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1、重力作业（重力作业（5月月9日交）日交）1.请解释重力异常的实质请解释重力异常的实质.2.2.岩矿石的密度有哪些特征岩矿石的密度有哪些特征? ?3.3.画出球体重力异常的剖面特征与平面特征，它画出球体重力异常的剖面特征与平面特征，它与水平圆柱体重力异常有何不同？与水平圆柱体重力异常有何不同？4.4.什么是相对布格重力异常？写出其表达式什么是相对布格重力异常？写出其表达式. .5.5.什么是重力异常的解析延拓什么是重力异常的解析延拓? ?向上与向下延拓各向上与向下延拓各有什么作用有什么作用? ?6.6.什么是重力的导数法什么是重力的导数法? ?重力高次导数有什么作用重力高次导数有什么作用? ?7
2、.7.举例说明重力勘探的应用举例说明重力勘探的应用. .（三）重力异常（三）重力异常测点的重力观测值测点的重力观测值测点的正常重力值测点的正常重力值重力异常重力异常1、定义：、定义： 在重力勘探中，由地下岩（矿）石在重力勘探中，由地下岩（矿）石密度分密度分布不均匀布不均匀所引起的所引起的重力变化重力变化称为称为重力异常重力异常。 广义的讲：广义的讲： 4、引起重力异常的条件、引起重力异常的条件 1 2 30 10 20 3=0g0-+（例如，（例如，m=50万吨的球形矿体，当中心埋深为万吨的球形矿体，当中心埋深为100米米，可产生可产生355Gal 的异常，当中心埋深为的异常，当中心埋深为10
3、00米米； 则只能产则只能产生生3.4Gal的异常，该强度的异常仪器不能观测到。）的异常，该强度的异常仪器不能观测到。）（5）干扰场不能太强干扰场不能太强或具有或具有明显的特征明显的特征。（1）探测对象与围岩要有一定的探测对象与围岩要有一定的密度差。密度差。（2）岩层密度岩层密度必须在必须在横向上有变化，横向上有变化，即岩层内有即岩层内有密度不同的地密度不同的地质体存在质体存在，或，或岩层岩层有一定的有一定的构造形态。构造形态。（3）剩余质量不能太小（即探测对象要有）剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模一定的规模）（4）探测对象不能）探测对象不能埋藏过深埋藏过深4、引起重力异常的条件、引
4、起重力异常的条件一、岩（矿）石的密度及地球密度分布一、岩（矿）石的密度及地球密度分布（一）岩（矿）石的密度的一般规律（一）岩（矿）石的密度的一般规律1、火成（岩浆）岩密度变质岩密度沉积岩密度、火成（岩浆）岩密度变质岩密度沉积岩密度根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密度的主要因素为：度的主要因素为：组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分；岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分；岩石所承受的压力等。岩石所承受的压力等。 2、火成岩（、火成岩（2.53.6 g /cm）（1）主要取决于矿物
5、成分及其含量的百分比，由）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由酸性酸性基性基性超基性岩超基性岩，随着密度大的铁镁，随着密度大的铁镁暗色矿物含量增多暗色矿物含量增多密度逐渐加大密度逐渐加大。（2）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成同一岩体不同岩相带，同一岩体不同岩相带，由边缘相到中心相，由边缘相到中心相， 密度逐渐增大密度逐渐增大；（3）不同成岩环境）不同成岩环境(如侵入与喷发如侵入与喷发)也会造成同一也会造成同一岩类的密度有较大差异，岩类的密度有较大差异，同一成分的火成岩同一成分的火成岩密度，喷出岩小于侵入岩密度，喷出岩小于侵入岩。（4）年代老的岩
6、体的密度小于新岩体的密度。年代老的岩体的密度小于新岩体的密度。3、沉积岩（、沉积岩（1.62.7 g /cm）沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构造部位：造部位：1 1、沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，、沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性增大；隙度减少密度呈线性增大；2 2、孔隙中如有充填物，充填物的成分、孔隙中如有充填物，充填物的成分( (如水、油、气等如水、油、气等) )及充及充填
7、孔隙的百分比也明显地影响着密度值；填孔隙的百分比也明显地影响着密度值；3 3、随着成岩时代的久远及埋深加大，上覆岩层对下伏岩层的、随着成岩时代的久远及埋深加大，上覆岩层对下伏岩层的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。4、变质岩（、变质岩（2.62.8 g /cm）变质岩的密度变质岩的密度一般大于原岩的密度一般大于原岩的密度；变质程度越深，；变质程度越深，密度越大；动力变质而使岩石破碎，则密度减小。密度越大；动力变质而使岩石破碎，则密度减小。l变质岩的密度与矿物成分、含量和孔隙度均有关，这主变质岩的密度与矿物成分、含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质
8、和变质程度来决定；要由变质的性质和变质程度来决定；l通常，由于重结晶等作用，区域变质作用将使变质岩比通常，由于重结晶等作用，区域变质作用将使变质岩比原岩密度值加大；原岩密度值加大；l经过变质的沉积岩，如大理岩、板岩和石英岩比原生石经过变质的沉积岩，如大理岩、板岩和石英岩比原生石灰岩、页岩和砂岩更致密些。灰岩、页岩和砂岩更致密些。l由于变质作用的复杂性，所以这类岩石的密度变化显得由于变质作用的复杂性，所以这类岩石的密度变化显得很不稳定，要具体情况具体分析很不稳定，要具体情况具体分析2、布格重力异常、布格重力异常重重力力测测量量所所观观测测的的重重力力异异常常在法耶异常基础上再加上中间层校正，即经
9、过正在法耶异常基础上再加上中间层校正，即经过正常场校正、地形校正、布格改正（高度校正和中常场校正、地形校正、布格改正（高度校正和中间层校正）的重力异常，称为布格重力异常。间层校正）的重力异常，称为布格重力异常。1、球体、球体规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题近似于等轴状地质体，如盐丘、矿巢、溶洞等近似于等轴状地质体，如盐丘、矿巢、溶洞等球体参数：半径球体参数：半径30m，中心埋深，中心埋深50m，密度，密度2.0g/cm3，重力异常单位，重力异常单位g.u.1、球体、球体规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题EgD讨论：讨论： P(x,0)R规规则则形形体体的的正正演演均匀球体的理
10、论异常均匀球体的理论异常 2、水平圆柱体、水平圆柱体规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题讨论：讨论：D无限长均匀水平圆柱体的理论异常无限长均匀水平圆柱体的理论异常 规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题断层或不同岩层的接触带都可作为台阶处理断层或不同岩层的接触带都可作为台阶处理o1x由公式可见：由公式可见：当当 时，时， 当当 时，时，当当x=0 时时，23、垂直台阶、垂直台阶规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题平面异常特征平面异常特征：等值线为一系列平行台阶走向的直线，在断面附近等等值线为一系列平行台阶走向的直线，在断面附近等值线最密，称为值线最密，称为“重力梯级带重力梯级带
11、”，且异常向台阶延伸，且异常向台阶延伸方向单调增大。方向单调增大。3、垂直台阶、垂直台阶规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题不同埋深的台阶剖面（不同埋深的台阶剖面（a）和铅垂台阶的）和铅垂台阶的Vxz、Vzz、Vzzz3、垂直台阶、垂直台阶规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题3、断层的重力异常理论曲线、断层的重力异常理论曲线规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题正断层正断层逆断层逆断层3、断层的重力异常理论曲线、断层的重力异常理论曲线规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题正断层正断层逆断层逆断层线性重力高与重力低之间的过渡带线性重力高与重力低之间的过渡带 异常轴线明显错动的
12、部位异常轴线明显错动的部位 4、半无限水平物质面、半无限水平物质面h1h2h0当当h h2时可将台阶看成位于台阶时可将台阶看成位于台阶中心，埋深为中心，埋深为h0 ，剩余，剩余面密度面密度为为 的的水平物质面。水平物质面。o则由台阶公式可得：则由台阶公式可得：台阶的中心埋深台阶的中心埋深h0 由下式估算由下式估算式中式中x1/4为四分之一极大值点的横坐标。为四分之一极大值点的横坐标。5、直立脉（板）状体、直立脉（板）状体规规则则形形体体的的正正、反反演演问问题题当脉（板）倾斜时，当脉（板）倾斜时，g曲线不对称，脉倾斜方向曲线不对称，脉倾斜方向一側曲线平缓，另一側，曲线变陡。一側曲线平缓，另一側
13、，曲线变陡。重力异常的转换处理重力异常的转换处理2、空间域解析延拓：、空间域解析延拓： 利用一定的数学原理，将观测平面重力异常值转换为高利用一定的数学原理，将观测平面重力异常值转换为高于（或低于）它的平面上异常值的过程称为向上（或向下）于（或低于）它的平面上异常值的过程称为向上（或向下）延拓。延拓。 向上向上延拓延拓：将观测平面上的实测异常值，换算到观测平面：将观测平面上的实测异常值，换算到观测平面以上某一高度上的异常以上某一高度上的异常称为向上延拓。目的：消弱局称为向上延拓。目的：消弱局部异常，突出深部异常部异常，突出深部异常向下延拓向下延拓：将观测平面上的实测异常值，换算到观测平面：将观测
14、平面上的实测异常值，换算到观测平面以下场源以外的某个深度上以下场源以外的某个深度上称为向下延拓。目的：压称为向下延拓。目的：压制深部的区域异常，突出浅部物质产生的局部异常制深部的区域异常，突出浅部物质产生的局部异常向上延拓向上延拓向下延拓向下延拓分分析析向上延拓向上延拓：压制浅而小的地质体的局部异：压制浅而小的地质体的局部异常，突出了深部地质体的区域异常；常，突出了深部地质体的区域异常；向下延拓向下延拓：压制深部地质体的区域异常，：压制深部地质体的区域异常，相对突出了浅部地质体的局部异常；相对突出了浅部地质体的局部异常；解析延拓的作用：分离水平方向上多个地解析延拓的作用：分离水平方向上多个地质
15、体的迭加异常质体的迭加异常重力异常的转换处理重力异常的转换处理 3、高次导数法、高次导数法 ：压制压制深部地质体的区域异常区域异常，突出了小而浅的地质体的局部异常局部异常；划分多个相邻地质体的迭加异常迭加异常江苏某铁矿区的江苏某铁矿区的g和和gzz平面示平面示意图意图 高次导数的优点：高次导数的优点：1）不同形状地质体的重力异常导数具有不同的特征，这有助于对异常的解）不同形状地质体的重力异常导数具有不同的特征，这有助于对异常的解释和分类。释和分类。2）重力异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部）重力异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的重力效应
16、，在一定程度上可以分离不同深度和大小异常源引地质因素的重力效应，在一定程度上可以分离不同深度和大小异常源引起的叠加异常。且导数的次数越高，这种分辨能力就越强。起的叠加异常。且导数的次数越高，这种分辨能力就越强。3）重力高阶导数可以将几个互相靠近、埋藏深度相差不大的相邻地质体引）重力高阶导数可以将几个互相靠近、埋藏深度相差不大的相邻地质体引起的叠加异常分离开来起的叠加异常分离开来二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 1 1）等轴状重力高）等轴状重力高基本特征：基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，异常值中心部分高，四周低，有极大
17、值点。异常值中心部分高，四周低，有极大值点。相对应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：剩余密度为正值的均匀球体，剩余密度为正值的均匀球体，铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：囊状、巢状、透镜体状的致密囊状、巢状、透镜体状的致密金属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆（密度较金属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆（密度较高）的侵入体，形成岩株状，穿插在较低密度的岩体或地层高）的侵入体，形成岩株状，穿插在较低密度的岩体或地层中；高密度岩层形成的穹窿、短轴背斜等；松散沉积物下面中；高密度岩
18、层形成的穹窿、短轴背斜等；松散沉积物下面的基岩（密度较高）局部隆起；低密度岩层形成的向斜或凹的基岩（密度较高）局部隆起；低密度岩层形成的向斜或凹陷内充填了高密度的岩体，如砾石等。陷内充填了高密度的岩体，如砾石等。二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 2 2）等轴状重力低）等轴状重力低基本特征：基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，异常值中心低，四周高，有极小值点。异常值中心低，四周高，有极小值点。相对应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：剩余密度为负的均匀球体，剩余密度为负的均匀球体，铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱
19、柱体等。铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：岩丘构造或盆地中岩层加厚的岩丘构造或盆地中岩层加厚的地段；酸性岩浆（密度较低）侵入体，侵入在密度较高的地地段；酸性岩浆（密度较低）侵入体，侵入在密度较高的地层中；高密度岩层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在巨层中；高密度岩层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。 二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 3 3）条带状重力高（重力高带）条带状重力高（重力高带） 基本特征：基本特征：重力异常等值线延伸
20、很大或闭合成条带状，重力异常等值线延伸很大或闭合成条带状，等值线的中心高，两侧低，存在极大值线。等值线的中心高，两侧低，存在极大值线。相对应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：剩余密度为正的水平圆柱体、剩余密度为正的水平圆柱体、棱柱体和脉状体等。棱柱体和脉状体等。可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：高密度岩性带或金属矿带；中高密度岩性带或金属矿带；中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地下的古潜山带、中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地下的古潜山带、地垒等；地下的古河道为高密度的砾石
21、所充填。地垒等；地下的古河道为高密度的砾石所充填。 二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 4 4）条带状重力低（重力低带）条带状重力低（重力低带） 基本特征：基本特征：重力异常等值线延伸很大，或闭合成条带重力异常等值线延伸很大，或闭合成条带状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。相对应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：剩余密度为负的水平圆柱体，剩余密度为负的水平圆柱体，棱柱体和脉状体等。棱柱体和脉状体等。 可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：低密度的岩性带，或非金属矿低密度的岩性带，或非金属矿带；酸性侵入体形成的岩
22、墙或岩脉穿插在较高密度的岩石或带；酸性侵入体形成的岩墙或岩脉穿插在较高密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地堑等；充填新生界地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地堑等；充填新生界松散沉积物的地下河床。松散沉积物的地下河床。 二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 5 5）重力梯级带）重力梯级带 基本特征：基本特征：重力异常等值线分布密集，异常值重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。向某个方向单调上升或下降。相对应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。垂直或倾斜台阶。 可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；地层的拗曲。地层的拗曲。重力勘探的应用重力勘探的应用v了解上地幔的密度变化了解上地幔的密度变化v研究地壳深部构造及地壳地活动性研究地壳深部构造及地壳地活动性 v划分大地构造单元（如地台与地槽的界线）划分大地构造单元（如地台与地槽的界线）v圈定具有油气远景的沉积岩内部构造、盐丘及煤圈定具有油气远景的沉积岩内部构造、盐丘及煤田盆地田盆地v寻找金属矿、钾盐寻找金属矿、钾盐v天然地震预报天然地震预报v
