重力课件--孟令顺教授

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1、重力勘探在寻找金属矿体中的应用授课人：孟令顺前言1利用重力异常计算矿体产状的基本理论2重力梯度测量3重力归一化总梯度的计算方法及应用4欧拉反褶积方法原理5重力勘探在寻找金属矿方面的应用实例7主要内容6密度反演前言重力勘探是地球物理勘探中的一个主要分支，它是通过测量地面各点的重力场值来寻找各种矿产以及解决与之有关的各种问题。自从牛顿发现了万有引力定律之后，一切物质之间的相互吸引作用已被认为是普遍的现象。这个现象还说明了一个众所周知的事实，即在地球附近空间落向地球的物体将以逐渐增加的速度降落，速度的递增率就是重力加速度，简称重力，用g表示。伽利略证明了地球上某一固定点，所有

2、物体的重力加速度都是一样的。前言假定地球是一个均匀的具有同心层结构的理想球体，则地球对位于地球表面上的物体的吸引力应当到处相同，且重力应当由唯一的恒定值。事实上，地球是不均匀的，非球形的并且是旋转的，其表面也是起伏不平的。所有这些实际情况都使地球表面上的重力值发生变化。但是，这种变化是很微小的，只有借助于非常灵敏的仪器，才能对它作出精确的测定。第一节利用重力异常计算矿体产状的基本理论一、地球重力场地球是一个具有一定质量、两极半径略小于赤道半径且按照一定角速度旋转的椭球体。如果忽略日、月等天体对地面物质的微弱吸引作用，则在地球表面及其附近空间的一切物体都要同时受到两种力

3、的作用：一是地球所有质量对它产生的吸引力F；二是地球自转而引起的惯性离心力C,此两力同时作用在某一物体上的矢量和称为地球的重力P。见图1-1，图中NS为地球自转轴，为纬度。存在重力作用的空间称为重力场。地球重力场图1-1地球外部任一点单位质量所受的力地球重力场地球全部质量对质量为m的物体的引力可根据牛顿万有引力定律来计算(1.1)式中R为地心至m处的矢径，负号表示F与R方向相反，G为万有引力常数。G的数值牛顿在世时并未确定，而是1798年由卡文迪什在实验室里首先测出的。G的公认值在国际（SI）单位制中是；在常用（CGS）单位制中是。它在数值上等于质量各1g、中心相距1c

4、m的两个质点之间的作用力。在SI单位制中力的单位是牛顿（N）、1N=105dyn（达因）。若地球自转角速度为ω，有A点到地球自转轴的垂直距离为r。根据力学知识，A点m质量的物体所受到的惯性离心力为(1.2)地球重力场从牛顿第二定律可知，重力P是质量m和重力加速度g的乘积，即P=mg。当被吸引质量m为单位质量时，则重力的数值就等于重力加速度。所以在重力测量中，往往把重力加速度叫做重力。所谓重力测量实际上是测定重力加速度的数值。由此，重力（即重力加速度）的单位在CGS制中为cm/s2，称为“伽”（gal）（为纪念伽利略而定名）。1伽=103毫伽（mgal）=106微伽（ga

5、l）在SI单位制中，重力g的单位是，规定1m/s2的10-6为国际重力单位（gravity.unit）,简写成g.u.，1m/s2=106g.u.，SI单位与CGS单位的换算关系为1gal=104g.u.。地球重力场在地球表面上，全球重力平均值约为9.8m/s2。赤道重力平均值为9.780m/s2，两极平均值为9.832m/s2，从赤道到两极重力变化大约为0.05m/s2，这个量级接近地球平均重力值的0.5%。而地球自转产生的惯性离心力在赤道最大，平均也只有0.0339m/s2。日、月等天体对地面物质的最大作用为0.32×10-5m/s2。二、重力测量与地质勘探方法相似

6、，根据重力勘探任务的不同可分为重力预查、普查、详查和精查（又称细测）。不同阶段所解决的地质任务也不同。重力预查：研究深部地壳构造或地壳均衡状态、划分大地构造分区；重力普查：主要是划分区域构造、圈定岩体和指出成矿远景区等。重力详查：在已知远景区内，划分断裂与基底岩性，圈定隐伏岩体，火山岩厚度等。重力细测：在有希望的岩体上进行详细的测量，以便计算矿体的产状、储量等。不同的测量方法其测量技术及精度要求也不同，具体见表1-1。二、重力测量二、重力测量在重力测量中，首先要建立重力基点。工区大时，要建立总基点，一级基点，二级基点等，通过与国家基点的联测，平差得到各个基点的重力值。基

7、点要建立在交通方便，相对稳定，易于查找的地方。还有测地工作也是很重要的。为了准确的进行重力测量结果的各项改正，绘制重力异常图，确定异常的坐标位置等都必须配合一定的测地工作。在大、中比例尺的重力测量中，重力测网和测点高程的获取，以往多用经纬仪和水准仪来完成，随着科学技术的发展，现代常用激光测距仪或者直接利用全球定位系统（GPS）来完成。而在小比例尺的测量中可应用大于工作比例尺的地形图或用GPS直接获取。三、重力资料的整理（1）、纬度改正这项改正的目的是消除测点重力值随纬度变化的影响。当在大面积的范围内进行小比例尺重力测量时，要求用国际大地测