重力勘探技術(shù)

成都理工大學(xué)

王茂均 肖風(fēng)凱 粟 亮 曾 銘 雷 銘

重力勘探是地球物理勘探方法之一，是利用組成地殼的各種巖體，礦體間的密度差異所引起的地標(biāo)的重力加速度值的變化而進(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法。它是以牛頓萬有引力定率為基礎(chǔ)的。只要勘探地質(zhì)體與其周圍巖體有一定的密度差異，就可以利用精密的重力測量一起找出該區(qū)域的重力異常。然后結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)和其他物探資料，對重力異常進(jìn)行定性解釋，便可以推斷覆蓋層以下密度不同的礦體與巖層埋藏情況，進(jìn)而找出隱伏礦體存在的位置和地質(zhì)情況。

1 重力勘探原理

重力勘探：重力勘探是地球物理勘探的一個(gè)分支，以研究對象（礦產(chǎn)資源或地質(zhì)構(gòu)造）與圍巖存在著密度上的差異為前提條件的，從觀測重力值中去掉與研究對象無關(guān)的各種因素的影響，獲得單純由礦體或構(gòu)造等密度不均勻體產(chǎn)生的重力異常，通過對異常的處理、反演、解釋，主要用于探查含油氣遠(yuǎn)景區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和研究深部構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造。

就狹義來說，地球表面任何物體都受到地球重力的作用，即受到地球的引力和地球自轉(zhuǎn)引起的慣性離心力的合力作用。重力勘探的任務(wù)是根據(jù)地球內(nèi)部物質(zhì)密度分布不均勻引起的重力變化來研究地質(zhì)構(gòu)造和進(jìn)行礦產(chǎn)勘探。地下物質(zhì)密度分布不均勻所引起的重力變化稱為重力異常。

重力變化→地下物質(zhì)密度分布不均勻→地質(zhì)構(gòu)造及礦產(chǎn)分布。

其實(shí)質(zhì)是：重力異常與剩余質(zhì)量引力的關(guān)系，在重力勘探中，由地下巖礦石密度分布不均勻所引起的重力變化，或地質(zhì)體與圍巖密度的差異引起的重力變化，稱為重力異常 。將實(shí)測重力值減去該點(diǎn)正常重力值，其差值稱為重力異常

g 為測點(diǎn)上實(shí)測重力值，γ 為該點(diǎn)上的正常重力值

重力勘探的前提條件

（1）必須有密度不均勻體存在；

（2）僅有密度不均勻體的分布，并不一定能產(chǎn)生重力異常；

（3）不僅探測對象與圍巖要有一定的密度差，而且剩余質(zhì)量不能太??；

（4）探測時(shí)象不能埋藏過深；

（5）能否取得探測對象產(chǎn)生的異常，還取決于該異常能否從干擾場中辨別出來

重力勘探三大步驟

（1）根據(jù)承擔(dān)的地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，編寫技術(shù)報(bào)告；

（2）野外重力數(shù)據(jù)的測量；

（3）對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，編寫報(bào)告。

2 野外重力測量

重力儀

重力測量的技術(shù)問題

工作比例尺的選擇；

誤差精度的確定；

野外工作方法的選擇。

基點(diǎn)網(wǎng)的布置與觀測

基點(diǎn)應(yīng)布置在交通干線上，地物地貌標(biāo)志明顯，周圍無震源，穩(wěn)固，并按規(guī)定統(tǒng)一編號和建立永久或半永久性標(biāo)記。

基點(diǎn)網(wǎng)上的觀測方法一般為三種方法：

（1）單向循環(huán)重復(fù)順序：1，2，3，……1，2，3

（2）往返重負(fù)順序：1，2，3，……3，2，1

（3）三重小循環(huán)順序：1，2，1，2，3，2，3，4……

普通點(diǎn)檢查點(diǎn)的布置與觀測

普通點(diǎn)的布置受地形的影響較大，一般不得超過設(shè)計(jì)的點(diǎn)仙居的百分之二十，最大不超過百分之四十。

檢查點(diǎn)是為了檢查普通點(diǎn)的觀測質(zhì)量而設(shè)置的，要求在時(shí)間上和空間上大致均勻分布，所用儀器，操作人員，路線與第一次測量都不同。檢查點(diǎn)應(yīng)占普通點(diǎn)總數(shù)的百分之五到百分之十。

觀測資料的初步整理

（1）普通觀測點(diǎn)的資料處理；

（2）基點(diǎn)網(wǎng)觀測資料的初步整理；

（3）基點(diǎn)網(wǎng)的平差。

普通點(diǎn)觀測資料的整理就是消除零點(diǎn)漂移之后各測點(diǎn)相對于基點(diǎn)的重力值大?。ㄇ蟪隽泓c(diǎn)漂移校正系數(shù)）?；c(diǎn)網(wǎng)觀測資料的整理主要是求得消除零點(diǎn)漂移之后各相鄰兩點(diǎn)之間的重力差值，計(jì)算出零點(diǎn)漂移校正系數(shù)；基點(diǎn)網(wǎng)觀測通常采用三重小循環(huán)法，其資料原理圖如下。

基點(diǎn)網(wǎng)觀測資料的平差，如果是單個(gè)回路，其計(jì)算公式如下：如果有多個(gè)回路，其計(jì)算公式：

采用的方法有兩種：

線性方程組法：

波波夫逐次漸近平差法。

重力異常的校正處理與轉(zhuǎn)換

總的來說重力異常校正包括：重力異常值的地形校正，中間層校正，高度校正，正常場校正，均衡校正。

重力異常的處理與轉(zhuǎn)換的目的是消除因重力測量和測量結(jié)果進(jìn)行各項(xiàng)校正時(shí)引進(jìn)的一些偶然誤差或與勘探目標(biāo)無關(guān)的某些近地表小型不均勻的地質(zhì)體引起的。

那么重力異常的處理與轉(zhuǎn)換主要內(nèi)容包括：網(wǎng)格化，曲華平，平滑處理，異常分離，向上延拓，向下延拓，導(dǎo)數(shù)換算。

3 結(jié)束語

重力這一自然力是決定宇宙的行程與發(fā)展的重要因素，我們將重力數(shù)據(jù)用于大地測量，研究地球內(nèi)部構(gòu)造和地球動力，資源勘查，工程建設(shè)，災(zāi)害預(yù)防等方面。在實(shí)際工程領(lǐng)域和資源勘查領(lǐng)域中，重力勘探相對發(fā)展比較落后，這主要是其他勘探如電法，磁法，地震勘探從方法上發(fā)展比較迅速，在實(shí)際運(yùn)用中，它們能取得比較好的效果，各有不同的針對性。我們急需加快重力理論及儀器科學(xué)和信息科學(xué)的發(fā)展，擺脫對國外儀器和軟件的嚴(yán)重依賴。