第一篇---重力勘探1章
一、教材大纲
序
波场与介质之间的关系及相互作用；地球物理勘探各种方法的理论基础、勘探原理；地球物理勘探主要方法的基本任务和作用；普通物探的方法原理、能解决的问题和油气勘探及其它地学研究中的作用。
前言
第一篇重力勘探
地球的重力场；岩（矿）石的密度分布特征；重力仪器及工作方法简介；重力观测数据的整理及异常计算的方法和物理意义；地质体重力异常的正演计算方法、典型地质体重力异常特征；
重、力异常反演方法简介；重力异常处理方法、作用和意义简介；重力资料的地质解释及重力勘探的应用。
第一章重力勘探基础
第一节地球的重力场
第二节岩矿石的密度
第三节重力异常
第二章重力勘探仪器和测量方法
第一节重力测量仪器
第二节重力测量方法
第三节重力资料的整理
第三章重力资料处理和解释方法
第一节重力异常提取和均衡重力异常
第二节重力勘探的正问题
第三节重力勘探的反问题
第四节重力异常的分离和地质解释
第四章重力勘探资料的应用
第二篇重力勘探基础
第一节重力和重力加速度
第二节正常重力和重力异常
第三节岩石的密度
第五章重力勘探仪器和测量方法
第一节重力测量的工作原理
第二节常用的重力仪
第三节重力测量的工作方法
第六章重力资料整理和重力异常计算
第一节重力测量基点网平差
第二节重力测量数据的校正
第三节重力异常的计算和图示
第七章重力勘探的正反演问题
第一节计算重力异常的基本数学方法
第二节规则形体重力异常的正反演问题
第三节不规则形体重力异常的正反演问题
第八章重力异常数据的处理方法
第一节重力异常数据的预处理
第二节重力异常数据的解析延拓和导数计算
第三节重力异常数据的频谱分析
第四节带地形重力异常数据的“曲化平”计算方法第九章重力异常的地质解释及应用
第一篇重力勘探
重力勘探是根据地球重力场研究地球构造及寻找矿产资源的一门地球物理学科或地球物理方法。在油气勘探中，重力勘探主要用于普查，在深部地质结构研究中还经常用于约束地震解释结果。重力勘探是一种天然源勘探方法，成本相对较低，其主要研究对象是重力场在空间的分布，特别是由地质构造及矿产资源这些密度（质量）分布不均匀因素引起的重力变化，即重力异常。重力勘探解决地质问题所依据的基本要素并非一个点的重力场值，而是重力场的空间分布。与所有地球物理方法一样，其基础是物理定律，重力勘探的基础就是牛顿万有引力定律。本篇主要讲述重力勘探的基础知识；重力测量原理和常用仪器的结构；重力观测数据的整理及异常计算的方法和物理意义；地质体重力异常的正演计算方法和典型地质体重力异常特征；简单介绍重力异常反演以及地质解释；重力勘探资料的应用。
第一章重力勘探基础
重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常，以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。这里所提到的重力异常是相对于正常重力场而言的。那么，在具体分析重力异常之前，必须了解地球的正常重力场具有什么样的特征，重力场与它的场源有什么样的关系，如何由观测重力场求引起它的场源参数，显然它们是重力勘探基础性问题。因此，本章主要了解重力勘探中的基础知识，包括：重力和重力加速度,正常重力和重力异常以及引起重力场和异常的场源岩石的密度等重力勘探中的基本概念。
第一节地球的重力场
一、重力
人们熟知在地球表面及附近空间的一切物体都有重量，这是物体受重力作用的结果。
物体的质量是表示物质运动的惯性及存在引力的属性。重量与质量是互有关系又有区别的。物体所受的
重力是除该物体之外的地球质量及其他天体质量对物理产生的引力和该物体随着地球自转而引起的惯性离心力的合力。
设地球表面有一物体A（图1-1-1），地球质量对它产生的引力为F，方向大致指向地心。太阳，月亮等天体质量对它产生的引力很微小，暂可忽略不计。若物体A随地球自转而引起的惯性离心力为C，它的方向与地球自转轴NS垂直而向外。则引力与惯性离心力和合力G就是重力，它的方向随在地表位置的不同而发生变化，但大致都指向地心。在地面上物体A受重力作用的方向，即为该处的（铅）垂线方向。上述几个力用公式表示为
G = F + C (1-1)
二、重力加速度
物体受到重力作用的大小还与其本身的质量大小有关。单位质量的物体在重力场域中（重力场将在下面定义）所受的重力称为重力场强度。当物体只受到重力的作用而不受其他力作用时，就会自由下落；物体自由下落的加速度就称为重力加速度。它与重力之间的关系为
G = m g （1-2）
(1-2)式中：m是物体的质量；g是重力加速度。若令（1-2）式中的m为1，则G = g ；或者以m除该式两端，则得：
m
G
g（1-3）
由此可知：重力加速度在数值上等于单位质量所受的重力，其方向也与重力相同。由于重力G与试探质量m有关，不易反映客观的重力的变化，所以在重力测量学及重力勘探中，总是研究重力场强度或重力加速度g 。因而，以后不特别注明时，凡提到重力都是指重力加速度或重力场强度。
三、重力和重力加速度的单位
在法定计量单位制中重力的单位是N，重力加速度的单位是m/s2。规定10-6m/s2为国际通用重力单位(gravity unit)，简写成“g.u.”，即
1 m/s
2 = 106g.u.
为了纪念第一位测定重力加速度的物理学家伽利略，重力加速度的CGS单位（克、厘米、秒单位制）称为“伽”，用“Gal”表示，即
1 cm/s
2 = 1 Gal (伽) ，或1 mGal（毫伽）= 10-
3 Gal
并有下列关系
1 Gal（伽）= 104g.u. = 10-2m/s2
1 mGal（毫伽）= 10-3Gal =10 g.u. = 10-5m/s2
1 μGal（微伽）= 10-3 m Gal =10-
2 g.u. = 10-8m/s2
在美国等一些国家，最常用的单位还是mGal （毫伽）。 四、 重力场和重力的变化
地球的重力场是地球周围空间任何一点存在的一种重力作用或重力效应，或为地球表面或其附近一点处单位质量所受的重力，数值上等于重力加速度，重力场是空间中的一种力或力场，分布于地球表面及其附近的空间；空间中任一质点都受到重力的作用。重力场是引力场和惯性离心力场的合成场。重力场不是重力或其效应存在的区域或空间。重力场的测试应当是在重力场所在的空间区域或场域中，而不是在重力场中进行（Zeng and Wan ，2004；曾华霖，万天丰，2004）。前人涉及重力场的提法，可以归纳出下列几点:
1） 重力场是空间一个区域内的矢量场。 2） 重力场是空间坐标（x , y , z ）的函数。 3） 重力场作用在空间中任何点处。 4） 重力测量是测量重力场的变化。
5） 重力场由重力位确定，重力场是由位导出的场。
取直角坐标系，原点选在地心，Z 轴与地球的自转轴重合，X ，Y 轴在赤道面内（图1-2）。根据牛顿万有引力定律，地球质量对其外部任一点A （x ， y ， z ）处的单位质量所产生的引力F 为
2
d M
m G ρρ
=?
ρ
F (1-4)
式中：G 为万有引力常量，根据实验测定其值为6.672×10-11
m 3
/ (k g ·s 2
)；d m 为地球内部的质量元，其坐标为（ξ，η，ζ）；ρ为A 点到d m 的距离，即2
2
2
2
()()()x y z ρξηζ=-+-+-，
ρ
ρ
为A 点到d m 方向的单位矢量。 (1-4 ) 式的积分应遍及地球的所有质量M 。万有引力常量G 不能由天文观测数据决定，而是通过实验计算。
1797 ~ 1798年，英国卡文迪什 (Cavendish) 应用米切尔 (John Mitchell) 设计的仪器测量了引力常量，数值是6.754×10-8
cgs 单位。后来，利用卡文迪什扭秤以不同的方向做了大量的实验，得到了许多不同的引力常量值。目前普遍采用的G 值是6.667×10-11
m 3
/ (k g ·s 2
)；1973年，科学协会国际委员会（ICSU ）推荐的G 值是6.720×10-11
m 3
/ (k g ·s 2
)(内特尔顿L L ，1987；Nettleton ，1976)。
随地球自转而引起的单位质量的惯性离心力C 为
2ωC =r （1-5）
(1-5)式中：ω为地球自转角速度；r 为自转轴到A 点的矢径，其距离大小为r = (x 2
+ y 2)1/2
,方向由自转轴过A 点向外。
为便于计算，需把引力及惯性离心力改写为沿X ，Y ，Z 三个坐标轴方向的分量。从图1-2可以看出，引力F 与X ，Y ，Z 三个坐标轴夹角的方向余弦分别为
cos(,)x X ξρ-=
F ,cos(,)y Y ηρ-=F ,cos(,)z
Z ζρ
-=F (1-6) 惯性离心力C 的方向余弦为
cos(,)x X r =
C ,cos(,)y
Y r
=C ,cos(,)0Z =C (1-7) 故引力和惯性离心力在X 、Y 、Z 三个坐标轴方向的分量为
3
cos(,)d x M x F X G m ξρ-=?=?
F F ,3cos(,)d y M y
F Y
G m ηρ-=?=?F F , 3
cos(,)d z M z
F Z
G m ζρ-=?=?
F F (1-8)
2cos(,)x C X x ω=?=C C ,2cos(,)y C Y y ω=?=C C ,
cos(,)0z C Z =?=C C (1-9)
由(1-1) 式便得到重力g 在X ，Y ，Z 三个坐标轴方向的分量为
23
d x M x g G m x ξωρ-=+?
,2
3d y M y g G m y ηωρ-=+?,3d z M z g G m ζρ-=? (1-10) 因此，重力g 的大小为(g x 2
+ g y 2
+ g z 2)1/2
,其方向与过该点的水平面内法线方向一致，即一般所说的铅垂线方向。若将地球当成质量M = 5.976×1024
kg ，半径R =6371 km 的正球体，可以估算其引力值为9.8 m/s 2
。在赤道上惯性离心力最大，约为0.0339 m/s 2
，故惯性离心力约为引力的1/300。所以，地球质量的引力是重力的主要部分。
三百年前法国学者里歇发现地面上的重力加速度并不到处相同。此后，可以将重力测量学的发展史
概括说成是测量重力的变化，并利用这种变化来研究地球的形状及内部结构的历史。重力的变化包括随不同测点位置的空间变化以及同一测点的重力随时间的变化。引起重力空间变化的因素是：地球不是一个正球体，近似于两极压缩的扁球体，地表面又是起伏不平的，这将引起约6×104 g.u.（6000毫伽）的重力变化；地球绕一定的轴旋转，这能使重力有3.4×104g.u.（3400毫伽）的变化；地下物质密度分布不均匀能引起几千g.u.（几百毫伽）的重力变化。重力勘探法正是利用地下物质密度分布不均匀这一因素所引起的重力变化，研究地质构造和达到找矿勘探的目的。
重力在时间上的变化主要表现为：太阳、月亮等天体引力引起的重力的变化，它表现有一定的周期性，也称之为潮汐变化，其大小可达3 g.u.；地球形状的变化和地下物质运动等引起的变化表现为非周期的，也称非潮汐变化，其变化大小一般不超过1 g.u.。由于重力在时间上的变化要比在空间上的变化小很多，而且需要很高的测量精度才能发现，因此研究起来很困难。1968年美国制成测量灵敏度达到0.1 g.u.的超导重力仪后，重力学从静力学阶段向动力学阶段过渡，地球重力场的研究开始从三维空间向四维空间（包括时间坐标）过渡。因此，我们不仅可以利用不同地点重力的变化来研究地质构造，还可以利用相同地点不同时间的重力变化来研究地质构造的运动。
第二节岩矿石的密度
重力勘探所研究的重力异常是由地下岩石的密度分布不均匀引起的。因而，地壳内不同地质体之间存在的密度差异，是进行重力勘探的地质―地球物理前提条件，岩矿石的密度资料是对重力观测资料进行校正和对重力异常做出合理解释的重要参数。岩石密度是指岩石在地下自然蕴藏条件下，单位体积的质量。根据岩石物理和地球物理测井的测量结果知道，不同的岩石其密度表现较大差异，同种岩石，在不同的地质条件下也会有不同的密度。
一岩矿石密度的影响因素
根据长期研究的结果，认为决定岩石、矿石密度的主要因素为：组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少、岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物的成分、岩石所承受的压力等。
1．火成岩的密度
它主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由酸性→中性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大，此外成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成不同岩相带的密度差异；不同成岩环境（如侵入与喷发）也会造成同一岩类的密度有较大差异。
2．沉积岩的密度
沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，孔隙度可达30% ~ 40%，因此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值呈线性增大；孔隙中如有充填物，则充填物的成分（如水、油、气等）及其充填孔隙占所有孔隙的比例也明显地影响着密度值；此外，随着成岩
时代的久远及埋深的加大，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。
3．变质岩的密度
对这类岩石来说，其密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质和变质程度决定。通常区域变质作用的结果，是使变质岩比原岩密度值加大，如变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度较浅的千枚岩、片岩等密度值大些。经过变质的沉积岩，如大理岩、板岩和石英岩比其原岩石灰岩、页岩和砂岩更致密些；而如果是受动力变质作用，则会因原岩结构遭受破坏，矿物被压碎而使密度值下降，但若同时使原岩硅化、碳酸盐化以及重结晶等，又会使密度值比原岩增大。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。
对于各类固体矿产来说，矿体的密度主要由其成分和含量决定。表1-1-1列出了常见岩石、矿石的密度值。
表1-1-1 岩石、矿石密度值表
4．油气层的密度
油气层的密度是指储油气岩层中岩石和流体的平均密度，岩石的密度与其组成矿物种类和孔隙度关系密切。由于油气层孔隙度的变化范围较大，孔隙中充填的固相、液相和气相的密度差别相当大，储油气层的密度变化较大。通常，石油和天然气的密度小于水的密度，所以，含油气层比储集层其余部分的密度低。一般，含气地层的有效密度变化可达到0.1-0.25g／cm3，甚至更大，而含油地层的有效密度变化则在0.1-0.15g／cm3左右。
二岩石密度的垂向变化规律
除岩层界面上由于岩性变化引起密度跃变外，岩石物性还随垂向深度渐变。尤其在中新生代砂泥岩
地层中这一规律比较明显。压实最明显的是泥质岩石，其次是粉砂质岩石，具有刚性联系的砂质岩压实对孔隙度影响程度最小，所以常成为储层。
根据不完全统计，不同岩石孔隙度随深度变化具有如下趋势： 深度变化点： 0m-----?8m-----?10m---?1200m----?6000米 粘土（泥岩）： 66%---?40%---?20%---?21%-------?7%-8% 砂岩和粉砂岩：56%---?40%---?20%---?21%-------?10%以内
快速沉降和泥岩占优势的地层，压实时其中的有效渗滤通道少，体积水排出难，孔隙压力大，在这种高压区，当地层下降到5~6km 时，碎屑岩的密度也不超过2.3~2.5g/cm 3，孔隙度可达10%~20%。碳酸盐岩和火成岩物性随深度变化缓慢。
第三节 正常重力和重力异常
一、 正常重力
当地球的形状及其内部物质密度分布为已知时，理论上讲，可以求出地面上任一点的重力位。然而，地球表面的形状十分复杂，而地球内部的密度分布也并不清楚，因此，到目前为止，仍难于准确求取地球表面任意点的重力场，现有的结果，大多通过实际测量或模型的近似计算得到。为近似计算地球表面的重力场，引入一个与大地水准面十分接近的正常椭球体来代替实际地球。假定正常椭球体的表面是光滑的，内部的密度分布是均匀的，或者呈层分布且各层的密度是均匀的，各层界面都是共焦点的旋转椭球面，这样这个椭球面表面上各点的重力位便可根据其形状、大小、质量、密度、自转的角速度及各点所在位置等计算出来。在这种条件下得到的重力位就称为正常重力位，求得的相应重力位值就称为正常重力值。
确定正常重力位的方法很多，现在主要采用以下两种方法。
1） 拉普拉斯方法。即将地球的引力位按球谐函数展开，取偶阶带谐前几项之和，在加上惯性离心力位而得到。这时的正常椭球面是一个旋转的扁球体。
2） 斯托克斯方法。即根据地球总质量M ，地球旋转角速度ω、地球椭球的长半轴a 和地球扁率ε确定椭球面上及其外部的重力位。这时正常椭球面是一个严格的旋转椭球面。
由正常重力位推算得到的在正常椭球面（水准椭球面）上的重力公式称为正常重力公式。基本公式如下：
()22e 11sin sin 2g g ?β?β?=++ （1-12）
()p
e e
g g g β-=
（1-13）
211184
βεεβ=+ （1-14）
式中：g φ为计算点的地理纬度处φ的正常重力值；g e 为赤道重力值；g p 为两极重力值；β称为地球的力学扁率；ε为地球扁率。
如何确定（1-12）式中g e 、β 、β1 三个参数的数值，是多年来世界上大地测量学家和地球物理学家关注的问题之一。不同的学者所采用的参数值不同，就得到不同的计算正常重力值公式。其中比较常用的有：
1） 1901~1909年赫尔默特公式
g φ = 9.78030（1+0.005302sin 2φ—0.000007sin 22φ） m/s 2 （1-15）
2） 1930年卡西尼国际正常重力公式
g φ = 9.78049（1+0.0053884sin 2φ—0.0000059sin 22φ） m/s 2 （1-16） 3） 1979年国际地球物理及大地测量联合会推荐的正常重力公式
g φ = 9.780327（1+0.0053024sin 2φ—0.000005sin 22φ） m/s 2 （1-17） （1-15）式多用于测绘部门；（1-16）式多用于勘探部门。20世纪80年代以后决定全国统一使用（1-15）式。从（1-15）式与（17）式相比较可以看出，赫尔默特在约80年前推算出的公式与根据人造卫星资料推算出的公式相差是很小的。从以上讨论可以看出：
1） 地球的正常重力是人们根据研究的需要而确定的，不同的学者计算出的正常重力值还有所区别，因此它并不是客观上存在的确切的正常重力场。
2） 正常重力值只与计算点的维度有关，沿经度方向没有变化。
3） 正常重力值在赤道处最小，在两极处数值最大，相差约5×104
g.u.。 4） 正常重力值沿经度方向的变化率与纬度有关，在纬度45°处的变化率最大。
二、 重力异常
如上所述，地下物质密度分布不均匀引起重力随空间位置的变化。在重力勘探中，将由于地下岩石、矿物密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化，称为重力异常。还可以从不同的角度来定义重力异常。
实际上，观测的重力值中，包含了重力正常值及重力异常值两个部分。将实测重力值减去该点的正常值，也能够得到重力异常。因此，某点的重力异常也可以定义为该点的实测重力值与由正常重力公式计算出的正常重力值之差，即
Δ = g –γ （1-18）
式中的g为测点上的实测重力值；γ为该点上的正常重力值，由于测点不一定在正常椭球面上，由于不一定正好是上一节所说的正常重力值。
在重力勘探中不是根据一个点上的重力异常值的大小（也不可能只根据一个点的值），而是根据一条测线上或一块面积上的重力异常进行研究，这时关注的是一条测线或一定面积上的重力异常变化。当重力异常变化值为零时，也习惯上说没有重力异常。在一条测线或一块面积上以某一点的重力值作为正常值，而以其他测点的重力值与之比较得到的差值称为相对重力异常。
下面说明重力异常的含义及实质。
三、重力异常与剩余质量引力的关系
若在大地水准面上的A点进行观测，令地下岩石的密度均匀分布且都为σ0时，其正常重力为gφ。当A点附近的地下有一个密度为σ的地质体存在，且其体积为V时，这个地质体相对于四周围岩便有一个剩余密度Δσ（图1-3），其大小为Δσ=σ-σ0 。
该地质体相当于围岩的剩余质量为Δσ·v 。当σ＞σ0时，则剩余密度Δσ为正，或称地质体是“密度过剩”的，并引起正的重力异常；当σ＜σ0时，则剩余质量Δσ为负，或称地质体是“密度亏损”的，引起负的重力异常。若令这个地质体在A点引起的引力为F，则在A点的重力g应为gφ与F 之和。由图1-3可以看出，由于gφ的值达107 g.u.的量级，而F的值最大仅达103 g.u.量级，所以g 与gφ两者的方向相差甚微，因而在A点的重力异常为
cos g g g F
?θ
?=-=?（1-19）
式中的θ为地质体剩余质量所引起的引力F与重力g之间的夹角。
可见，在重力勘探中所称的由某个地质体引起的重力异常，就是地质体的剩余质量所产生的引力在重力方向或者铅垂方向的分量。因此，重力异常实质上就是引力异常。如果有多个地质体存在，在一个测点处的重力异常就是各个地质体在这个测点引起的引力异常在铅垂方向的叠加(图1-4)。
图1-3 重力异常与剩余质量引力的关系图 1-4 地质体重力异常的计算
重力勘探
重力勘探 重力勘探：观测地球表面的重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 重力异常：在重力勘探中，将由于地下岩石，矿物密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度差异引起的重力变化，成为重力异常。 引力位重力位关系：重力位等于引力位及离心力位之和，重力位处处连续而有限。 引起重力异常的原因 地壳厚度的变化； 结晶基岩内部成分、构造和基底顶面的起伏； 沉积岩的成分和构造； 金属矿及其它矿产的赋存； 剩余密度：地质体密度与围岩密度的差称为地质体的剩余密度，即?σ=σ?σ0，该地质体相对于围岩的剩余质量为?σ?V 第三章重力测量仪器 绝对重力测定 测量地球上某点的绝对重力值，绝对重力测量测的是重力的全值。原理：动力法，观测物体的运动状态（时间与路径），用以测量重力的全值。 相对重力测定 测定地球上两点间的重力差值（即各点相对于某一基准点的重力差）。原理：静力法，观测物体的平衡状态，用以确定两点间的重力差值。 零点位置：选取平衡体的某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置。 影响重力仪精度因素： 温度、气压、电磁力、安置状态不一致 零点漂移： 弹力重力仪中的弹性元件，在一个力（如重力）的长期作用下将会产生蠕变和弹性滞后（弹性疲劳）等现象，致使弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变而导致仪器读数的零点值随时间而不断变化。。 怎样克服零漂：制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零点漂移小并努力做到使它成为时间的线性函数。 零点读数法含义及意义（优点）：p37 第四章重力测量 重力测量分类（按空间位置）：地面重力测量、地下重力测量、海洋重力测量、航空重力测量、卫星重力测量 重力测量分类（按地质任务）：区域重力调查、能源重力勘探、矿产重力勘探、水文及工程重力测量、天然地震重力测量等。各自解决的地质问题见p53-p54. 比例尺的确定： 重力概查：1:100万，1:50万，用于区域构造和壳慢深部构造 重力普查：1:20万，1:10万，用于能源普查和成矿远景区 重力详查：1:5万，1:2.5万，盆地内或成矿区，基底构造，局部构造，岩体，小断裂等 重力细测：1:1万以上，浅部小构造，小局部地质体
地球物理勘探概论复习重点
第二章重力勘探重点 第一节重力勘探方法的理论基础 1、重力场、重力场强度与重力加速度关系 2、重力的单位 SI制和CGS制换算 3、地球的正常重力场正常重力场随纬度和高度变化规律 4、重力异常的实质 5、产生重力异常的条件 第二~五节岩矿石密度、重力仪、野外工作与资料整理 1、岩矿石的密度特征、影响岩矿石密度的因素 2、重力仪的平衡方程、角灵敏度 3、影响重力仪精度的因素与消除措施 4、确定重力测量精度和比例尺、布置测网的原则 5、野外重力观测资料整理 6、布格重力异常 第六~七节正反演 1、重力勘探正演、反演与反问题的多解性 2、球体重力异常的平面特征与剖面特征 3、水平圆柱体重力异常的平面特征与剖面特征，并与球体重力异常作比较 4、台阶重力异常的平面特征和剖面特征 5、计算几何参数与物性参数的特征点法 6、密度界面反演方法 第八节转换处理，应用 1、区域异常和局部异常，说明它们的相对性 2、划分区域与局部重力场的方法与原理 3、重力异常的解析延拓，向上与向下延拓的作用 4、重力高次导数法，重力高次导数作用 第三章磁法勘探重点 1.地磁要素，它们之间的关系并图示之。 2.地磁场的构成。 3.解释名词：正常地磁场，磁异常。 4.世界地磁图分析：（1）垂直强度（2）水平强度（3）等倾线（4）等偏线等的特征。 5.解释名词：偶极子磁场、非偶极子磁场 6.解释名词：地磁场的“西向漂移” 7.太阳静日变化特征，它对磁法勘探作用 8.解释名词：磁暴和地磁脉动 9.总磁场强度异常ΔT，ΔT的物理意义及ΔT与Za、Xa、Ya三个分量的关系。 10.解释名词：感应磁化强度、剩余磁化强度、总磁化强度，它们之间的关系。 11.岩矿石磁性特征及其影响因素。 12.解释名词：热剩磁，它在磁法勘探中有什么意义 13.质子磁力仪的工作原理。
地震勘探原理复习题答案
绪论 一、名词解释 1.地球物理方法(ExplorationMethods):利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了 解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。它是一种间接找油的方法。特点：精度和成本均高于 地质法，但低于钻探方法。 2、地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。 二、简答题 1、了解地下资源信息有那些主要手段。 （1）、地质法（2）、地球物理方法（3）、钻探法（4）、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探 结合起来，进行综合勘探。其中，地质法贯穿始终，物探是关键，钻探是归宿。 2有几种主要地球物理勘探方法，它们的基本原理。 地球物理勘探方法是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备 观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工 程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫地球物理勘探方法，简称为物探方法，有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球物 理测井。 （1）重力勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异，引起重力场变化，产生重力异常，用重 力仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （2）磁法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异，引起磁场变化，产生磁力异常，用磁力 仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （3）电法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的电性差异，引起电(磁)场变化，产生电性异常，用 电法(磁)仪测量其异常，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （4）地震勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异，引起弹性波场变化，产生弹性异常(速 度不同)，用地震仪测量其异常值(时间变化)，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。 （5）地球物理测井：电测井；电磁测井；放射性测井；声波测井；地温测井；密度测井。 3、地震勘探的主要工作环节。 （1）野外数据采集（2）室内资料处理（3）地震资料解释
习题一参考答案
重力勘查技术习题解答 习 题 一 参 考 答 案 1.名词解释：大地水准面；莫霍面。 2.决定各类岩（矿）石密度的主要因素是哪些? 决定沉积岩、火成岩密度的主要因素各是什么？ 答：根据大量的测定和长期的研究结果，一般认为决定岩(矿)石密度大小的主要因素有：①岩(矿)石的矿物成分及含量；②岩(矿)石的孔隙度及孔隙中的含水量； ③岩(矿)石的埋藏深度。 决定沉积岩、火成岩密度的主要因素各是：孔隙度、矿物成分及含量。 3.试绘出图1.1中A 、B 、C 各点的引力、惯性离心力和重力的方向。 4.重力位的导数： 重力位的一阶导数：x W ，y W ，z W 物理含义：重力场在相应坐标轴上的分量。 重力位的二阶导数：6个 yy xx W W W ?=-，xy W ：曲率值； xz W ，yz W ：重力水平梯度； zz W ：重力垂直梯度； 物理含义：ij W 表示i g 在j 方向的变化率。 重力位的三阶导数： zzz W 物理含义：重力垂直梯度在垂直方向的变化率 5、假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大?有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大（因为 ∞→→2 0lim r GM r ），对不对？为什么？ 图1-1
答：不对，应为零，万有引力定律适应于两质点之间或两物体的大小相对于距离可以忽略的情况。 6、重力等位面上重力值是否处处相等?为什么?如果处处相等，等位面的形状如何?如果重力有变化，等位面的形状又有何变化? 答：等位面上重力位相等，重力值是矢量，有大小和方向，若处处相等则为平面。 7、利用用赫尔默特公式计算： 1)从我国最南边的南沙群岛（约北纬5?）到最北边的黑龙江省漠河（约北纬54?），正常重力值变化有多大? 请用用赫尔默特公式计算。 答：1901-1909年赫尔默特公式 2229.78030(10.005302sin 0.000007sin 2)/g m s ???=+- 南沙群岛处有：1 1.000040059g = 漠河有：2 1.00346367g = 则：2 210.003423611/g g m s -= 2）两极与赤道间的重力差是多大? 3）若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少? 8、利用2/g c r =（c 为常数）计算地面的正常重力的垂直变化率，已知平均重力为9.8×106g.u.。 解：依题设，知道：2/g c r = 将上式对r 求导得到正常重力场随r 的变化率为 322g c g r r r ?=-=-? 代入所给值，得 3.076.g g u r ?=-? 9、将地球近似看成半径为 6370km 的均匀球体，若极地处重力值为 9.82m/s ，试估算地球的总质量为多少? 答：在极地处的重力只沿自转轴方向有分量，可近似为 2GM g R = ， 则 2/M gR G ==5.96×1024（kg ）
(完整word版)重力数据处理过程
数据处理与异常推断解释 一、数据处理方法的选择 实测的重力异常是地下由浅至深各类地质体的物性差异在地面综合叠加效 应，其中包括界面起伏，岩性不均匀等诸多地质因素在内。为了从实测异常中提取和强化有用信息，压抑干扰噪声，提高重力勘探综合地质解释的能力，故需对 实测资料进行数据处理和综合分析。 1、数据处理目的 通过不同的数据处理手段，达到突出区域重力场信息、突出与强化断裂带异常信息、突出局部重力异常信息，有效地克服或压制不同干扰异常。顺利达到完成区域重力场特征分析、提取剩余异常、断裂构造划分与分析，圈定钾矿成矿有利部位等地质任务。 2、常用的数据处理方法 数据处理采用中国地质调查局发展研究中心推广的多元信息处理系统软件—GeoExpl及中国地质大学MAGS软件进行数据处理。数据处理的目的是在消除各类误差的基础上从叠加场中分离或突出某些目标物的场，并使其信息形式（或信息结构）更易于识别和定量解释。 常用的处理方法有：各种滤波、趋势分析、解析延拓（上延和下延）、导数转换（水平和垂直导数）、圆滑（圆环法和窗口法）、多次切割、差值场法、小波多尺度分析法等方法。 （1）、数据网格化 为空间分析模块及其它数据处理提供数据源。本次采用克里格法，200米×200米，搜索半径1500米。 （2）、异常分离 采用不同滤波因子的正则化滤波、差值场法、小波多尺度分析法、向上延拓等，可分别求取“区域场”和“局部场”，达到异常分离目的。 （3）、延拓处理 向上延拓：压制了浅部小的地质体场的干扰，了解重力异常衰减规律，随着上延高度增加，突出了深部大的地质体的场。区域场反映了测区深部地质环境和
地质构造特征的差异性，为测区地质构造分区划分提供了重要信息；本次向上延拓自100 m、200 m、500 m、1000 m、2000 m，共5个高度。 向下延拓：利用向下延拓可以分离水平叠加异常。密度体埋深大，异常显得宽缓。越接近密度体，异常的范围越接近其边界。本次向下延拓自100 m、200 m、300m、500 m四个高度。 （4）、水平方向导数及水平总梯度 为了准确划分断裂构造，可求取不同方向的水平方向导数、水平总梯度，以及必要时进行“线性增强”处理。 △gu＝(Vxz2+Vyz2)1/2。其中Vxz是重力异常沿X方向的一阶导数，Vyz是重力异常沿Y方向的一阶导数。水平总梯度与水平方向导数结合，可以更加准确划分和解释断裂构造。 （5）、垂向导数 垂向导数不仅在局部异常分析中起重要作用，主要突出浅源异常，而且垂向二阶导数的0值区（线）与岩体边界关系密切。 （6）、小波多尺度分析法 把小波多尺度分析方法应用于重磁测资料处理，野外观测值ΔG经一阶小 波分解，得到局部场ΔG 局1和区域场ΔG 区1 ，把ΔG 区1 作二阶小波分解得ΔG 局2 到和ΔG 区2，再把ΔG 区2 作三阶小波分解可得ΔG 局3 和ΔG 区3 ，…,还可以继续分 解下。分解阶数视异常的特征和地质情况来决定，解释时赋于小波逼近部分和各阶的细节明确的地质意义。 根据小波多辩分析的原理，及小波细节的微分特征，实现对位场的多尺度分解及断裂分析。 根据本次1：2.5万重力调查工作的目的任务，重点在于提取可靠的局部重力低值异常，因此，在异常分离上采用多方法进行处理，对比选择抗干扰能力强的方法提取弱局部重力异常。 二、重力异常定性解释 重力异常的解释必需以地层岩石物性资料为基础，注重平面与剖面相结合，定性解释与定量解释相结合，正演与反演相结合。人们对客观事物的认识过程是一个不断实践—认识—再实践的反复过程。同样，对重力资料的处理解释亦是如
海洋资源与技术复习思考题及答案资料
海洋资源与技术复习思考题及答案
什么是海与洋？二者的根本区别是什么？ 海和洋是地球上广大连续的咸水水体的总称。 海洋的中心主体部分称为洋，边缘附属部分称为海，海与洋彼此沟通组成统一的世界大洋。海是各大洋的边缘区域，附属于各大洋。 海底地形可分为哪几个主要部分？ 按照海洋的深浅和海底起伏形态，海底地形大体上分为：大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。 水下特殊环境有何主要特点？ 水下特殊环境主要有以下特点： 1.水中含氧量少 2.高压区域 3.黑暗世界 4.低温场所 5.动荡境地 6.水下通信困难 7.海洋仪器腐蚀或失效 什么是海洋技术？海洋技术包括的主要内容有哪些？ 海洋技术是一门主要研究为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴学科，是当代最重大的新技术领域之一，几乎涉及当代所有的科学技术，包括以下方面的内容： 海洋调查技术
海洋资源开发 海洋环境监测、预报和环境保护等三个主要方面的工具、仪器设备和方法 到目前为止，人类对海洋的开发历程经历了哪三个阶段？ 回顾历史，到目前为止，人类对海洋的开发历程大体上可分为三个阶段： 岸边原始开发阶段 对海洋资源进行广泛调查阶段 近代对海洋资源进行有计划的开发阶段。 现代海洋调查和探测技术包括哪些内容，有何特点。 海面：调查船、浮标站 海下：水声技术、潜水技术、水下实验室 空间：飞机和卫星遥感 构筑了一个立体化的调查探测网络 现代海洋调查和探测正在向海面、水下、空中和空间发展，出现立体化的调查趋势。 海洋资源开发技术主要包括哪些方面内容？ 包括海洋水产养殖技术，海洋油气开发技术，海底采矿技术，海水淡化技术，海洋能开发技术，海洋旅游资源开发技术，海洋生物、化学、药物资源开发技术。（来自百度百科） 什么叫海洋调查船？海洋调查船按调查任务来分有哪些类型？海洋调查船有哪些主要特点？
第二章 地球的基本特征
第二章地球的基本特征 【教学目的】： 一、使学生认识地球的形状和大小； 二、帮助学生建立地球空间概念； 【教学要求】： 一、要求学生掌握构重力异常、地磁异常、地热异常； 二、要求学生认识地球基本特征； 三、要求学生理解地球的圈层结构及各圈层之间的关系； 四、要求学生掌握理解地质作用及其能量来源 【课程重点、难点】： 一、课程重点包括 1.地球的形状和大小； 2.地磁的物理性质 3.地球的圈层结构 二、课程难点 布格异常、地磁、地幔、地核 【课时分配】：2 【教学方法】：讲授法、图示法 第一节地球概况 一、地球的形状和大小 （一）对地球形状、大小的认识 人类在长期生产实践中，对于地球形状的认识经历了反复曲折的过程。第一级近似：圆球形 第二级近似：旋转椭球体 第三级近似：大地水准体 大地水准面：是指由平均海面所封闭的球体形状。
（二）地球大小 二、地球的物理性质 （一）地球的密度和重力 地球的质量是根据万有引力定律计算出来的，用地球的质量除以地球的体积，便可得出地球的平均密度是 5.517g/cm3，而地壳上部的岩石平均密度是2.65g/cm3 如果把地球看作一个理想的扁球体（旋转椭球体），并且内部密度无横向变化，所计算出的重力值，称理论重力值。但由于各地海拔高度、周围地形以及地下岩石密度不同，以致所测出的实际重力值不同于理论值，称为重力异常。比理论值大的称正异常，比理论值小的称负异常。存在一些密度较大物质的地区，如铁、铜、铅、锌等金属矿区，就常表现为正异常；而存在一些密度较小物质的地区，如石油、煤、盐类以及大量地下水等，就常表现为负异常。异常的大小取决于矿石与周围岩石的密度差、矿体的大小以及矿体的埋藏深度。根据这个道理可以进行找矿和地质调查，这称为重力勘探，是地球物理勘探方法之一。 （二）地磁 地磁具有以下特点： （1）地磁南北极和地理南北极的位置不一致，并且磁极的位置逐年都有变化 （2）地面上每一点都可从理论上计算出它的磁偏角和磁倾角。如磁偏角和磁倾角与理论值不符时，叫做地磁异常。局部的地磁异常主要是由地下岩石磁性差异引起。属于地球物理勘探方法之一的磁法勘探就是据此寻找地磁异常区，从而发现隐伏地下的高磁性矿床。此外通过研究在亿、万年前所形成的岩石中保存下来的剩余磁性的方向和强度，来判断地球磁场方向的变化，称古地磁学。它可以配合其它方法探索地球岩石圈构造发展的历史。 （三）地热 地球内部储存着巨大的热能，这就是常说的地热。地壳表层的温度常随外界温度而有日变化和年受化，但从地表向下到达一定深度，具温度不随外界温度而变化，这一深度叫常温层。它的深度因地而异，在我国北方，温度具有年变化的
重力勘探—工作方法
第三章重力勘探工作方法 重力勘探得全部工作过程包括: 1）根据地质任务与收集有关得地质、物探资料,现场勘察进行工作设计; 2）按照设计要求进行野外测量,即采集原始重力数据资料并进行计算整理与绘制各种图件; 3）处理解释,编制报告,得出地质结论。 明确施工地区得地质任务之后,有必要收集本区及相邻地区得地质与地球物理资料,熟悉当地得自然地理条件,对重力勘探得可行性进行研究,弄清楚进行重力工作得有利因素与不利条件。如探测对象得剩余质量能否在地表产生足够被仪器感觉到得异常等,如果无可靠资料,则应进行试验工作。对一些干扰因素,如恶劣得地表条件等,也应采取措施消除影响。 §3、1 野外工作技术 一、工作比例尺与测网得选择 工作比例尺一般就是根据地质任务、探测对象得大小及异常得特点来确定得。工作越详细,要求比例尺越大,单位面积内得测点就越多,对重力异常得研究详细程度就越高。通常在煤田得普查勘探中,采用比例尺较小,目得就是圈定煤田边界、含煤盆地内较大断裂构造与煤系地层基底得起伏等。在详查与精查勘探中比例尺较大,可从1:10000～1:500,目得就是详细研究工作地区得重力场分布规律与特点,进而确定局部地质构造,或岩矿体得位置、产状与其范围大小等问题。
重力测量得方式常采用剖面测量与面积测量。面积测量就是基本工作方式,即在工作地区得地面上按照一定得距离布置若干测线,每条测线上又按一定距离布置若干测点,这些测线与测点得纵横连线构成重力测网。测网得每个结点都就是重力测点;测网结点得密度称为测网密度。测网得形状与密度就是根据地质任务与工作比例尺确定得。测线方向尽可能垂直勘探对象得走向方向,如无明显走向,应采取正方形测网。 测网得密度应保证在相应比例尺得图上每平方厘米有1～3个测点,在异常地段可根据需要加密测点。 二、重力测量得精度 重力测量得观测精度就是检验观测质量得重要标志,又就是决定技术措施、经济计划得重要指标。对精度得要求应保证地质任务得需要,即能够反映出探测对象引起得最小异常。通常,就是以观测误差来表示精度得。观测误差越小,精度越高。观测精度得计算方法就是要对测点进行检查观测,检查工作量就是总工作量得10％左右,也就就是对均匀分布于施工地区得10％左右测点进行重复观测,最后计算出均方根误差作为重力测量得精度。均方根误差得计算公式为 式中——第i个检查点得原始观测值与检查观测值两者得平均值 与原始观测值(或检查观测值)之差; n——检查点数; m——为所有检查点总得观测次数;
重力勘探思考题
2011重力勘探复习资料思考题及作业题 这次考试给人的感觉就是自由发挥题体较多，像举例说明重力勘探的前提，综合题（举例说明重力勘探的应用领域10分，重力大作业也考到了20分:分析数据处理过程及步骤与理由，对异常原因进行解释）具体分值是：名词解释10个，共三十分，局部重力高、大地水准面、重力梯级带、剩余质量、密度界面、布格重力异常、零点漂移。剩下的三个，可能是因为太简单了，没记住。问答题五个40分：重力与重力位的关系、三重小循环的观测方式与特点、举例说明重力勘探的前提、异常空间延拓的原理及上、下延拓的作用，如何理解异常区分产生的“虚假异常”？在资料解释中应如何注意。最后综合题两道，30分。 第二章很重要，但考得较少，可能因为在固体地球物理中已考了吧。 这次复习中，名词解释和问答题都还差不多，当然每年的题都不一样，希望能对大家有所作用，这份资料中有些地方欠妥，希望大家能辨别，要想考的好成绩，还得平时努力，最后衷心希望每个人都能考的好成绩。 1、地球重力全球分布总体特征以及与这些有关的因素。 答：两极扁平的球体的引力，在同一个水准面上的两极处数值最大，赤道处最小；而惯性离心力则距旋转轴越远数值越大，显然在地球表面赤道处最大，两极处为零；总体上，地球重力的数值随纬度变化，并且在两极处最大，赤道处最小。 影响因素： ⑴地球的形状——扁椭球体引力随纬度变化，在大地水准面上，两处最大，赤道处最小，两者相差约1800mGal ； ⑵地球自转——惯性离心力随纬度变化，在大地水准面上，两极等于零，赤道最大，最大变化达3400mGal ； ⑷地球内部物质密度分布不均匀； ⑸太阳与月球的引力，最大变化达0.2mGa 2、重力等位面及其的性质。（和重力的关系）问答题 答： 可见，上式为一簇曲面方程，任意一个方程为一个重力等位面，在重力场空间有无数个重力等位面。 1）重力位是一个标量函数，重力位沿任意方向的偏导数就等于重力在该方向的分量或投影； 2）重力等位面是空间曲面，在重力场空间内有无穷多个重力等位面，该空间中任何一点都处于某个重力等位面上； 3）重力场空间内任意一点的重力值等于重力位在沿等位面内法线方向偏导数，重力的方向为该点内法线方向——重力位变化梯度最大方向； 4）重力等位面上重力位处处相等，但重力的方向和大小均不一定相等。 任何两个重力等位面互不相交，也不一定平行。 3、水准面、大地水准面的物理含义。（名词解释） 答：在测绘技术中称重力等位面为水准面同一个水准面上的高度或高程是相等的，而且它与用一根悬吊静止重物时的铅垂线垂直，这个铅垂线实际上代表了重力方向。由于地球表面70%以上为海水覆盖，若海水面是一个平静，大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面，但海水面永远不会平静，一般是将平均的海平面作为大地水准面 1.4 如何利用地球重力模型数据研究地球内部问题。 全球重力场模型是卫星大地测量精密定轨的基础，通过地球重力场模型及对地球外部重力为任意常数） （（C C z y x W ),,
物探复习整理
第二章 物探：以地壳表层不同岩土介质的物性差异为基础，利用天然存在或人工建立的地球物理场的变化来解决地质问题的一类探测方法 重力勘探：重力勘探是以岩、矿石密度差异为物质基础，由于密度差异会使地球的正常重力场发生局部变化（即产生重力异常），观测和研究重力异常，就能达到解决地质问题的目的。 异常图解： 重力勘探的应用：了解上地幔的密度变化；研究地壳深部构造及地壳活动性；?划分大地构造单元（如地台与地槽的界线）；圈定具有油气远景的沉积岩内部构造、盐丘及煤田盆地；寻找金属矿、钾盐；天然地震预报。 重力：地面上一切物体都要受到两种力的作用，其一是地球的全部质量对物体的引力，其二是物体在自转的地球上受到的惯性离心力，重力就是它们的矢量和。 重力场强度：单位质量的物体在重力场中所受的力，称为重力场强度。 正常重力场： 重力随时间的变化：a.长期变化。原因：地壳内部的物质运动，如岩浆活动、构造运动、板块运动有关。特点：变化十分缓慢、幅度小，在短时间内变化很弱，故在重力勘探中不予考虑。b.短期变化（日变化）。原因：地球与太阳、月亮之间的相互位置变化引起（即天体运动有关）。特点：周期短（24小时）、变化幅度较大，可以达2~3g.u。 重力异常：在重力勘探中，由地下岩（矿）石密度分布不均匀所引起的重力变化称为重力异常。 重力异常具体条件： 1、探测对象与围岩要有一定的密度差。 2、岩层密度必须在横向上有变化，即岩层内有密度不同的地质体存在，或岩层有一定的构造形态。 3、剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模）。 4、探测对象不能埋深过深（例如：△m=50万吨的球形矿体，当中心埋深为100米，可产生355μGal的异常；当中心埋深为1000米，则只能产生3.4μGal的异常，该强度的异常仪器不能观测到）。 5、干扰场不能太强或具有明显的特征。 岩（矿）石密度的一般规律：火成（岩浆）岩密度>变质岩密度>沉积岩密度。 决定岩（矿石）密度的主要因素为：1、组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少。2、岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分。3、岩石所承受的压力等。 重力勘探工作方法：A.工作任务。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。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。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。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。B. 工作比例尺、测网及测量精度。工作比例尺：①工作比例尺反映了重力测量工作的详细程度；比例尺取决于相邻测线间的距离。②比例尺愈大，单位面积内的测点数愈多，对重力异常的研究也就愈详细。③比例尺应与工作任务相适应。测网：测网一般是由相互平行的等间距的测线和在测线上分布的等间距的测点所组成。测量精度：①测量精度是衡量野外观测质量的重要标志，同时也是决定技术措施、工作效率和成本的重要指标。②精度是指测量值与真值的接近成度。③精度应根据地质任务和工作比例尺确定。④例如：金属矿普查，取探测对象产生的最大异常的1/3~1/4作为测量精度。C. 重力野外观测。重力基点的建立，重力基点的作用：工区内重力异常的起算点；检查仪器的零点漂移，确定零点漂移校正系数。野外观测。资料整理。 地形校正-δg地：校正原因：地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测重力异常造成干扰，必须通过地形校正予以消除，又称为地改。校正办法：除去测点所在水准面以上的多余物质，并将水准面以下空缺
重磁作业参考答案
1、重磁测量资料整理所得的基本图件有哪些？ 异常平面图，异常剖面图，异常平剖图。 2、重力勘探和磁力勘探的地球物理前提是什么？ 重力异和磁力异常，或者密度差异和磁性差异.. 3、试写出选择法反演的基本步骤。 课本158页 4、火成岩的密度和磁性分布的一般规律是什么？ 由酸性岩到超基性岩密度递增、磁性递增。 5、重磁特征点法反演方法有何应用条件？ 课本150页 6、在北半球，从磁赤道随着纬度的增高到磁北极磁倾角会怎样变化？ 增大 7、重磁二度体和三度体异常随场源深度（高度）增加哪个异常幅值衰减快？为 什么? 三度体衰减快，因为三度体是以距离的3次方衰减、而二度体是以距离的2次方衰减。 8、野外磁测工作为什么要做日变观测？ 消除地磁场周日变化 9、重磁异常反演为什么会有多解性？ 场的等效性、实测数据包含一定误差、观测数据离散、有限。 10、什么是磁异常化极？化极有什么作用？ 将实测磁场转化为某一特定极化方向的磁场，作用是便于解释。 11、组成地磁场的地磁要素是什么？地磁场的短期变化场主要有哪些？ X、Y、Z、I、D、H、T分别为磁场的北分量、东分量、垂直分量、磁倾角、磁偏角、水平分量和总场强度矢量。 平静变化和扰动变化。 12 、已知均匀密度分布无限走向水平圆柱体的重力异常表达公式为： ? gb= GMD/( x2 + D2) 试采用你所熟悉的编程语言电算模拟其重力异常。 13、P100-P101，第3 题关于布格校正问题 14、ΔT、Za、Ha 和Ta 的物理意义是什么？ ΔT为总场强度与正常场强度的模量差，可看做是Ta在固定方向上的分量；Za是Ta的垂直分量；Ha是Ta的水平分量；Ta是总场矢量与正常场矢量差。 15、磁参数测定的磁化率为什么是视磁化率？什么是消磁作用？ 有限物体受外磁场磁化时，由于受物体退磁作用的影响，测量得到的磁化率往往比物体真正的磁化率要小。设真磁化率为k',测量得到的磁化率为K，则有：K'=K/(1+Ns：),式中Ns为消磁系数，它随物体形状的不同以及磁化方向的不同而变化。K '即叫做视磁化率。在磁异常换算中，有时也称反演计算的磁化率为视磁化率。[当地质体被外磁场磁化时，在其内部除存在外磁场外，还能产生一个与外磁场方向相反的磁场，抵消一部分外磁场，这—现象称为消磁作用。 16、什么是完全布格校正。 13题答案答：1）中间层校正：经过地形校正后，相当于将测点周围的地形“夷为平地”，如下图所示。图中，B为总基点，A’为A点在过B点的水准面（或大地水准面）上的投影，h为A点与B点的高差（或海拔高程）。A点与A’点相比，多了
标准化物探考试题库
2018年矿井物探标准化考试题库（100题） 一、填空题(共35题) 1、物探依据物理性质不同可分为电法勘探、磁法勘探和重力勘探等。 2、电阻率法是以不同岩矿石之间导电性为基础，通过观测和研究人工电场的分布规律和特点，实现解决各类地质问题的电法勘探。 3、实践中，人们常把AB/2的深度看作电阻率法的影响深度，而把AB/4的深度看作勘探深度来看待。 3、煤矿安全生产地质灾害防治与测量标准化装备管理中明确要求地质工作至少采用 1 种有效的物探装备。 4、煤矿严格执行有掘必探原则，对掘进巷道进行超前探测工作，实行物探先行、化探跟进、钻探验证组合方法进行探测。 5、瞬变电磁法是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈观测由该脉冲电磁感应的地下涡流产生的二次场的空间和时间分布，解决有关地质问题。 6、地面瞬变电磁场为半空间分布，井下瞬变电磁场为全空间分布。 7、井下超前物探直流电法最常用的施工方法是三点源探测法。 8、根据同煤经地字【2016】460号文件要求掘进工作面至少采用 2 种物探方法。 9、根据同煤经地字【2016】460号文件要求超前物探成果严禁作假，一旦发现按“有掘必探”假探、不探进行处理。 10、综采工作面回采前可采用电法、地震勘探法进行隐伏地质构
造的探测。 11、井下瞬变电磁法超前物探施工应至少布置三条测线，分别是顺层测线、朝上测线、朝下测线。 12、超前物探原始数据及报告必须及时保存、备份并及时上传至信息平台。 13、YDZ(B)直流电法仪的最大发射电流不大于_65_mA，施工时的发射电流不小于__20__mA。 14、直流电法施工布置时，如果在电极周围浇水是为了__减小______电极周围的接地电阻。 15、YDZ(B)直流电法仪主要两类施工方法，分别是__超前___探测和测深探测，其中测深勘探又分为___三极____测深和对称四极测深。 16、在三极超前探测施工中，需布置3种电极，分别是____发射____电极，___测量__电极和无穷远电极。如果所有电极的间距均为4米，那么A1前方的盲区为__14__米。 17、钻孔超前探水方法采用极化率和电导率二个参数。 18、矿井瞬变电磁法经常使用的工作装置形式一般有两种，分别是中心回线装置、重叠回线装置。 19、煤矿安全生产标准化要求防治水工程中用物探和钻探等手段查明疏干、带压开采工作面隐伏构造、构造破碎带及其含（导）水情况，制定防治水措施。 20、按照DZ/T0187-2016地面磁性源瞬变电磁法技术规程中规定，常用物探工作测网比例尺1:2000时，点距为 10 米。
重力勘探作业参考答案
勘察地球物理——重力勘探作业参考答案 1.请解释重力异常的实质。 答：.在重力勘探中，由于地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化称为重力异常，其为地面上某点的重力观测值与该点正常重力值之差。 其原因为： ①重力观测在地球自然表面而非大地水准面，二者之间的物质及高差引起重力场强度变化； ②地球内部物质非同心层分布，地壳内物质密度的不均匀分布； ③地球内部物质的变动及重力日变。 2.岩矿石密度有哪些特征。 答：岩（矿）石的密度的一般规律：火成岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度。 岩矿石密度常受组成岩石的各种矿物成分及其含量、岩石中孔隙大小及孔隙中的充填物成分、岩石所承受的压力所影响。具体如下： （1）火成岩：主要取决于矿物成分及其含量，如镁铁质含量高的基性岩密度较酸性岩大；成岩过程的冷凝、结晶分异；成岩环境，如侵入与喷发。 （2）沉积岩：主要取决于孔隙度大小和充填物成分及充填孔隙比例；上覆岩层对下伏岩层压实作用。 （3）变质岩：主要由变质的性质和变质程度决定，与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关；通常区域变质使密度变大，如片麻岩之于千枚岩、大理岩之于灰岩；动力变质破坏原岩结构使得密度值下降；总体较复杂，需具体问题具体分析。 3.画出球体重力异常的剖面特征与平面特征，它与水平重力异常有什么不同？ 答：球体重力异常剖面特征与平面特征如图： 球体重力异常剖面特征与水平圆柱体重力异常类似，关于球心左右对称，最大值出现在球心在地表的投影处。在剖面特征上重力异常随距离增大而衰减的速度球体的要大于柱体。 重力异常平面等值线图：球体为一簇以球心在地面投影点为圆心的许多不等间距的同心圆；水平圆柱体为一组不等间距的平行直线。 4.什么是相对布格重力异常，写出其表达式。 答：布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校正（高度校正与中间层校正）和正常场校正后获得的。相对布格重力异常是取总基点所在的水准面作为比较各测点异常值大小的基准面
综合和地球物理勘探(重磁勘探)课后习题答案
习题一 1. 1.说明地核地幔地壳的特征和划分依据 地壳：莫霍面以上的地球物质，组成物质成分主要为硅铝镁等。上地壳为花岗岩层，主要有硅铝氧化物构成，下地壳为玄武岩层，主要由硅镁氧化物构成。全球大陆地壳平均厚度月39~41km 。大洋地壳为8~10km 地幔：莫霍面和古登堡面之间的地球物质，厚度约2865km ，体积最大，质量最大一层。上地幔顶部存在一个软流层，软流层以上地幔部分和地壳共同组成岩石圈。下地满温度压力和密度君增大，物质成可塑性固态 地核：古登堡面至地心之间的地球物质，平均厚度约3400km 。外地核厚约2080，物质大致呈液态，可流动，过渡层厚约140km ，内地核是半径约1250km 的球心，物质大概为固态，主要由铁镍构成。 划分依据： 莫霍面：地壳和地幔间，横纵波传播速度陡增 古登堡面：地幔和地核之间，纵波减速，横波消失。 4.假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大?有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大（因为 ∞→→2 0lim r GM r ），对不对？为什么？ 答：不对，应为零，万有引力定律适应于两质点之间或两物体的大小相对于距离可以忽略的情况。
7.重力等位面上重力值是否处处相等?为什么?如果处处相等，等位面的形状如何?如果重力有变化，等位面的形状又有何变化? 答：等位面上重力位相等，重力值是矢量，有大小和方向，若处处相等则为平面。 8.分析重力等位面，水准面，大地水准面区别与联系。 重力等位面：连结重力位相同点所构成的面，它处处与重力g 的方向垂直。 大地水准面：由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。是水准面向大陆的延伸 水准面：静止的水面称为水准面。它是重力场的一个等位面。 9.利用用赫尔默特公式计算： 1)从我国最南边的南沙群岛（约北纬5?）到最北边的黑龙江省漠河（约北纬54?），正常重力值变化有多大? 请用用赫尔默特公式计算。 答：1901-1909年赫尔默特公式 2229.78030(10.005302sin 0.000007sin 2)/g m s ???=+- 南沙群岛处有：1 1.000040059g = 漠河有：2 1.00346367g = 则：2210.003423611m/s g g -= 2）两极与赤道间的重力差是多大? 3）若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少? 13.指出：“同一质量的地质体在各处产生的重力异常应该一样”说法正误和原因。 重力异常：由于地球质量分布不规则造成的中各点的重力矢量g 和矢
重力勘探期末知识重点整理
第二章 1.重力值测定方法分类： [1]根据测量的物理量不同分为： 1）动力法：观察物体在重力作用下的运动状态。如运动的时间和路径；自由落体的速度；自由摆振动周期。以测定重力的绝对值。 2）静力法：测量物体在重力作用下的相对平衡状态。以测定两点间的相对重力值。 [2]根据测量结果的不同，可分为： 1）绝对重力测定：测量地球上某点的绝对重力值，绝对重力测量的是重力的全值——绝对重力仪 2）相对重力测定：测量地球上某两点间的重力差值（即各点相对某一基准点的重力差）——相对重力仪 2.绝对重力仪 依据自由落体定律，分为自由下落法和上抛法。 3.相对重力仪 [1]分类 1）从构造上：平移式和旋转式； 2）从制作材料及工作原理上：石英弹簧重力仪、金属弹簧重力仪、振弦重力仪以及超导重力仪； 3）应用领域：地面重力仪，海洋重力仪以及井中重力仪 [2]弹簧类型：S0是弹簧的原始长度。S0>0(正长弹簧)，S0<0(负长弹簧)，S0=0(零长弹簧) [3]零点漂移：弹性重力仪中的弹性元件，在一个力的长期作用下将会产生蠕变和弹性滞后效应（弹性疲劳）等现象 零点漂移现象不可能完全消除。 改正方法：仪器制造时，选用适当材料，使零点漂移量小，且尽量随时间线性变化。 4.厄缶效应：因载体相对于地球的运动，使作用在重力仪上的离心力变化而改变了重力的大小，这种影响称厄缶效应
5.重力仪性能指标：观测精度，读数精度，测程范围，格值（全球范围）、零点漂移，分辨率、 第三章重力测量 1.重力勘探工作的主要阶段（简答）： （1）设计：根据地质任务进行现场踏勘、编写技术设计 （2）施工：根据设计进行外业测量，采集各种有关数据 （3）处理解释：对实测数据进行整理、处理、解释、成图和编写报告 2.按照测量所处空间位置的不同，重力测量可以分为：地面重力测量、地下（坑道、井中）重力测量、海洋重力测量、卫星重力测量。 3.重力测量的地质任务 根据重力测量或重力勘探所承担的地质任务及勘探对象的不同。大体上可分为：区域重力调查；能源重力勘探；矿产重力勘探；水文及工程重力勘探；天然地震重力测量等。 （一）区域重力调查 1）研究地球深部构造 2）研究大地及区域地质构造，划分构造单元。 3）探测、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层。 4）根据区域地质、构造及矿产分布规律，为划分成矿远景区提供重力场信息。 （二）能源重力勘探 重力测量可以在沉积覆盖区快速、经济地圈出对寻找石油、天然气或煤有远景的盆地。 （三）矿产重力勘探 包括金属及非金属矿产的重力测量 （四）水文及工程重力测量 （五）天然地震重力测量 4.重力测量的技术设计
2,重力场和重力勘探
重力学： 1，地球的重力场是地球便面及其外部空间客观存在的一种物理场，它随时间和空间变化。 重力学研究重力随时间，空间的变化及其变化规律。 重力=地球引力+天体引力+惯性离心力。地球的重力是地球质量在地球上的引力与地球自转所产生的离心力之和。 地球重力场：在地球内部及其附近存在的重力作用的空间。 重力场强度：单位质量的物体在重力场中所受的重力 重力的变化：包括随不同测点位置的空间变化以及同一测点的重力随时间的变化。 空间：地球形状，地球自转，密度，人类影响。 时间：潮汐变化，非潮汐变化。 2，重力等于重力位梯度，重力沿任意l方向的分量等于重力位梯度沿该方向的投影。 大地水准面就是重力等位面，人们将与平均海洋面相重合的水准面称为大地水准面。 在重力测量中，为了确定正常重力值，选择这样一个托球面——地球托球面。 在地球托球体表面的重力场称为地球正常重力场，赤道最小，两级最大。 地球形状：人们把平均海洋面顺势延伸到大陆所形成的封闭曲面（大地水准面）的形状，作为地球的基本形状。 3，重力异常的定义： 广义：将实测重力值减去该点的正常值，其差值称为重力异常。绝对重力异常。（自由下落法绝对重力仪，上跑法绝对重力仪，） 狭义：以某点重力值为基点，而以其他测点重力值与之比较的差值称为相对重力异常。 （弹簧相对重力仪） 重力异常就是地质体的剩余质量所引起的引力在重力方向的分量 4，地壳均衡学说： 地壳是处于均衡状态的。普拉特的均衡假说提出，地壳在一个水平面上有相同的质量。 艾利的均衡假说认为地壳处于静水平衡并漂浮于致密的壳下层之上。根据重力均衡假说，计算其校正值，可求出重力均衡异常@gI,表现出地球内部质量分布的状态是盈余，亏损还是均衡。 补充： 普拉特：地下从某一个深度算起，以下物质的密度是均匀的，但是以上的物质，则相同截面的柱体保持相同的总质量，因此地形越高，密度越小，即在垂直方向是均匀膨胀的。 艾利：把地壳视为较轻的均质岩石柱体，漂浮的较重的均质岩浆之上，处于经历平衡状态，根据阿基米德福利原理可知，山越高则陷入岩浆越深形成山根，而海月深则缺失的质量越多，岩浆将向上凸出越高，形成反山根。 因此所谓地壳平衡说是从地下某一深度算起，相同面积所承载的质量趋于相等，地面上大面积质量的增减，地下有所补偿。 地形起伏与地壳厚度变化反相关系，遵循艾利的均衡假说。 5，重力异常的地质地球物理意义： 课本上的重力异常： 根据国际重力公式计算出大地水准面上的重力值g0; 高程影响：受h影响，将观测重力值换算大地水准面上，称为空间矫正，得到空间重力异常@gf=g-go-gh;在海洋地区内广泛使用空间重力异常，因为它反映出大洋地壳中密度差界面的起伏。 中间层影响：地球外壳表层厚度的变化的影响，在大陆地区将此层称为中间层，其做哟哦那个由无线薄板的重力引力gm来表示，从空间重力场@gf去掉中间层校正值gm，就
b第二章 地球(学)
第二章地球 地质学的研究对象是地球的固体外壳-----（地壳或岩石圈）。 ------有必要了解地球。 地理学：自然现象与人文过程组成的地球表层系统，是一个多圈层交汇的、相互渗透的复杂巨系统。 ------ 也有必要了解地球。 地球，我们人类的家园，她作为太阳系大家庭的一员，与其它行星相比，可以说即熟悉又陌生; ?它之所以熟悉，是因为它与太阳系的其它行星具有相同的特性，都有自己的固定轨道，并日复一日自转的同时绕太阳不停地公转着； ?它之所以陌生，是因为许多地质过程、地质现象仍是个谜。 自从宇宙飞船第一次登月成功后，人类就试图在地球以外的其它星球上找到可供人类栖息的第二个家园，然而，迄今为止，种种努力都失败了。 第一节地球概况 一、地球的形状和大小 地球是太阳系自中心向外的第三颗行星；也是地质学的研究对象。 对地球形状的认识的逐步建立的: 地球是个什么样子，自古以来，人们就在不断地探索着。----“永恒的话题” 当然，古代人们由于认识的局限性，对地球的形状还不可能有正确的结论。 我国对地球形状的认识： ●如殷周之际的“盖天说”，认为“天圆如张盖；地方如棋局”，半球 形的天罩住方形的地：-----“天圆地方” ●战国时的“盖天说”则是“天象盖笠，地法覆磐”，即天穹象斗笠， 地象倒扣的盘子，天与地为平行的半球形。 ●汉张衡的“浑天说”提出了地是球形，“天如鸡子，地如卵子黄，孤 居于内，天大而地小。” 首次提出地球的形状是一个球体的可能性的是古希腊哲学家毕达哥拉斯（约公元前530年）。 对地球形状的科学探索是从中世纪开始的。----非凭空想象。 在十四和十五世纪期间，资产阶级逐渐兴起，为了资本主义发展的需要，与科学技术发展的同时，航海事业也蓬勃开展起来。 第一级近似：