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1、实验2 重力测点观测数据的整理一、实验目的 学会重力仪在普通测点上单次观测数据的初步整理和异常整理，并加深对布格重力异常的地球物理意义的认识。二、方法概述1. 普通点观测数据的初步整理 用重力仪在野外普通点上进行观测时，其读数的变化既包含了测点间相对重力的变化，又包含了仪器本身的零位变化。初步整理的目的就是除去观测过程中重力仪的零位变化值(称为零位改正)，获得各测点的绝对重力值或相对于起始基点间的相对重力值。整理内容包括： (1) 求取读数差式中，Si、S首基表示第i个测点和起始基点上的平均读数。当野外工作一天中对三次或更多次基点时，应以相邻两次基点观测时间间隔为一段，分段进行计算，中间的各基
2、点既作为前一段的尾基点，又作为下一段的首基点。 (2) 求取重力差 式中，C为仪器的格值。(3) 求各测点的混合零位校正值（在精度要求较高时，应先作固体潮校正后再进行零位校正）。由于仪器在相邻两基点间的零位变化看作线性变化，所以仪器在该时间间隔内的零位变化值gi；为 而各普通测点上的零位校正值gi为 式中，s尾、s首分别为重力仪在尾、首基点上的读数平均值；g尾. g首尾基点与首基点上的已知相对重力值；t首、t尾、ti重力仅在首、尾基点和第i个普通点上的观测时间。 (4) 求取各测点的相对重力值gi 上述各项计算均取至O.01g.u.单位。如要获得各测点的绝对重力值，只需将各测点的相对重力值上加
3、上总基点的绝对重力值即可。 (5) 计算普通点观测精度。普通点的观测精度，以检查观测来评定。当同一点上仅作一次检查观测时，衡量观测精度的均方误差为g.u. 式中，di原始观测值与检查观测值之差；n检查点数。2. 普通点的异常整理 对重力观测值作初步整理后，便获得了各测点的相对重力值(或绝对重力值)，其中既包含与地质体分布有关的地下剩余质量的影响，也包含有因测点水平坐标、高程、中间物质层和测点周围局部地形等的影响。所谓异常整理就是根据不同要求对上述影响进行相应的校正计算(也称归算)。布格重力异常就是对实测重力变化值进行高度校正、中间层校正、地形校正和正常场校正后所得到的重力异常值。它单纯地反映了
4、地下与地质体有关的剩余质量的分布。 布格重力异常可分为绝对布格重力异常与相对布格重力异常。当实测重力值换算成绝对重力值，并且上述各项校正都是以大地水准面作为起算标准，便得到绝对布格重力异常值；当实测所得是相对于测区总基点的相对重力值，各项校正均是以总基点和通过总基点所在的水准而作起算标准，则便得到相对布格重力异常值。在不大的区域范围内，绝对布格异常与相对布格异常值的变化形态是一样的，仅在数值上相差一个常数。布格重力异常值的计算包括以下校正内容： (1) 高度校正。高度校正值的计算公式为g.u.式中，测点的地理纬度()，h测点的海拔高程(m)；h0总基点的海拔高程(m)，若以大地水准而为校正基准
5、面，则h0=0。当测区较小，h-h0不太大时，上式可简化为g.u.(2) 中间层校正。中间层值的计算公式为g.u. 式中，测点以下，厚度是(h-h0)中间物质层的岩石平均密度，以10kg/m为单位。当求取绝对布格重力异常时，规定取地壳的平均密度 2.67 10吨/m，当求相对布格重力异常时，应取当地的地表岩石平均密度；h、h0分别是测点、总基点的高程(m)，求绝对布格异常时h0 = 0。通常，将高度校正、中间层校正合并，称之为布格校正g.u.(3) 局部地形校正。当测点周围地形起伏不平时，若过测点作一水平面，这时一部分地形高于水平面(多余地形质量)，一部分地形低于水平面(缺少地形质量)。无论是
6、多余的，还是缺少的地形质量，都是使测点处的重力位减小，因而相应的局部地形校正值总是正的。由于地形校正计算工作量较大，本次实验数据又取自平原区，所以不作此项校正。地形校正值一般以gr表示。 (4) 正常场校正。正常场校正一般分为绝对纬度校正及相对纬度校正两种方式: 绝对纬度校正。在求绝对布格重力异常时通常是以测点的x，y坐标计算出测点的经、纬度，然后代入正常重力公式，求出该点的正常重力值。目前地矿系统同意利用赫尔默特(1901-1909)正常重力公式来计算正常重力值0g.u. 式中的是测点的地理纬度()。 为了提高工作效率，常常由计算机进行此项校正的计算，或事先制作出正常重力值表供使用。 相对纬
7、度校正(纬度校正)，当测区范围较小，且求取相对布格重力异常时，是以总基点的正常重力值当作零，每一测点都相对于总基点进行校正，以消除因纬度不同引起的重力变化。其公式为： g.u. 式中，总基点的纬度成测区的平均纬度()；x测点距总基点的南北向距离，即测点与总基点x坐标的差值，单位km。 (5) 绝对布格重力异常与相对布格重力异常。绝对布格重力异常值由下式计算：g.u. 式中，g测点的绝对重力位；0测点的正常重力值；h测点的海拔高程(m)。相对布格重力异常值由下式计算：g.u.式中，g测点相对总基点的相对重力值；h、h0测点、总基点的海拔高程(m)；g相对纬度校正值。 上述各项校正值的计算均取值至
8、。两人对算，各项校正值相差应不超过。最后布格重力异常值采用四舍五人取至。两人对算 。不超过。 在布格异常计算中，有关参数取下列数值：总基点的纬度是321133，总基点坐标x=0，y=0，总基点海拔高程h0=14.80m，地表岩石平均密度为2.20103/m3。重力异常计算表的备注栏中带*号的为检查观测结果。表7-2-1 重力仪观测数据初步整理表工区：洛阳盆地仪器号：77计算者：日期：1978.2.22格值：1.0911g.u./格校对者：点线号平均读数 读数差重力差时间零点改正相对重力值G15 414 415 416 417 418 419 420 421 422 523 522 521 52
9、0 519 518 517 516 515 514 G15 838.10 911.45 812.40 769.75 748.70 711.25 717.60 741.60 721.05 748.50 750.95 705.55 716.00 758.80 868.65 906.10 924.35 914.05 923.95 886.65 837.75 7:10 7:44 8:15 8:24 8:31 8:48 9:00 9:22 9:34 10:00 10:36 11:05 11:23 11:32 11:49 11:57 12:03 12:11 12:20 12:29 12:51 表7-2-2
10、 重力异常计算表日 期1984.8.6计算者工作地区江苏镇江校对者点号横坐标Y(m)纵坐标X(m)相对重力值(g.u.)海拔高程(m)布格校正地形校正相对纬度校正布格异常区域校正剩余异常备注-1 -2 -3-4-5 -6 -7-8-9 -10 -11-3-5 -6 -812140628197104123 145165187371372368364 360 356347349349350350 19.36 19.5521.4623.2927.95 30.31 29.72 29.0929.0128.8126.44 21.52 27.5430.25 29.63 6.786.866.906.936.3
11、7 5.50 5.32 5.32 4.79 5.01 5.89*三、实验报告编写内容 1. 实验目的 2. 实验内容 (1) 简述布格重力异常值的计算内容 (2) 附上初步整理表，异常计算表及检查观测精度3. 问题讨论 (1) 当用重力仪沿东西向二度剖面(见图7-2-1)进行测量时，若已知仪器的格值为1.0000g.u./格，地表岩石平均密度为2.0103/m3，试问当地下没有剩余质量分布时，在高差为10m的A、B两点上重力仪的读数差值是多少？(不考虑重力仪的零位变化值和其它测量误差。) (2) 起伏不平的自然地表上各测点的相对重力值，经过各项校正之后，所得的布格异常值是否是同一水准面(大地水准面或过总基点的水准面)上的异常值？为什么？图7-2-1 二度地形剖面4
