重磁勘探复习资料

1、一.地球重力场1.重力G + C ,其中引力F =普三-R ；惯性离心力C = m 1m / s 2 = 106 g.u = 105 mGal试绘出图1.1中A、B、C各点的引力、惯性离心力和重力的方向。地球质量对它产生的引力为F,方向大致指向地心。物体A随地球自转而 引起的惯性离心力为C。引力与惯性离心力的合力G就是重力。4.将地球近似看成半径为6370km的均匀球体，若极地处重力值为9.8m/s3试估算地球的总质量为多少？在极地处的重力只沿自转轴方向有分量，可近似为g= GM/ R 2则睥 R2 - g63702 x 106 x 9.8M = = 5.965 x 1024KgG6.667

2、x10-11二,重力异常1.水准面：平静的海洋面是一个重力等位 面，称为大地水准面2角灵敏度:单位重力的变化所能引起的平 衡体偏角的大小。(偏角越大，则表示仪器 越灵敏)布格异常：包含了壳内各种偏离正常密 度分布的矿体与构造的影响，也包括了地 壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量 的巨大亏损(山区)或盈余(海洋)的影响。地磁台:连续地测定地磁要素绝对值及 随时间变化场值，其有固定的测点，称为 地磁台地磁脉动：是一种地磁场的微扰变化， 它具有准周期结构的特点。磁化强度：均匀无限磁介质受到外部磁 场H的作用，衡量物质被磁化的程度混合改正：由于日变温度及零点掉格三 者混在一起反映在观测数据中，也可以

3、把 三项影响并成一种综合影响，一次消除称 为混合改正。二度体：即沿走向为无限长的物体区域性异常：往往与大的区域构造或火 成岩分布等因素有关解析延拓：根据观测平面或剖面上的重 力异常值计算高于(或低于)它的平面或剖 面上异常值的过程称为向上(或向下)延 拓。g = g (1 g = g (1 + P sin 2 中+。sin 2 2)P = ( g)ge11 RP = - 8 2 + - epg为计算点的地理经纬度叩处的正常重力值g为赤道重力值;g为两极重力值；。为地球的力学扁率;8为地球扁率正常重力公式：g中=9.780327( 1 + 0.0053024sin28 - 0.000005sin

4、2 2) m/s2重力异常基本公式重力异常就是剩余质量的引力位沿Z方向的导数，即Ag = = = V = GJJJ 一：(匕z)史籍边 z(& x)2 + (&- y )2 + (&- z)23V当剩余密度是均匀的时，则可提到积分符号之外，即有Ag (x, z) = 2Gb 耻(J Z)(& x)2 +(& z )2S重力勘探的前提条件：a横向上的密度差b异常体积(即异常足够大，产生的异常能够被重力仪器识别)“引起重力变化的因素就是引起重力异常变化的因素”这种说法对吗?为什么？不对。Ag = g gs重力异常是重力实测值减去正常重力值。地面5.请考虑如图所示的两种剖面情况，能否在地面上观 测出

5、有相对变化的重力异常来?这对重力勘探的应用 条件提供了什么启示？答：横向密度变化导致地面上横向上的相对变化的重J XpW地面5.请考虑如图所示的两种剖面情况，能否在地面上观 测出有相对变化的重力异常来?这对重力勘探的应用 条件提供了什么启示？答：横向密度变化导致地面上横向上的相对变化的重J XpW力异常，故：（a）不能（b）能请图示重力异常三仪器重力测量可分为动力法和静力法两类。动力法观测的是物体的运动状态（时间与路径请图示重力异常三仪器重力测量可分为动力法和静力法两类。动力法观测的是物体的运动状态（时间与路径）,用以测定重力的全值（绝对重力 值）;而静力法则是观测物体的平衡状态，用以确定两点

6、间的重力差值（相对重力值）。相对重力测量仪器：石英弹簧重力仪、金属弹簧重力仪，超导重力仪，振弦重力仪什么是重力仪的零点漂移？研究它具有什么现实意义?如何才能消除这一因素的影响？答：弹性重力仪中的弹性元件，在一个力（如重力）的长期作用下将会产生弹性疲劳等现象，致使弹性元件随时间推移 而产生极其微小的永久形变，它严重地影响了重力仪的测量精度，带来了几乎不可克服的零点漂移。重力仪读数的这 种随时间而改变的现象称为零点漂移。为消除这一影响，必须获得重力仪零漂的基本规律和在工作时间段内零漂值的大小，以便引入相应的校正。在制造仪 器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零漂变小并努力作到使它为时间的线性

7、函数。在野外工作中，必须在 一批重力值已知的所谓重力基点网的控制下进行，才有可能进行零点校正。为什么在同一点上不同仪器的读数会不同?且同一台仪器在不同时刻的读数也不同？参数不同则读数不同；不同时刻不同是因为零点漂移。野外工作基点网上的观测方法在基点网上观测方式的选择，是以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正，能满足设计提出的精度要求为原则。单向循环重复顺序是:123123往返重复顺序是:123321三重小循环顺序是:1212323434（上列数字是测点号）本实验所用重力仪在一个测点上的读数乘上仪器的格值是否就是该点的重力值，为什么？不是，重力仪是测量地面上重力值相对变化的仪器，某点的读数差乘以仪

8、器格值只是该点的相对重力值。在记录本上记录重力仪读数时还要记录观测时间，记录观测时间有什么意义？观测资料的整理过程中，进行零点改正和重力基点网平差时均要用到观测时间。重力基点的作用是什么?如何保证基点的精度高于普通点？控制重力普通点的观测精度；避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移；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或绝对重力值。要保证基点网测量的精度，应用一台或多台精度高的仪器观测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进 行，环路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环路中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点， 以便最后对基点网进行平差

9、。基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，地点稳固，并按规定统一 编号和建立永久或半永久性标记。野外工作中，普通点的观测为什么必须起于基点又终止于基点?为什么要在规定时间间隔内到达下一个基点？答：在基点网上观测方式的选择，是以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正能满足设计提出的精度要求为原则。以 便按时测定重力仪的零点漂移，准确地对各观测点进行零点校正。异常获取布格重力异常AgB=gk +脆/脆+脆广g这个式子是课本上的布格校正.-g纬改-g纬改g g + g + g + g + g布格 测零点漂移地形改正 高度改 中间层改布格校正公式为 Agg u = （3.086 -0.419

10、 3）龙七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的多少;3）岩石所受压力的大小。标本密度测定方法：1）天平测定法2）密度仪测定法在不考虑大地水准面弯曲情况下，为什么要进行地形校正？地形校正值为什么为正值?其原理是什么？1）重力仪观测资料经过零点校正后得到的是各测点相对于总基点的相对重力值， TOC o 1-5 h z 为了获得各测点的重力异常并比较其大小，必须将各测点的相对重力值按照同一个标准进行一些校正。2）不管A点周围地形是高还是低，相对于A点周围地形是平坦的情况下，其地形影响值都将使A点的重力值变小，故地形校正值总是正的。3

11、） 勿疗简述布格重力异常的地质-地球物理含义。答:经过地形校正和布格校正后简述布格重力异常的地质-地球物理含义。答:经过地形校正和布格校正后，相当于把大地水准面上多余的物质消去了；作了正常场校正后，大地水准面以下按正常 密度分布的物质也消失了。因而布格异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响，也包括了地壳下界面 起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损（山区）或盈余（海洋）的影响。在有起伏的自然地表面进行重力测量，经各项校正后所获得的重力异常是大地水准面（或总基点所在水准面）上的 异常还是原测点处的重力异常，为什么？答：地表实测重力值是地下密度均匀体（地球正常椭球体）和密度不均匀地质

12、体（如地质构造、岩矿体等）的综合影响。3 / 9一般均采用近似积分的办法:将以测点为中心的四周地形分割成许多小块,计算出每一小块地形质量对测点的重力值，然后累加求和便得到该点的地形影响值。设沿东西向剖面AB的自然地表进行重力测量，如果经过仔细的各项校正后，异常为250g.u.的常数，请分别讨论并绘 出不作布格校正、不作高度校正和不作中间层校正时，异常曲线将会变成什么样子（设地表岩层平均密度为2.0g/cm3）? 不做布格校正： = -g =250（3.086-0.41窃）h-200gu.1 b不做高度校正；g= -g =250_3.08的=-36加.1 u不做中间层校正：匡g -g = 250

13、-（-0.41窃）h=417.gu.1 au.u.上述校正消除了起伏地形上各测点与大地水准面或基准面密度均匀体（地球正常椭球体）对实测重力值的影响，并没有 消除密度不均匀体的影响及对空间坐标进行变换。因此，对于校正后仅由密度不均匀体引起的异常而言，上述各项校 正后，各测点仍在起伏的自然表面上。根据布格校正公式（3.086-0.4190）Ah进行定性分析，如果中间层密度选择得不准（小于或大于实际密度）时，将 会对布格异常产生什么样的影响？答：当小于实际密度时，会使布格异常偏大，当大于实际密度时，会使布格异常偏小资料处理解释示意绘出图中两剖面上的异常曲线（必须抓住基本特征），其条件是除D外其它均不

14、变。(a)肆(a)肆H Z冲血水平圆柱II.,网、 GMD对于均匀球体来说，重力异常，可得到其表达式为/的万亦2G人D对于无限长水平圆枉体所引起的重力异常的表达式为/芸丘对于垂直台阶，重力异常最大值表达式为Ag= 2兀Gb （H - h）max请导出图7.1中（b）图所示的两个水平圆柱体各自产生的异常恰好相等时那一点的坐标x与D的关系式。GMD GM 2 D当 AgD=Ag2D 时(X2 + D2)3/2(x2 + 4D2)3/2若利用与无限长水平圆柱体走向斜交的观测剖面上测得的异常曲线来反演该物体的参数，会产生什么样的失真？当观测面与水平圆柱体走向斜交时，所有异常曲线将不对称，从而使得纵轴埋

15、深增大，线密度增大异常的延拓与高阶导数换算的主要作用是什么？重力异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的重力效应，在一定程度上可以分离 不同深度和大小异常源引起的叠加异常向上延拓有利于相对突出深部异常特征，向下延拓相对突出了浅部异常。对比说明用多项式来作异常的平滑处理和拟合区域异常（趋势分析）时的异同点。相同点:趋势分析法与前面介绍的异常平滑方法原理是一样的，即选用一个n阶多项式表示的曲面或曲线描述一个面积或 一条剖面上的区域重力异常，以实现重力异常的分离。区别:在于求区域异常的趋势值时应利用全区测点上的数据;而平滑时只利用计算点附近一个区间内若干个测点的数据。 其

16、次，进行趋势分析时坐标原点是固定的,因而所有待定系数均应求出，才能获得各测点上的趋势值;平滑时，原点是滑动的, 即逐点计算，故只需求取系数。o一.地球磁场（1）地磁七要素：T：地磁场总强度X、Y、Z:地磁场3个方向上的分量（北向分量X,东向分量Y和垂直分量Z）H:即T的水平分量（H指向磁北，其延长线即是磁子午线）D:磁偏角【磁子午线（磁北）与地理子午线（地理北）的夹角】【H偏东时D为正，反之为负】I：磁倾角，即T的倾斜角（T与XOY平面的夹角）北|/|-/|X = H cos D; Y = H sin D; tgD = Y / X;羽於东） H = T cos I; Z = T sin I;

17、tgl = Z / H;广H 2 = X 2 + Y 2; T 2 = X 2 + Y 2 + Z 2。，2（官（2）国际地磁参考场IGRF:高斯球谐分析模式，称为国际地磁参考场模式。它是由一组高斯球谐系数和年变率系数组成 的，为地球基本磁场和长期变化场的数学模型。（3）通化:地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到某一特定的日期，国 际上将此日期一般选在1月1日零点零分，这个步骤称之为通化（4）地磁图:将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑的曲线连 结起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。（5）磁暴

18、：磁暴是一种强烈的扰动。从赤道到极区均可观察到磁暴现象，而且几乎是全球同时发生。发生时对地磁场水 平分量的强度影响特别显著，而对垂直分量影响相对小些。因此，通常研究磁暴的形态和特征是通过水平分量变化来 进行的。地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探工作的意义何在？1）时间变化a地磁场长期变化总的特征是随时间变化缓慢，周期长b地磁场的短期变化可以分为两类：一类是按一定的周期连续出现，变化平缓而有规律，称为上二x. 一 _平静变化；另一类是偶然发生、持续一定时间后就消失，是短暂而复杂的变化，称之为扰动变化。2）空间变化a等偏线明显地分别会聚在南、北两磁极区，在南北两半球上磁偏角共 TOC o 1

19、-5 h z 有四个会聚点b等倾线大致和纬度线平行分布c地磁场水平强度H等值线大致是厂/ -沿纬度线排列的曲线（）族，在磁赤道附近最大；随着纬度向两极增高,H值逐渐减小趋于零;d地磁场垂直强度Z等值线图大致与等倾线分布相似，在磁赤道上Z = 0,由此向两极其绝对：值逐渐增大意义：掌握现代地磁场的变化规律，能为消除正常的磁场随着时间、空间变化的影响，为获得地质目标体磁异常提供 理论依据，也可以帮助以解决某些地质、地球物理问题。二磁异常磁法勘探的前提条件：a有地球磁场b目标物有磁性地下有一磁性球体，请图示磁异常（右图）铁磁性的类型和特点（铁磁物质内包含着很多个自发磁化区域，称做磁畴）1）铁磁性。磁

20、畴内原子磁矩排列在同一方向，例如铁、镍、钻即属于此。2）反铁磁性。磁畴内原子磁矩排列相反，故磁化率很小，但具有很大的矫顽磁力。3）亚铁磁性。磁畴内原子磁矩反平行排列，磁矩互不相等，故仍具有自发磁矩。具有较大的磁化率和剩余磁化强度。感应磁化强度和剩余磁化强度在成因上的区别？位于岩石圈中的岩体和矿体受现代地磁场的磁化，而具有的磁化强度，叫感应磁化强度Mi。岩、矿石在生成时，受当时的地磁场磁化，成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度，称作天然剩余磁化强 度Mr。剩余磁化强度的类型及其实际意义？（一）热剩余磁性（TRM）在恒定磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下，在通过居里

21、温度时受磁化所获得的剩磁，称 热剩余磁性（简称热剩磁）。（二）碎屑剩余磁性（DRM）沉积岩中含有从母岩风化剥蚀带来的许多碎屑颗粒，其中磁性颗粒（磁铁矿等）在水中沉积时，受当时的地磁场作用， 会沿地磁场方向定向排列，或者是这些磁性颗粒在沉积物的含水孔隙中转向地磁场方向。沉积物固结成岩石，按其碎 屑的磁化方向保存下来的磁性，称为碎屑剩余磁性（沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁）。（三）化学剩余磁性（CRM）在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程（重结晶）或化学过程（氧化还原）所获得的 剩磁，称化学剩余磁性（简称化学剩磁）。（四）粘滞剩余磁性（VRM）岩石生成之后，长期处在地球磁场作

22、用下，随时间的推移，其中原来定向排列的磁畴，逐渐地弛豫到作用磁场的方向， 这一过程中所形成的剩磁称粘滞剩余磁性。（五）等温剩余磁性（IRM）在常温没有加热情况下，岩石因受外部磁场的作用（比如闪电作用），获得的剩磁称等温剩余磁性。意义？：地壳岩石具有的原生剩磁（前三个），既是磁法勘探，也是古地磁学研究的对象。但是，次生剩磁不（后两 个）能作为古地磁研究的“化石”。视磁化率与真磁化率有何不同？讨论地质体磁化的消磁作用有何意义？1）视磁化率与磁化体的形状有关2）地壳内岩体、矿体一般都是有限体。有限物体在地磁场中受磁化，其磁化强度与它的形状有关。消磁作用就是为了讨 论这种关系。计算磁异常的基本公式：T

23、 = T - T磁异常总强度=磁场总强度-正常场a0T = TI - T0Icos(T , T) a 0当T比较小时，AT = cos(T , T) a 0重磁位场的泊松公式条件：1）磁性体为简单规则形体2）均匀磁化3）单个磁性体4）观测面水平5）不考虑剩磁一个体积为V，密度均匀的物体引力位为V = GM -dv（1）rv同一均匀磁化物体的磁位为U = -M-VPj -dv（2）将（1）代入（2）可得U =反鬲M-VJ含义：一个均匀磁化且密度均匀的物体之间磁位与引力位的解析式之间的关系式。用途：若已知物体的引力位，利用泊松公式可简便的计算出磁性体的磁场三.仪器及野外操作定向标本即要确定标本在原

24、露头上的空间位置。一般用三种定向标志来确定，即在采集标本的露头上画出两个方向上的水平线确定水平面，标出水平面的上、下方确定 其垂直轴，并在标本上标出磁北方向箭头。然后，设法取下标本，最后对标本进行编录登记。测定岩矿石标本磁性参数需要什么装备？哪些参数？1）磁秤。MP-4质子慈利仪2）视磁化率k，剩余磁化强度Mr质子旋进式磁力仪测量外磁场的基本原理：氢质子旋进的角速度与地磁场T的大小成正比，其关系为：B=Yp -TYp为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋比（或回旋磁比率），它是一个常数。又因B= 2nf。可见，只要能准确测量出质子旋进频率f,乘以常数，就是地磁场T的值。磁力仪的类别：1）发

25、展历史：第一代磁力仪。如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。第二代磁力仪。如质子磁力仪，光泵磁力仪，及磁通门磁力仪等。第三代磁力仪。它是利用低温量子效应，如超导磁力仪。2）工作原理：机械式磁力仪。如悬丝式磁秤、刃口式磁秤等。电子式磁力仪。如质子磁力仪、光泵磁力仪、磁通门磁力仪等。3）测量的地磁场参数：相对测量仪器。如悬丝式垂直磁力仪（测量地磁场垂直分量Z）。绝对测量仪器。如质子磁力仪（测量地磁场总强度T）。在高精度磁测中，基点观测（日变观测）为什么要早于第一个测点观测时间，晚于最后一个测点观测时间？日变观测是为了消除地磁场周日变化和短周期扰动等影响，观测时必须要早于第一个观测点的观测时间，晚于一

26、个测 点观测时间，这是因为如果不这样就无法确定第一个和最后一个观测点观测时地磁场的影响日变观测点应如何选取？野外地磁日变观测站的选址要在地磁场相对平缓、远离车辆、人员流动以及一切可能引起地磁场变化的地点。测点观测中如果仪器操作员身上仍留有铁磁性物件将会带来怎样的影响？会在观测结果中附加铁磁性物件的磁异常，从而影响测线磁场观测的数据质量。如何根据地质任务确定磁测精度？采用何种磁测精度，首先要考虑磁测的地质任务，及探测对象的最小有意义的磁异常强度（Bmax低）。根据误差理论知 道，大于三倍均方误差的异常是可信的。根据物探图件要求，能正确刻画某地质体异常形态至少要有两条非零的等值线, ,、队,11、

27、“等值线的间距不得小于三倍均方误差。因此，通常确定磁测精度为m V （5g）Bmax低。异常获取AT = T则+AT日改 +AT高改 -T0正演顺层磁化厚板Za、Hax、A T剖面曲线磁性体的Za剖面曲线有三种基本形态：1）两侧无负异常的Za曲线顺层（或顺轴）磁化无限延深板状体（或柱状体）的Za异常为两侧无负值的曲线。其极大值对应原点。2）一侧有负异常的Za曲线斜磁化无限延深板状体的Za剖面曲线为一侧有负值的曲线。3）两侧有负值的Za曲线Za剖面曲线两侧出现负值，是磁性体下延深度不大的表现。如球体、有限延深的柱体和板状体、水平圆柱体等。六.数据处理与转换目的：1）把复杂异常处理成简单异常，便于

28、解释2）使实际异常满足解释方法的要求3）突出磁异常某一方面的特点 内容：磁异常的处理与转换的内容主要有圆滑和划分异常；磁异常的空间换算；分量换算；导数换算;不同磁化方向之间的换算以及曲面上磁异常转换等等。如何合理选择：必须明确两个问题：1）应当合理地选择处理和转换的方法。2）磁异常的处理和转换只能使资料中某些信息更加突出和明显；但不能获得在观测数据中不包含的信息。网格化过程：当要计算网格上某点的场值时，应当先确定选用被插点的周围距离最近的若干点作为插值点由所确定的插值点构造插值多项式来计算被插节点的值。为什么要进行数据网格化？在实际磁测时测点分布不规则，在后期处理时需要通过不规则的测点网格数据值来插值得到规则的测点数据