重力场与重力勘探实验指导

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1、重力场与重力勘探实验指导实验一、重力仪认识操作一、实验目的了解掌握金属弹簧重力仪的测量原理；学习操作金属弹簧重力仪，了解金属弹簧重力仪的工作范围、操作步骤、性能特点等，为实际野外重力测量实习奠定良好基础。二、实验内容金属弹簧重力仪的测量原理；金属弹簧重力仪野外测量相关情况介绍；金属弹簧重力仪的认识操作。三、实验原理美国LCR金属弹簧重力仪分为D型(勘探型)与G型(大地型)两种。前者精度高；后者测程大，适用于全球测量而不需调测程。技术指标D型G型测量范围2000g.u.70000g.u.测量精度0.02

2、g.u.约0.04g.u.零点漂移约5g.u./月约5g.u./月(使用1年以上)(使用1年以上)约10g.u./月约10g.u./月(使用1年以下)(使用1年以下)重复性约0.05g.u.约0.1g.u.电源DC12VDC12V净重3.2kg3.2kg当重力改变时，旋转测微螺旋，使杠杆上下倾斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。主弹簧工作原理平衡方程式mglsinα=KLd因mglsinα=Kx1y又x1=bcos(π/2-α)=bsinαmglsinα=Kbysinα或mgl=Kby即是该仪器测量

3、重力变化的原理表达式。对于mglsinα=Kx1y对变量g、α、x1，求微分，则mglcosαdα+mlsinαdg=Kydx1因dx1=bcosαdα，则若采用零点读数法，观测时使α→π/2，灵敏度就会趋于无穷大。美国LCR型金属弹簧重力仪1、4－水平调节螺旋(横向)；2－纵向水准器；3－读数钮鼓及计数器；5－外壳；6－检流计；7－目镜筒；8－水平调节螺旋(纵向)；9－横向水准器；10－夹固螺旋；11－温度计窗6789101112345重力仪的基本操作步骤：将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。将电

4、池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-5小时）。将仪器纵、横水泡调节居中。打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在左侧终止线上。打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。记录记数器上的读数。锁上摆丝，把仪器放回箱中.四、实验报告内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实验结果、小结。实验二、重力资料整理一、实验目的掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法；掌握重力异常值的计算方法及各种改正

5、的地质—地球物理含义；学会使用MATLAB或C语言编写相关程序。二、实验内容1、基点网平差实验下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向为正。假设各边段时间差均为1，试采用线性方程组法求解平差系数，要求用MATLAB或C语言编程求解并输出各环路的平差系数。2、布格重力异常值计算下表为某10个重力测点的地理坐标和相对基点的重力值，试用MATLAB或C语言编程求各测点的布格重力异常值。已知基点纬度为33°11′33″，坐标x=0，y=0，海拔高程为14.8米，地表岩石平均密度为2.2g/cm3。（

6、不用作地形校正）。2、扇形法地形校正值计算已知测点高程为10米，在其周围进行了三环八方位地形测量（见下图），近环0~5m，中环5~10m，远环10~20m，各点高程见下表，地表岩石平均密度为2.3g/cm3。试用MATLAB或C语言编程求测点的地形校正值。1、重力基点网平差如果没有误差存在，各边段构成的每一个闭合环路内段差相加后应为零，ΣΔgi=0由于联测中的误差，上式一般是得不到满足的，往往存在一个不等于零的偏差值，称为基点网的闭合差。产生闭合差的主要原因在于重力仪混合零点校正的不完全。三、实验原理

7、III0.6-0.8平差是将每个环路中的闭合差按照一定的方法和条件分配到相应环路的每个边上，使分配后环路上各边的重力增量能满足上式，因而这种平差又称为条件平差。平差无误后，可以求出各基点相对起始基点（或总基点）的相对重力值（或绝对值）。若只有一个环路，闭合差为V，每边上观测的平均时间为ti，在按各边观测时间长短来分配闭合差时，其平差系数为：第i边上的平差值为δgi=-kti这样，该闭合环满足了V+∑δgi=0的条件。当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一个或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差所求得

8、的ki来进行平差，并使同一公共边上两侧的平差值大小相等而符号相反。建立线性方程组联立求解平差系数VⅠ、VⅡ分别为第Ⅰ、Ⅱ环的闭合差，tiⅠ与tiⅡ为观测Ⅰ、Ⅱ环某边的闭合时间(包含公共边的tFC)，kⅠ、kⅡ为待求的平差系数。2、布格重力异常计算布格校正公式：纬度校正公式：扇形法地形校正公式：布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校正(高度校正与中间层校正)和正常场（纬度）校正后获得的。布格重力异常值公式：其中，h—测点海拔高程或测点与基准点的高差，m