地球物理勘探第二章-重力勘探.ppt

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1、第二章重力勘探ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGYECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质构造和矿产分布的物探方法。组成地球的各类岩石之间具有密度差异，这种差异会使地球的重力场发生局部变化，从而引起重力异常。我们在某一地区观测并发现重力异常时，对异常进行分析计算，就能推断引起该异常的地下物质分布状况，从而达到地质勘探的目的。ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY重力勘探的前身是研究地球形状的重力测量学。古希腊

2、的伟大学者亚里士多德：运动物体的下落时间与其重量成正比。16世纪伽利略从大量的实验中总结出：物体坠落的路径长与时间的平方成正比，而与物体自身的重量无关。里歇利用摆钟从巴黎到南美进行天文观测时发现重力加速度在各地并非恒值，这一消息被牛顿和惠更斯得知后，两人不谋而合指出：该现象与他们认为的地球是旋转扁球体的推论相符。为重力测量来研究地球形状奠定了基础。重力勘探起源于20世纪初，厄缶发明了测量重力变化率的扭秤，用它在捷克、德国、埃及和美国的油田勘查中寻找盐丘等储油构造获得了成功。重力勘探所观测、研究的是天然的地球重力场，由于地表附近直至地球深处都存在

3、着物质密度分布的不均匀，所以重力勘探相对来说具有较为经济和勘探深度大两个优点。随着重力仪勘探精度的提高，已在城市工程环境等领域崭露头角，随着方法技术的发展和不断完善、仪器精度的提高、计算机技术的引进等，重力勘探在地球深部构造研究、石油与煤田的普查、固体矿产资源开发、水文等多方面发挥着越来越重要的作用。重力勘探除地面重力测量外，还有海洋重力、航空重力、井中重力和卫星重力测量。近二十年，航空重力和卫星重力测量得到了长足的发展，海洋卫星测高数据换算的重力异常已经达到了原先1：100万重力测量的精度。ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTE

4、CHNOLOGY一、重力场与重力位重力场地球上任何物质都要受到重力作用，物体的重量和自由落体运动都是重力作用的表现。重力=引力+惯性离心力+天体引力F=Gm1m2/r2G=6.67×10-11m3/(kg·s2)地球对某一质点的引力，就是地球内所有质点对该质点引力的合成，方向近似指向地心。C=mω2r惯性离心力由赤道向两极逐渐减小，仅为重力值的1/300。ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY第一节重力勘探的理论基础ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY地球周围具有重力作用的空间称为重

5、力场。由牛顿第二定律：P=m0gg=P/m0g表示单位质量所受的重力即重力场强度。空间某点的重力场强度，等于该点的重力加速度，且两者的方向一致。SI制中单位为m·s-2，它的百万分之一称为一个重力单位，简写为g.u.:1g.u.=10-6m·s-2在CGS制（cm·g·s）中，单位为Gal，它的千分之一为mGal，百万分之一为μGal：1Gal=103mGal=106μGal=1cm·s-2从做功的观点出发，重力场中某点的重力位等于单位质量的质点由无穷远处移至该点时场力所做的功。等位面当位移方向l与重力g的方向相垂直时：这就是说，沿垂直于重力方

6、向移动时，重力位不变，它是一个常数。由于重力位是坐标x、y、z的单值函数，所以上式是一个曲面方程。在由这个方程所确定的曲面上，重力位各处都等于常数C，因此称这曲面叫重力等位面。大地水准面：当C为某一定值的水准面与平均海平面重合，这个面称大地水准面。人们把与平均海洋面顺势延伸到大陆所形成的封闭曲面（即大地水准面）的形状作为地球的基本形状。其形状相当于一个梨形体面，与椭球面相比，在北极要高出十来米，南极凹进去二十多米，南北两极半球不对称。赤道半径a=6378.160km极半径c=6356.755km地球扁率ECITEASTCHINAINSTITUT

7、EOFTECHNOLOGY二、地球的重力场1、正常重力场地球的形状实际上并不规则，为了计算正常重力值，我们选择一个内部物质呈均匀同心层分布，且与大地水准面偏差最小的旋转椭球体作为地球的形状，这个椭球体称为参考椭球体。g=9780300（1+0.005302sin2φ-0.000007sin22φ）地球的正常重力是由赤道向两极逐渐增加的。赤道处为9780300g.u.，两极处为9832087g.u.，相差51787g.u.。地球形状自然表面大地水准面参考椭球面大小ECITEASTCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY2、重力场随时间

8、的变化包括长期变化和短期变化两类。长期变化主要与地壳内部的物质变动，如岩浆活动、构造运动、板块运动等有关。短期变化是指重力的日变，它与太阳、月亮和地球