淺論重力勘探法在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用

肖銳

摘 要：重力勘探是由地下密度不均勻體引起重力變化，推斷圈定區(qū)域巖體構(gòu)造或礦產(chǎn)分布的一種方法。通過整理、各項校正、異常分離等可以得到勘探目標的重力異常特征。通過重力反演，可以確定地質(zhì)體的埋深、大小等幾何參數(shù)、密度等物性參數(shù)以及密度分界面的起伏。重力勘探能利用獲得的異常特征分析、準確推斷測區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造。近年來重力勘探在區(qū)域地質(zhì)尋找礦產(chǎn)、工程地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。本文在查閱相關(guān)文獻的資料上，簡述了重力勘探方法的反常原理，野外工作過程中的實施步驟，敘述了重力勘探方法在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用，以期為相關(guān)人員提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：重力勘探；反演原理；地質(zhì)勘探；應(yīng)用

1、重力勘探對地質(zhì)體的反演原理

要進行有效的解釋推斷，就必須先了解各種地質(zhì)因素與重力異常之間的關(guān)系。主要有數(shù)量關(guān)系。通過由已知地質(zhì)體的大小、形狀和物性，采用數(shù)學(xué)或者物理的方法分析它引起的重力異常分布規(guī)律及形態(tài)特征等的一系列過程稱為重力異常正演。反之，通過地質(zhì)體的形態(tài)、幅度大小、特征等分布規(guī)律來推斷地質(zhì)體的大小、形狀小、產(chǎn)狀等的一系列過程稱為重力異常反演。重力反演以異常分離為基礎(chǔ)，針對不同深度、大小等組合而成的地質(zhì)異常體引起相同的重力異常效應(yīng)和重力數(shù)據(jù)的不完整性。由此可見，在進行重力異常反演時，應(yīng)盡可能地利用已有地質(zhì)資料、鉆探數(shù)據(jù)等已知地質(zhì)資料進行對目標異常體的約束，以此來降低多解性。

雖然反演方法比較多，但反演結(jié)果存在著解的多解性問題。這主要是由于物質(zhì)的密度不同和質(zhì)量分布造成的異常。例如，一個球形狀的礦體在地表引起的重力異常，主要由它的剩余質(zhì)量和球體中心到觀測者位置的距離來決定的，從而導(dǎo)致反演時球狀礦體的深度和密度值不能唯一確定。假設(shè)剩余質(zhì)量和球體中心深度保持不變，會導(dǎo)致有無窮多個球體密度和半徑大小，且它們會產(chǎn)生相同的重力異常值。這就要求我們地質(zhì)工作都在進行反演分析時，要注重對工區(qū)地質(zhì)資料和物性密度的仔細分析。如，針對上面的例子，如果球形礦體的密度值能得到有效確定，則反常結(jié)果會存在唯一解。

2、地質(zhì)體的重力異常解釋

重力異常的解釋是整個重力勘探過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。明確重力勘探的目的任務(wù)和重力地質(zhì)工作的物理依據(jù)將有助于后面對地質(zhì)體的重力異常解釋。重力異常解釋又可以分為定性解釋和定量解釋。

定性解釋是通過由已知的重力異常特征和地質(zhì)、地球物理資料對引起的重力異常地質(zhì)原因進行判斷。定量解釋是在定性解釋的基礎(chǔ)上，通過更多的已知因素對有意義的異常區(qū)域進行分析計算最終求出地質(zhì)體的一些具體地質(zhì)參數(shù)。在定性解釋中，一般情況下，幅值和范圍小而水平梯度較大的異常部分反映的是近地表的小異常體，如在小型巖體浮土下的基巖起伏和范圍大水平梯度小的異常可反映出體積較大的情況。埋藏較深的地質(zhì)體，如區(qū)域性背、向斜、沉積基底表面起伏等幅值和范圍不大的中等異常則反映出有一定規(guī)模、埋藏深度較小的部分地質(zhì)體。重力異常平面圖上等值線的圈閉、重力異常等值線軸向的改變、等值線之間距的疏密程度及排列等等，都是應(yīng)該引起注意的異常地方。對重力剖面圖上異常曲線的上升或下降規(guī)律、幅值大小、極值的出現(xiàn)等也需引起關(guān)注。

3、重力勘探法在地質(zhì)礦產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1在石油及天然氣方面

大量實踐及研究已證明，重力方法在尋找儲存石油和天然氣的儲存構(gòu)造如背斜、古潛山等的可能性已得到了廣泛和有效的應(yīng)用。大慶油田就是上世紀五十年代由重力勘探發(fā)現(xiàn)的，之后的勝利、長慶、江漢等油田的發(fā)現(xiàn)都是在建立在重力勘探手段圈定了儲油構(gòu)造的基礎(chǔ)上、結(jié)合其它地球物理方法證實的。

3.2 在煤礦地質(zhì)方面的應(yīng)用

有關(guān)研究表明，重力勘探法可應(yīng)用于圈定含煤盆地的邊界，確定含煤盆地的基底深度，而通過研究含煤層系的構(gòu)造斷裂便可以確定含煤層的厚度。煤系地層的密度值往往比圍巖要低，煤及煤系地層的密度值在1.5～2.2g/cm3之間，由于密度的差異造成了煤層與圍巖明顯的密度界面。由于煤系地層大部分情況下為層狀，這為重力勘探的應(yīng)用提供了很好的客觀地質(zhì)條件。因此，在我國煤礦普查中，重力勘探得到了廣泛的應(yīng)用，也取得了較好的效果。重力勘探可以對巖溶現(xiàn)象、煤礦的采空區(qū)以及陷落柱進行較準確辨別。王瑞杰應(yīng)用重力勘探方法進行了煤礦陷落柱的探測，根據(jù)重力勘探的正反演結(jié)果，通過分析和解釋，得出了煤礦陷落柱的大小、埋深及空間賦存形態(tài)。

3.3 在金屬礦床勘探中的應(yīng)用

大量學(xué)者在重力勘探法用于金屬礦床方面作了大量的研究。如任飛龍通過研究，成功將重力勘探訪求應(yīng)用于鋁土礦床的勘探，針對我國北方古風(fēng)化殼沉積型鋁土礦多賦存于奧陶系灰?guī)r與石炭系中統(tǒng)本溪組接觸面的凹斗處，使用重力勘探研究出區(qū)內(nèi)的奧陶系灰?guī)r凹斗的分布，能夠準確圈定靶區(qū)，給鋁土礦勘探提供指導(dǎo)作用。張寒韜針對武山銅礦區(qū)富含銅多金屬礦礦床深部及外圍勘探程度較低，對九瑞礦集區(qū)典型的地層和巖石和礦石密度、磁化率等物理參數(shù)進行了測定，收集了武山銅多金屬礦床的重力，得到了武山礦區(qū)及其外圍地區(qū)深部地質(zhì)特征和成礦模式，為深部探測研究提供了寶貴的技術(shù)和借鑒。

3.4 在其他地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

重力勘探方法還可與其他物探方法相結(jié)合應(yīng)用于地質(zhì)和找礦。如在尋找磁鐵礦體、鉻鐵礦、硫化礦床等中，由于這些礦床主要與巖體有關(guān)，利用重力勘探方法對隱伏、半隱伏巖體進行有效圈定是一種行之有效的方法。重力勘探還可以應(yīng)用于劃分斷裂構(gòu)造、圈定盆地、進行基巖地質(zhì)、構(gòu)造填圖等。除此之外，重力勘探在軍事、地質(zhì)災(zāi)害、地震等方面也有應(yīng)用。自新中國成立以來，地質(zhì)、石油、煤炭等部門基于不同的目的在眾多地方開展了大量的重力勘探工作，可見重力勘探在我國初期的地質(zhì)礦產(chǎn)工作中發(fā)揮了重要的作用。

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