物理勘探的基本原理与方法综述.docVIP

地球物理勘探方法综述 重力勘探 重力勘探是地球物理勘探方法之一，它主要研究地球表面及其周围空间重力变化现象。地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的，而岩石密度不均往往与地下地质构造、矿产分布等地质因素有关。由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常。通过研究重力异常的变化特征，从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息，这就是重力勘探的实质和任务。 1重力勘探的理论基础 1.1重力场 重力是经典物理学中的基本概念。当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时，就要受到地球质量对它的引力作用，以及地球自转而使它产生的离心力的作用，两者的合力就是这一物体所受的重力。 如图，F表示地球引力，C表示离心力，P表示重力，则P=F+C。显然，重力场是引力场和离心力场的叠加。物体所受重力的大小不仅和物体在重力场的位置有关，而且和其质量m小有关。按照场强定义，重力场强度（P/m）即单位质量所受的重力大小。重力场强度和重力加速度概念不同，但其数值和量纲完全相同，方向也一致。地球物理勘探中所谓的重力测量，也就是重力加速度或者重力场强度的测量。 一般的，将地球的大地水准面作为一个理想的椭球面，根据地球的大小，质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值，把这种重力值的分布称为正常重力场。1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式： g0=978032.7（1+0.0053024sin2φ-0.0000075sin22φ）（×10-5m/s2） δgh=0.0419ρh 式中ρ为中间层密度（一般取2.67g/cm3）δgh=0.3086h(×10-5m/s2) 中间层校正和高程校正与测量一点高程有关，在进行改正时往往合并起来进行，称为“布格校正”，其数学式为 δgh=（0.3086-0.0419ρ）h(×10-5m/s2) △gφ=-0.814sin2φD (×10-5m/s2) 式中φ为测区平均纬度，D为测点与基点纬向距离，单位为Km。一般直接用正常重力公式计算。 2.5 布格重力异常 经过各项校正后得到的重力异常，把经过地形校正、中间层校正和高度校正后，所得的结果称为布格重力异常 △gβ=g-g0+δgb+δgT 式中g为实测重力值，g0为正常重力值，δgb为布格校正值，δgT为地形校正值。重力勘探研究的是布格重力异常。 2.6 自由空间重力异常 经过高度校正后的重力异常称为自由空间重力异常△gF即： △gF=g-g0+δgh 3 重力异常的地质解释及其应用 3.1 重力异常解释的基本概念 经过各项校正的重力观测值在进行必要的数据处理后，便得到了局部重力异常（剩余重力异常）和区域重力异常。通过对重力异常场特征的分析，研究引起异常的地质原因，这就是重力异常的解释。 重力异常解释分为定性和定量解释两种。定性解释值主要是推断引起异常的地质原因，确定异常源的形态、范围、大致埋深；定量解释是在定性的基础上对异常源深度、大小、产状等进行定量计算。最后根据工作区域地质、地球物理条件和已有的地质及物探资料得出明确的地质结论，这就是重力异常进行解释推断的目的。 为了正确进行解释推断，就必须了解重力异常与各种地质因素之间的关系，包括数量关系。根据已知地质体的形状、大小、产状和物性，用数学物理方法研究引起重力异常的分布规律，幅度大小和形态特征等，称为重力异常的正演。反之，根据异常形态、幅度和分布特征等来确定地质体的形态、大小、产状等，称之为重力异常的反演。正演是反演的基础。 正演一般是把自然界中地质体简化为简单几何体，这样研究起来比较方便。当地质体形状和密度分布较复杂时，按照场的叠加原理，可以把它划分为若干简单形态的地质体，然后计算每一部分的重力异常，并把它们累加起来，这样简单几何形态的正演也就成了复杂形体正演的基础。 反演方法比较多，但存在着解的非单一性，即多解问题，这是由于不同物质密度和质量分布可能引起相同的异常。例如一个球形矿体，在地表引起的重力异常决定了它的剩余质量和观测点到球体中心的距离，反演时，不能单独确定它的深度和密度值，因为如果保持剩余质量和球体中心深度不变，则球体的密度和半径大小有无穷多个值，它们产生的重力异常都是相同的。因此，在反演时，一定要对工区地质资料和物性（密度值）进行分析。 3.2 重力异常解释基本方法和步骤 重力异常的解释是完成重力勘探任务的关键。因此在进行解释之前吗，必须仔细研究重力勘探的目的任务和开展重力工作的地质和地球物理依据，明确重力异常解释的中心任务。 解释工作首先应该从识别异常开始。在重力异常平面图上，等值线的圈闭和弯曲，重力异常等直线轴向的改变，等值线间距的疏密，平行排列等等，都是值得注意的异常现象。在重力剖面图上，异常曲线上升或下降的规律、