重力勘探及其應(yīng)用

李敏敏

【摘 要】 重力勘探是利用牛頓萬有引力定律為基礎(chǔ)，通過地殼中各種巖石、礦體之間的密度差異所引起地表的重力加速度值的變化來勘探地質(zhì)的一種手段。本文主要通過概述重力勘探的原理，技術(shù)發(fā)展歷程及其在區(qū)域重力調(diào)查、區(qū)域構(gòu)造研究、油氣勘探和固體礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域的應(yīng)用效果。并進(jìn)一步探討了重力勘探的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】 重力勘探 應(yīng)用 發(fā)展

重力勘探在中國(guó)已經(jīng)有較長(zhǎng)的研究歷程，從80年代的區(qū)域重力調(diào)查開始，逐漸發(fā)展為油氣和固體礦產(chǎn)勘查，至今已經(jīng)為眾多領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)。隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力的快速發(fā)展，我國(guó)在重力勘探領(lǐng)域，如勘探設(shè)備、觀察方法、處理數(shù)據(jù)和相關(guān)工作規(guī)程等方面有重大突破，形成了具有自我特色的重力勘探系統(tǒng)。目前形成的重力勘探隊(duì)伍，具備了優(yōu)良的裝備、先進(jìn)的技術(shù)、能在多地理環(huán)境下進(jìn)行施工，其在基礎(chǔ)地質(zhì)研究和勘探礦產(chǎn)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，此外研究表明：重力勘探技術(shù)在區(qū)域構(gòu)造研究、油氣勘探和固體礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域取得的成果較為顯著，為發(fā)展重力勘探技術(shù)，擴(kuò)寬其應(yīng)用領(lǐng)域，本文從重力勘探原理、技術(shù)發(fā)展等方面進(jìn)行探討，為今后開展重力勘探的高新技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

1 重力勘探的原理

重力勘探屬于地球物理勘探的一個(gè)分支，前提條件是研究對(duì)象與周圍巖石存在密度上的差異，主要是從觀測(cè)重力值中去掉與研究對(duì)象無關(guān)的各種因素的影響來獲得單純由礦體或構(gòu)造等度不均勻體產(chǎn)生的重力異常[1]。從狹義上來說，就是根據(jù)地球表面任何物體都受到地球引力。重力勘探就是根據(jù)地球內(nèi)部物質(zhì)密度存在差異性，而引起重力變化來進(jìn)行研究地質(zhì)構(gòu)造和勘探地質(zhì)礦產(chǎn)等。

2 重力勘探的發(fā)展歷程

我國(guó)重力勘探至1945年成立的首支石油隊(duì)開始，先后完成了全國(guó)各地區(qū)域的重力調(diào)查，之后由于大力發(fā)展地震勘探，我國(guó)重力勘探將重心逐漸放在了地震勘探、金屬礦的勘探等方面。從我國(guó)重力勘探的開始至80年代，重力勘探的精度屬于中精度，80年代后期，以第二代重力勘探技術(shù)為基礎(chǔ)，重力異常精度提高了幾十倍，并通過不斷總結(jié)和發(fā)展，我國(guó)的勘探技術(shù)和能力不斷增強(qiáng)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)部分。

2.1 高精度重力基點(diǎn)網(wǎng)的建立

國(guó)家重力基本網(wǎng)的成功建立使得其與國(guó)際重力基準(zhǔn)網(wǎng)成功接軌，這替代了已經(jīng)使用多年的波茨坦系統(tǒng)，此外還建立了全國(guó)范圍內(nèi)的省級(jí)重力儀格值標(biāo)定場(chǎng)，這些重力基點(diǎn)網(wǎng)的建立使得重力的測(cè)量獲得了嚴(yán)密的控制，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.2 區(qū)域重力調(diào)查和相應(yīng)技術(shù)的規(guī)范統(tǒng)一

我國(guó)區(qū)域重力調(diào)查和相應(yīng)的技術(shù)根據(jù)實(shí)際情況，按照高精度要求，采用了更為精確的重力改正公式和中、高山地區(qū)的高精度改正方案，保證了我國(guó)各區(qū)域重力測(cè)量成果的高標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)一致性[2]。

2.3 測(cè)點(diǎn)定位和測(cè)高技術(shù)的更新

測(cè)點(diǎn)定位和測(cè)高技術(shù)的更新主要是通過采用GPS三維定位技術(shù)，提高了精度，解決了沙漠、高山等一些困難區(qū)域的定位工作，此外，我國(guó)自行研發(fā)的北斗星定位技術(shù)也為促進(jìn)我國(guó)的重力勘探積極發(fā)展有重要作用。

2.4 重力儀和重力數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

重力儀從精度低的不斷提高，比如由蘇聯(lián)的CH-3型（精度為0.2-0.4×10-5m/S2）提高到我國(guó)中科院自行研制的CHZ海洋重力儀，精度為1.35×10-5m/S2。同時(shí)完善了由重力數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)和程序三部分組成的重力數(shù)據(jù)庫，為數(shù)據(jù)修改，圖像處理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索提供了有效的幫助，明顯提高了相關(guān)部門的工作效率和質(zhì)量。

3 重力勘探的應(yīng)用領(lǐng)域及成效

重力勘探技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，其所應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)寬。從最基礎(chǔ)性的研究，即區(qū)域重力調(diào)查，我國(guó)至1996年初步完成全國(guó)的區(qū)域重力調(diào)查，成功編制了全國(guó)的的重力圖（比例尺為1：500萬-1：100萬）。這些數(shù)據(jù)資料已經(jīng)在全國(guó)地區(qū)進(jìn)行使用，為研究我國(guó)大地構(gòu)造，建立地球重力場(chǎng)模型等方面做出了巨大貢獻(xiàn)。隨后重力勘探技術(shù)還在油氣勘探、固體礦產(chǎn)勘探、微重力測(cè)量、煤田和地?zé)峥碧降确矫嬉沧龀隽艘欢ǖ呢暙I(xiàn)。

據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，重力勘探有助于大慶、長(zhǎng)慶、任丘和勝利等油氣田的發(fā)現(xiàn)。特別是在以下重力局部異常和地震工作程度較高的區(qū)域，通過重力和地震聯(lián)合解釋等手段來篩選油氣聚集地段。當(dāng)然，重力勘探在以地質(zhì)填圖和礦產(chǎn)預(yù)測(cè)為手段的間接尋礦中也有所作為。如在地質(zhì)填圖的工作中，通過重力勘探來劃分?jǐn)嗔押突讕r性，確定火山巖盆地范圍和火山巖的厚度，并尋找出尋礦有利部位等都是可行的。有專家在華北地臺(tái)北緣、長(zhǎng)江中下游等成礦遠(yuǎn)景地球圈出了一批找礦靶區(qū)，還有新疆托例的鯨魚、云南的后層巖鹽礦、新疆小熱泉子銅礦等礦體的尋找也具有十分重要的意義。重力勘探還在煤田和地?zé)峥碧街芯哂兄匾饔?，有相關(guān)學(xué)者報(bào)道，利用重力勘探技術(shù)已經(jīng)成功勘探了煤田如青海江倉煤田和大興安嶺含煤盆地。而重力在地?zé)峥碧街幸灿胁豢珊鲆暤淖饔?，首先其能根?jù)沉積盆地地基巖與地溫之間的關(guān)系，通過重力來確定確定基巖隆起和埋深，從而間接尋找到地?zé)崽?。此外還能根據(jù)重力低與地殼內(nèi)熔融巖漿的關(guān)系圈定熱源位置，通過地?zé)崤c局部異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定巖體形態(tài)和埋深，并能進(jìn)行相關(guān)的地?zé)徇h(yuǎn)景評(píng)價(jià)。除此以外，重力勘探還在微重力測(cè)量領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，微重力的應(yīng)用使得探測(cè)重力異常精度可達(dá)30×10-8m/S2以上，使得能探測(cè)到小尺度物體引起的微弱異常。

4 結(jié)語

總而言之，我國(guó)重力勘探經(jīng)過以上發(fā)展階段，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)寬，除了上述四大領(lǐng)域的應(yīng)用，重力勘探在溶洞和墓穴探測(cè)、滑坡體監(jiān)測(cè)、油氣檢測(cè)、小構(gòu)造探測(cè)等領(lǐng)域的作用也被不斷發(fā)現(xiàn)。重力是決定決定宇宙的行程與發(fā)展的重要因素，重力勘探在研究地球內(nèi)部構(gòu)造和地球動(dòng)力，資源勘查，工程建設(shè)，災(zāi)害預(yù)防等方面具有重要意義。當(dāng)然，重力勘測(cè)在實(shí)際的工程領(lǐng)域和資源勘查領(lǐng)域中發(fā)展相對(duì)比較落后，因此我們也必須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(duì)國(guó)外儀器和軟件的嚴(yán)重依賴[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]王茂均，肖風(fēng)凱，粟亮，等.重力勘探技術(shù)[J].中國(guó)科技信息，2014 （16）：61-62.

[2]張向林，陶果，劉新茹.油氣地球物理勘探技術(shù)進(jìn)展[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2006，21（1）：143-151.

[3]王懋基，蔡鑫，涂承林.中國(guó)重力勘探的發(fā)展與展望[J].地球物理學(xué)報(bào)，1997，40（1）：292-298.

[4]邱中建，康竹林，何文淵.從近期發(fā)現(xiàn)的油氣新領(lǐng)域展望中國(guó)油氣勘探發(fā)展前景[J].石油學(xué)報(bào)，2002，23（4）：1-6.