地球物理学3重力学

一、岩(矿)石的密度地壳内不同地质体之间存在的密度差异，是进行重力勘查的地质-地球物理前提条件。决定岩石密度的主要因素是：组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；岩石中的孔隙大小及孔隙中的充填物成分；岩石所受压力等。第四节重力资料处理解释应用火成(岩浆)岩密度>变质岩密度>沉积岩密度火成岩的密度主要由矿物成分及含量多少来决定。此外，成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成不同岩相带的密度差异，不同成岩环境（如侵入与喷发）也会造成同一岩类的密度有较大差异。沉积岩一般具有较大的孔隙度，其密度主要取决于孔隙度大小及其充填物成分。变质岩密度与矿物的成分、含量和孔隙度均有密切关系，这主要由变质的性质和变质的程度大小来决定。一般讲区域变质作用的结果，将使变质岩的密度比原岩的要大。例如，变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度浅的千枚岩、石英片岩等岩石密度大些。二、重力异常正问题正问题就是已知地质体的形状、产状和剩余密度等，通过理论计算来求得异常的分布和规律。研究不同形状地质体在地面产生的重力异常及其基本特征，是对实测异常进行解释的基础。正演md密度均匀的二度体球体重力异常：一阶水平导数一阶垂直导数二阶垂直导数密度均匀的三度体球体重力异常：一阶水平导数一阶垂直导数二阶垂直导数D=100mR=50mσ=1对于二度体球体，在x=0(即原点)处，异常取得极大值为当x→±∞时，异常趋近于零；D不变，M↗m倍，异常↗m倍；M不变，D↗m，异常极大值↘1/m2。D↗，异常迅速衰减，曲线明显变缓。两个球体组合模型理论重力异常密度均匀的二度体水平圆柱体重力异常：二度体铅垂台阶重力异常：D=60mR=22.5mσ=1∞h=20mH=60mσ=1铅垂台阶重力异常直立面元法以一组互相平行的铅垂面(设与YOZ坐标面平行)将三度体分成若干个直立薄片，每一片又用适当的多边形来逼近其形状，用解析法计算每一薄片在计算点的作用值，最后对所有薄片作用值进行数值积分即得整个三度体产生的异常。水平面元法塔尔瓦尼(Talwani，1959)提出的计算不规则形体重力异常的水平面元法，在国际上非常流行。长方体组合法反问题则是已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等）。三、重力异常反问题?反演md解正问题是解反问题的基础，解反问题是目的。?特征点法是根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数;仅适用于剩余密度为常数的几何形体。

球体Δg的反演DR200m100m选择法

根据实测重力异常的分布和变化的基本特征，结合工区的地质和其他地球物理和物性等资料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算，将理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据解正问题时掌握的场与场源的对应关系，对模型进行修改，重算其理论异常，再次进行对比……如此反复进行，直至两种异常的偏差达到事前要求的误差范围为止，则这最后的理论模型就可作为所求的解答了。引起反演多解性的原因场的等效性；观测数据离散、有限;实测的异常包含一定误差的；数据整理带来的误差。反问题解的非唯一性是客观存在的。限制多解性的方法除了应用重力资料外，还引用工区内的地质、钻井、物性和其他地球物理资料等，尽可能地增加已知条件和约束条件，则反问题的解答数目就会大大减少，甚至可以得到单一的解。提高仪器的测量精度。改进各项校正的计算方法，使得能够更加精确地得到重力异常的分布。

四、引起重力异常的主要地质因素重力异常包含了从地表到深部所有密度不均匀引起的重力效应，是所有这些重力效应的总和或叠加。其主要地质因素由深到浅包括地球深部的因素地壳深部的因素结晶基岩内部的密度变化结晶基底顶面的起伏沉积岩的构造和成分变化等。根据观测重力值得到的重力异常或布格重力异常，包含了从地表到深部所有密度不均匀引起的重力效应，信息非常丰富。重力异常是所有这些重力效应的总和或叠加。五、重力异常的叠加单斜异常与球体异常的叠加+ =+ =+ =重力异常可分为区域异常和局部异常。区域异常： 场源：大而深的岩体或地质构造 异常特征：幅值大，异常范围大，变化平缓。局部异常： 场源：小而浅的岩体、矿体或地质构造 异常特征：幅值小，异常范围小，变化大。剩余异常：从布格异常中去掉区域异常后的剩余部分，习惯上看作局部异常。重力异常是从地表到深部所有密度不均匀引起的重力效应的总和或叠加。要根据重力异常求(反演解释)某个地质体，必须首先从叠加重力异常中分离出单纯由这个地质体引起的异常，然后用这个异常进行反演解释。

六、重力异常的分离导数换算法Δg→Vxz、Vyz、Vzz和Vzzz。目的：异常导数在不同形状地质体上有不同的特征，有助于对异常的解释和分类。异常导数可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影响，在一定程度上可划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常，且导数次数越高，这种分辨能力就越强。高阶导数可以将几个互相靠近、埋深相差不大的相邻地质因素所引起的叠加异常划分开来。高次导数法向上延拓低平面或