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重力与重力场

第一章1.重力学是研究重力随空间、时间的变化及变化的规律,并将重力数据用于大地测量、地球内部构造、地球动力学、资源勘探、工程建设、灾害预防等方面的基础性科学和应用基础性科学。

2.在面向21世纪中国经济的可持续发展中,面临着四个方面的挑战:①资源储量不足②环境恶化③自然灾害的威胁④科技发展与世界先进水平距离拉大的危险3.影响岩(矿)石密度的主要地质因素:(1)岩石本身的矿物成分及其含量;(2)岩石单位体积内的孔隙体积,即岩石孔隙度及孔隙中的充填物成分;(3)岩石所承受的上覆地层压力。

4.火成岩的密度主要取决于其矿物成分及含量的多少。

沉积岩的密度取决于其孔隙度的大小及孔隙中充填物的物质成分。

变质岩的密度与其矿物成分、矿物含量及孔隙度均有关系,这主要由变质岩变质的性质和变质的程度来决定。

5.对岩石标本密度测定的要求(1)不同比例尺的重力勘探,要求配合相应的岩(矿)石密度测定。

(2)所采集标本应具有代表性。

(3)采集标本时,既要采集浅部的,又要尽量采集深部的。

(4)对于采集到的岩性标本,应及时测定,尤其是孔隙度比较大的岩石,测定时应尽量保持原始状态的湿度,如不能及时测定,应用蜡封存。

(5)对每类岩性标本,应至少采集30-50块,每块标本的重量以300g左右为宜。

(6)如在工区中同时开展其他物探测量,采集标本时要考虑其他方法的特点和对标本的要求,使大多数标本能够满足其他物探测量需要的物理参数。

6.岩(矿)石标本密度测定方法(1)天平测定法(2)机械式密度仪测定方法第二章1.重力:引力与惯性离心力的矢量合成的合力G就是重力2.重力加速度:质量为m的质点只受到重力场的作用而不受其他力场作用时,将这个质点自由下落时产生的加速度称为重力加速度3.单位和换算“重力”单位是N,重力加速度的单位是m/s2。

1 m/s2 =106g.u. 1 cm/s2=1Gal(伽),或1 mGal(毫伽)=10-3Gal4.大地水准面:大地测量学中规定,以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所形成的封闭曲面的形状。

5.重力观测值可分为三部分:正常重力场、随时间变化的重力场和重力异常。

6. 随时间变化的重力场(1)长期变化与地壳内物质缓慢运动和构造活动有关。

(2)短期变化日变,变幅0.2-0.3mgal(2-3g.u),表现为海洋潮汐和地壳形变(固体潮),后者引起大地水准面位移,从而又导致重力的变化。

7.重力异常的物理意义重力异常其物理意义是剩余质量所产生的引力在重力方向或铅垂方向的分量8.正演问题:根据已知形体,计算其异常,称之为正演问题;9.反演问题:根据异常特点,说明地质特征,称之为反演问题。

10.三度体:在各个方向上延伸有限的物体三度体。

11.二度体:在某一方向延伸很长,横截面处处相等的物体二度体。

第三章1.重力仪的类型:绝对重力测量、相对重力测量。

在资源勘探中一般采用相对重力测量绝对重力测量:测定测点的重力绝对值相对重力测量:测定测点与另一测点(实际工作中一般为重力基准点)间的重力差值2.按测量的环境和空间不同,重力仪可以分为:地面重力仪海洋重力仪航空重力仪井中重力仪3.在一定程度上,重力勘探的应用范围取决于重力测量所使用的仪器的灵敏度和精度。

4.当前国际上研制的测定绝对重力值的仪器,其原理都是根据自由落体定律,具体分为:自由落体法、上抛与下落法5.金属弹簧传感器:代表仪器是目前应用最广泛的LaCoste-Romberg金属弹簧重力仪;石英弹簧传感器:加拿大先达利(Scientrex)公司的CG-3型全自动重力仪、美国的Worlden重力仪、我国的ZSM型重力仪等。

6.现代重力仪的测读都是采用补偿法进行观测、读数,也称零点读数法。

含义:选取平衡体的某一位置作为测量重力变化的起始位置,即零点位置;重力变化后第一步是通过放大装置观测平衡体对零点位置的偏离情况,第二步是用另外的力去补充重力的变化,即通过测读装置再将平衡体又准确地调回到零点位置,测微器上前后两个读数的变化就反映了重力的变化。

优点:扩大了直接测量范围,减小了仪器的体积,测读精度高,以相同的灵敏度在各点上施测。

此外,读数换算也较简单。

7.影响重力仪精度的因素及消除影响的措施。

①温度影响消除方法:①研制与选用受温度变化影响小的材料作仪器的弹性元件;②附加自动温度补偿装置;③采用电热恒温使仪器内部温度基本保持不变。

②气压影响消除方法:①将弹性系统放在高真空容器内;②在与平衡体相反方向上加一个等体积矩的气压补偿装置。

③电磁力影响消除方法:要将弹性系统消磁,并用磁屏进行屏蔽。

在野外观测时,借助指北针定向安放仪器,永远让摆杆顺着地磁场方向摆动。

④安置状态不一致的影响消除方法:为了使后者的影响降低到最小限度,应取平衡体的质心与水平转轴所构成的平面为水平时的平衡体位置作为重力仪的零点位置。

⑤零点漂移影响震动的影响消除方法:为消除这影响,必须获得重力仪零点飘移的基本规律和在工作时间段内零点飘移值的大小,以便引人相应的校正。

所以,在制造仪器时,应选择适当材料和经过时效处理,尽量便零点飘移小并努力做到使它为时间的线性函数。

这一点,在恒温精度提高以后,是衡量重力仪性能好坏的重要标志。

8.拉科斯特-隆贝格(LCR)重力仪它有两种型号,一种是G型(大地型),另一种是D型(勘探型)。

两者结构基本相同,前者测程大,适用于全球测量而不需调测程,后者精度高,直接测量范围小。

第四章1.勘探阶段(1)重力预查在重力测量的“空白区”中进行的大范围、小比例尺的重力测量。

目的:大地构造的基本轮廓(如断裂带、岩体的分布等)的资料。

(2)重力普查在有进一步工作价值的地区开展的重力测量。

目的:划分区域地质构造、圈定岩体及储油构造,比较确切地指示成矿远景区。

(3)重力详查在成矿远景区(或成矿有利地段)进行重力测量目的:详细地研究工区重力异常的规律和特点,寻找局部构造或岩、矿体。

(4)重力细测在已发现的储油、气构造、煤盆地,以及成矿有利的岩、矿体上进行的重力测量。

目的:构造、岩体、矿体的形态及产状。

2. 地质任务目的:合理布置重力生产工作,提高企业管理的地质效益。

①区域重力调查②资源重力勘探(能源、矿产)③水文及工程重力测量④天然地震重力测量3. 技术设计①工作比例尺和测网的确定②精度要求及误差分配③重力测量的方式④重力测量的有利条件注意:随着研究程度的深入,测网的密度应越大,测量的精度应越高。

判断:1:100万和1:5万,哪个比例尺大?判断:1:100万和1:5万,哪个属于详查?判断:1:100万和1:5万,哪个精度高?1:5万4.测线应垂直地质体(构造线)的走向5.对于不同比例尺的重力测量,有关规范或手册均给出了可供选择的精度要求及误差分配值,施工前可参照它们编写技术设计书6.重力仪在投产前,应进行测程、水泡、光线灵敏度、水准器等的检查与调节。

7.基点网联测观测方式一般选择三程循环观测法或双程往返观测法8.基点:工区内确定一定数量的控制点。

重力基点的作用:(1)工区内重力异常的起算点(2)检查仪器的零点漂移,确定零点漂移校正系数目的:提高重力测量的精度;特点:精度比一般测点高2-3倍。

9.测点:为获取探测对象引起重力异常布设的观测点。

10.检查点:为了检查测点上重力观测的质量,抽取一定数量的点做检查观测。

11.仪器观测操作步骤:①首先将仪器专用底盘置于测点处,将平稳地仪器置于底盘上,并按一定顺序使用3个调平螺旋,使仪器达到水平;②按同一方向调节读数器(使读数由小至大或有大至小),使指示对准零点位置;③然后读数,如此重复3次;记录3次读数和观测时间;④将3次读数进行平均作为观测值;⑤平稳地放回仪器箱。

12.闭合差:由于联测中的误差,往往存在一个不等于零的偏差值,称为基点网的闭合差。

13.条件平差:平差就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这一条件,因而这种平差又称为条件平差。

14.重力观测结果的内部校正一般包括气压校正、地磁校正、温度校正和零点校正。

15.重力观测结果的外部改正①地形改正地形改正的目的,就是消除这种测点地形起伏不同给各测点造成的影响。

原理:将以测点为中心的四周地形分割成许多小块,计算出每一小块地形质量对测点的重力值,然后累加求和便得到该点的地形影响值。

②中间层改正目的:消除经地形、高程校正后过测点的水准面与大地水准面(或过总基点所在的水准面)之间厚度为h的物质层(即中间层)的影响。

特点:测点高于大地水准面(或总基点)h为正,中间层在测点下方,将使观测值加大。

校正值为负;反之为正,它与高程校正正好相反。

方法:水平圆盘的积分法③自由空间(高度)改正目的:消除海拔高程的影响(自然地表到大地水准面的距离)特点:高程增大,正常重力值减小,反之增大方法:基于重力随半径的变化率计算高程校正量④正常场(纬度)改正由于正常重力场是纬度φ的函数,因此,当重力测点与重力基点不在同一纬度时,实测重力值的变化就包括了这一部分的影响,消除纬度影响称为正常场(纬度)改正。

⑥布格改正(高度校正与中间层校正的统称)第五章1.正演目的:总结规律,为地质解释(反演)做准备正演方法:解析法简单规则形体:采用基本公式求精确解;复杂形体:采用分割法,求取近似值;2.不规则形状三度体异常的计算常用的三种间接正演方法,区别在于切割形体和方式:直立面元法、水平面元法、长方体组合法第六章1.从地质角度,解反演问题的目标是寻找或推断金属、非金属矿体和地质构造,前者称为矿体类问题,后者称为构造类问题。

从地球物理角度,解反演问题的目标包括:确定地质体(用几何模型表示)的几何和物性参数,属于矿体类问题;确定物性分界面的深度及起伏,属于构造类问题。

2.反演问题:已知观测面上∆g(重力观测值经各项校正后得到的)数值,推测地下密度分布不均匀体的信息(埋深、规模等)。

3.最优化选择法原理:根据实测重力异常在剖面或平面的分布和变化的基本特征,结合工区的地质、其他地球物理和物性等资料,建立引起异常的初始地质体模型,然后进行正演计算;4.引起重力异常的主要地质因素引起重力异常的主要地质因素包括从地表到地球深处所有密度分布的不均匀,由深到浅包括:地球深部的因素、地壳深部的因素、结晶基岩内部的密度变化、结晶基底顶面的起伏、沉积岩的构造和成分变化等。

5.区域异常:叠加异常的一部分,主要由中、深部地质因素引起,特点是幅值较大,范围较大,但水平梯度小;局部异常:叠加异常的一部分,由相对区域因素而言范围有限的研究对象引起,特点是范围和幅值较小,水平梯度相对较大。

6.最小二乘圆滑,实际上就是取奇数点的算术平均值,作为中间点圆滑后的值。

故也称为平均圆滑法。

7.延拓由已知平面的重力异常求取上半空间或下半空间的异常,称为重力场的延拓。

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