垂直加速度垂直加速度影响影响,交叉耦合效应交叉耦合效应海洋重力观测值的校正海洋重力观测值的校正纬度校正纬度校正,高度校正高度校正,布格校正布格校正,地形地形校正校正8. 航空重力丈量技术航空重力丈量技术航空重力丈量的优越性及运用航空重力丈量的优越性及运用美国航空重力丈量美国航空重力丈量在航空重力丈量方面在航空重力丈量方面,美国已有美国已有40多年的历史多年的历史. 现有两种系统现有两种系统:固定固定翼飞机丈量系统翼飞机丈量

25、系统,直升飞机丈量系直升飞机丈量系统统固定翼飞机丈量系统的研制经过两固定翼飞机丈量系统的研制经过两个阶段个阶段:1960-1965年年-第一阶段第一阶段;1984-1992年年-第二阶段第二阶段;直升飞机丈量系统直升飞机丈量系统:1963-1970年年-普通实验普通实验;1970-1982年年-商业实验商业实验;1982-1996年年-工业评价工业评价;1996-高灵敏度实验高灵敏度实验; 航空重力丈量航空重力丈量是以飞机为载体，综合运用重力传感器是以飞机为载体，综合运用重力传感器(加速加速度计度计)，GPS(全球定位系统全球定位系统)、INS(惯性导航系统惯性导航系统)、激光、激光(或雷达或

26、雷达)、无线电和计算机等技术测定近地空中重力异常的、无线电和计算机等技术测定近地空中重力异常的一种重力丈量方法。一种重力丈量方法。航空重力丈量始于航空重力丈量始于20世纪世纪50年代末。年代末。1958年，美国空军运用年，美国空军运用LaCoste-Romberg公司消费的公司消费的S-6型型重力仪进展了第一次航空重力丈量实验。仪器系统是由海重力仪进展了第一次航空重力丈量实验。仪器系统是由海上重力仪、摄影丈量照相机和定位多卜勒雷达，以及一些上重力仪、摄影丈量照相机和定位多卜勒雷达，以及一些仅用于测定高度变化的沸点测高器组成的。仅用于测定高度变化的沸点测高器组成的。这主要受制于测定载体速度和加速

27、度精度的限制。其丈量精这主要受制于测定载体速度和加速度精度的限制。其丈量精度未获得突破性进展。度未获得突破性进展。航空重力丈量的历史和现状航空重力丈量的历史和现状航空重力丈量的校正问题航空重力丈量的校正问题飞机发动机的震动飞机发动机的震动垂向加速度扰动垂向加速度扰动程度加速度扰动程度加速度扰动交叉耦合效应交叉耦合效应厄缶效应厄缶效应地形影响地形影响我国的航空重力丈量我国的航空重力丈量我国的航空重力丈量刚刚起步我国的航空重力丈量刚刚起步,2000年从年从美国引进一台航空重力仪美国引进一台航空重力仪,西安测绘研讨西安测绘研讨所以此仪器为中心建立了航空重力丈量系所以此仪器为中心建立了航空重力丈量系统

28、统(2002年年11月经过鉴定月经过鉴定).该系统包括该系统包括:硬件系统和数据处置系统硬件系统和数据处置系统硬件系统硬件系统:重力传感器系统重力传感器系统, 高度传感器系高度传感器系统统,姿态传感器系统姿态传感器系统, 数据采集系统数据采集系统;软件系统软件系统:5个模块组成个模块组成, 可以实现观测数可以实现观测数据采集据采集,滤波滤波,矫正矫正;丈量误差检验丈量误差检验,补偿和平差补偿和平差; 将空中重力异将空中重力异常延拓到地面或大地水准面常延拓到地面或大地水准面;到目前还没看到处理实践问题的结果到目前还没看到处理实践问题的结果.9. 地下重力丈量技术地下重力丈量技术概述概述地下重力丈

29、量地下重力丈量是指在钻井是指在钻井,竖井中垂竖井中垂直地进展直地进展,以及在矿区的不同平巷中以及在矿区的不同平巷中程度或垂直地进展重力丈量程度或垂直地进展重力丈量.研讨重力垂直分量随深度的变化研讨重力垂直分量随深度的变化,以得以得到地下密度不均匀体的垂向和横向到地下密度不均匀体的垂向和横向位置的变化信息位置的变化信息,主要提供密度垂向主要提供密度垂向变化的信息变化的信息.井中重力丈量方法井中重力丈量方法井中重力丈量井中重力丈量borehole gravimetry：运用特制的重力仪在钻井中进展：运用特制的重力仪在钻井中进展定点观测，称为井中重力丈量。井定点观测，称为井中重力丈量。井中重力丈量的

30、数据对划分石油钻井中重力丈量的数据对划分石油钻井的不同密度界面有重要作用。详见的不同密度界面有重要作用。详见“重力测井。需求留意的问题重力测井。需求留意的问题:深深度误差度误差;噪声干扰噪声干扰,丈量间隔的选择丈量间隔的选择,数据校正数据校正井中重力丈量的运用井中重力丈量的运用确定孔隙度确定孔隙度,精度可达精度可达0.05%;堆积盆堆积盆地的密度的变化地的密度的变化,确定天然气饱和度确定天然气饱和度,发现含油气层位及远井处的孔隙带发现含油气层位及远井处的孔隙带;地下核实验井周围岩石的安定性地下核实验井周围岩石的安定性,监测放射性气体的逸散监测放射性气体的逸散;10. 重力梯度丈量重力梯度丈量英

31、国公司正在和切萨皮英国公司正在和切萨皮克能源公司协作，利用其全张量克能源公司协作，利用其全张量重力梯度仪确定重力梯度仪确定美国中陆地域的远景构造。全张美国中陆地域的远景构造。全张量重力梯度丈量技术正在切萨皮量重力梯度丈量技术正在切萨皮克能源公司掀起油气勘探的一场克能源公司掀起油气勘探的一场革命。革命。最近完成的实验阐明，全张最近完成的实验阐明，全张量重力梯度丈量技术的预测结果量重力梯度丈量技术的预测结果与该公司的干井和消费井的符合与该公司的干井和消费井的符合率到达。公司率到达。公司和切萨皮克能源公司以为，全张和切萨皮克能源公司以为，全张量重力梯度丈量技术有望成为油量重力梯度丈量技术有望成为油气

32、勘探的一项革命性技术。气勘探的一项革命性技术。全张量重力梯度丈量技术经全张量重力梯度丈量技术经过采集评定区上方的航空重力梯过采集评定区上方的航空重力梯度、磁力梯度和激光测高资料来度、磁力梯度和激光测高资料来丈量重力场的变化率。丈量重力场的变化率。公司的重力梯度研讨已获得了公司的重力梯度研讨已获得了突破性的进展。公司突破性的进展。公司的最终目的是消费运营世界上首的最终目的是消费运营世界上首台超导重力梯度仪。台超导重力梯度仪。 第三讲第三讲 重力资料、重力异常的获得及重力资料、重力异常的获得及平衡重力异常平衡重力异常F1. 观测资料的整理和质量评价观测资料的整理和质量评价F2. 重力基点网平差重力

33、基点网平差F3. 重力异常计算和图示重力异常计算和图示F4. 平衡及平衡重力异常平衡及平衡重力异常重力仪器观测数据的初步整理的内容是经过矫正重力仪器观测数据的初步整理的内容是经过矫正消除重力场以外的一些要素引起的重力仪观测数消除重力场以外的一些要素引起的重力仪观测数据的变换，据的变换， 这种变化是由仪器本身的特性和任务方法引起这种变化是由仪器本身的特性和任务方法引起的。的。例如例如 零点变化及海洋、航空重力丈量任务中航速零点变化及海洋、航空重力丈量任务中航速，航向的影响和垂直加速度干扰等异常。，航向的影响和垂直加速度干扰等异常。一一. 观测资料的整理和质量评价观测资料的整理和质量评价一一. 观

34、测资料的整理和质量评价观测资料的整理和质量评价普通点观测资料的整理和质量评价普通点观测资料的整理和质量评价 消除仪器的零点漂移消除仪器的零点漂移, ,求取各测点求取各测点相对与基点的相对重力值相对与基点的相对重力值; ; 仪器的零点漂移仪器的零点漂移: :(a)(a)纯零点漂移纯零点漂移( (弹性元器件疲劳等弹性元器件疲劳等呵斥的读数变化呵斥的读数变化) )(b)(b)重力日变重力日变( (重力固体潮的变化重力固体潮的变化) )和和温度影响未消除部分等叠加在一同温度影响未消除部分等叠加在一同的混合零点漂移的混合零点漂移; ;对中小比例尺丈量对中小比例尺丈量, ,这一整理称为混这一整理称为混合零

35、点校正合零点校正; ;对大比例尺丈量对大比例尺丈量, ,要先进展固体潮校要先进展固体潮校正正, ,对余下的纯零点校正和温度影响对余下的纯零点校正和温度影响做零点校正做零点校正; ;一一. 观测资料的整理和质量评价观测资料的整理和质量评价2) 2) 基点网观测资料的整理和质量评价基点网观测资料的整理和质量评价在消除仪器零点变化后在消除仪器零点变化后, ,求得各相邻两基点的求得各相邻两基点的重力差值重力差值( (一个边段的段差一个边段的段差).).常用三重小常用三重小循环法循环法, ,由于丈量时间差小由于丈量时间差小, ,可以较好地监可以较好地监测重力仪的零点漂移测重力仪的零点漂移, ,且视为线性

36、变化且视为线性变化. .二二. 重力基点网平差重力基点网平差 实践丈量中，因观测误差和校正中的实践丈量中，因观测误差和校正中的各种误差，上述关系往往不满足，经各种误差，上述关系往往不满足，经常存在某一大于常存在某一大于0或小于或小于0的数，这个的数，这个数称为基点网的闭合差。数称为基点网的闭合差。0ig 二二. 重力基点网平差重力基点网平差12:1.520 1.2611.361 1.5400.060:1.370 1.6811.751 1.5200.080iiggmGalggmGal第一环第二环0iigg为平差后各相邻点的重力差；二二. 重力基点网平差重力基点网平差重力闭合差的来源：a)重力仪的

37、观测精度；b)偶然或随机误差；通常它们与仪器的零点位移关系密切；因此，闭合差的分配应与各点的闭合时间成正比，即将闭合差按时间分配到各点。二二. 重力基点网平差重力基点网平差 a) 对单独个闭环计 0 iiiiiitgttKtt若若闭闭合合环环路路测测量量总总时时间间为为： t t= =平平差差系系数数为为 K K = =若若某某一一边边的的闭闭合合时时间间为为 ，则则改改边边的的平平差差值值： g g各各边边平平差差数数之之和和必必须须满满足足：g gK K（一一合合路路的的平平差差算算：二二. 重力基点网平差重力基点网平差11222111121212,(,)mmiFCiFCiiFCFCKtK

38、 tKtK ttFCKKK Kt(b) 对上例的两公共边FC必须公用条件：gggg 分别是两个环路的闭合差；是边的闭合时间；，是待求的系数；公共边的平差个闭合环路的平为差计算：二二. 重力基点网平差重力基点网平差(1)边对应的重力差标记在圆括号内，闭合时间标记在方括号内；(2)按顺时针方向计算各环路的闭合差；(3)计算各环路的总c) 对多闭合环路的波波夫逐闭合时间；(4)从闭合差最大次逼近法平差计的环路开算：始平差；二二. 重力基点网平差重力基点网平差121453251 3316142365142171tt下边还是以上边讲的两个环路为例讲解方法的实现：环的总时间：分2环的总时间：分二二. 重力

39、基点网平差重力基点网平差222220.080/171420.020360.016510.024420.020BACBFCAFKKKK 2环的平差系数为：K各边的平差值分别为：B-A:C-B:F-C:A-F:将各边的平差值写在各边的对应位置上二二. 重力基点网平差重力基点网平差11120.0600.0240.036FCg考虑 环的平差：在 环的公共边上，将 环的平差值变号加到该边上，这样1环的闭合差为：二二. 重力基点网平差重力基点网平差1111110.036/161:510.011:320.007:450.010:330.008CFDCEDFEKCFgKDCgKEDgKFEgK 环的平差系数：

40、各边的平差值为：再将公共边平差值变化分配转入2环，按上述方法持续下去，直到所有环路完全闭合。二二. 重力基点网平差重力基点网平差222220.011/171,420.003360.007510.010420.008BACBFCAFKKKK 此时，2环又有0.011的闭合差，平差系数为：K各边的平差值分别为：B-A:C-B:F-C:A-F:将各边的平差值写在各边的对应位置上将公共边上的平差值变号转入1环，1环又有了0.003的闭合差，继续对1环平差。二二. 重力基点网平差重力基点网平差二二. 重力基点网平差重力基点网平差3 求各基点相对于总基点的重力求各基点相对于总基点的重力差差F设总基点为设总

41、基点为AF那么各基点相对于总基点的重力差为那么各基点相对于总基点的重力差为0 1.6641.6641.664 1.7650.1011.664 1.765 1.2891.1881.664 1.765 1.289 1.3500.1621.664 1.765 1.289 1.350 1.5491.387BCDEF B点: gC点: gD点: gE点: gF点: g二二. 重力基点网平差重力基点网平差作业2F导出下落法绝对重力丈量的计算关系？导出下落法绝对重力丈量的计算关系？试分析提高仪器精度的方法？试分析提高仪器精度的方法？F画出弹簧相对重力仪的灵敏度系统构造画出弹簧相对重力仪的灵敏度系统构造？导出

42、平衡方程和灵敏度方程？分析提？导出平衡方程和灵敏度方程？分析提高灵敏度的方法？高灵敏度的方法？F画出海洋弦线重力仪的灵敏系统构造？画出海洋弦线重力仪的灵敏系统构造？导出呼应方程？导出呼应方程？三三. 重力异常计算和图示重力异常计算和图示 1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正 由重力丈量经过零点矫正后所得到的结果是测点相对于由重力丈量经过零点矫正后所得到的结果是测点相对于某点的重力差值，经过基点的重力值可以推算出一切的测某点的重力差值，经过基点的重力值可以推算出一切的测点绝对重力值，也称为重力观测值。基点的重力值可以经点绝对重力值，也称为重力观测值。基点的重力值可以经过将基点网中任

43、一基点与国家基点联测得到。各测点的重过将基点网中任一基点与国家基点联测得到。各测点的重力观测值中包含着地质要素以外额外部条件变化的影响。力观测值中包含着地质要素以外额外部条件变化的影响。因此，因此，由重力观测值得到反映地质要素的重力异常因此，因此，由重力观测值得到反映地质要素的重力异常，需求经过一系列的校正。，需求经过一系列的校正。 下边引见各项校正的方法和由此得到的各种异常的地球下边引见各项校正的方法和由此得到的各种异常的地球物理意义。物理意义。1) 内部校正概述内部校正概述 野外丈量通常采用多台仪器,其丈量值包含实践的重力值,及前边提到的各种影响要素. 其中由仪器的构造不完善呵斥的干扰称为

44、仪器的内部影响,对内部影响的校正称为内部校正. 内部校正包括:温度校正,零点校正,气压校正,地磁校正,目前主要作前两项校正校正后值=观测值+校正值校正值=-影响值1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正(1) 温度校正温度校正0020000()()TiTiiTTTTTT 线性校正：非线性校正:仪器读数时的内部温度；仪器标定的工作温度；仪器标定温度下的校正系数；1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正(2) 零点校正零点校正用于勘探的重力仪都有零点变化的用于勘探的重力仪都有零点变化的景象，在一定精度要求下，一定时景象，在一定精度要求下，一定时间间隔内重力仪的零点变化可以看间间

45、隔内重力仪的零点变化可以看成是与时间成线性关系，可以相应成是与时间成线性关系，可以相应的经过矫正来消除零点变化的影响的经过矫正来消除零点变化的影响。进展零点矫正的方法是：重力丈量进展零点矫正的方法是：重力丈量任务前，在全测区均匀布置一些基任务前，在全测区均匀布置一些基点，这些基点间的重力差值采用高点，这些基点间的重力差值采用高一级精度重力仪器或者较为复杂的一级精度重力仪器或者较为复杂的任务方法首先测出。任务方法首先测出。在进展测点重力丈量时，首先在基在进展测点重力丈量时，首先在基点上观测，然后对测点进展观测，点上观测，然后对测点进展观测，在规定的重力仪器线性零位变化的在规定的重力仪器线性零位变

46、化的时间间隔内再到基点上观测，当然时间间隔内再到基点上观测，当然也可以回到任务开场的那个基点观也可以回到任务开场的那个基点观测。测。1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正2) 零点校正零点校正单次观测的零点校正方法单次观测的零点校正方法(1)同一个基点上的两次观测的时同一个基点上的两次观测的时间为间为(2)校正两个不同基点校正两个不同基点A和和B,而且而且两个基点的重力差知为两个基点的重力差知为由校正基点读数算出的结果是由校正基点读数算出的结果是,ABABt点读数的时间为t点读数的时间为则仪器的零点变化率为：ABgABg00000, ()iittggKgK tttt 和 ，测量结果

47、分别为 g和 g ,则单位时间内零点的变化率为：1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正,()ABABABBAABiiAttggKtttttK tt 因此，从 至 的时间内 仪器的零漂变化率为:从 至 的任一时间内零漂的校正量为:2) 零点校正零点校正1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正当重力仪的零点变化只是近似线性变化,而不是线性变化,而且,在一天的工作中校对的三个基点进行了重复观测，这时零点校正应按如下方法进行：1)在方格纸上,以读数或 g为纵坐标,时间t为横坐标将重复观测点按比例点在图上;2)将相同点用直线连接,形成大致平行的直线;3)以最长的一条线的中点为标准,

48、过中点作所有连线的平行线,形成一组线束;2) 零点校正零点校正1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正21()0,0miiiyKxaQyKxaQQKa1. 重力观测结果的内部校正重力观测结果的内部校正4)用这些线束的端点数据进行最小二乘拟合得到一条拟合直线,拟合直线的斜率即为该时间段内的零点变化率.重力的组成和影响要素重力的组成和影响要素2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正纬度和高纬度和高程影响程影响中间层中间层和和地形影地形影响响1) 中间层校正中间层校正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正图中图中B为总基点为总基点,A为为A的投影的投影,与与B处于同一大地

49、水准面上处于同一大地水准面上,A与与B的高差为的高差为h(A的海拔高程的海拔高程).A与与B相比相比,多了一个密度为多了一个密度为 的的,厚度为厚度为h的物质层的物质层,称为中称为中间层的引力作用间层的引力作用.由于各测点的高度不同由于各测点的高度不同,中间层引力的垂直分量的影响也不中间层引力的垂直分量的影响也不同同,因此因此,必需进展中间层校正必需进展中间层校正.2222222222 3/2000( , , )(cos ,sin , )000,()()VVVVzRhVzdvdvFGGf x y z dxdydzf RRz Rd d dzRzgFdvzRd dRdzRz 222在我们的问题中：

50、=(x- )(y- )(z- )且，重力为引力的垂直分量：1) 中间层校正中间层校正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正222 3/2000222222()2-1(1)221-/(2 )0.419()RhzRgGd dRdzRzgGRhRhRhhRhRRgGhRhhR 对于原盘片的引力垂直分量：当 远大于 时：1) 中间层校正中间层校正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正1) 中间层校正中间层校正11120.4190.4190,0;0,0ghghhghg 当地形起伏不大，下图中（ ）部分的影响可以忽略不计，中间层的影响与一个水平层的影响相似：水平板的重力异常：则中间层的

51、校正为：2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正2) 地形较正地形较正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正测点测点A周围的地形起伏对周围的地形起伏对A点点观测值的影响可用右图阐明观测值的影响可用右图阐明.与与地面平坦相比地面平坦相比,高于高于A点的点的 质量质量对对A点的引力使点的引力使A点的重力值点的重力值减小减小;低于低于A点的地形点的地形,由于短由于短少物质少物质,也使也使A点重力减小点重力减小.所以所以,地形影响的校正总是正值地形影响的校正总是正值.但但在大范围丈量和海洋丈量中在大范围丈量和海洋丈量中,地地形校正有正有负形校正有正有负.A2) 地形较正地形较正Ter

52、rain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正a) 扇形分区地形校扇形分区地形校正计算方法正计算方法2) 地形较正地形较正Terrain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正0202cosPzzdmgGrdvGrr左图所示的地形，高出测点的部分以P表示，低于测点的部分以Q表示，下边分析这两部分的影响：2220022220002,cos,coscosPzzzzQzrdmdvrdmdvgGGrrrQdmdvdmdvgGGrrrdvGrr 类似地，对 部分，2) 地形较正地形较正Terrain Corrections2. 2. 重力

53、观测的外部校正重力观测的外部校正02zdvPQgGrr可见，对于 和 两部分都可以表示为：实际工作中采用近似方法计算，下边介绍近似方法的实现过程.2) 地形较正地形较正Terrain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正1103/222,iiiiHnoHd d dgG 以测点为圆心，作许多同心圆，并从圆心作一系列等夹角的射线，将同心圆分成许多小扇形域，以该扇形域为底，地形高程差为高的区域构成梯形柱ABCD:若射线数为扇形域相对于 点的平均高度内外半径分别为 和，两侧射线与x轴的交角分别为和，则每个小扇形柱在o点产生的引力的垂直分量（重力）2) 地形较正地形较正

54、Terrain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正11103/22203/222013/222()iiiiiiHHiiHd d dgGod dgGdd dG 设扇形柱的密度为常数 ，则每个扇形柱在o点产生的引力的垂直分量为：若扇形柱的密度 为常数，则每个扇形柱对 点产生引力的垂直分量（重力）2) 地形较正地形较正Terrain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正1103/222222211222()2 /22iiiiHiiiinnGdgdnGHHngggg 若射线将测点上的同心圆作 等分，对每个小柱形域的重力校正值为：对所

55、有扇形柱的影响的校正为:实际工作中用细剖分计算和制表来实现。2) 地形较正地形较正Terrain Corrections2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正3) 自在空间校正自在空间校正(高程校正高程校正,法衣校正法衣校正)2222222227234,:,()11()111 2 /3/1(1/)233.087.2 10( , )AAhAAAAhAAMMgGgGRhRgggGMRhRGMGMh Rh RRh RRGMhGMhhhRRG M R 经过中间层校正和地形校正后， 点与 相比 只剩下高度 的影响因为 比 距地心更远 正常重力值随之减小 其减小值为2. 2. 重力观测的外部校正

56、重力观测的外部校正3) 自在空间校正自在空间校正(高程校正高程校正,法衣校正法衣校正)6233,(6.37 10,980000)223.08(/)3.08 ()3.08 ()CgRm gmGalRdgCgmGal mdRRRdghghh mGaldRgh mGal 为消除高程变化造成的影响需要进行自由空间校正：当高程变化 时，则：因此，自由高程校正为：2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正4) 纬度校正纬度校正22020978.049(1 0.0052884sin0.0000059sin 2 )978.049(1 0.0053singg在进行大区域的重力测量时，需考虑由于测点纬度不同

57、而引起的重力的规律性变化。这种变化与地质构造无关，只是由地球三维椭圆形和自转引起的：由正常重力公式：可以近似采用）2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正30345.17 10sin2 ()5.17 10sin2 ()0.812sin20.812sin2)ggmGalDgmGalDRDgDmGal当地面两点的纬度差为时，重力差为：为测点与总基点的纬间距离(km)纬度校正值为：（4) 纬度校正纬度校正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正5) 区域校正区域校正根据研究目标，需要将重力异常中大范围的区域地质构造引起的异常与局部构造引起的局部异常分离开，在寻找局部构造和矿体时，需要

58、进行区域异常校正。2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正中间层校正和自在空间校正合起来中间层校正和自在空间校正合起来,称为布称为布格校正格校正由地形校正由地形校正,纬度校正纬度校正,中间层校正和自在空中间层校正和自在空间校正得到的重力异常称为布格重力异常间校正得到的重力异常称为布格重力异常. 前边的四项校正中前边的四项校正中,自在空间校正的值最大自在空间校正的值最大,中间层校正的值次之中间层校正的值次之,约为自在空间校正值约为自在空间校正值的的1/3.6)几种重力异常的物理意义几种重力异常的物理意义3布测量布布校纬校地校剩剩布区校法测量

59、法纬校自校（1）布格异常 gg g g g g主要反映地壳内各种密度不均匀体引起的重力异常，是重力勘探的主要内容；（2）剩余异常 gg g g（ ）法依异常 gg g g g2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正6)几种重力异常的物理意义几种重力异常的物理意义2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正6)几种重力异常的物理意义几种重力异常的物理意义2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正均均测量0中地校均校自均校（4）均衡异常 gg gg g g g gg是均衡校正，后边将详细介绍，主要用于补偿海平面以上物质对测量重力的影响。 2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外

60、部校正6). 几种重力异常的物理意义几种重力异常的物理意义1、绝对布格重力异常：、绝对布格重力异常： 主要反映地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常主要反映地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常2、相对布格重力异常：、相对布格重力异常： 主要反映地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常主要反映地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常两者的区别：两者相差一个常数。两者的区别：两者相差一个常数。2. 2. 重力观测的外部校正重力观测的外部校正3、自在空间异常：、自在空间异常： 自在空间异常只是将重力观测结果归算到同一大地水自在空间异常只是将重力观测结果归算到同一大地水 准面上，所以它的校正项只