图12.7-2 某配电站所在地区 剩余重力异常平面等值线图 1—重力负异常；2—重力正异常
第四节 重力勘探新技术 • 一、海洋重力测量 • 海洋重力测量是为研究地球形状和地球内 部构造、勘探海洋矿产资源、保障航天和 远程武器发射等提供重力资料，它是把重 力仪安装在船上，能在航行中进行重力测 量，工作效率高。 • 海洋重力测量分路线测量（断面测量）和 面积测量两种方式。基本上采用走航式的 连续观测方法。
• 重力资料在大地构造单元划分、确定基岩 顶面起伏、划分次级断层位置图（3-25）、 （3-26）、圈定隐伏花岗岩体、进行地质 填图、和寻找铬铁矿等金属矿图（3-27） 和非金属矿床等方面应用的实例很多.
图3-25古潜山构造
图3-26 断层切割、封闭的背斜 （油气）构造
图3-27 某铬铁矿床布格重力异常平面图 1.布格重力异常线 2.钻孔及其编号
某油田的重力异常和地质构造图
图12..6-1 冀东某地的△g和Za平面等值 线图 1—△g等值线（以10g.u为单位）； 2—Za等值线（以nT为单位）； 3—钻孔.
图12.6-3 冀东某地局部重力异常和Vzzz 平 面等值线图 1—局部重力异常等值线，以g.u.为单位； 2—点画线-Vzzz等值线，以0.1PMSK为单 位； 3—钻孔.
• 重力勘探在水文地质调查中的应用
• 例如，苏丹可尔多凡省会乌拜 伊德1966年到1973年由于降水 量的减少，需在城北大约 60Km的巴腊盆地找水。该盆 地面积约6000Km2，为稀疏植 被半沙漠区。重力测量的点距 为0.5或1.0Km。 • 利用图解法由图12.7-1计算 出了剩余重力异常，同时利用 了多条剩余重力异常剖面进行 定量计算并进行解释，由解释 结果绘制了盆地总厚度图。根 据异常值、异常范围确定出剩 余质量；结合测出的岩石含水 饱和度、干燥脱水沉积条件下 的密度和空隙度等参数，估计 出该盆地蓄水量达1012m3 。
图12.7-1 巴腊盆地布格重力异常 平面等值线图 1.-重力测点；2.-重力异常等值线 3. 城镇
• 重力勘探在工程勘察中的 应用 • 国外某一发电厂的配电 站附近发现一个直径为 30m的洞穴（距地面仅 0.6m）。考虑到洞穴直接 影响配电站的稳定性，为 寻找配电站范围内是否还 有类似的洞穴，决定在该 地段约100×50m2 的面积 上进行高精度重力测量 （点距3m左右），得到的 剩余重力异常如图12.7-2 所示。由图可见，在A、B、 C、D、G、H、I等处出现 了负异常，推断它们可能 为大小不同的洞穴所引起 的。
与陆地重力测量相比，有它的特殊 要求：
• ①需要在港口、码头建立重力基点，重力 测量采用单次观测法，起始、闭合于这些 基点； • ②需要准确的船只运动参数（航向、航速 及位置）； • ③要求船只沿航线测线尽量保持匀速、直 线航行。
二、航空重力测量
• 航空重力测量是把重力仪安装在飞机上进行观测。 优点：高速测量，与地面重力及其他的地球物理 方法相比，还具有下列优越性。 • 1.不受测区条件的限制。空中飞行能够无限制地 进入任何勘探目标。对于高山、丛林、沙漠、沼 泽，特别是在海岸线过渡带或陆—水分界处都易 于进行重力测量。 • 2.不受地形起伏的影响。航空重力数据在一个水 平面上采集，不像地面重力在变化的基准面即在 起伏面上采集，地形校正误差和近地表小的横向 密度变化引起的重力效应大大减小。
• 井中重力测量通过在井中一系列根据测井 图选定的测点停放井中重力仪及读数来进 行。测出一系列的重力垂直变化及相应的 深度差，就可以由下式计算出岩石的密度σ。 • σ=1/4πG(F- Δg+c/Δz) • 式中：σ为密度， Δg是垂直距离为Δz的两 点间的重力差，ｃ为校正值之和，F为自由 空气梯度（即地表处的Δg / Δz ），G为万 有引力常量。
• 坑道中的重力测量若只在一个坑道中进行， 则其原理与地面重力测量相类似，可以提 供坑道附近横向密度变化的资料。若在多 层坑道中进行重力测量时，则可提供不同 深度处密度变化的资料。
• 在竖井或坑道中进行地下重力测量时，可 采用地面常规使用的重力仪；而钻井中的 地下重力测量则必须采用井中重力仪。限 于井孔的直径与环境条件，要求钻井重力 仪具有直径小，可承受较高的温度及压力 的变化，并在与铅垂线有一定偏离的条件 下进行测量。 • 井中重力测量主要测量穿越岩石的垂向密 度变化及井周围岩石的横向密度变化。井 中垂直重力测量得到的密度能够 • 达到0.01ｇ/㎝3的精度。
• 3.不受假频的影响。航空重力能够连续地对 数据取样和处理。在地面重力中由于取样 不够密而普遍存在的假频问题，在航空重 力数据中并不存在。 • 4.空中观测还可以解决的问题是，重力数据 中包含的近地表地球物理噪音、地形影响， 都可以通过飞行高度来消除。如果存在已 知的地质噪音源，例如能够影响重力测量 值的近地表小构造、喀斯特地形，或者不 规则的沉积等，在一个适当的高度飞行可 以消除这些特征的影响。
复习题
• • • • • • • • 1、何谓重力？何谓重力场？ 2、重力异常概念是什么？它的单位？ 3、地球正常重力场的概念和分布规律如何？ 4、正常场改正的原理方法是怎样的？ 5、地形改正的原理方法是怎样的？ 6、高度改正的原理方法是怎样的？ 7、中间层改正的原理方法是怎样的？ 8、什么是布格异常？
重力勘探在石油、天然气勘探中的 应用
• 利用重、磁资料研究区域地质构造、圈定沉积盆地 范围、确定基底起伏、划分次一级构造单元、指出 含油气远景区，是石油与天然气早期勘探工作的必 须过程。大庆油田、华北油田、辽河油田、大港油 田等多个油气田的勘探测量中，重力与磁法勘探都 起到了不可替代的作用。目前油气田勘探工作正在 不断向盆地外围以及深层拓展，重力和磁异常资料 在反映前新生代地层分布规律以及结晶基底、古潜 山特征方面的特殊效果，使得重力和磁法勘探在该 领域中发挥着更重要的作用。
• 9、什么叫布格重力异常和剩余重力异常？ • 10、重力勘探的应用前提或产生重力异常的 条件是什么？ • 11、重力勘探可用来解决哪些地质找矿和水、 工、环的地质问题？
• 美国还应用井中重力测量检查地下核试验 井周围岩石的安全性，以免放射性气体经 过断层逸出等。
本章小结
• 1、第一节重力勘探的理论基础是本章必须掌握的 重点之一。在此节中又以重力和重力场的概念、 正常重力场的分布规律、重力异常的概念、重力 异常的产生条件等为重点。 • 2、在第二节中重力仪观测结果整理中各项改正的 计算原理与方法是全章的重点之二。其次以重力 仪的基本工作原理和重力异常成果的图示方法为 重点，一并要掌握好。 • 3、在第三节中我国区域布格重力异常的重大的宏 观特征。 • 4.重力勘探的新技术将成为今后用此方法找矿的 趋势。
③.划分成矿带、确定成矿远景区、指出找矿方向；
④.1：5万的重力测量还具有直接和间接找矿的性质。
利用重力资料划分构造单元实例
布格重力异常与区域构造单元的划分
依据重力资料圈定岩体和划分不同 岩性区
阿龙山地区重磁聚类构造岩性图
用重力资料确定断裂或构造边界
• 图12.4-1 鄂尔多斯地台北部边缘重、磁异常以及推断结 果 • （a）布格重力异常等值线图； （b）推断地堑； （c）重、 磁异常剖面图及推断地质剖面图
图3-24菲律宾及印度尼西亚群岛附近海沟均衡异常图 1、均衡重力异常；2、海岛边界
重力勘探在区域地质调查中的应用
不同比例尺地质调查中利用重力资料可能解决的地
质问题为：
①.划分地质构造单元、确定深大断裂、研究金属和
非金属矿产的分布规律；
②.进行地质填图，如确定接触带、断裂带、破碎带，
圈定侵入体、喷出岩、沉积岩及变质岩；
图3-23大陆和大洋均衡补偿现象示意剖面图
全国莫霍界面深度图
全国布格重力异常图
• 一般说来，均衡异常较为平静（异常值接近于零） 地区，表明地壳基本上处于均衡状态； • 若均衡异常出现较大的正异常，说明地壳均衡补 偿过剩； • 而出现较大负值则说明补偿不足。 • 因此均衡异常不论出现正或负，都说明地壳是 处于不均衡状态。 • 图（3-24）表明菲律宾和印度尼西亚群岛附近海 沟对应有较大的负均衡异常，说明这些地区的地 壳运动远没有达到均衡补偿的程度。近年来这一 带频发强级地震引起海啸重灾就是应证。
• 根据岩石密度的垂直分布，可以发现与油 气储集层有关的低密度岩层。
• 井中重力测量的重力效应中，90%是由与 测点相距在五倍测点（垂直方向）间距内 的岩石引起的，因此其探测范围（即侧向 深度）较大，能够确定大体积岩石或地层 的原地密度。 • 井中重力测量具有下列几方面的用途：
• 1.储集层评价。确定孔隙度，精度可以达到 0.05%。 • 2.沉积盆地的密度规律研究，精确估计井中 的地层密度。 • 3.在油气田的勘探与开发中，可用于确定天 然气饱和带，发现含油气层位及远处孔隙 带。 • 4.对抽油引起的钻进变化进行监测。
3、重力异常在研究地壳深部构造及地壳均衡中的 作用 1.研究地壳深部构造，对于地壳上部高山、大陆与 海岸的形成及其演变过程等地学基础理论问题有着 重要意义。 2.对于地壳运动和地壳结构的研究，确定地壳深部 物质层之间分界面（如莫霍面）的起伏变化（图323）、 3.提供有关地壳均衡状态信息与天然地震的活动性 4.在岩浆侵入活动及成矿预测方面，都具有很重要 的作用。
• 5.在设计飞机时，可以在三维空间测量，这 就可以根据在不同高度的重力值评价所研 究的构造。 • 6.可以在一条测线上，同时采集两种不同岩 石性质的数据集，例如同时测量重力及磁 力值。解释过程能够应用这些不同的测量 值以推断地质情况，得到更为可信的解释 结果。
三、地下重力测量
• 是指在钻井、竖井中垂直地进行，以及在 矿区的不同平巷中水平或垂直地进行的重 力测量。在钻井或竖井中的重力测量是研 究重力垂直分量随深度的变化，该变化是 由地下密度不均匀体的垂向及横向位置的 变化所引起的。对于一口井而言，重力垂 直分量的变化主要是由仪器与地下密度不 均匀体之间垂直距离的变化，以及密度不 均匀体与围岩之间的密度差所引起的，因 此井中重力测量可以提供垂向的密度变化。