重力勘探的理論基礎-課件

第一章重力勘探重力勘探（gravityexploration）是以地殼中不同巖（礦）石之間的密度差異為基礎，通過觀測和研究天然重力場的變化規(guī)律，用以查明地下地質(zhì)構造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。應用領域：可以研究區(qū)域和深部地質(zhì)構造，也可以研究局部地質(zhì)（密度）異常體。在油氣勘探中主要用于探查與油氣生成、運移和聚集有關的各種地質(zhì)構造，如沉積盆地的基底起伏，蓋層內(nèi)部的構造形態(tài)，鹽丘、侵入體等局部地質(zhì)現(xiàn)象，也可以直接研究油氣藏。1ppt課件發(fā)展歷程及現(xiàn)狀對重力現(xiàn)象的研究始于15世紀后半期，伽利略從大量的實驗中總結出：物體墜落的路徑與它所經(jīng)歷的時間的平方成正比，而與其重量無關。里歇在在利用擺鐘進行天文觀測時發(fā)現(xiàn)：重力加速度在世界各地并非恒值。牛頓和惠更斯指出：這種現(xiàn)象與地球是旋轉橢球體的推論相符。20世紀初，厄缶發(fā)明了測量重力變化率的扭秤，標志著重力勘探的誕生。我國的重力勘探始于20世紀50年代，現(xiàn)已將全國的地臺區(qū)和海域的隆起、坳陷劃分完畢。高精度重力勘探正在礦產(chǎn)資源勘探及其他應用領域發(fā)揮著重要的作用。2ppt課件重力勘探內(nèi)容提要§1.1重力勘探的理論基礎§1.2重力異常的正、反問題§1.3重力儀§1.4野外重力測量及數(shù)據(jù)整理§1.5重力異常的數(shù)據(jù)處理§1.6重力異常的地質(zhì)解釋及應用3ppt課件§1.1重力勘探的理論基礎內(nèi)容提要§1.1.1關于地球的基本知識§1.1.2引力、慣性離心力和重力§1.1.3引力位、離心力位和重力位§1.1.4正常重力和重力異?！?.1.5巖（礦）石的密度4ppt課件§1.1.1關于地球的基本知識重力勘探的研究內(nèi)容是地球重力場，其影響因素包括內(nèi)部質(zhì)量（密度）分布、運動狀態(tài)、相應的軌道幾何參數(shù)，以及鄰近的天體等。內(nèi)容提要地球在太陽系中的位置地球的運動地球的形狀地球的內(nèi)部結構相關的基本參數(shù)5ppt課件地球在太陽系中的位置地球是太陽系九/八大行星之一，按離太陽由近及遠的次序為第三顆。它有一個天然衛(wèi)星--月球，二者組成一個天體系統(tǒng)--地月系統(tǒng)。

6ppt課件地球的運動地球就像一只陀螺，沿著自轉軸自西向東不停地旋轉，自轉周期為23小時56分4秒，約等于24小時。同時，地球還圍繞太陽公轉，公轉周期約為365.25天，公轉軌道是橢圓形。軌道的半長徑/軸

a=149,600,000km，半短徑/軸

b=149,580,000km，半焦距

c=2,500,000km，扁率

f=(a-b)/a=1/7480，偏心率

e=c/a=1/60。太陽地球月球abc7ppt課件地球的運動地球公轉軌道面稱為黃道面，地軸與地球軌道面的夾角為66°33’，因而黃道面與赤道面的夾角（黃赤夾角）為23°27’。這是地球上產(chǎn)生春夏秋冬四季的原因。春夏秋冬8ppt課件地球公轉的軌道和速度地球公轉的角速度與其軌道半徑有關，若半徑長則角速度小，若半徑短則角速度大，相同時間內(nèi)的半徑線掃過的面積相等。

9ppt課件地球的形狀對于我們身處的世界，人類曾有過錯誤的認識。許多古老的民族都認為大地是平的，而自己所處的位置是世界的中心，如中國古代神話中認為其東西南北均為海洋，希臘羅馬神話中也描述天有四角，各有巨人（Atlas）以肩負天。直到19世紀（日心說的建立和）牛頓建立起精確的引力理論，人類的認識才走上科學的道路，認識到世界是一個球體，并稱之為地球。實際上，地球的形狀就體現(xiàn)在人類的感官中。在晴朗的日子里，站在海邊或平坦的原野，人的視野不過4～5km，如果登高遠眺，眼界就開闊許多，高與遠之間的關系就包含了地球的形狀含義。10ppt課件地球的形狀（續(xù)）這里假定目擊者視點與視野最遠點的連線為地面的切線。根據(jù)幾何關系，目擊者高度h，最大視野r

和地球半徑R之間滿足關系：（1.1.1）rhRR11ppt課件地球的形狀（續(xù)）從中可以得出地球半徑的估算式：（1.1.2）取h=1.65m，r=4.6km，可得地球半徑的估計值R=6412km，與實測值（6376km）非常接近。隨著航天科技的發(fā)展，人類可以從宇宙空間給地球拍照或直接觀測，證實了地球確實為球體。12ppt課件太空中的地球幽暗太空中的一個藍色為主的球形天體。藍色為海洋、湖泊等水體，占多數(shù)；綠色、土黃色為陸地，占少數(shù)；外部還有大氣圈和磁層，形成外套。

13ppt課件地球表面起伏地球表面約70%的面積被水覆蓋，陸地面積大約占30%，無論陸地還是海底，地形都有高低起伏，十分復雜，且處于不斷變化之中，精確地描述地球的形狀是根本不可能的，也是完全沒有必要的。但是由于各種實際的需要，又必須對地球的形狀加以描述。所有對地球形狀的規(guī)則性的描述都是對實際形狀的近似。14ppt課件大地水準面雖然地球表面最高點（珠穆朗瑪峰）海拔8848m，最深處（馬里亞那海溝）在水下10830m，相對高差近20km，但與整個地球半徑的尺寸相比仍是很小的，只有不到1/300，因而在宏觀上將地球近似為表面光滑的規(guī)則形體還是很有實際意義的。大地測量學中規(guī)定：以平靜海平面的趨勢延伸到各大陸之下所構成的封閉曲面，即大地水準面的形狀作為地球的基本形狀。15ppt課件大地水準面的近似形狀大地水準面的形狀也是不規(guī)則的，可以有不同程度的近似：一級近似：正球體平均半徑：Rav=6376km二級近似：旋轉橢球體赤道半徑：Re=6378.160km極半徑：Rp=6356.155km幾何扁度：ε=(Re-

Rp)/Re=1/290衛(wèi)星觀測資料表明大地水準面并非標準的橢球面，而是在北極高出十余米，而在南極凹進二十余米，南北兩半球并不對稱，因而更精確一步，大地水準面近似為梨形體面。16ppt課件大地水準面的高程異常在度量某一點的高度時不是以大地水準面為標準，而是從某一個參考橢球面起算，并將大地水準面到此參考橢球面的法線距離稱為大地水準面的高程異

常，該高程異常

反映了地球的形

狀，也可用于研

究地球內(nèi)部物質(zhì)

的分布。大地水準面與參考橢球面的高程異常17ppt課件地球的內(nèi)部結構根據(jù)天然地震和人工地震的研究成果，地球內(nèi)部物質(zhì)基本上是呈同心層狀分布，由地表到地心可分為地殼、地幔和地核三部分。地球的層圈結構18ppt課件（1）地殼

世界各地地殼厚度變化較大，陸地平原區(qū)一般約為30～40km，山區(qū)和高原地區(qū)一般約60～70km，最厚可達80～90km，海洋區(qū)約幾～十幾km。地殼可分為上下兩層，上層主要為富含硅鋁質(zhì)的花崗巖類，也稱硅鋁層，平均密度約為2.7g/cm3；下層主要為富含硅鎂質(zhì)的玄武巖類，也稱硅鎂層，平均密度約為2.9g/cm3。硅鋁層和硅鎂層之間有約0.2g/cm3的密度差,是地殼中主要的密度分界面之一，稱為康拉德(V.Conrad)界面，簡稱康氏面。該界面在大陸區(qū)不能連續(xù)追蹤，在大洋區(qū)則隨花崗巖層的消失而消失。地震學家已懷疑該界面的廣泛存在。19ppt課件（2）地幔自地殼底界向下至約2900km深的范圍內(nèi)為地幔，地幔也可分為兩層。地幔的上層（上地幔）主要是輝長巖-玄武巖類和橄欖巖-苦橄巖類，地幔的下層（下地幔）主要是鐵鎳等金屬氧化物。地幔各處的密度均大于3.3g/cm3，并且隨深度的加深而增大。一般認為上地幔平均密度為3.5g/cm3，下地幔平均密度為5.1g/cm3。地殼和地幔的密度差大于0.4g/cm3，是全球最主要的密度分界面，稱為莫霍洛維奇(A.Mohorovicic)界面，簡稱莫霍面或莫氏面。20ppt課件（3）地核

自2900km深到地心為地核，可分為液態(tài)外核，過渡帶和固態(tài)內(nèi)核。目前地核的物質(zhì)成分尚不清楚，根據(jù)隕石成分推測可能主要為鐵鎳金屬，又稱鐵鎳核。地核的密度可能大于10.0g/cm3，且隨深度增加而增大。關于地核的進一步研究有賴/寄希望于中微子技術的發(fā)展，中微子直線運行穿過地心，帶來地球深部物質(zhì)成分和結構方面的信息。

21ppt課件相關的基本參數(shù)

地球的平均密度：ρE=5.515g/cm3地球的平均半徑：RE=6376km地球的總質(zhì)量約為：ME=5.976×1024kg太陽與地球質(zhì)量比：MS/ME=332946.0地球公轉軌道半徑/地球半徑：

152,100,000/6,376=23855.1

147,100,000/6,376=23070.9地球與月球質(zhì)量比：ME/MM=81.3月球公轉軌道半徑/地球半徑：

384,000/6376=60.222ppt課件§1.1.2引力、慣性離心力和重力主要內(nèi)容1．引力2．慣性離心力3．重力4．重力的變化23ppt課件1．引力根據(jù)萬有引力定律，任意兩個物體之間都存在相互吸引力。質(zhì)量為m1的物體對質(zhì)量m2為的物體的引力為：（1.1.3）式中R12為從質(zhì)心m1到質(zhì)心m2的矢徑，R12=|R12|，SI制中F的單位為牛頓（N）。引力常數(shù)：f=6.67×10-8cm3/g.s2=6.67×10-11m3/kg.s224ppt課件地球的引力地球作為一個有一定質(zhì)量的球體，對其外部試驗質(zhì)量為m的物體有引力（1.1.4）引力的方向指向地心，如果將地球視為正球體，地球表面引力處處相等。地球質(zhì)量：ME=5.976×1024kg在地球表面上：RE=6376kmf=6.67×10-8cm3/g.s2=6.67×10-11m3/kg.s225ppt課件2．慣性離心力由動力學知道，轉動系統(tǒng)存在慣性離心力，由于地球的自轉，地球上的物體都要受到慣性離心力的作用：（1.1.5）式中r

為從自轉軸到場點的

垂直矢徑，地球自轉的角速

度ω=2π/86164，SI制中C

的單位也為牛頓（N）。vr26ppt課件慣性離心力地球上，各點的轉動角速度是相同的，而轉動半徑是不同的，地球表面各點的轉動半徑是其所處緯度圈的半徑，即：式中為緯度。由于緯度的變化，同樣

質(zhì)量的物體，在赤道上

所受的離心力最大，隨

緯度升高而逐漸減小，

到兩極減小為零。慣性離心力27ppt課件3．重力物體所受重力應為地球的引力和慣性離心力的矢量和，即

(1.1.6）由于離心力的存在，重力一般不指向地心。重力示意圖28ppt課件重力場強度重力概念中包含了試驗質(zhì)量m的因素，消除m的影響，得到重力場強度：（1.1.7）根據(jù)牛頓第二定律，重力場強度等于物體受重力產(chǎn)生的重力加速度，其中第一項為引力加速度，第二項為離心力加速度，SI制中重力場強度的單位是m/s2。29ppt課件重力示意圖同重力一樣，重力場強度一般也不指向地心，但是和引力加速度相比，離心力加速度很小。地球平均引力加速度值約為9.8048m/s2，赤道上的離心力加速度最大，約為0.0339m/s2，離心力最大只占引力的1/289。因此，可以認為重

力（場強度）的方

向近似指向地心。重力示意圖30ppt課件重力勘探中的“重力”在重力勘探中，習慣上將力場強度稱為“力”，如將引力場強度簡稱為引力，重力場強度簡稱為重力，如無特別說明，以后所提到的引力和重力均指引力場強度和重力場強度。31ppt課件重力的單位高斯單位（CGS）制中，重力的標準單位是伽利略（Galileo）簡稱伽，符號Gal，1Gal=1cm/s2。實際生產(chǎn)中常用其分數(shù)單位：毫伽（mGal）1mGal=10-3Gal微伽（Gal）1Gal=10-6

Gal國際單位（SI）制中，重力的標準單位是m/s2，重力勘探中，取其百萬分之一做為國際通用的重力單位（gravityunit），符號g.u：1g.u=10-6m/s2；換算關系：1mGal=10g.u32ppt課件4．重力的變化

重力的變化可以分為在空間上的變化和在時間上的變化。重力在空間上的變化主要表現(xiàn)為：地球不是一個正球體，而是一個近似于兩極壓縮的扁球體，且地表面起伏不平，這將引起約6萬g.u的重力變化（兩極引力大，赤道引力?。?；地球的自轉使重力產(chǎn)生3.4萬g.u的變化（兩極離心力小，赤道離心力大）；地下物質(zhì)密度分布不均勻可產(chǎn)生幾千g.u的重力變化。重力勘探正是利用地下物質(zhì)分布不均勻這一因素所引起的重力變化，來研究地質(zhì)構造和實現(xiàn)勘探礦產(chǎn)資源的目的。33ppt課件重力的變化（續(xù)）重力在時間上的變化可以分為短周期變化和長周期變化兩種。長周期變化與地殼內(nèi)部物質(zhì)變動及構造運動有關，也可以認為是非周期性的。這種變化在短時期內(nèi)十分微弱，重力勘探中可以不考慮。

34ppt課件重力的變化（續(xù)）短周期變化主要指重力日變。地面上的一點受到太陽，月亮的引力作用，由于地球的自轉，地表各點與日月的相對位置不斷改變，日月對這些點的引力的變化引起重力的變化，這種變化不僅可以造成海洋潮汐，還可以引起地殼形變，既所謂的“固體潮”，固體潮使大地水準面發(fā)生位移，這種位移也造成重力的變化。上述兩種變化的周期均為一天，其總和稱為重力日變，日變的幅度一般在2-3g.u左右，在高精度重力測量中是不可忽視的，必須做相應的日變校正。35ppt課件“固體潮”示意圖在地球附近，太陽引力場的強度約為地球表面引力場強度的萬分之六，空間一點的重力還應該疊加上太陽的引力。向陽一側（白天）疊加減弱，大地水準面升高，重力降低。背陽一側（夜晚）疊加增強，大地水準面降低，重力增加。太陽引力場36ppt課件月球引力的影響地球附近，月球引力強度約為地球引力的百萬分之3.47，是太陽引力強度的0.57%。農(nóng)歷月末月初，月球和太陽在地球的同一側，二者作用方向一致，疊加最強；農(nóng)歷月中，月球和太陽在地球的兩側，月球引力削弱太陽引力的作用。太陽引力場月球引力場月球引力場37ppt課件重力日變曲線1976年7月9日-10日，農(nóng)歷為六月十三、十四；最大最小之差約為200微伽=2g.u；各點日變值還應考慮到季節(jié)、緯度和地軸傾斜的影響，春秋季節(jié)，赤道上的日變應該是幅度最大的。1976年7月9日-10日北京重力日變38ppt課件§1.1.3引力位、離心力位和重力位重力場是矢量場，不便于計算和應用，同時考慮到重力場的特征：①力的大小和方向是研究點的單值連續(xù)函數(shù);②重力場是保守場（沿閉合回路重力做功為零，即）或無旋場（）。根據(jù)場論知識，重力場必然可以表示成某一標量場W的梯度，即，標量函數(shù)

W稱為重力場的位函數(shù)。

39ppt課件引力位、離心力位和重力位主要內(nèi)容1．引力位2．離心力位3．重力位4．重力等位面及其特征40ppt課件1．引力位引力場具有與重力場相類似的特征，可引入引力位函數(shù)V，（1.1.8）分量形式為：，，（1.1.9）引力場中，某點的引力位定義是將單位質(zhì)點從無窮遠移到該點引力場所做的功，即：（1.1.10）

R為質(zhì)心到場點的距離。41ppt課件分布質(zhì)量的引力位分布質(zhì)量的物體外某點的引力位為：（1.1.11）式中σ為密度，，R為體積元dv到場點的距離，。物體外引力的分量形式為：（1.1.12a）（1.1.12b）（1.1.12c）42ppt課件2．離心力位

離心力位的零值參考點取在自轉軸（r=0），定義式為：（1.1.13）離心力的分量形式是：（1.1.14a）（1.1.14b）（1.1.14c）43ppt課件3．重力位根據(jù)場的迭加原理，重力位等于引力位和離心力位之和，即：

（1.1.15）重力的分量形式為：（1.1.16a）（1.1.16b）（1.1.16c）44ppt課件重力等位面示意圖重力等位面圖示重力位是三維空間中的標量，W=W(x,y,z)，由重力位相等的點構成的面稱為重力等位面。即W(x,y,z)=c所代表的空間曲面。給

c賦予不同的數(shù)值，可得到不同的等位面。45ppt課件重力沿任意方向的分量重力g在任意方向l

上的分量為：（1.1.17）式中l(wèi)為任意矢量，（g,l）為重力矢量g與矢量l的夾角，，，為矢量l的方向余弦。SI制中，位函數(shù)的單位是m2/s2。重力/引力位與高度/半徑的關系46ppt課件重力等位面的第一特性在重力位場中，如果所考察的方向l與重力g

的方向相垂直，有，即，表示沿所考察的l

方向沒有位差，也就是說l

沿等位面方向，是等位面的切線。這表明：重力等位面處處與重力方向正交，這是重力等位面的第一特性。47ppt課件重力等位面與大地水準面水不會沿著與重力垂直的方向流動，也就是不會沿等位面流動，故重力等位面又稱為重力水準面。在一系列重力水準面中，有一個與平靜的海平面相重合，稱之為大地水準面。大地水準面是一個特殊的重力等位面。大地水準面在地球表面是實際存在的，重力測量與重力勘探領域中一般把大地水準面的形狀近似作為地球的形狀。48ppt課件重力等位面的第二特性若所考察的方向l與重力g

的方向一致，

此時有。所以，重力g

的方向就是重力位梯度最大的方向，此為重力等位面的第二特性。49ppt課件重力等位面的第三特性取l與等位面的內(nèi)法向n

同向，并且用差分代替微商，可以將重力改寫為：

ΔW為相鄰兩個等位面的重力位之差，ΔW=Δc，Δn表示兩個等位面之間的垂直距離。可見，重力g的大小和相鄰兩個等位面的距離Δn成反比，等位面密集的地方重力值大。重力g值并非處處相等，所以相鄰兩等位面之間的距離也非處處相等，又由于g是一個不為零的有限量，所以Δn

必為有限量。所以，等位面既不相交也不相切，同時又不處處平行，這是重力等位面的第三特性。50ppt課件重力等位面的二階導數(shù)重力等位面互不相交、互不平行的實際狀況反映了重力的大小和方向是隨空間位置變化的，即重力的不均勻性，而重力場的不均勻性實際上就是其導數(shù)（即重力位的二階導數(shù)）不為零或不全為零。因此，重力等位面的形狀與重力位的二階導數(shù)有著密切的聯(lián)系，可以通過重力位的二階導數(shù)來研究重力等位面的形狀和不平行性，也是研究地下介質(zhì)的密度分布。51ppt課件§1.1.4正常重力和重力異常

地球表面的形狀復雜，內(nèi)部的密度分布未知，另外重力場是隨時間變化的，因而地球重力場不可能用公式精確地描述。實際應用中，為研究的方便，將實際的地球重力場分成如下幾部分考慮：規(guī)則的地球形狀和正常的密度分布在空間中產(chǎn)生的重力，這部分為正常重力；地球形狀異常和密度偏離正常分布導致的剩余密度分布在空間中產(chǎn)生的重力，這部分為重力異常；重力隨時間的變化。主要內(nèi)容：正常重力重力異常52ppt課件1.正常重力正常重力的假設條件：引入一個與大地水準面十分接近的正常的旋轉橢球體代替實際的地球，并假定其表面是光滑的，內(nèi)部的物質(zhì)分布是均勻的或呈層狀均勻分布，各層的界面是共焦點的旋轉橢球面。這樣，根據(jù)旋轉橢球體的形狀大小、質(zhì)量、密度、自轉角速度等參量便可計算出各點的重力位和重力值，分別稱為正常重力位和正常重力值。由正常重力位推算得到的在正常橢球面（水準橢球面）上的重力公式稱為正常重力公式。53ppt課件正常重力公式的基本形式基本形式為：（1.1.20）為計算點的地理緯度，為赤道重力，為兩極重力。地球的力學扁度，參數(shù)地球的幾何扁度。確定正常重力值的關鍵是如何求取，，三個參數(shù)。54ppt課件正常重力計算式根據(jù)不同的資料和方法，可以得到不同的參數(shù)值，就得到不同的計算正常重力的公式。

1901～1930年赫爾默特公式（多用于測繪部門）1930年卡西尼國際正常重力公式（多用于勘探部門）1979年國際地球物理與大地測量聯(lián)合會二十世紀八十年代以后，我國規(guī)定各行業(yè)統(tǒng)一使用1901～1930年赫爾默特公式。55ppt課件對正常重力的認識

對正常重力應有如下認識：（1）正常重力公式是按一定條件推導出來的理論公式，而不是客觀存在的；（2）正常重力值只與緯度有關，而與經(jīng)度無關；（3）正常重力值在赤道最小，向兩極逐漸變大，最大相差約5萬g.u；（4）正常重力值隨緯度變化的變化率與緯度有關，在緯度45°處變化率最大。（5）正常重力值隨高度增加而減小，在地表附近，其變化率約為-3.086g.u/m。56ppt課件2.重力異常地面測點的重力觀測值與該點的正常重力值一般是不相同的，去除各種觀測誤差，假定測量值是準確的，引起偏差的原因不外乎以下幾個方面：第一，重力觀測是在地球的自然表面，而不是在大地水準面上進行，自然表面與大地水準面之間的物質(zhì)，以及觀測點與大地水準面間的高度差會引起重力的變化；第二，地殼內(nèi)存在著密度異常體，既地球內(nèi)部物質(zhì)并不是呈同心層狀均勻分布，這使得實測值與正常重力值之間出現(xiàn)差異；第三，固體潮及日月引力的變化引起的微小重力日變也會導致重力場的變化。57ppt課件各種重力變化的作用對于勘探而言，地形起伏對重力觀測數(shù)據(jù)的影響屬于干擾，必須設法校正；固體潮及日月引力的影響也是對勘探不利的，在高精度重力測量中也必須予以校正，只有地下密度異常體因素的影響才是我們希望發(fā)現(xiàn)和利用的重力異常。58ppt課件重力異常的提取思路如果用g0代表理論計算的正常重力值，Δgn表示各項干擾作用之和，Δg代表重力異常，那么實測重力值可以表示為：

g

=g0+Δg+Δgn那么，重力異常則為：

Δg=g–g0–Δgn=g–g0+δgn

式中δgn=–Δgn，表示各項校正之和。59ppt課件絕對重力異常在進行重力觀測數(shù)據(jù)的校正過程中，如果參考高度是大地水準面/參考橢球面，密度參數(shù)選用全球統(tǒng)一值，這種條件下得到的重力異常Δg稱為絕對重力異常。絕對重力異常在全球范圍內(nèi)可以相互對比。在大范圍、小比例尺的研究，如含油氣盆地構造、區(qū)域地質(zhì)構造、地殼及上地幔的研究等，一般需要以理論重力值作為正常場，這時需要計算絕對重力異常。60ppt課件相對重力異常在局部構造和礦產(chǎn)資源評價中，為了得到純粹由探測對象產(chǎn)生的異常，則往往需要根據(jù)一定的原則選擇一個點作為測區(qū)重力的起算點，稱為總基點，總基點所在的水準面稱為基準面?？偦c上的實測重力值即為正常場值。若以g0代表總基點的重力值，密度參數(shù)采用測區(qū)實測值，則利用上式計算出的Δg稱為相對重力異常，即測點相對于總基點的經(jīng)過校正后的重力差值。61ppt課件設地下有一體積為V，密度為

的球形密度異常體，A、B兩點均在大地水準面上，如果兩點的緯度不同，緯度的變化會引起正常重力值的變化。假設在足夠大的范圍內(nèi)圍巖密度是均勻的，值為，異常體相對于圍巖的密度差稱為剩余密度（

），異常體與相同體積圍巖之間的質(zhì)量差稱為剩余質(zhì)量（）。剩余密度與剩余質(zhì)量重力異常的圖示62ppt課件由于剩余質(zhì)量的存在，與密度正常分布的情況相比，測點受到一個附加引力ΔF，測點的實際重力為g=g0+ΔF

。嚴格地講g和g0方向不同，但由于|ΔF|<<|g0|

，可近似認為g與g0方向相同，均沿z軸方向，實測重力異常Δg是ΔF在z軸上的投影。重力異常是地質(zhì)體的剩余質(zhì)量在測點所產(chǎn)生的附加引力的鉛直分量，這就是重力異常的實質(zhì)。重力異常的實質(zhì)重力異常的圖示63ppt課件重力探測的條件（1）要探測到地質(zhì)異常體產(chǎn)生的重力異常，一般應具備以下幾個條件：（1）地質(zhì)異常體與圍巖之間要有一定的密度差。當?shù)刭|(zhì)異常體的密度大于圍巖密度時，剩余密度為正，此時可觀測到重力高；反之，觀測到重力低；如果沒有密度差，觀測不到重力異常。不同剩余密度及對應的重力異常64ppt課件重力探測的條件（2）（2）垂向上有密度差，但水平方向上層狀均勻分布的地質(zhì)體不能引起可觀測的相對重力異常，因此地質(zhì)異常體還必須沿水平方向有密度變化，或是要有一定的構造形態(tài)才能引起重力異常。水平地層結構重力橫向不變橫向密度不均勻可引起多級異常65ppt課件重力探測的條件（3）（3）探測的密度不均勻體要有一定的規(guī)模，也就是剩余質(zhì)量不能太小，因為重力異常值的大小從根本上取決于地質(zhì)異常體的剩余質(zhì)量。沉積盆地中間層密度差很小，一般不超過0.5g/cm3，但由于構造規(guī)模大，也能產(chǎn)生足夠大重力異常，反之，金屬礦體與圍巖密度差較大（可達1.0～3.0g/cm3），但如果礦體體積太小，異常微弱，儀器也無法測出。66ppt課件重力探測的條件（4）（4）異常體埋藏不能太深，例如中心埋藏100m時，剩余質(zhì)量M=5.0×108kg的球形礦體，可在球心上方產(chǎn)生0.335mGal的異常，但是該球體中心埋深變?yōu)?000m時，卻只能引起0.00335mGal的異常。67ppt課件重力探測的條件（5）（5）能否獲得探測對象產(chǎn)生的重力異常，還取決于干擾的輕重。通常，惡劣的地形、淺層密度不均勻、圍巖密度變化等都對重力場產(chǎn)生嚴重的干擾而使目標異常體產(chǎn)生的異常無法識別。因此只有當?shù)匦伪容^簡單，圍巖密度比較均勻，探測對象（目標異常體）與圍巖的密度差較大，且其他地質(zhì)因素的干擾能從實測異常中清除時，重力勘探才能獲得好的地質(zhì)效果。應該說，上述條件都是相對的，隨著理論技術和儀器設備的進步，重力探測的應用范圍正越來越廣。68ppt課件§1.1.5巖（礦）石的密度重力勘探的物性基礎是探測對象與周圍巖石之間存在密度差異。因此掌握和研究巖（礦）石的密度資料對于重力異常的觀測、提取和推斷解釋都是十分必要的。巖（礦）石的密度是指在自然蘊藏條件下，單位體積巖（礦）石的質(zhì)量，觀測結果表明，不同類的巖石有不同的密度值，同類巖石在不同的條件下也會有不同的密度。影響巖石密度的主要因素為：巖（礦）石的礦物成分及含量、孔隙及充填物和所承受的壓力。69ppt課件密度參數(shù)的獲取實驗室內(nèi)用天平或密度計測定巖樣的密度，重力/密度測井資料或地震勘探的層速度資料可以用于估計野外地層的密度參數(shù)。天平測密度巖（礦）石的密度70ppt課件常見巖（礦）石的密度（g/cm3）

名稱密度名稱密度名稱密度純橄欖巖橄欖巖玄武巖輝長巖安山巖輝綠巖玢巖花崗巖石英巖流紋巖片麻巖云母片巖千枚巖蛇紋巖2.5~3.32.6~3.62.6~3.32.7~3.42.5~2.82.9~3.22.6~2.92.4~3.12.6~2.92.3~2.72.4~2.92.5~3.02.7~2.82.6~3.2大理巖白云巖石灰?guī)r頁巖砂巖白堊干砂粘土表土錳礦鎢酸鈣礦赤鐵礦磁鐵礦黃鐵礦2.6~2.92.4~2.92.3~3.02.1~2.81.8~2.81.8~2.61.4~1.71.5~2.21.1~2.03.4~6.05.9~6.24.5~5.24.8~5.24.9~5.2鈦鐵礦磁黃鐵礦鉻鐵礦黃銅礦重晶石剛玉鹽巖硬石膏石膏鋁礬土鉀鹽煤褐煤石油4.5~5.04.3~4.83.2~4.44.1~4.34.4~4.73.9~4.03.1~3.22.7~3.02.2~2.42.4~2.51.9~2.01.2~1.71.1~1.3??~??71ppt課件巖（礦）石密度的總體規(guī)律總體規(guī)律：金屬礦物的密度一般大于非金屬礦物的密度；巖漿巖和變質(zhì)巖的密度大于沉積巖，而沉積巖本身密度變化也很大。礦石密度火成巖密度變質(zhì)巖密度沉積巖密度赤鐵礦磁鐵礦黃鐵礦鉻鐵礦重晶石4.9-5.34.9-5.24.9-5.24.5-4.64.3-4.6花崗巖安山巖輝長巖玄武巖橄欖巖2.5-3.72.5-2.82.9-3.12.7-3.22.9-3.3片麻巖蛇紋巖石英巖大理巖2.4-2.92.6-3.22.6-2.92.6-2.9土壤砂巖頁巖石灰?guī)r石膏巖鹽1.1-1.31.8-2.82.4-3.02.3-3.02.7-3.02.1-2.2各類巖石的密度（g/cm3）72ppt課件巖漿/火成巖的密度巖漿巖的密度主要取決于所含礦物的成分及含量。由酸性、中性、到基性、超基性，隨著鐵鎂暗色礦物含量的增加，巖石的密度逐漸增大。不同成巖環(huán)境會造成同一類巖

石的密度差異，如侵入巖密度

較高，火山巖，尤其是熔巖，

密度較小。成巖過程中的冷凝、結晶分異

作用也會造成不同巖相帶的密

度差異?；鸪蓭r密度與組分的關系73ppt課件沉積巖的密度沉積巖一般具有較大的孔隙度，如灰?guī)r、頁巖、砂巖等，孔隙度可高達30%-40%，因此其密度主要取決于孔隙度大小。干燥巖石的密度隨孔隙度增大而減??；孔隙中充填物的成分和飽和度也明顯地影響整體巖石的密度；在沉積盆地中，古老的巖石一般埋藏深度大，上覆巖層的巨大壓力使多孔巖石變得致密，因而，同一種巖石，年代越老、埋藏越深，密度一般就越大。74ppt