布格重力异常计算
重力勘探—重力异常的数据处理
第四章重力异常的数据处理布格重力异常反映了地壳内部物质密度的不均匀性，即从地表到地下几十公里的地壳深部，只要物质密度横向发生变化，在地下不同的空间和范田内形成剩余质量，就可以引起地表的重力异常。
定性解释侧重于判断引起异常的地质原因，并粗略估计产生异常的地质体的形状、产状及埋深等。
定量解释则是通过理论计算．对地质体的规模、形状、产状及埋深等作出具体解答。
重力异常的推断解释的步骤：①阐明引起异常的地质因素具体地说，就是确定异常是浅部因素还是深部因素引起，是矿体还是构造或其它密度不均匀体(岩性变化、侵入体等)的反映。
——定性解释②划分和处理实测异常重力异常图往往是地表到地球深处所有密度不均匀体产生的异常的叠加图象。
为了获取探测对象产生的异常，需要将它们进行划分。
不同的研究目的提取的异常信息不同，例如，矿产调查要提取队是矿体或没部构造产生的局部异常；而深部重力研究的目标正好相反，需要划分出的是反映地壳深部及上地幔的区域异常。
③确定地质体或地质构造的赋存形态一是根据已知地质体或地质构造的形状、产状及埋深等．研究它们引起的异常的特征，包括异常的形状、幅度、梯度及变化规律等。
二是根据异常的形态及变化规律等，确定地质体或地质构造的形状、产状、埋深及规模等。
前者足由源求场，称为止(演)问题；后者是由场求源，称为反(演)问题。
正问题是反问题的基础，而求解反问题则是定量解择的最终目的。
§4.1 重力异常的主要地质原因一．地壳深部因素莫霍洛维奇面：地壳与上地馒之间存在着一个界西地壳厚度各地不同，大陆平原地区大约20～30km，高山区为40～60km，西藏高原达60km以上，海洋区为10～20km，最薄处仅数公里。
这一界面上下物质密度差达0.3g／cm3以上，界面以上的硅镁层密度为 2.8～3.0g／cm3，硅侣层为2.5～2.7g／cm3，界面以下物质密度为3.3～3.4g／cm3。
该界面的起伏引起地表重力变化的特点是导常分布植围广，幅度变化大。
局部地区布格重力异常的计算
GRIDDI NG OF DISCRETE POTENTI AL FIE LD DATAFANG Y ang(School of G eodesy and G eomatics ,Wuhan University ,129Luoyu Road ,Wuhan 430079,China )ABS TRACT The methods of continuous curvature splines in tension ,minimum curvature andShepard ’s method were compared and analyzed using isostatic anomaly data.The results show that continuous curvature splines in tension method has better global properties ,higher preci 2sion and good result of interpolation or extrapolation in poorly constrained regions.KEYWORDS gridding ;continuous curvature splines in tension ;minimum curvature ;shepard项目来源:极地测绘科学国家测绘局重点实验室基金资助项目(200802);地球空间环境与大地测量教育部重点实验室开放基金资助项目(080201)。
文章编号:100723817(2009)0620048202中图分类号:P223 文献标志码:B局部地区布格重力异常的计算王 伟1,2(1武汉大学测绘学院;2极地测绘科学国家测绘局重点实验室,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要 概括了空间重力异常和布格重力异常的计算方法,计算了中安第斯山局部地区的空间重力异常、地形改正和布格重力异常,发现了其在海拔较高地区多为负值。
布格重力异常
布格重力异常布格重力异常（Bouguer gravity anomaly）：重力仪的观测结果(g测)，经过纬度改正(g 纬)、高度改正(g高)，中间层改正(g中)和地形改正(g形)以后，再减去正常重力值（γ）后所得到的重力差(Δg= g测- g高- g中- g纬- g形-γ)称为布格重力异常。
布格重力异常一般用相对重力测最方法获得。
如某点对总基点的实测重力差为Δg'，则布格重力异常为Δg=Δg'+ g高+ g 中+ g纬+ g形（g高、g中、g纬、g形分别为测点与总基点的相对高度、中间层、纬度和地形变化的改正项)。
布格重力异常资料是重力勘探的基础资料。
重力（g）观测首先要从地球内部研究：地壳，地幔，地核。
地壳分为上地壳和下地壳，上地壳主要由密度较小的富含硅铝岩的花岗岩组成，称为花岗岩层，平均密度为2.7g/cm^3;下地壳是由富含硅镁的玄武岩组成，称为玄武层，平均密度 3.1/cm^3。
花岗层与玄武层的分界面称为康德界面，简称”康氏面“。
从地壳底部一直向下倒2900km处称为地幔，地幔也分为上地幔和下地幔，上地幔深度为33-900km，主要为基性岩，超基性岩，物质密度在3.32~4.49g/cm^3，下地幔物质则主要为铁镍等金属氧化物，深度为900~2700km，密度约为4.60~5.68km，地幔与地壳的分界面称为莫霍维奇面，简称”莫霍面“。
从2700km以下一直到地心称为地核，地核又分为外核，过渡带，内核三部分，组成地核的物质目前不清楚，推测主要为铁镍物质，故称为铁镍核，密度约为从9.69g/cm^3曾至12。
17g/cm^3.地球平均密度为5.53g/cm^3。
重力（g）观测可以通过对地壳和地幔的勘测，推断区域布格重力异常和均衡重力异常及地壳深部的构造起伏情况。
布格重力异常图
布格重力异常图(据袁学诚《中国地球物理图集》(地质出版社，本图使用了我国80年代以来区域重力调查的最新成果。
东部地区布格重力均方误差小于±2×10－5m/s2，一般为±0.6×10－5m/s2～±1.5×10－5m/s2；西部地区的青藏、内蒙古西部、川滇甘西部及南疆，布格重力均方误差小于±3×10－5m/s2，一般为±1×10－5m/s2～±2×10－5m/s2。
全部资料整理和改算，统一采用波茨坦重力系统；统一采用赫尔默特（1901～1909年）正常重力公式；统一采用重力高度改正系数和中间层密度值（2.67g/cm3）以及统一采用166.7km 的地形改正半径。
我国的布格重力异常是以青藏高原为低值中心（约－550×10－5m/s2），向北向东逐渐升高，形成东高西低、北高南低的总趋势，并被纵、横贯于全国的两大梯级带分割成台阶状的三级区域场，在此背景上叠加有多个形态各异的局部异常和规模较小的梯级带，构成我国复杂而独特的布格重力异常场。
1．重力梯级带（1）大兴安岭－太行山－武陵山大型重力梯级带。
（2）青藏高原周边大型重力梯级带。
2．区域重力场我国大陆区域重力场呈现三级台阶状，由东向西逐次降低，它们被两大梯级带分隔和连接。
1）东部区域重力高，即第一台阶。
2）中部弧形区域重力场，即第二台阶。
3）青藏区域重力低，即第三台阶。
3．局部重力异常1）走向基本为东西向的布格重力异常带。
有天山－阴山－燕山重力低异常带、秦岭－大巴山－大别山重力低异常带，苗岭－南岭－武夷山重力低异常带、唐古拉山重力低异常带及冈底斯重力低异常等。
2）等轴状或团块状布格重力异常。
准噶尔、塔里木、四川等盆地中多出现这类重力高或重力低异常。
3）走向为北东的布格重力异常带。
多呈线状或串珠状出现在东部地区，如长白山重力低、郯－庐－辽－吉重力高异常带等。
布格重力异常的地质地球物理意义-概述说明以及解释
布格重力异常的地质地球物理意义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分主要介绍本篇长文的主题——布格重力异常的地质地球物理意义。
布格重力异常是指在地球表面上的某个区域内，由于地下构造、地质体或其他因素的影响，引起地球重力场的异常变化。
它可以用来揭示地壳下的岩石结构、地壳变形以及岩石密度分布等信息。
本篇长文将从三个方面对布格重力异常的地质地球物理意义进行详细探讨。
首先，我们将对布格重力异常的概念进行解释，并阐述其产生的原因。
其次，我们将介绍布格重力异常的测量方法和数据分析，以及相关的技术工具和仪器。
最后，我们将重点讨论布格重力异常在地质地球物理领域的意义和应用。
通过对布格重力异常的研究，我们可以深入理解地球的内部结构和过程，探究地球演化的规律。
同时，布格重力异常还可以为矿产资源勘探和地下水资源的开发提供重要的信息和指导。
此外，布格重力异常的研究还对于地震活动的监测和地质灾害的预测具有重要意义。
本篇长文旨在全面系统地阐述布格重力异常的地质地球物理意义，并展望其在未来的应用前景。
通过本文的阅读，读者将对布格重力异常有更加深入的理解，并能够了解布格重力异常在地质地球物理领域的重要作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本篇长文将从引言、正文和结论三个部分来论述布格重力异常的地质地球物理意义。
具体结构如下：引言引言部分将首先概述布格重力异常的背景和基本概念，包括对布格重力异常产生原因的简要介绍。
随后，文章将介绍本篇长文的结构和目的，以引导读者了解本篇文章的内容框架。
正文正文部分将分为三个子节：布格重力异常的概念及产生原因、布格重力异常的测量方法和数据分析以及布格重力异常的地质地球物理意义。
首先，在2.1节中，将详细介绍布格重力异常的概念和其产生原因，包括重力异常的基本定义和重力场的变化机制。
接下来，在2.2节中，将介绍布格重力异常的测量方法，包括重力测量仪器和数据处理技术，并说明如何从测量数据中分析和解释布格重力异常。
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告
关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告姓名：林俊班级：061084-27学号：2081003195指导老师：陈超日期：2011.4.14、八 、■ 刖言 目的 任务要求,, 工作过程,,丿 / I 、5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5工作内容及步骤,,,,,,,,§ 1-布格重力异常计算 § 2-布格重力异常处理1•绘制平面等值线图目录2•异常处理（分离区域异常和局部异常）22 2 2 233 33 6§ 3-布格重力异常反演 ——特征点法反演,,,,11 § 4-布格重力异常的解释评述 131313 结论14关于布格重力异常计算及资料处理与反演和解释的报告前言目的：熟悉并掌握布格重力异常计算及资料处理与反演和解释任务要求：根据在一个地区重力测量的结果，计算出布格重力异常，并根据异常进行资料处理和解释，并完成一份工作报告。
工作过程：(1)利用实测的相对重力值、相对高程值和X,Y坐标值，计算各种校正(地形校正除外)，纬度校正用、g =-0.814sin(2 ) X (mGal,X:mk)计算，自由空间(或高度)校正用-g = 0.3086(mGal, h : m)计算，中间层校正用g-一= -0.0419，h (mGal, T : g / cm3 h : m)计算，已知地表物质密度为2.50g/cm3，起算点纬度为45°;(2)获得各点处的布格重力异常值后，绘出平面等值线图，等值线距为0.5mGal；(3)根据异常(平面或剖面)特征，选用适当的方法进行处理(如压制干扰、消除区域场等)进行处理，并对处理效果进行描述；(4)将处理后的异常进行反演；(5)写出全部过程和所采用的处理与反演方法之应用理由。
成果：根据布格重力异常数据计算及资料处理与反演初步结果判断，该异常应由地区下一球体引起，球体埋深98.8m，剩余质量7.03 106t，球体中心在地面的投影点坐标为(248.8,248.8)m。
布格重力异常和自由空气重力异常
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重力异常的地质解释及重力资料的应用
§1地质解释概述
5、选取合适的处理解释方案 鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方
法又都有自身的局限性，因此应针对解释的具体地质 任务和条件选用相应的方法．并通过试验确定有关的 参数(如延拓高度、滤波窗口大小等)，从中选取效果 最佳的解释方案。
§1地质解释概述
6、综合资料解释 1）应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物 探资料，尽可能地增加已知条件或约束条件，限制反 问题的多解性； 2）只有综合其他物探方法的解释成果，才能从不同 侧面对引起异常的场源性质、产状等做出较为合理而 正确的判断，为重力异常的解释提供印证、补充或修 改。
§3地球深部构造及地壳结构研究
一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用
有人认为，产生该地区正异常的原因是喜马拉雅山的地壳薄 于相应的均衡地壳的厚度，故存在正的均衡异常。由于向北推移 的印度板块与欧亚板块互相挤压．产生了巨大的构造运动压力。 此力不仅克服了因均衡不足而产生的向下的均衡调整力，还迫使 喜马拉雅山脉继续上升。
§1地质解释概述
3、对异常的解释一般是从“读图”或异常识别开始。 即使是研究局部构造或矿体的赋存情况：（从面到点） 1）都必须从区域地质环境人手，先把握全局．然后深 入到局部。不同地质构造单元内的地质条件可以有很 大差别，同一构造单元内不同部位的情况也有不 同．因而不同单元内重力异常分布的基本特征是不同 的，甚至有很大差别。 2）所以首先应对异常进行分区或分类分析研究各区 (类)异常特征与区域地质环境可能的内在联系，在此基 础上才有可能对各区内的局部异常形成的地质因素做 出合理的解释，这就是从面到点的认识过程。
§2异常的识别
2、等轴状重力低 1）基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆 形，异常值中心低，四周高，有极小值点。 2）相对应的规则几何形休：剩余密度为负的均匀球 体、铅直圆柱体、承平截面接近正多边形的铅直棱柱 体等。 3）可能反映的地质因素：盐丘构造或盐盆地中盐层 加厚的地段；酸性岩浆(密度较低)侵入体，侵入在密 度较高的地层中；高密度者层形成的短轴向斜；古老 岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局 部加厚地段。
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某工区，平均经纬度为E119.6°,N40.1°；σ=2.67g/cm3(中间层校正需要)。近区地改
0.008645mGal，远区地改0.062980mGal。
（1）早基点读数3699.019，时间为上午8:10；仪器高h=60mm。
固体潮校正值为-0.0696mGal，基点坐标为x：4436.440km，y：40465.710km，高程101m。
δg中=-0.0419*σ*Δh=-0.0419*2.67*(95.1970-101)=0.649199019
（3）高度校正
δg高=0.3086*Δh=0.3086*(95.1970-101)=-1.7908058
（4）正常场校正
δg正常场=-0.814*sin(2φ)*D=-0.814*sin(2*40.1°)*(XA-X基点)=-0.814*sin80.2*(4436.305-4436.440)=0.108286474
g''''A=g'''A+δg零A=3753.935478
（4）相对重力值
Δg''''=g''''A-g''''早=3753.935478-3752.816956=1.118521831
3、计算布格重力异常
（1）地形校正
δg地形=近改+远改=0.008645+0.062980=0.071625
（2）中间层校正
格值表
读数
累计重力差
格值因子
3500
3551.02
1.01422
3600
3652.44
1.01423
3700
3753.86
1.01425
3800
3855.29
1.01427
问题：
求格值转换、计算A点的相对重力值、求A的布格重力异常。
ห้องสมุดไป่ตู้解题思路：
1、格值转换：
g'=累计重力差+格值因子*(测点读数-格值表的标准读数)。
δg零晚=-（g'''晚-g'''早）*(t晚-t早)/(t晚-t早)
=-(3752.848080-3752.816956)*(14:23-8:10)/(14:23-8:10)=-0.0311232
-----------------------------------------------
g''''早=g'''早+δg零早=3752.816956
（1）仪器高校正，公式Δg早=0.3086*仪器高（单位m），即Δg早=3.086h
---------------------------------------------
例如Δg早=0.3086*60/1000=0.018516
Δg晚=Δg早=0.018516
ΔgA=0.3086*20/1000=0.006712
（5）布格重力异常
δg布格=Δg''''+δg地形+δg中+δg高+δg正常场=0.156826524
例如早基点：g'早=3652.44+1.01423*(3699.019-3600)=3752.86804
g'A=3753.86+1.01425*(3700.055-3700)=3753.915784
g'晚=3652.44+1.01423*(3698.859-3600)=3752.705764
2、计算A点的相对重力值
g''晚=g'晚+Δg晚=3752.705764+0.018516=3752.724280
--------------------------------------------------------------
（2）固体潮校正。g'''=g''+Δg固体潮
g'''早=g''早+Δg早固体潮=3752.886556-0.0696=3752.816956
-----------------------------------------
g''早=g'早+Δg早=3752.86804+0.018516=3752.886556
g''A=g'A+ΔgA=3753.915784+0.006712=3753.921956(结果为用Excel计算的，相加可能不是这个结果)
（2）A观测点读数3700.055，时间为上午10:23；仪器高h=20mm。固体潮校正值为0.02462mGal，A点坐标x：4436.305km，y：40465.735km，高程95.1970m。
(3)晚基点读数3698.859，时间为下午14:23，仪器高h=60mm，固体潮校正值为0.1238mGal。
g'''A=g''A+ΔgA固体潮=3753.921956+0.02462=3753.946576(结果为用Excel计算的，相加可能不是这个结果)
g'''晚=g''晚+Δg晚固体潮=3752.724280+0.1238=3752.848080
（3）零漂校正
-----------------------------------------------
δg零早=-（g'''晚-g'''早）*(t早-t早)/(t晚-t早)
=-(3752.848080-3752.816956)*(8:10-8:10)/(14:23-8:10)=0
δg零A=-（g'''晚-g'''早）*(tA-t早)/(t晚-t早)
=-(3752.848080-3752.816956)*(10:23-8:10)/(14:23-8:10)=-0.01109755