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1、重力勘探,课程内容,前言 第一章 地球重力场 第二章 重力异常 第三章 重力测量仪器 第四章 重力测量及观测资料整理 第五章 岩石密度 第六章 重力异常正演与反演问题 第七章 重力异常资料处理 第八章 重力异常地质解释与应用,第五章 岩石密度,第五章 岩石密度,5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计,各种岩石、矿石的密度是有差异的，根据大量的岩石标本测定和许多研究的结果表明，决定岩石、矿石密度的主要原因素有：岩(矿)石的矿物组分及含量；岩石结构与矿物结晶程度；岩石中孔隙及其充填物成分及含量（若孔隙内部的充填物）；
2、岩石的埋藏深度及埋藏环境条件。,5.1 决定岩石密度的主要因素,5.1.1 岩石中各种矿物的密度及含量岩石通常由多种矿物组成，由于不同矿物密度存在差异，其所占岩石重量百分比决定了岩石的密度。显然密度大的矿物所占百分比越高，岩石的密度就越大。5.1.2 岩石结构与矿物结晶程度一般而言，岩石中矿物结晶程度越高，颗粒越大，密度也越大；反之，岩石密度就越小。,5.1 决定岩石密度的主要因素,5.1.3 岩石中孔隙度及孔隙充填物的密度及含量由于天然岩石内或多或少都存在一定孔隙，孔隙中还有可能充填了物质。如此，岩石内存在孔隙空间的大小孔隙度以及孔隙内部充填的物质成分将会影响岩石的密度。5.1.4 岩石的埋
3、藏深度及埋藏环境条件 岩石的埋藏深度及环境主要是指岩石所处的压力和温度环境。一般压力越大岩石（体）密度就越大，温度升高，岩石会因热胀作用而密度变小。,5.1 决定岩石密度的主要因素,第五章 岩石密度,5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计,5.2.1 岩浆岩密度分布规律特点：原生岩石，结构紧密，岩石孔隙度很低(一般小于1% 2%) ；成分及结晶程度变化大。,5.2 三大类岩石密度特征,花岗岩,流纹岩,闪长岩,安山岩,辉长岩,辉绿岩,玄武岩,橄榄岩,5.2.1 岩浆岩密度分布规律特点：原生岩石，结构紧密，岩石孔隙度很
4、低(一般小于1%2%) ；成分及结晶程度变化大。成岩深度：深成岩浅成岩喷出岩（火山岩）矿物结晶颗粒减小密度减小地球元素丰度（前六）中有：铁、镁、硫、镍组成暗色矿物的主要成分。成分：超基性岩、基性岩、中-酸性岩暗色矿物含量减少SiO2含量增加密度减小,5.2 三大类岩石密度特征,5.2 三大类岩石密度特征,岩浆岩的成分、结晶颗粒粒度对密度影响大，孔隙度影响小。所以，岩浆岩密度主要取决于矿物成分及结构。对于同一种侵入岩体，在岩浆侵入后的冷凝过程中，结晶分异作用导致形成不同的岩相带，其密度会有不同。 同类侵入岩体，不同侵入时期，其矿物成分虽然相同，但因含量有所变化时，则其密度也会有所不同。对于同源岩
5、浆，尽管其化学成分可能一样，但由于成岩环境不同，也可能形成不同的矿物和岩石，其密度亦不同。由此可知，侵入岩与喷出岩之间密度有较大差异。,5.2.2 沉积岩密度分布规律特点：次生岩石，多呈层状，成分复杂，孔隙多；岩石、矿物颗粒小。,5.2 三大类岩石密度特征,沉积岩景观,含铁石英砂岩,长石砂岩,粉沙岩,砂岩,2.1地球层圈的特征（31b）,石英砂岩,泥岩,页岩,火山角砾岩,灰岩,燧石硅质岩,2.1地球层圈的特征（32b）,鲕状灰岩,含生物化石石英砂岩,5.2.2 沉积岩密度分布规律特点：次生岩石，多呈层状，成分复杂，孔隙多；岩石、矿物颗粒小。埋藏深度： 深浅孔隙度增大、密度减小地层年代： 老新孔
6、隙度增大、密度减小孔隙度： 小大 孔隙充填物： 其它、水、油、气密度减小 密度减小沉积岩的矿物成对密度影响较小，孔隙度及充填物影响大。,5.2 三大类岩石密度特征,5.2.2 沉积岩密度分布规律,5.2 三大类岩石密度特征,沉积岩密度与孔隙度之间的关系,5.2.3 变质岩密度分布规律特点：次生岩石，因各种变质作用而形成，其密度要取决于原岩密度和变质类型及程度。,5.2 三大类岩石密度特征,2.1地球层圈的特征（34a）,板 岩,石英岩,大理岩,2.1地球层圈的特征（34b）,片麻岩,片麻岩,2.1地球层圈的特征（34c）,纤枚岩,云母片岩,蛇纹岩,5.2.3 变质岩密度分布规律特点：次生岩石，
7、因各种变质作用而形成，其密度要取决于原岩密度和变质类型及程度。一般而言，变质程度越高，尤其是变质过程中原岩矿物发生重结晶，变质岩比其原岩密度高。但也有相反的情况，如超基性岩橄榄岩变质成为蛇纹岩后密度变低。 变质程度： 深浅密度减小结晶程度： 高低密度减小,5.2 三大类岩石密度特征,对变质岩来说，其密度与矿物的成分、含量和孔隙度均有密切关系，这主要由变质的性质和变质的程度大小来决定。一般讲区域变质作用的结果，将使变质岩的密度比原岩的要大。例如，变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度浅的千枚岩、石英片岩等岩石密度大些。动力变质作用由于使原岩结构遭破坏，矿物被压碎，因而经这种变质后的岩石其密度
8、自然要比原岩密度低。但有时动力变质作用若使原岩发生了硅化、碳酸盐化以及重结晶时，则变质后岩石的密度会比原岩要大些。例如，热液变质作用使灰岩(密度2.502.75g/cm3)发生矽卡岩化后，则密度可达2.88 g/cm3；橄榄岩(3.153.31 g/cm3)发生蛇纹石化后，密度小到2.502.70 g/cm3。 总之，对变质岩密度的研究要具体问题具体分析。,5.2 三大类岩石密度特征,5.2.4 常见岩矿石密度分布,5.2 三大类岩石密度特征,第五章 岩石密度,5.1 决定岩石密度的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计,5.3.1 标
9、本的采集采集岩石、矿石标本，一般要求均匀分布于全测区，以获得平面上岩矿密度分布的规律，并充分利用如有钻孔、竖井或坑道等，采集岩芯标本。要求和条件（1）应按不同的构造单元及不同的岩性分别采集标本，并应注意标本的代表性。（2）采集标本时，既要采集浅部的标本，亦要采集深部的标本。（3）每种岩石的标本至少应采集1050块，每块标本的重量以100200 g为宜，测定精度应达0.010.02 g/cm3；（4）采集标本时，应及时编号，登记，注明岩石的名称、采集地点、地层年代等。,5.3 岩(矿)石标本密度测定,5.3.2 标本密度的测定方法 (1) 天平法其中P1,P2分别为标本在空气和水中的重量，设水的
10、密度为1.0 g/cm3。当标本为有多孔岩石时，放在水中会使水浸入标本而不能测量其真实密度。一般需要事先进行封蜡处理。即有其中P1,P2和P3分别为标本在空气中、封蜡后和水中的重量,设水的密度为1.0 g/cm3 。,5.3 岩(矿)石标本密度测定,5.3.2 标本密度的测定方法 (2) 密度计法 利用“随遇”平衡原理的天平法通过建立 的关系来制造仪器。,5.3 岩(矿)石标本密度测定,5.3.3 标本密度统计按岩石类类别和产出地层进行统计，计算处各类或各地层岩石密度。密度统计离差分析,5.3 岩(矿)石标本密度测定,20,5.3 岩(矿)石标本密度测定,第五章 岩石密度,5.1 决定岩石密度
11、的主要因素 5.2 三大类岩石密度特征 5.3 岩（矿）石标本密度测定 5.4 地层平均密度的估计,中间层及地形校正密度取值在地形起伏较大的地区十分关键，取值不妥，会造成校正过度或不够，严重的会产生虚假异常。若在野外有地形起伏的地区布置一条重力剖面并进行观测，用不同密度 进行布格校正(0.3086-0.0419) ，可得到不同的重力剖面曲线。,5.4 地层平均密度的估计,5.4.1 重力试验剖面法内特尔顿在1942年提出了一个用重力试验剖面估计中间层密度的野外方法。用不同密度 进行布格校正(0.3086-0.0419) ，便得到不同的重力剖面曲线。从中找出一条地形对重力值影响最小的剖面。,5.
12、4 地层平均密度的估计,选择地形特征时，最好选择山脊地形而不选山谷，因为后者在底部可能有非典型的泛滥的平原沉积物；地形特征两边应当具有大致相同的高程。,5.4.2 最小二乘估计法 在工区内选择地形有一定起伏的地段，进行剖面测量。要求点距不应过大，还要满足局部异常和区域异常在相邻三点之间呈线性变化的条件。假定在N个测点上的重力观测值为 相应的高程为 。任意点的重力值 与前后相邻两点重力值 的平均值之差表示为 ，则有根据上述条件，相邻点的重力差只与测点高度和中间层影响有关，所以,5.4 地层平均密度的估计,5.4.2 最小二乘估计法 根据上述的异常呈线性变化的假定，在下述的最小二乘条件下求取最佳的
13、取决于密度的 b 值。,5.4 地层平均密度的估计,5.4.3 重力测井方法 如果重力勘探区内有竖井，可以通过井中重力测量研究中间层密度或不同深度岩层的平均密度。在1，2点出测量重力，即有 用正常重力变化率代替实际变化率，则有1，2点之间地层平均密度为,5.4 地层平均密度的估计,思考题：,5.1 决定岩浆岩、沉积岩和变质岩密度的主要因素各是什么？5.2 地表岩石密度分布能为勘探地下构造或地质体提供帮助吗？,4/5-1. 在某平坦的场地进行重力勘探，表层为较松软的沙土，若已知场地下为NW走向的古河道，请问应该怎样布置测线能取得最好的异常信息？假设异常起算点（基点）设在场地边缘古河床出露的地方，试想布格重力异常的特征，并画一剖面图示意。4/5-2. 假设有穿过一个山脊剖面上的布格异常的数据，画图后发现布格异常与地形呈正相关，试分析可能的原因；若在山脊上发现了黄铜矿矿化，又将如何看待这个现象，并考虑辨别这个现象需要做哪些工作。,
