重力勘探技術

成都理工大學

王茂均 肖風凱 粟 亮 曾 銘 雷 銘

重力勘探是地球物理勘探方法之一，是利用組成地殼的各種巖體，礦體間的密度差異所引起的地標的重力加速度值的變化而進行地質勘探的一種方法。它是以牛頓萬有引力定率為基礎的。只要勘探地質體與其周圍巖體有一定的密度差異，就可以利用精密的重力測量一起找出該區域的重力異常。然后結合工作區的地質和其他物探資料，對重力異常進行定性解釋，便可以推斷覆蓋層以下密度不同的礦體與巖層埋藏情況，進而找出隱伏礦體存在的位置和地質情況。

1 重力勘探原理

重力勘探：重力勘探是地球物理勘探的一個分支，以研究對象（礦產資源或地質構造）與圍巖存在著密度上的差異為前提條件的，從觀測重力值中去掉與研究對象無關的各種因素的影響，獲得單純由礦體或構造等密度不均勻體產生的重力異常，通過對異常的處理、反演、解釋，主要用于探查含油氣遠景區的地質構造和研究深部構造和區域地質構造。

就狹義來說，地球表面任何物體都受到地球重力的作用，即受到地球的引力和地球自轉引起的慣性離心力的合力作用。重力勘探的任務是根據地球內部物質密度分布不均勻引起的重力變化來研究地質構造和進行礦產勘探。地下物質密度分布不均勻所引起的重力變化稱為重力異常。

重力變化→地下物質密度分布不均勻→地質構造及礦產分布。

其實質是：重力異常與剩余質量引力的關系，在重力勘探中，由地下巖礦石密度分布不均勻所引起的重力變化，或地質體與圍巖密度的差異引起的重力變化，稱為重力異常 。將實測重力值減去該點正常重力值，其差值稱為重力異常

g 為測點上實測重力值，γ 為該點上的正常重力值

重力勘探的前提條件

（1）必須有密度不均勻體存在；

（2）僅有密度不均勻體的分布，并不一定能產生重力異常；

（3）不僅探測對象與圍巖要有一定的密度差，而且剩余質量不能太小；

（4）探測時象不能埋藏過深；

（5）能否取得探測對象產生的異常，還取決于該異常能否從干擾場中辨別出來

重力勘探三大步驟

（1）根據承擔的地質任務進行現場踏勘，編寫技術報告；

（2）野外重力數據的測量；

（3）對實測數據進行處理，編寫報告。

2 野外重力測量

重力儀

重力測量的技術問題

工作比例尺的選擇；

誤差精度的確定；

野外工作方法的選擇。

基點網的布置與觀測

基點應布置在交通干線上，地物地貌標志明顯，周圍無震源，穩固，并按規定統一編號和建立永久或半永久性標記。

基點網上的觀測方法一般為三種方法：

（1）單向循環重復順序：1，2，3，……1，2，3

（2）往返重負順序：1，2，3，……3，2，1

（3）三重小循環順序：1，2，1，2，3，2，3，4……

普通點檢查點的布置與觀測

普通點的布置受地形的影響較大，一般不得超過設計的點仙居的百分之二十，最大不超過百分之四十。

檢查點是為了檢查普通點的觀測質量而設置的，要求在時間上和空間上大致均勻分布，所用儀器，操作人員，路線與第一次測量都不同。檢查點應占普通點總數的百分之五到百分之十。

觀測資料的初步整理

（1）普通觀測點的資料處理；

（2）基點網觀測資料的初步整理；

（3）基點網的平差。

普通點觀測資料的整理就是消除零點漂移之后各測點相對于基點的重力值大小（求出零點漂移校正系數）。基點網觀測資料的整理主要是求得消除零點漂移之后各相鄰兩點之間的重力差值，計算出零點漂移校正系數；基點網觀測通常采用三重小循環法，其資料原理圖如下。

基點網觀測資料的平差，如果是單個回路，其計算公式如下：如果有多個回路，其計算公式：

采用的方法有兩種：

線性方程組法：

波波夫逐次漸近平差法。

重力異常的校正處理與轉換

總的來說重力異常校正包括：重力異常值的地形校正，中間層校正，高度校正，正常場校正，均衡校正。

重力異常的處理與轉換的目的是消除因重力測量和測量結果進行各項校正時引進的一些偶然誤差或與勘探目標無關的某些近地表小型不均勻的地質體引起的。

那么重力異常的處理與轉換主要內容包括：網格化，曲華平，平滑處理，異常分離，向上延拓，向下延拓，導數換算。

3 結束語

重力這一自然力是決定宇宙的行程與發展的重要因素，我們將重力數據用于大地測量，研究地球內部構造和地球動力，資源勘查，工程建設，災害預防等方面。在實際工程領域和資源勘查領域中，重力勘探相對發展比較落后，這主要是其他勘探如電法，磁法，地震勘探從方法上發展比較迅速，在實際運用中，它們能取得比較好的效果，各有不同的針對性。我們急需加快重力理論及儀器科學和信息科學的發展，擺脫對國外儀器和軟件的嚴重依賴。