重力課件--孟令順教授

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1、重力勘探在尋找金屬礦體中的應(yīng)用授課人：孟令順前言1利用重力異常計(jì)算礦體產(chǎn)狀的基本理論2重力梯度測量3重力歸一化總梯度的計(jì)算方法及應(yīng)用4歐拉反褶積方法原理5重力勘探在尋找金屬礦方面的應(yīng)用實(shí)例7主要內(nèi)容6密度反演前言重力勘探是地球物理勘探中的一個(gè)主要分支，它是通過測量地面各點(diǎn)的重力場值來尋找各種礦產(chǎn)以及解決與之有關(guān)的各種問題。自從牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律之后，一切物質(zhì)之間的相互吸引作用已被認(rèn)為是普遍的現(xiàn)象。這個(gè)現(xiàn)象還說明了一個(gè)眾所周知的事實(shí)，即在地球附近空間落向地球的物體將以逐漸增加的速度降落，速度的遞增率就是重力加速度，簡稱重力，用g表示。伽利略證明了地球上某一固定點(diǎn)，所有

2、物體的重力加速度都是一樣的。前言假定地球是一個(gè)均勻的具有同心層結(jié)構(gòu)的理想球體，則地球?qū)ξ挥诘厍虮砻嫔系奈矬w的吸引力應(yīng)當(dāng)?shù)教幭嗤?，且重力?yīng)當(dāng)由唯一的恒定值。事實(shí)上，地球是不均勻的，非球形的并且是旋轉(zhuǎn)的，其表面也是起伏不平的。所有這些實(shí)際情況都使地球表面上的重力值發(fā)生變化。但是，這種變化是很微小的，只有借助于非常靈敏的儀器，才能對它作出精確的測定。第一節(jié)利用重力異常計(jì)算礦體產(chǎn)狀的基本理論一、地球重力場地球是一個(gè)具有一定質(zhì)量、兩極半徑略小于赤道半徑且按照一定角速度旋轉(zhuǎn)的橢球體。如果忽略日、月等天體對地面物質(zhì)的微弱吸引作用，則在地球表面及其附近空間的一切物體都要同時(shí)受到兩種力

3、的作用：一是地球所有質(zhì)量對它產(chǎn)生的吸引力F；二是地球自轉(zhuǎn)而引起的慣性離心力C,此兩力同時(shí)作用在某一物體上的矢量和稱為地球的重力P。見圖1-1，圖中NS為地球自轉(zhuǎn)軸，為緯度。存在重力作用的空間稱為重力場。地球重力場圖1-1地球外部任一點(diǎn)單位質(zhì)量所受的力地球重力場地球全部質(zhì)量對質(zhì)量為m的物體的引力可根據(jù)牛頓萬有引力定律來計(jì)算(1.1)式中R為地心至m處的矢徑，負(fù)號表示F與R方向相反，G為萬有引力常數(shù)。G的數(shù)值牛頓在世時(shí)并未確定，而是1798年由卡文迪什在實(shí)驗(yàn)室里首先測出的。G的公認(rèn)值在國際（SI）單位制中是；在常用（CGS）單位制中是。它在數(shù)值上等于質(zhì)量各1g、中心相距1c

4、m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的作用力。在SI單位制中力的單位是牛頓（N）、1N=105dyn（達(dá)因）。若地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，有A點(diǎn)到地球自轉(zhuǎn)軸的垂直距離為r。根據(jù)力學(xué)知識，A點(diǎn)m質(zhì)量的物體所受到的慣性離心力為(1.2)地球重力場從牛頓第二定律可知，重力P是質(zhì)量m和重力加速度g的乘積，即P=mg。當(dāng)被吸引質(zhì)量m為單位質(zhì)量時(shí)，則重力的數(shù)值就等于重力加速度。所以在重力測量中，往往把重力加速度叫做重力。所謂重力測量實(shí)際上是測定重力加速度的數(shù)值。由此，重力（即重力加速度）的單位在CGS制中為cm/s2，稱為“伽”（gal）（為紀(jì)念伽利略而定名）。1伽=103毫伽（mgal）=106微伽（ga

5、l）在SI單位制中，重力g的單位是，規(guī)定1m/s2的10-6為國際重力單位（gravity.unit）,簡寫成g.u.，1m/s2=106g.u.，SI單位與CGS單位的換算關(guān)系為1gal=104g.u.。地球重力場在地球表面上，全球重力平均值約為9.8m/s2。赤道重力平均值為9.780m/s2，兩極平均值為9.832m/s2，從赤道到兩極重力變化大約為0.05m/s2，這個(gè)量級接近地球平均重力值的0.5%。而地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力在赤道最大，平均也只有0.0339m/s2。日、月等天體對地面物質(zhì)的最大作用為0.32×10-5m/s2。二、重力測量與地質(zhì)勘探方法相似

6、，根據(jù)重力勘探任務(wù)的不同可分為重力預(yù)查、普查、詳查和精查（又稱細(xì)測）。不同階段所解決的地質(zhì)任務(wù)也不同。重力預(yù)查：研究深部地殼構(gòu)造或地殼均衡狀態(tài)、劃分大地構(gòu)造分區(qū)；重力普查：主要是劃分區(qū)域構(gòu)造、圈定巖體和指出成礦遠(yuǎn)景區(qū)等。重力詳查：在已知遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)，劃分?jǐn)嗔雅c基底巖性，圈定隱伏巖體，火山巖厚度等。重力細(xì)測：在有希望的巖體上進(jìn)行詳細(xì)的測量，以便計(jì)算礦體的產(chǎn)狀、儲量等。不同的測量方法其測量技術(shù)及精度要求也不同，具體見表1-1。二、重力測量二、重力測量在重力測量中，首先要建立重力基點(diǎn)。工區(qū)大時(shí)，要建立總基點(diǎn)，一級基點(diǎn)，二級基點(diǎn)等，通過與國家基點(diǎn)的聯(lián)測，平差得到各個(gè)基點(diǎn)的重力值?；?/p>

7、點(diǎn)要建立在交通方便，相對穩(wěn)定，易于查找的地方。還有測地工作也是很重要的。為了準(zhǔn)確的進(jìn)行重力測量結(jié)果的各項(xiàng)改正，繪制重力異常圖，確定異常的坐標(biāo)位置等都必須配合一定的測地工作。在大、中比例尺的重力測量中，重力測網(wǎng)和測點(diǎn)高程的獲取，以往多用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀來完成，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代常用激光測距儀或者直接利用全球定位系統(tǒng)（GPS）來完成。而在小比例尺的測量中可應(yīng)用大于工作比例尺的地形圖或用GPS直接獲取。三、重力資料的整理（1）、緯度改正這項(xiàng)改正的目的是消除測點(diǎn)重力值隨緯度變化的影響。當(dāng)在大面積的范圍內(nèi)進(jìn)行小比例尺重力測量時(shí)，要求用國際大地測