重力勘探及其應用

李敏敏

【摘 要】 重力勘探是利用牛頓萬有引力定律為基礎，通過地殼中各種巖石、礦體之間的密度差異所引起地表的重力加速度值的變化來勘探地質(zhì)的一種手段。本文主要通過概述重力勘探的原理，技術(shù)發(fā)展歷程及其在區(qū)域重力調(diào)查、區(qū)域構(gòu)造研究、油氣勘探和固體礦產(chǎn)勘探等領域的應用效果。并進一步探討了重力勘探的發(fā)展前景。

【關鍵詞】 重力勘探 應用 發(fā)展

重力勘探在中國已經(jīng)有較長的研究歷程，從80年代的區(qū)域重力調(diào)查開始，逐漸發(fā)展為油氣和固體礦產(chǎn)勘查，至今已經(jīng)為眾多領域做出了貢獻。隨著我國社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展，我國在重力勘探領域，如勘探設備、觀察方法、處理數(shù)據(jù)和相關工作規(guī)程等方面有重大突破，形成了具有自我特色的重力勘探系統(tǒng)。目前形成的重力勘探隊伍，具備了優(yōu)良的裝備、先進的技術(shù)、能在多地理環(huán)境下進行施工，其在基礎地質(zhì)研究和勘探礦產(chǎn)等領域發(fā)揮了重要作用，此外研究表明：重力勘探技術(shù)在區(qū)域構(gòu)造研究、油氣勘探和固體礦產(chǎn)勘探領域取得的成果較為顯著，為發(fā)展重力勘探技術(shù)，擴寬其應用領域，本文從重力勘探原理、技術(shù)發(fā)展等方面進行探討，為今后開展重力勘探的高新技術(shù)發(fā)展提供借鑒。

1 重力勘探的原理

重力勘探屬于地球物理勘探的一個分支，前提條件是研究對象與周圍巖石存在密度上的差異，主要是從觀測重力值中去掉與研究對象無關的各種因素的影響來獲得單純由礦體或構(gòu)造等度不均勻體產(chǎn)生的重力異常[1]。從狹義上來說，就是根據(jù)地球表面任何物體都受到地球引力。重力勘探就是根據(jù)地球內(nèi)部物質(zhì)密度存在差異性，而引起重力變化來進行研究地質(zhì)構(gòu)造和勘探地質(zhì)礦產(chǎn)等。

2 重力勘探的發(fā)展歷程

我國重力勘探至1945年成立的首支石油隊開始，先后完成了全國各地區(qū)域的重力調(diào)查，之后由于大力發(fā)展地震勘探，我國重力勘探將重心逐漸放在了地震勘探、金屬礦的勘探等方面。從我國重力勘探的開始至80年代，重力勘探的精度屬于中精度，80年代后期，以第二代重力勘探技術(shù)為基礎，重力異常精度提高了幾十倍，并通過不斷總結(jié)和發(fā)展，我國的勘探技術(shù)和能力不斷增強，主要表現(xiàn)在以下幾個部分。

2.1 高精度重力基點網(wǎng)的建立

國家重力基本網(wǎng)的成功建立使得其與國際重力基準網(wǎng)成功接軌，這替代了已經(jīng)使用多年的波茨坦系統(tǒng)，此外還建立了全國范圍內(nèi)的省級重力儀格值標定場，這些重力基點網(wǎng)的建立使得重力的測量獲得了嚴密的控制，保證了測量的準確性。

2.2 區(qū)域重力調(diào)查和相應技術(shù)的規(guī)范統(tǒng)一

我國區(qū)域重力調(diào)查和相應的技術(shù)根據(jù)實際情況，按照高精度要求，采用了更為精確的重力改正公式和中、高山地區(qū)的高精度改正方案，保證了我國各區(qū)域重力測量成果的高標準和相關一致性[2]。

2.3 測點定位和測高技術(shù)的更新

測點定位和測高技術(shù)的更新主要是通過采用GPS三維定位技術(shù)，提高了精度，解決了沙漠、高山等一些困難區(qū)域的定位工作，此外，我國自行研發(fā)的北斗星定位技術(shù)也為促進我國的重力勘探積極發(fā)展有重要作用。

2.4 重力儀和重力數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

重力儀從精度低的不斷提高，比如由蘇聯(lián)的CH-3型（精度為0.2-0.4×10-5m/S2）提高到我國中科院自行研制的CHZ海洋重力儀，精度為1.35×10-5m/S2。同時完善了由重力數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)和程序三部分組成的重力數(shù)據(jù)庫，為數(shù)據(jù)修改，圖像處理，數(shù)據(jù)存儲和檢索提供了有效的幫助，明顯提高了相關部門的工作效率和質(zhì)量。

3 重力勘探的應用領域及成效

重力勘探技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，其所應用的領域也不斷擴寬。從最基礎性的研究，即區(qū)域重力調(diào)查，我國至1996年初步完成全國的區(qū)域重力調(diào)查，成功編制了全國的的重力圖（比例尺為1：500萬-1：100萬）。這些數(shù)據(jù)資料已經(jīng)在全國地區(qū)進行使用，為研究我國大地構(gòu)造，建立地球重力場模型等方面做出了巨大貢獻。隨后重力勘探技術(shù)還在油氣勘探、固體礦產(chǎn)勘探、微重力測量、煤田和地熱勘探等方面也做出了一定的貢獻。

據(jù)相關研究報道，重力勘探有助于大慶、長慶、任丘和勝利等油氣田的發(fā)現(xiàn)。特別是在以下重力局部異常和地震工作程度較高的區(qū)域，通過重力和地震聯(lián)合解釋等手段來篩選油氣聚集地段。當然，重力勘探在以地質(zhì)填圖和礦產(chǎn)預測為手段的間接尋礦中也有所作為。如在地質(zhì)填圖的工作中，通過重力勘探來劃分斷裂和基底巖性，確定火山巖盆地范圍和火山巖的厚度，并尋找出尋礦有利部位等都是可行的。有專家在華北地臺北緣、長江中下游等成礦遠景地球圈出了一批找礦靶區(qū)，還有新疆托例的鯨魚、云南的后層巖鹽礦、新疆小熱泉子銅礦等礦體的尋找也具有十分重要的意義。重力勘探還在煤田和地熱勘探中具有重要作用，有相關學者報道，利用重力勘探技術(shù)已經(jīng)成功勘探了煤田如青海江倉煤田和大興安嶺含煤盆地。而重力在地熱勘探中也有不可忽視的作用，首先其能根據(jù)沉積盆地地基巖與地溫之間的關系，通過重力來確定確定基巖隆起和埋深，從而間接尋找到地熱田。此外還能根據(jù)重力低與地殼內(nèi)熔融巖漿的關系圈定熱源位置，通過地熱與局部異常的對應關系，確定巖體形態(tài)和埋深，并能進行相關的地熱遠景評價。除此以外，重力勘探還在微重力測量領域中發(fā)揮了重要作用，微重力的應用使得探測重力異常精度可達30×10-8m/S2以上，使得能探測到小尺度物體引起的微弱異常。

4 結(jié)語

總而言之，我國重力勘探經(jīng)過以上發(fā)展階段，應用領域不斷擴寬，除了上述四大領域的應用，重力勘探在溶洞和墓穴探測、滑坡體監(jiān)測、油氣檢測、小構(gòu)造探測等領域的作用也被不斷發(fā)現(xiàn)。重力是決定決定宇宙的行程與發(fā)展的重要因素，重力勘探在研究地球內(nèi)部構(gòu)造和地球動力，資源勘查，工程建設，災害預防等方面具有重要意義。當然，重力勘測在實際的工程領域和資源勘查領域中發(fā)展相對比較落后，因此我們也必須加快重力理論及儀器科學和信息科學的發(fā)展，擺脫對國外儀器和軟件的嚴重依賴[4]。

參考文獻

[1]王茂均，肖風凱，粟亮，等.重力勘探技術(shù)[J].中國科技信息，2014 （16）：61-62.

[2]張向林，陶果，劉新茹.油氣地球物理勘探技術(shù)進展[J].地球物理學進展，2006，21（1）：143-151.

[3]王懋基，蔡鑫，涂承林.中國重力勘探的發(fā)展與展望[J].地球物理學報，1997，40（1）：292-298.

[4]邱中建，康竹林，何文淵.從近期發(fā)現(xiàn)的油氣新領域展望中國油氣勘探發(fā)展前景[J].石油學報，2002，23（4）：1-6.