地球物理勘探方法重力勘探
地球物理勘探 3 重力勘探
重力勘探一重力勘探的理论基础重力勘探（gravity exploration\prospecting）是以地壳中不同岩（矿）石之间的密度差异为基础，通过观测和研究天然重力场的变化规律，以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。
地球的重力场是一种天然力场。
组成地壳的各种岩(矿)石之间具有密度差异,这种差异会使地球的重力场发生局部变化, 从而引起地球重力异常。
当我们在某一地区进行观测并发现重力异常时,对异常进行分析计算,就能推断引起该重力异常的地下物质分布情况,从而达到地质勘查的目的应用领域：可以研究区域和深部地质构造，也可以研究局部地质异常体。
在石油勘探中主要用于探查与油气生成、运移和聚集有关的各种地质构造，如沉积盆地的基底起伏，盖层内部的构造形态，盐丘、侵入体等局部地质现象，也可以直接研究油气藏。
重力勘探的发展：重力勘探的前身是研究地球形状的重力测量学。
人们对于重力现象的认识过程经历了两次飞跃。
1、古希腊的伟大学者亚里士多德（Aristotel,公元前384～公元前322年）曾提出：运动物体的下落时间与其重量成比例。
直到16世纪才被伽利略（G.Galileo,1564～1642年）所否定。
他从大量的实验中总结出：物体坠落的路径与它经历的时间的平方成正比，而与物体自身的重量无关。
这是人类第一次对重力现象有了科学的认识。
1687年牛顿（1643-1723）在《自然哲学的数学原理》一书中正确阐明了这一现象，从此用g来研究地球重力就正式开始了。
2、里歇（J.Richer,1630～1690年）在利用摆钟从巴黎到南美进行天文观测时发现重力加速度在各地并非恒值，这一消息被牛顿（I.Newton,1642～1727年）和惠更斯（C.Huygens,1629～1695年）得知后，两人不谋而合地指出：这种现象与他们认为地球是旋转的扁球体的推论相符。
从而在理论上阐明了地球重力场变化的基本规律，使人类对重力现象的实质认识上升到一个新的高度，同时也为至今用重力测量来研究地球形状奠定了基础。
地球物理相关文献
地球物理相关文献地球物理研究中的重力勘探方法引言：地球物理学是研究地球内部结构、地球物质的物理特性和地球各层之间的相互关系的学科。
而地球物理勘探作为地球物理学的一个分支，是通过测量和分析地球的物理场，来了解地球内部结构和地下资源分布的方法。
本文将重点介绍地球物理勘探中的重力勘探方法。
重力勘探原理：重力勘探是通过测量地球表面的重力场，来推断地下物质的分布和性质。
重力勘探的基本原理是根据万有引力定律来测量地球表面上的重力加速度。
根据牛顿定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
因此，在地球表面上，由于地下不同物质的分布和密度不同，引起的重力场也会有所变化。
重力勘探利用这种重力场的变化来推断地下物质的分布和性质。
重力勘探应用：重力勘探在地球科学研究和资源勘探中有着广泛的应用。
在地质勘探中，重力勘探可以用来识别地下构造的边界和异常，如断裂带、褶皱带等。
在石油勘探中，重力勘探可以用来确定油气藏的边界和储量。
在矿产勘探中，重力勘探可以用来寻找金属矿床、煤炭矿床和地下水资源等。
此外，重力勘探还可以用于地震预测、地质灾害监测和环境地球物理研究等领域。
重力勘探仪器：重力勘探主要使用的仪器是重力仪。
重力仪是一种测量重力加速度的仪器，通常采用弹簧测力计或震荡体测重仪原理。
重力仪测量的是地球表面上的重力加速度，需要进行一系列的校正，如地形校正、大气校正和仪器漂移校正等。
校正后得到的重力数据可以通过数字处理和解释，得到地下物质的分布和性质。
重力勘探数据处理与解释：重力勘探数据处理与解释是重力勘探中的关键步骤。
数据处理包括数据滤波、数据平差和数据反演等过程，旨在去除噪声和提取地下信息。
数据解释则是根据重力异常的形态、大小和分布等特征，来推断地下物质的性质和分布。
在数据解释中，常用的方法有重力异常剖面解释、重力异常异常解释和重力异常反演等。
结论：重力勘探作为地球物理勘探的重要方法之一，具有广泛的应用前景。
重力勘探测量方法PPT课件
复杂地形地貌的影响
在山区、高原、沼泽等复杂地形地貌地区进行重力勘探测量时，需要克
服地形障碍，保证测量工作的顺利进行。
03
仪器设备的限制
目前重力勘探测量所使用的仪器设备比较昂贵，且操作复杂，需要进一
步提高设备的稳定性和可靠性，降低测量成本。
重力勘探测量的应用挑战
1 2
资源开发与环境保护的平衡
在资源开发过程中，需要平衡资源利用与环境保 护的关系，避免对环境造成破坏和污染。
精度。
数据插值
对缺失的数据进行插值处理， 填补数据空缺，提高数据完整
性。
异常分离与提取
异常识别
根据重力测量原理和地质特征 ，识别出异常数据。
异常分离
将异常数据从原始数据中分离 出来，便于后续处理和分析。
异常提取
对分离出的异常数据进行提取 ，得到更精确的异常信息。
异常分类
根据异常的特征和性质，对异 常进行分类和标注。
地质解释与推断
地质资料整合
收集和研究相关地质资料，包括地质图、钻 孔资料等。
地质推断
根据解释的异常和地质资料，进行地质推断 和预测。
异常解释
根据地质资料和理论知识，对分离和提取的 异常进行解释。
可视化展示
将处理和分析的结果进行可视化展示，便于 理解和交流。
05 重力勘探测量实例分析
实例一：某地区矿产资源勘探
定义
相对重力测量是使用高精度的测量设 备，在地球上选定具有代表性的点， 测量两点间的重力加速度差值。
目的
方法
常用的相对重力测量方法包括拉科斯 特摆仪法和石英弹簧重力仪法等。
获取地球的重力场变化信息，为地质 勘探、地震监测等领域提供数据支持。
物理勘探的基本原理与方法综述讲解
地球物理勘探方法综述一、重力勘探重力勘探是地球物理勘探方法之一，它主要研究地球表面及其周围空间重力变化现象。
地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的，而岩石密度不均往往与地下地质构造、矿产分布等地质因素有关。
由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常。
通过研究重力异常的变化特征，从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息，这就是重力勘探的实质和任务。
1重力勘探的理论基础1.1重力场重力是经典物理学中的基本概念。
当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时，就要受到地球质量对它的引力作用，以及地球自转而使它产生的离心力的作用，两者的合力就是这一物体所受的重力。
如图，F表示地球引力，C表示离心力，P表示重力，则P=F+C。
显然，重力场是引力场和离心力场的叠加。
物体所受重力的大小不仅和物体在重力场的位置有关，而且和其质量m小有关。
按照场强定义，重力场强度（P/m）即单位质量所受的重力大小。
重力场强度和重力加速度概念不同，但其数值和量纲完全相同，方向也一致。
地球物理勘探中所谓的重力测量，也就是重力加速度或者重力场强度的测量。
一般的，将地球的大地水准面作为一个理想的椭球面，根据地球的大小，质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值，把这种重力值的分布称为正常重力场。
1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式：g0=978032.7（1+0.0053024sin2φ-0.0000075sin22φ）（×10-5m/s2）1.2 重力异常地表重力值是随着地点和时间不同而变化的。
根据地表重力变化来进行地质构造和矿产勘查是重力勘探的基本内容。
影响地表重力变化的因素主要包括：纬度、海拔、地形、地球的潮汐以及地球内部密度不均。
其中地球密度的非均一和各种地质构造、矿产分布有密切联系。
重力的变化我们称之为重力异常，分为绝对重力异常和相对重力异常。
重力勘探名词解释
重力勘探名词解释1. 什么是重力勘探？重力勘探是一种地球物理勘探技术，通过测量地球表面上的重力场变化来研究地下的物质分布和结构。
重力场是由于地球质量分布不均匀而引起的，因此通过测量不同位置上的重力加速度变化可以推断出地下的密度分布情况。
2. 为什么要进行重力勘探？进行重力勘探可以帮助我们了解地下的岩石、矿产资源和构造特征等信息，对于石油、天然气、矿产资源等的勘探与开发具有重要意义。
此外，重力勘探还可以应用于地质灾害预测、环境监测和工程建设等领域。
3. 重力勘探常用的仪器设备3.1 重力计重力计是用来测量地球表面上某一点上的重力加速度的仪器。
常见的重力计有绝对式和相对式两种类型。
•绝对式重力计：通过比较被测点与参考点之间的绝对差异来得到精确的重力值。
常见的绝对式重力计有拉卡斯特式重力计和绝对重力仪等。
•相对式重力计：通过比较不同位置上的重力加速度差异来测量相对重力变化。
常见的相对式重力计有斯普林格式重力计和落体仪等。
3.2 野外测量设备在进行野外勘探时，除了使用重力计外，还需要配备一些辅助设备：•全站仪：用于测量勘探点的空间坐标，提供精确的位置信息。
•GPS定位系统：用于确定勘探点的地理坐标，提供全球定位服务。
•数据记录器：用于记录测量数据，如重力值、时间、位置等。
4. 重力勘探数据处理与解释在进行重力勘探后，需要对采集到的数据进行处理与解释，以获取地下结构和物质分布信息。
4.1 数据处理•数据去噪：由于外界因素干扰和仪器误差等原因，采集到的数据可能存在噪音。
需要通过滤波等方法去除噪音，保留有效信号。
•数据纠正：由于地球自转、离心力和海洋潮汐等因素的影响，采集到的重力数据可能存在一些系统性误差。
需要进行纠正，以得到准确的重力场数据。
4.2 数据解释•建立模型：根据采集到的重力数据，可以建立地下密度模型。
通过对模型进行分析和解释，可以推断出地下岩石、矿产资源等的分布情况。
•地质解释：根据地下密度模型和其他地质信息，可以进行地质解释。
地球物理勘查(1重力勘探)
根据有关地球物理资料，推测地球内部物质密度变化如 下图所示：
σ (g /cm³)
14 12 10 8 6 4 2
地表
9.9
地幔
5.5
1000
2000
3000
4000
5000
2900（核幔分界面）
12.46
Km
6000
6371（地心）
二、重力仪
机械式（弹簧、振弦） 电子式（超导、激光） 应用：地面、海洋、卫星、井下
火成岩成分和密度 的关系
3、沉积岩（1.6~2.7 g /cm³） 沉积作用与沉积岩
3、沉积岩（1.6~2.7 g /cm³）
沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构 造部位：
1、沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等， 这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔 隙度减少密度呈线性增大；
G
m1m2 r2
G—万有引力常数 G=6.67×10-11m3/(kg·s2)
质量为m的质点在自转的地球上所受的惯性离心力C=m 2r ， 方向垂直自转轴向外。若将地球的质量当成M=5.976×1024kg, 半径R=6137km的正球体,可以估算其引力值9.8m/s2.赤道上的惯 性离心力最大,约为C=0.0339m/s2,约为地球引力9.8m/s2的1/300.
在重力勘探和大地测量学中，一般把大地水准面的形状作为地球 的基本形状。
测量结果表明，大地水准面的形状不规则，它在南北两半球并 不对称，北极略为突出，南极略平，呈“梨”型，见下图。
1、计算正常重力值的基本公式：
g0 ge (1 sin2 1 sin2 2)
式中 g p ge ,
ge
1
地球物理勘探方法简介
地球物理勘探方法简介地球物理勘探作为地球科学领域中的重要分支，通过测量地球的物理特征，以及地下介质的物理属性，来获取地下资源的信息。
本文将对地球物理勘探方法进行简要介绍。
一、重力勘探法重力勘探法是利用地球重力场的变化来推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过测量不同地点的重力值，分析地球物质的密度分布。
这种方法在石油、地质灾害等领域有较广泛应用。
二、磁法勘探法磁法勘探法是测量地球表面垂直指向的磁场强度和方向，推测地下物质的磁性变化。
勘探人员通过磁力仪器测量地磁场的强度和方向变化，进而得出地下磁性物质的大致分布情况。
磁法勘探法在寻找矿藏、勘探地下管道等方面具有重要意义。
三、电法勘探法电法勘探法是利用电磁场的特性来推断地下物质的电性变化。
勘探人员通过在地下埋设电极，在地表上施加电流，测量地下电势分布和电阻率变化，从而推测地下物质的导电性差异。
电法勘探法在矿产资源勘探和地下水资源调查中具有广泛应用。
四、地震勘探法地震勘探法是通过分析地震波在地下介质传播的速度和幅度变化，来推断地下介质的结构和组成。
勘探人员通过放置震源和接收器，记录地震波传播的信息，并进行数据处理和解释。
地震勘探法在石油勘探、地质灾害预测等领域有着重要应用。
五、测井技术测井技术是通过在钻井过程中使用各种物理测量手段，获取地下岩石的物理特性和储量分布信息。
测井仪器可以测量地层电阻率、自然伽马辐射、声波速度等参数，帮助勘探人员判断地层岩性、含油气性质等重要信息。
六、地电磁勘探法地电磁勘探法是通过测量地下介质中电磁场的变化，推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过放置电磁发射器和接收器，记录电磁场的变化情况。
地电磁勘探法在矿产资源调查、地质工程勘察等方面起到了重要作用。
七、地热勘探法地热勘探法是通过测量地壳中的温度分布，推测地下热流和地热资源的分布情况。
测温井、测温孔等技术手段可以帮助勘探人员获取地温数据，并进行数据处理与解释。
地热勘探法在地热能利用和环境地质研究中有着重要应用。
地球物理勘探 5重力、磁法勘探
2、变化磁场
变化磁场是起源于地球外部并叠加在基本磁场 上的各种短周期变化磁场。 只占地磁场的很小一部分（不到1%），可分 为二类：平静变化和扰动变化。 连续出现有周期性的变化规律，称为平静变化。 包括周期为11年，与太阳黑子活动周期一致的 磁变化； 以一天为周期的太阳静日变化和太阴日变化。
几种常见的重力仪
GS型的重力仪的示意图（一）
GS型重力仪的示意图（二）
主要技术指标: 分辨率：1微伽 直接量程：2毫伽 精 度:±1.9-±3.2微伽 传感度精度：优于 0.0001微米 恒温精度：小于 0.0001°C
DZW型重力仪的结构
国外的几款重力仪
Worden Gravity Meter
（2）磁偶极子场 地磁场与地球中心放一个强磁偶极子产生的磁 场（即均匀磁化球体磁场）很接近。磁偶极子 轴和地理轴之间存在约11.5度的倾角. 按惯例,把地理北极附近的磁极称为地球的北磁 极,把地理南极附近的磁极称为地球的南磁极. (3)大陆磁场:地球的基本磁场中除去最佳磁偶 极子场部分为非偶极子场.大陆磁场是非偶极子 场的主要部分,是由地球内部的深源引起的,绕 八个中心分布,具有不同的极性. (4)长期变化:地球的基本磁场有一个随时间缓 慢向西飘移的变化,称为地磁场的长期变化.各 点的长期变化是不同的,具有区域性.
成果： 磁异常平面等值线图 磁异常剖面曲线图
磁法勘探的解释和应用
定性和定量解释 （1）、磁异常的定性解释 判断引起磁异常的地质原因；判断地质体的形 状与走向；推测地质体的位置与范围； 估计地质体的埋深 2、磁异常的定量解释 通常采用数学分析法如 特征点法：极大值点、极小值点、半极值点、 零值点和拐点。 切线法
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地球物理勘探方法重力勘探(1)
测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状﹐从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。
第一个研究和测定重力加速度的是17世纪意大利物理学家伽利略(G.Galileo)。
以后﹐比较准确地测定重力加速度的方法是利用摆仪。
19世纪末叶﹐匈牙利物理学家厄缶﹐L.von发明了扭秤﹐使重力测量有可能用于地质勘探。
在20世纪30年代﹐由于重力仪的研制成功﹐重力勘探获得了广泛应用﹐并且发展了海洋﹑航空和井中重力测量(见海洋地球物理勘探﹑航空地球物理勘探﹑地球物理测井和地下地球物理勘探)。
【重力异常和重力改正】
观测重力值除反映地下密度分布外﹐还与地球形状﹑测点高度和地形不规则有关。
因此﹐在作地质解释之前必须对观测重力值作相应的改正﹐才能反映出地下密度分布引起的重力异常。
重力改正包括自由空间改正﹐中间层改正﹐地形改正和均衡改正。
观测重力值减去正常重力值再经过相应的改正﹐便得到自由空间异常﹑布格异常和均衡异常(见地壳均衡)。
在重力勘探中主要应用布格异常。
为研究地壳均衡﹐地壳运动和地壳结构也需要应用均衡异常和自由空间异常。
在平坦的地形条件下﹐常用自由空间异常代替均衡异常。
【重力数据的处理和解释】
野外获得的重力数据要作进一步处理和解释才能解决所提出的地质任务﹐主要分3个阶段﹕野外观测数据的处理﹐并绘制各种重力异常图﹔重力异常的分解(应用平均法﹑场的变换﹑频率滤波等方法)﹐即从叠加的异常中分出那些用来解决具体地质问题的异常﹔确定异常体的性质﹑形状﹑产状及其他特征参数。
解释分为定性的和定量的两个内容﹐定性解释是根据重力图并与地质资料对比﹐初步查明重力异常性质和获得有关异常源的信息。
除某些构造外﹐对一般地质体重力异常的解释可遵循以下的一些原则﹕极大的正异常说明与围岩比较存在剩馀质量﹔反之﹐极小异常是由质量亏损引起的。
靠近质量重心﹐在地表投影处将观测到最大异常。
最大的水平梯度异常相应于激发体的边界。
延伸异常相应于延伸的异常体﹐而等轴异常相应于等轴物体在地表的投影。
对称异常曲线说明质量相对于通过极值点的垂直平面是对称分布的﹔反之﹐非对称曲线是由于质量非对称分布引起的。
在平面上出现几个极值的复杂异常轮廓﹐表明存在几个非常接近的激发体。
定量解释是根据异常场求激发体的产状要素建立重力模型。
一种常用的反演方法是选择法﹐即选择重力模型使计算的重力异常与观测重力异常间的偏差小于要求的误差。
由于重力反演存在多解性﹐因此﹐必须依靠研究地区的地质﹑钻井﹑岩石密度和其他物探资料来减少反演的多解性。
【应用】
在区域地质调查﹑矿产普查和勘探的各个阶段都可应用重力勘探﹐要根据具体的地质任务设计相应的野外工作方法。
应用重力勘探的条件是﹕被探测的地质体与围岩的密度存在一定的差别﹔被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件﹔干扰水平低。
重力勘探解决以下任务﹕研究地壳深部构造﹔研究区域地质构造﹐划分成矿远景区﹔掩盖区的地质填图﹐包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等﹔广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)﹐查明区域构造﹐确定基底起伏﹐发现盐丘﹑背斜等局部构造﹔普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)﹐主要用于查明与成矿有关的构造和岩体﹐进行间接找矿﹔也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体﹐并计算矿体的储量﹔工程地质调查﹐如探测岩溶﹐追索断裂破碎带等。