重力场与重力勘探实验指导
重力勘探实习报告
一、实习目的通过本次重力勘探实习，使我对重力勘探的基本原理、方法、仪器操作以及数据处理等方面有更深入的了解，提高我的实践操作能力和工程意识。
二、实习时间及地点实习时间：2023年5月23日至5月27日实习地点：准噶尔盆地西北边缘的和什托洛盖镇三、实习内容1. 重力勘探基本原理及方法实习期间，我们学习了重力勘探的基本原理，即利用地球重力场的差异来探测地下地质结构。
通过重力测量，可以了解地壳的厚度、密度、构造形态等信息。
2. 重力仪器操作我们学习了重力仪器的种类、原理、操作步骤及注意事项。
实习过程中，我们亲自操作了重力仪，掌握了仪器的调试、测量、数据处理等技能。
3. 重力数据采集在实习现场，我们跟随专家进行了重力数据采集。
学习了重力数据采集的现场布置、仪器摆放、测量方法等。
4. 重力数据处理与分析实习过程中，我们学习了重力数据的处理与分析方法，包括重力异常的提取、校正、解释等。
通过实际操作，我们掌握了重力数据处理软件的使用。
四、实习成果1. 理论知识方面：我们对重力勘探的基本原理、方法、仪器操作以及数据处理等方面有了更深入的了解。
2. 实践操作方面：我们掌握了重力仪器的操作、重力数据采集、数据处理与分析等技能。
3. 团队协作方面：在实习过程中，我们相互协作，共同完成了实习任务。
五、实习体会1. 实习使我深刻认识到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将所学知识应用于实际，才能提高自己的实践能力。
2. 通过实习，我认识到重力勘探在地质勘探领域的广泛应用，为我国地质事业的发展做出了贡献。
3. 实习过程中，我学会了与团队成员沟通协作，提高了自己的团队协作能力。
4. 实习使我更加坚定了从事地质勘探行业的信心，为实现自己的人生目标奠定了基础。
总之，本次重力勘探实习使我受益匪浅，不仅提高了我的实践操作能力，还增强了我对地质勘探行业的热爱。
在今后的学习和工作中，我将继续努力，为我国地质事业的发展贡献自己的力量。
地球物理勘探实验报告
一、实验目的本次实验旨在使学生掌握地球物理勘探的基本原理和实验方法，提高学生对地球物理勘探技术的认识，为后续课程的学习和研究打下基础。
二、实验原理地球物理勘探是利用地球的各种物理场（如重力场、磁场、电场、地震波等）来探测地下结构和物质分布的技术。
通过观测和分析这些物理场的变化，可以推断地下岩层的性质、地质构造和矿产资源分布等信息。
三、实验内容1. 重力勘探实验（1）实验目的：了解重力勘探的基本原理，掌握重力仪的使用方法。
（2）实验原理：利用重力仪测量地面重力加速度的变化，从而推断地下岩石密度分布。
（3）实验步骤：① 将重力仪放置在预定位置，调整水平，记录初始重力值。
② 沿着预定路线移动重力仪，每隔一定距离记录一次重力值。
③ 将记录的重力值绘制成曲线，分析重力异常分布。
2. 磁力勘探实验（1）实验目的：了解磁力勘探的基本原理，掌握磁力仪的使用方法。
（2）实验原理：利用磁力仪测量地面磁场的变化，从而推断地下磁性矿物的分布。
（3）实验步骤：① 将磁力仪放置在预定位置，调整水平，记录初始磁场值。
② 沿着预定路线移动磁力仪，每隔一定距离记录一次磁场值。
③ 将记录的磁场值绘制成曲线，分析磁场异常分布。
3. 电法勘探实验（1）实验目的：了解电法勘探的基本原理，掌握电法勘探仪器的使用方法。
（2）实验原理：利用电法勘探仪器测量地下电性差异，从而推断地下岩石的导电性和含水性。
（3）实验步骤：① 将电法勘探仪器放置在预定位置，调整水平，记录初始电流值。
② 沿着预定路线移动电法勘探仪器，每隔一定距离记录一次电流值。
③ 将记录的电流值绘制成曲线，分析电流异常分布。
四、实验结果与分析1. 重力勘探实验结果：通过分析重力异常曲线，发现实验区域存在一个重力高异常，推断该异常可能与地下岩层的密度变化有关。
2. 磁力勘探实验结果：通过分析磁场异常曲线，发现实验区域存在一个磁场高异常，推断该异常可能与地下磁性矿物的分布有关。
3. 电法勘探实验结果：通过分析电流异常曲线，发现实验区域存在一个电流低异常，推断该异常可能与地下岩石的导电性和含水性有关。
吉林大学重磁勘探方法与原理实习
重磁勘探方法与原理实习指导书第三章 重力勘探重力勘探是依据重力异常特征研究地质构造和有关矿产的一种方法。
为了获得重力异常，重力勘探工作应包括：编写技术设计，准备工作，野外数据采集，室内计算与数据整理，绘制异常图和地质解释等过程。
根据地质任务，在一个地区开展面积性重力勘探工作，使工作合理，高效而又按计划进行，必须事先编写技术设计书。
技术设计书不仅可以指导具体施工，而且也是最终质量检查的依据。
在开工前必须做好下列准备工作，如根据工作任务、物理勘探前提（密度差）确定使用的仪器，测量精度及采用的工作方法和具体措施等。
§3.1 重力仪的基本原理与操作一、重力仪的基本原理本次实习所采用的重力仪主要有两种，一种是国产的系列石英弹簧重力仪，一种是加拿大生产的先达利CG-3型全自动重力仪。
（一）ZSM 型石英弹簧重力仪 该仪器是北京地质仪器厂设计并制造的，观测精度约为5.0~3.0±±g .u .，读数能力为0.1格，直接测量范围约为1400g .u .，测程范围50000 g .u .。
接近国外同类仪器水平。
仪器可分为如下几个主要部分：1.灵敏系统 位于主体结构的底部，其构造如图3.1-1。
主要部件中，除了温度补偿丝和负荷为金属外，其它均由石英制成。
主要部件由一个矩形石英框架支撑着，用一个支杆固定在密封器顶盖上。
灵敏系统的位移方式属角位移。
图3.3-1 ZSM型重力仪灵敏系统图图3.3-2 ZSM型重力仪光学1－负荷；2－摆杆；3－摆扭丝；4－主弹簧；5－测读装置示意图温度补偿框扭丝；6－读数弹簧；7－读数弹簧连杆；8－温度补偿框扭丝，9读数框架扭丝；10－测程调节弹簧；11－指示丝2.光学系统其结构见图3.1-2,它是一个长焦距显微镜，由目镜座1、目镜筒2、刻度片3、物镜4、全反射镜5、物镜6、指示丝7、聚光镜8、灯泡9等组成。
在视域中的刻度片上可见到的“亮线”就是平衡体端的指示丝在显微镜下的像，通过对亮线的观察就知道平衡体偏转的情况，当重力增大时，平衡体向下偏转一个角度，我们就可以从视域中看到亮线向右边产生一个位移，反之，当重力减小时，亮线将向左边移动。
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。
现代地质学研究中的重力勘探方法
现代地质学研究中的重力勘探方法地质学作为一门研究地球构造和内部现象的学科，采用了多种研究方法来揭示地球的奥秘。
其中，重力勘探方法在现代地质学研究中发挥着重要的作用。
本文将从理论基础、应用领域和技术发展等方面进行探讨。
重力勘探方法基于“重力场”的理论基础。
地球上的重力场是指地表或地壳内物体由于引力作用所产生的一种物理现象。
根据牛顿的万有引力定律，地球上任何两个物体之间都存在引力。
而物质的分布情况会影响重力场的强弱和方向。
重力勘探方法就是通过测量和分析重力场的变化，来推断地下的物质分布情况和地形特征。
重力勘探方法的应用领域十分广泛。
它不仅可用于地质勘查、矿产资源开发等领域，还可以应用于环境地质调查、地下水资源勘探等实际问题中。
例如，在矿产资源开发中，重力勘探方法可以帮助矿产勘探人员确定矿体的形态和分布，有助于合理规划矿产开发工作。
在环境地质调查中，重力勘探方法可以用来探测地层的厚度和构造特征，有助于评估地下水资源的储量和分布情况。
重力勘探方法在技术发展方面也取得了显著的进展。
过去，人们主要依靠精密重力仪进行测量，但这种仪器较为笨重且操作复杂。
近年来，随着技术的不断进步，采用无人机搭载重力传感器进行测量成为了一种新的方法。
这种方法具有灵活性强、测量效率高的特点，使得重力勘探更加便捷和高效。
然而，重力勘探方法仍然存在一些局限性。
首先，由于地壳中的岩石密度和物质分布的复杂性，解释重力场数据需要考虑多种因素的综合作用，如地壳的厚度、岩石的密度等。
因此，需要建立精确可靠的地质模型来进一步分析和解释测量数据。
此外，运用重力勘探方法需要专业的设备和人员，成本较高。
因此，在实际应用中需要权衡成本与效益。
总的来说，重力勘探方法在现代地质学研究中具有重要地位和作用。
它通过测量和分析重力场的变化，为地质学研究提供了一种有效的手段。
基于重力勘探方法的研究成果，可以为人们提供有关地球内部结构和地质现象的重要信息，有助于提升地质资源开发的效率和质量。
重力勘探教学设计
重力勘探教学设计重力勘探是一种地球物理勘探方法，通过测量地表上的重力场强度来获取地下的物质分布和地下构造信息。
在教学设计中，可以分为以下几个方面进行讲解和实践：1. 引入重力勘探首先，可以通过故事、实例或视频等方式引入重力勘探的概念和应用。
例如，介绍重力勘探的历史背景、重力勘探在石油、矿产勘探中的应用以及对地质灾害的预测等重要作用。
2. 重力场的形成原理重力场是地球引力产生的结果，可以简要介绍地球引力场的形成原理，解释引力场的概念和特点。
可以通过现实生活中的例子，如重力的作用、物体下落的原因和自由落体等内容，帮助学生理解重力场的形成原理。
3. 重力测量仪器和方法重力测量仪器主要包括重力仪、重力仪器和GPS等工具。
可以通过简单的实物展示或视频演示，介绍不同仪器的使用方法和原理。
同时，也可以指导学生如何进行重力测量实习，包括样点选取、测量过程和数据记录等。
4. 重力数据处理与解释将重力测量数据输入计算机，并使用相关软件进行数据处理和解释。
可以安排针对数据分析和解释的实践活动，例如绘制重力异常分布图、剖面图和深度解释等。
通过这些实践活动，学生可以直观地了解地下物质分布和地下构造的特点和规律。
5. 误差分析与纠正重力测量中存在系统误差和随机误差，需要对测量数据进行误差分析和纠正。
可以利用教学实例，引导学生进行误差来源的分析和处理方法的学习。
例如，通过对比实际数据和标准数据，计算误差和精度等指标，并进行有效纠正，提高数据质量。
6. 重力勘探应用案例结合实际应用案例，如石油、矿产勘探和地质灾害预测等，介绍重力勘探的实际应用。
可以通过展示相关案例分析、视频播放和小组讨论等方式，帮助学生将理论知识应用到实际问题中，培养学生分析和解决问题的能力。
7. 实地考察组织学生进行重力测量的实地考察。
可以选择具有典型地质背景的地区，结合重力测量仪器和数据处理软件，进行实地数据采集和解释工作。
通过实地考察，让学生亲身体验重力勘探的过程和方法，加深对重力勘探的理解。
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
测绘中的地球重力场测量与地下构造勘探技术
测绘中的地球重力场测量与地下构造勘探技术引言：地球的重力场是指地球表面某一点处受到的地心引力的大小和方向。
测绘中准确测量地球重力场，对于了解地球内部的结构、地壳运动、地质灾害监测等方面具有重要意义。
地球重力场的测量与地下构造勘探技术相辅相成，本文将对其进行探讨。
一、地球重力场测量的原理与方法地球是一个不完全的椭球体，由于其物理性质的不均匀性，地球重力场也存在着地域差异。
测量地球重力场的原理主要基于万有引力定律，即两个物体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比。
因此，通过在地球表面上测量物体所受到的引力大小，就可以间接推算该地点的地球重力场。
工程上常用的地球重力场测量方法包括重力仪法、重力梯度法和重力差法。
其中，重力仪法是最为常见和广泛采用的方法，它利用重力计测量在某一点的重力加速度大小。
而重力梯度法则是通过测量重力场的斜率和曲率来推导出地下构造的信息，更为适合于地下构造勘探。
而重力差法主要用于对测区内的潜在差异进行探测。
二、地球重力场测量在地下构造勘探中的应用1. 地下水资源勘探地下水是人类赖以生存的重要资源之一，而地球重力场测量可为地下水资源的勘探提供帮助。
由于地下水与地球重力场之间存在一定的关联，当地下水蓄积在地下时，会对地球重力场产生微弱的影响。
通过测量地球重力场的变化，可以初步推断地下水的分布情况，为地下水资源的合理开发提供参考。
2. 地质灾害监测地球重力场测量也可应用于地质灾害的监测与预测。
例如，在地震前期，地下岩层的变动会导致地下重力场发生微弱的变化。
通过连续监测地球重力场的变化，可以及早发现地下构造的异常情况，提前预警地震风险，为地震灾害预防与减灾提供数据支持。
3. 地下矿产勘探地球重力场测量在地下矿产勘探领域也有着重要的应用。
不同矿石具有不同的密度，在地下构造中存在一定的分布规律。
利用重力场测量数据，可以初步判断地下矿产资源的存在与分布情况。
结合其他地质勘探技术，如地震探测、电磁法勘探等，可以提高地下矿产勘探的成功率。
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因 dx1yxy1 x1y
L
L
mglsinα=Kx1y
又x1=bcos(π/2-α)=bsinα
mglsinα=Kbysinα
或 mgl=Kby
gKby dgKbdy
ml
ml
即是该仪器测量重力变化的原理表达式。
• 对于
mglsinα =Kx1y
• 对变量g、α、x1，求微分，则
mglcosαdα+mlsinαdg=Kydx1
k V
ti
• 第i边上的平差值为 δgi=-kti • 这样，该闭合环满足了 V+∑δgi=0 的条件。
• 当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一个 或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差所求 得的ki来进行平差，并使同一公共边上两侧的平 差值大小相等而符号相反。
建立线性方程组联立求解平差系数
2、布格重力异常值计算
下表为某10个重力测点的地理坐标和相对基点的重力值， 试用MATLAB或C语言编程求各测点的布格重力异常值。 已知基点纬度为33°11′33″，坐标x=0，y=0，海拔高程 为14.8米，地表岩石平均密度为2.2g/cm3。（不用作地 形校正）。
2、扇形法地形校正值计算
已知测点高程为10米，在其周围进行了三环八方位地形测 量（见下图），近环0~5m，中环5~10m，远环10~20m， 各点高程见下表，地表岩石平均密度为2.3g/cm3。试用 MATLAB或C语言编程求测点的地形校正值。
• 因 dx1=bcosαdα，则
d mlsin dg (mglKby)cos
• 若采用零点读数法，观测时使α→π/2，灵敏度就 会趋于无穷大。1 627
8
9
3
10
4
11
5
美国LCR型金属弹簧重力仪
1、4－水平调节螺旋(横向)；2－纵向水准器；3－读数钮鼓及计数器； 5－外壳；6－检流计；7－目镜筒；8－水平调节螺旋(纵向)；9－横 向水准器；10－夹固螺旋；11－温度计窗
三、实验原理
1、重力基点网平差
• 如果没有误差存在，各边段构成的每一个闭合环 路内段差相加后应为零，ΣΔgi=0
• 由于联测中的误差，上式一般是得不到满足的， 往往存在一个不等于零的偏差值，称为基点网的 闭合差。
• 产生闭合差的主要原因在于重力仪混合零点校正 的不完全。
I 0.6 II -0.8
重力仪的基本操作步骤：
• 将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。 • 将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒
温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-5小 时）。 • 将仪器纵、横水泡调节居中。 • 打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在 左侧终止线上。 • 打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。 • 进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。 • 记录记数器上的读数。 • 锁上摆丝，把仪器放回箱中.
V k
ti k
t FC
V k
ti ktFC
VⅠ、VⅡ分别为第Ⅰ、Ⅱ环的闭合差， tiⅠ与tiⅡ为观测Ⅰ、Ⅱ环某边的闭合时间(包含公 共边的tFC)， kⅠ、kⅡ为待求的平差系数。
2、布格重力异常计算 • 布格校正公式：
g b g .u . ( 3 .0 8 6 0 .4 1 9 g /c m 3 ) h m
• 平差是将每个环路中的闭合差按照一定的方法和 条件分配到相应环路的每个边上，使分配后环路 上各边的重力增量能满足上式，因而这种平差又 称为条件平差。
• 平差无误后，可以求出各基点相对起始基点（或 总基点）的相对重力值（或绝对值）。
• 若只有一个环路，闭合差为V，每边上观测的平 均时间为ti，在按各边观测时间长短来分配闭合差 时，其平差系数为：
约10g.u./月 约10g.u./月
(使用1年以下) (使用1年以下)
重复性 约0.05g.u. 约0.1g.u.
电源 DC12V
DC12V
净重 3.2 kg
3.2 kg
主弹簧
• 当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾 斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。
工作原理
平衡方程式 mglsinα=KLd
四、实验报告
• 内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实验 结果、小结。
实验二、重力资料整理
一、实验目的
• 掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法； • 掌握重力异常值的计算方法及各种改正的地质—
地球物理含义； • 学会使用MATLAB或C语言编写相关程序。
二、实验内容
1、基点网平差实验
下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向 为正。假设各边段时间差均为1，试采用线性方程组法求 解平差系数，要求用MATLAB或C语言编程求解并输出各 环路的平差系数。
• 纬度校正公式：
g g .u . 8 .1 4 sin 2D k m
• 扇形法地形校正公式：
gTG 4(Ri1Ri Ri2h2 Ri21h2)
gT gT
• 布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校 正(高度校正与中间层校正)和正常场（纬度）校 正后获得的。
• 布格重力异常值公式：
重力场与重力勘探实验指导
实验一、重力仪认识操作
一、实验目的
• 了解掌握金属弹簧重力仪的测量原理； • 学习操作金属弹簧重力仪，了解金属弹簧重力仪
的工作范围、操作步骤、性能特点等，为实际野 外重力测量实习奠定良好基础。
二、实验内容
• 金属弹簧重力仪的测量原理； • 金属弹簧重力仪野外测量相关情况介绍； • 金属弹簧重力仪的认识操作。
三、实验原理
• 美国LCR金属弹簧重力仪分为D型(勘探型)与G型 (大地型)两种。前者精度高；后者测程大，适用 于全球测量而不需调测程。
技术指标
D型
G型
测量范围 2000 g.u.
70000 g.u.
测量精度 0.02 g.u. 约0.04g.u.
零点漂移 约5g.u./月
约5g.u./月
(使用1年以上) (使用1年以上)
g B g k g T g b g
其中，h—测点海拔高程或测点与基准点的高差， m；σ—中间层平均密度，g/cm3。φ—总基点 纬度或测区平均纬度；D—测点到总基点间纬向 （南北向）距离，km。Δgk—重力观测值，g.u.。
• 布格重力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。