重力勘探-工作方法

...wd......wd......wd...第三章重力勘探工作方法重力勘探的全部工作過(guò)程包括：根據(jù)地質(zhì)任務(wù)和收集有關(guān)的地質(zhì)、物探資料，現(xiàn)場(chǎng)勘察進(jìn)展工作設(shè)計(jì)；按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)展野外測(cè)量，即采集原始重力數(shù)據(jù)資料并進(jìn)展計(jì)算整理和繪制各種圖件；處理解釋，編制報(bào)告，得出地質(zhì)結(jié)論。明確施工地區(qū)的地質(zhì)任務(wù)之后，有必要收集本區(qū)及相鄰地區(qū)的地質(zhì)和地球物理資料，熟悉當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件，對(duì)重力勘探的可行性進(jìn)展研究，弄清楚進(jìn)展重力工作的有利因素和不利條件。如探測(cè)對(duì)象的剩余質(zhì)量能否在地表產(chǎn)生足夠被儀器感覺(jué)到的異常等，如果無(wú)可靠資料，則應(yīng)進(jìn)展試驗(yàn)工作。對(duì)一些干擾因素，如惡劣的地表?xiàng)l件等，也應(yīng)采取措施消除影響?！?.1野外工作技術(shù)一、工作比例尺和測(cè)網(wǎng)的選擇工作比例尺一般是根據(jù)地質(zhì)任務(wù)、探測(cè)對(duì)象的大小及異常的特點(diǎn)來(lái)確定的。工作越詳細(xì)，要求比例尺越大，單位面積內(nèi)的測(cè)點(diǎn)就越多，對(duì)重力異常的研究詳細(xì)程度就越高。通常在煤田的普查勘探中，采用比例尺較小，目的是圈定煤田邊界、含煤盆地內(nèi)較大斷裂構(gòu)造和煤系地層基底的起伏等。在詳查和精查勘探中比例尺較大，可從1:10000～1:500，目的是詳細(xì)研究工作地區(qū)的重力場(chǎng)分布規(guī)律和特點(diǎn)，進(jìn)而確定局部地質(zhì)構(gòu)造，或巖礦體的位置、產(chǎn)狀和其范圍大小等問(wèn)題。重力測(cè)量的方式常采用剖面測(cè)量和面積測(cè)量。面積測(cè)量是根本工作方式，即在工作地區(qū)的地面上按照一定的距離布置假設(shè)干測(cè)線，每條測(cè)線上又按一定距離布置假設(shè)干測(cè)點(diǎn)，這些測(cè)線和測(cè)點(diǎn)的縱橫連線構(gòu)成重力測(cè)網(wǎng)。測(cè)網(wǎng)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都是重力測(cè)點(diǎn)；測(cè)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的密度稱為測(cè)網(wǎng)密度。測(cè)網(wǎng)的形狀和密度是根據(jù)地質(zhì)任務(wù)和工作比例尺確定的。測(cè)線方向盡可能垂直勘探對(duì)象的走向方向，如無(wú)明顯走向，應(yīng)采取正方形測(cè)網(wǎng)。測(cè)網(wǎng)的密度應(yīng)保證在相應(yīng)比例尺的圖上每平方厘米有1～3個(gè)測(cè)點(diǎn)，在異常地段可根據(jù)需要加密測(cè)點(diǎn)。二、重力測(cè)量的精度重力測(cè)量的觀測(cè)精度是檢驗(yàn)觀測(cè)質(zhì)量的重要標(biāo)志，又是決定技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)方案的重要指標(biāo)。對(duì)精度的要求應(yīng)保證地質(zhì)任務(wù)的需要，即能夠反映出探測(cè)對(duì)象引起的最小異常。通常，是以觀測(cè)誤差來(lái)表示精度的。觀測(cè)誤差越小，精度越高。觀測(cè)精度的計(jì)算方法是要對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)展檢查觀測(cè)，檢查工作量是總工作量的10％左右，也就是對(duì)均勻分布于施工地區(qū)的10％左右測(cè)點(diǎn)進(jìn)展重復(fù)觀測(cè)，最后計(jì)算出均方根誤差作為重力測(cè)量的精度。均方根誤差的計(jì)算公式為式中——第i個(gè)檢查點(diǎn)的原始觀測(cè)值和檢查觀測(cè)值兩者的平均值與原始觀測(cè)值〔或檢查觀測(cè)值)之差；n——檢查點(diǎn)數(shù)；m——為所有檢查點(diǎn)總的觀測(cè)次數(shù)；一般要求ε小于探測(cè)對(duì)象引起的最大異常的1／3～1／4。要查明異常的細(xì)節(jié)時(shí)，還應(yīng)有更高的精度要求。三、基點(diǎn)和基點(diǎn)網(wǎng)總基點(diǎn)和基點(diǎn)，它們是經(jīng)過(guò)高精度重力觀測(cè)的點(diǎn)?？偦c(diǎn)是用來(lái)作為相對(duì)重力測(cè)量的起算點(diǎn)。進(jìn)展面積測(cè)量時(shí)，還設(shè)立假設(shè)干基點(diǎn)，這些基點(diǎn)均勻分布于測(cè)區(qū)內(nèi)和總基點(diǎn)一起構(gòu)成基點(diǎn)網(wǎng)。基點(diǎn)網(wǎng)的作用是：檢查重力儀在工作過(guò)程中的零位移情況，確定零位移校正系數(shù)；控制普通觀測(cè)點(diǎn)的精度，減少積累誤差；隨時(shí)檢查儀器的工作狀態(tài)。如果工作區(qū)面積不大，可不設(shè)基點(diǎn)網(wǎng)，只要有一個(gè)基點(diǎn)作為重力測(cè)量的起算點(diǎn)即可，并采取適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣椒?，利用基點(diǎn)檢查儀器工作狀態(tài)和確定零位移校正系數(shù)。總基點(diǎn)(或不設(shè)基點(diǎn)網(wǎng)的基點(diǎn))應(yīng)選擇在交通方便、標(biāo)志明顯的非異常地域上，作為相對(duì)重力測(cè)量的正常重力場(chǎng)。要求：精度比普通測(cè)點(diǎn)高出1倍以上。平差為零四、野外觀測(cè)方法進(jìn)展重力測(cè)量時(shí)，要從基點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)，然后逐個(gè)進(jìn)展普通點(diǎn)觀測(cè)，最后在某一基點(diǎn)完畢觀測(cè)。零位移線性的標(biāo)準(zhǔn)是兩基點(diǎn)間零位移的直線連線和該樹(shù)點(diǎn)之間實(shí)際零位移曲線的最大差值應(yīng)小于觀測(cè)均方根誤差ε。讀數(shù)：普通點(diǎn)讀2～3個(gè)數(shù)，取平均。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)起止于基點(diǎn)小測(cè)區(qū)可只有一個(gè)基點(diǎn)記錄：24小時(shí)制，分鐘為單位五、儀器試驗(yàn)工作靜態(tài)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)一致性試驗(yàn)格值的標(biāo)定六、測(cè)地工作測(cè)點(diǎn)位置坐標(biāo)高程〔精度要求高〕§3.2重力資料的初步整理目的求得消除儀器零點(diǎn)漂移之后各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的相對(duì)重力值。零位移校正方法例如，設(shè)從基點(diǎn)A開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展觀測(cè)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后于基點(diǎn)B完畢觀測(cè)(圖6.1-2)，在A、B兩點(diǎn)獲得重力差值，觀測(cè)時(shí)刻分別為tA、tB，但兩基點(diǎn)的重力差是的，并且是高精度的。如果在這段時(shí)間內(nèi)零位移是線性的，則該時(shí)間內(nèi)的零位移系數(shù)為如果沒(méi)有設(shè)立基點(diǎn)網(wǎng)，只有一個(gè)基點(diǎn)，則只能利用一個(gè)基點(diǎn)來(lái)計(jì)算零位移系數(shù)。從基點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)觀測(cè)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再返回該基點(diǎn)觀測(cè)，基點(diǎn)兩次觀測(cè)值之差為，經(jīng)過(guò)了時(shí)間，則零位移系數(shù)為第i點(diǎn)的零位移校正值為式中——i點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻與開(kāi)場(chǎng)在基點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻之差?！?.3重力資料的校正地面上任一點(diǎn)的重力值都由該點(diǎn)所在緯度、周圍地形、固體潮及巖(礦)石的密度變化等因素決定。其中固體潮的影響很小，一般可忽略不計(jì)；緯度變化的影響較大，可達(dá)500000g.u.，約為重力平均值(9800000g.u.)的0.5％；地形高差影響次之，可達(dá)1000g.u.。相對(duì)于這兩種干擾而言，重力異常是十分微弱的。例如，儲(chǔ)油構(gòu)造的重力異常不超過(guò)100g.u.，僅為重力平均值的0.001％，金屬礦的重力異常更小，不超過(guò)10g.u.，可見(jiàn)要從強(qiáng)干擾中提取如此微弱的異常，高精度地進(jìn)展各項(xiàng)校正具有何等重大的意義。一、地形校正地形起伏往往使得測(cè)點(diǎn)周圍的物質(zhì)不能處于同一水準(zhǔn)面內(nèi)，對(duì)實(shí)測(cè)重力異常造成了嚴(yán)重的干擾，因此必須通過(guò)地形校正予以消除。其方法是：除去測(cè)點(diǎn)所在水準(zhǔn)面〔圖6.3-1中MN〕以上的多余物質(zhì)，并將水準(zhǔn)面以下空缺的局部用物質(zhì)填補(bǔ)起來(lái)。由圖6.3-1可見(jiàn)，測(cè)點(diǎn)O所在水準(zhǔn)面以上的正地形局部，多余物質(zhì)產(chǎn)生的引力的垂直分量是向上的，引起儀器讀數(shù)減小。負(fù)地形局部相對(duì)該水準(zhǔn)面缺少一局部物質(zhì)，空缺物質(zhì)產(chǎn)生的引力可以認(rèn)為是負(fù)值，其垂直分量也是向上的，亦使儀器讀數(shù)減少?？梢?jiàn)，測(cè)點(diǎn)周圍地形不管是而于測(cè)點(diǎn)還是低于測(cè)點(diǎn)，都造成重力測(cè)量結(jié)果比地形平坦時(shí)小。由此，地形校正值總是正值。實(shí)際工作中，地形校正按以下步驟進(jìn)展：首先，在詳細(xì)的地形圖上，用量板將測(cè)點(diǎn)周圍的地形劃分成許多扇形小塊。然后分別計(jì)算這些小塊在該點(diǎn)產(chǎn)生的重力值并相加，就獲得了該點(diǎn)的重力校正值?，F(xiàn)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了按照測(cè)網(wǎng)進(jìn)展的地形校正，從而使校正精度大為提高。二、中間層校正地形校正之后，測(cè)點(diǎn)所在平面與重力測(cè)量起算點(diǎn)所在基準(zhǔn)面之間存在有水平中間層質(zhì)量，要消除這局部質(zhì)量對(duì)測(cè)點(diǎn)的影響，需要進(jìn)展中間層校正，校正后就相當(dāng)于測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)面之間無(wú)質(zhì)運(yùn)存在。中間層可當(dāng)作一個(gè)厚度為(單位為m)，密度為的無(wú)限大水平均勻物質(zhì)面。由于地殼內(nèi)物質(zhì)每增厚1m，重力增加約0.419.g.u.，故中間層校正值為(3-1)當(dāng)測(cè)點(diǎn)高于大地水準(zhǔn)面或基準(zhǔn)面時(shí)，取正，反之取負(fù)。我國(guó)和世界大多數(shù)國(guó)家都取中間層密度值為2.678g／圖3-2中間層校正原理用3-3高度校正原理三、自由空間〔高度〕校正經(jīng)過(guò)上述兩項(xiàng)校正后，測(cè)點(diǎn)與大地水準(zhǔn)面或基準(zhǔn)面間還存在一高程差(圖3-3)，為消除這個(gè)高程差對(duì)實(shí)測(cè)值的影響，必須進(jìn)展高度校正。將地球當(dāng)作密度呈均勻同心層分布的旋轉(zhuǎn)橢球體時(shí)，地面每升高1m重力減少3.086g(g．u．)(3-2)測(cè)點(diǎn)高于大地水準(zhǔn)面或基準(zhǔn)面時(shí)，取正，反之取負(fù)。高度校正和中間層校正都與測(cè)點(diǎn)高程有關(guān)，因此常把這兩項(xiàng)合并起來(lái)，統(tǒng)稱為布格校正，以表示，則(g．u．)(3-3)應(yīng)當(dāng)指出，上述三項(xiàng)校正都是在將地球作為密度均勻體的條件下導(dǎo)出的。實(shí)際上，地表實(shí)測(cè)重力值總是密度均勻體和造成局部范圍密度不均勻的地質(zhì)體(簡(jiǎn)稱密度不均勻體，如構(gòu)造，巖、礦“體等)的綜合影響。上述校正僅消除了起伏地形上各測(cè)點(diǎn)與大地水準(zhǔn)面或基準(zhǔn)面間密度均勻體對(duì)實(shí)測(cè)重力值的影響，并沒(méi)有消除密度不均勻體的影響。因此，對(duì)校正后僅由密度不均勻體引起的異常而言，各測(cè)點(diǎn)仍在起伏的自然外表上。(四)正常場(chǎng)校正在大面積測(cè)量中，各測(cè)點(diǎn)的正常場(chǎng)校正值可直接由正常重力公式(6.1-7)計(jì)算。小面積重力測(cè)量不用上述絕對(duì)校正方法，而只作正常場(chǎng)的相對(duì)校正(緯度校正)。當(dāng)測(cè)點(diǎn)與總基點(diǎn)不在同一緯度時(shí)，測(cè)點(diǎn)重力值包括了總基點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)間的正常重力差值，這時(shí)正常場(chǎng)校正值按下式計(jì)算(g．u．)(3-4)式中為測(cè)區(qū)的平均緯度，D為測(cè)點(diǎn)與總基點(diǎn)的緯向(南北向)距離，單位為km。在北半球，當(dāng)測(cè)點(diǎn)位于總基點(diǎn)以北時(shí)，D為正，反之為負(fù)。布格異常：經(jīng)過(guò)地形校正、布格校正和正常場(chǎng)校正后的重力異常。分為兩種：①小面積測(cè)景(如局部地質(zhì)調(diào)查或礦產(chǎn)評(píng)價(jià))獲得的相對(duì)布格異常，其計(jì)算公式為(3-5)式中為測(cè)點(diǎn)的重力觀測(cè)值，為總基點(diǎn)的重力值。②大面積測(cè)量(如地殼及上地幔探測(cè)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查或大范圍油氣普查)中獲得的絕對(duì)布格異常。絕對(duì)布格異常僅由地殼密度分布不均勻引起，其表達(dá)式為(3-6)式中為測(cè)點(diǎn)所在緯度的正常重力值?！?.4重力異常圖得到各測(cè)點(diǎn)的重力異常之后，為了形象地顯示重力異常的全貌，便于解釋推斷引起異常的地質(zhì)原因，總是把重力異常用各種圖件表示出來(lái)，這些圖件稱為重力異常圖。通常主要繪制的異常圖有以下三種：1．重力異常平面等值線圖重力異常平面圖的繪制方法與地形等高線的繪制方法類似，是按照設(shè)計(jì)要求的比例尺，把測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置全部標(biāo)在圖上，然后注明每一點(diǎn)的重力異常值，再按一定的異常值線距用線性內(nèi)插的方法把異常使一樣的點(diǎn)連起來(lái)。等值線一般都取整數(shù)，等值間距—般不小于異常均方誤差的2～3倍。等值線的勾制方法與地形等高線的勾制方法相似。重力異常平面圖表示了全區(qū)重力異常的平面分布特征及變化規(guī)律。圖件反映了測(cè)區(qū)內(nèi)重力異常的位置、特征、走向及分布范圍。2．重力異常剖面圖此圖是進(jìn)展異