重力野外测量课件.ppt

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1、 第四章第四章 重力测量重力测量重力勘探工作大致划分成三个阶段:1.现场踏勘、编写技术设计；2.野外数据采集；3.进行数据处理和解释、编写报告。第一节 重力测量的地质任务与技术设计不同的地质勘探阶段可以布置相应比例尺的重力测量。根据重力测量所承担的地质任务的不同分为：区域重力调查、能源重力测量、矿产重力测量及水文及工程重力测量、天然地震重力测量等。根据测量所处的空间位置的不同，可以分为:地面重力测量，坑道重力测量和井中重力测量、海上重力测量、航空重力测量，卫星重力测量。(一)区域重力调查 它是国土资源区域地质调查基础工作的一它是国土资源区域地质调查基础工作的一个组成部分，个组成部分，1 1研究

2、地壳深部构造。研究地壳深部构造。例如地壳厚度的变化例如地壳厚度的变化(莫霍面的起伏莫霍面的起伏)，深大断裂的可能部位及延伸情况，上地幔密深大断裂的可能部位及延伸情况，上地幔密度的不均匀性及研究地壳的均衡状态等；度的不均匀性及研究地壳的均衡状态等；2研究大地及区域地质构造 划分构造单元，研究结晶基底的起伏及其内部成分和构造，圈定沉积盆地范围，以及研究沉积岩系各密度界面的起伏和内部构造；3追索、圈定隐伏岩体或岩层，迫索断裂，进行覆盖区的基岩地质、构造填图；4 4根据区域地质、构造及矿产分布规律，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的信息为划分成矿远景区提供重力场的信息。区域

3、重力调查的结果还对地球形状的区域重力调查的结果还对地球形状的研究，为导弹、宇航器飞行提供极为重要研究，为导弹、宇航器飞行提供极为重要的基础资料。如果忽视了重力异常的影响，的基础资料。如果忽视了重力异常的影响，发射发射10000km10000km的洲际导弹落点误差可达的洲际导弹落点误差可达l0kml0km的量级。的量级。(二二)能源重力勘探能源重力勘探 在沉积覆盖区圈出对寻找石油、天然气在沉积覆盖区圈出对寻找石油、天然气或煤有远景的盆地；或煤有远景的盆地；在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造，寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造，寻找有利于储存油气或煤的各

4、种局部构造。构造。(三三)矿产重力勘探矿产重力勘探 包括金属矿产及非金属矿产有关的重力包括金属矿产及非金属矿产有关的重力测量。它多与其它的物探方法配合，圈定测量。它多与其它的物探方法配合，圈定成矿带；在条件有利时，可以确定控矿构成矿带；在条件有利时，可以确定控矿构造或圈定成矿岩体造或圈定成矿岩体;直接发现埋藏较浅、体直接发现埋藏较浅、体积较大的矿体或对已知矿体进行追踪等积较大的矿体或对已知矿体进行追踪等。(四四)水文及工程重力测量水文及工程重力测量 主要任务是主要任务是:研究浮土下基岩面的起伏和研究浮土下基岩面的起伏和有无隐伏断裂、空洞，以确保厂房或大坝等有无隐伏断裂、空洞，以确保厂房或大坝等

5、工程的安全工程的安全;寻找水源，如利于储水的地下溶寻找水源，如利于储水的地下溶洞、洞、破碎带、地下河道等破碎带、地下河道等;危岩、滑坡体的危岩、滑坡体的监测监测;地面沉降研究地面沉降研究;在地热田的勘测开发过在地热田的勘测开发过程中，发现热源岩体，监测地下水的升降以程中，发现热源岩体，监测地下水的升降以及水蒸汽的补给情况。及水蒸汽的补给情况。(五五)天然地震重力测量天然地震重力测量 主要研究重力场在台站点上或沿某一主要研究重力场在台站点上或沿某一地震活动带重力随时间的变化。在台站上地震活动带重力随时间的变化。在台站上的观测结果是临震预报的手段之一的观测结果是临震预报的手段之一;为了完成上述的地

6、质任务，需要按一为了完成上述的地质任务，需要按一定的测网和一定的精度要求进行重力测量。定的测网和一定的精度要求进行重力测量。由于不同对象产生的异常不同，由于不同对象产生的异常不同，对同一研对同一研究对象其研究程度也有不同，因而测网密究对象其研究程度也有不同，因而测网密度和测量精度要求也不相同。度和测量精度要求也不相同。二、重力测量的技术设计二、重力测量的技术设计 按照技术设计进行工作，可以保证不同测按照技术设计进行工作，可以保证不同测区、不同年份工作成果的拼接，以便野外工区、不同年份工作成果的拼接，以便野外工作的成果得到最充分的应用。作的成果得到最充分的应用。技术设计中主要解决的问题是：技术设

7、计中主要解决的问题是：1.1.工作比例尺的确定；工作比例尺的确定；2.2.精度要求及各项误差的分配；精度要求及各项误差的分配；3.3.野外工作方法的选择等。野外工作方法的选择等。(一一)工作比例尺的确定工作比例尺的确定v 工作比例尺是提交重力异常图的比例尺。工作比例尺是提交重力异常图的比例尺。区域重力调查的基本比例尺区域重力调查的基本比例尺1:1001:100万、万、1 1：5050万、万、1:201:20万和万和1:l01:l0万四种，前两种主要万四种，前两种主要用于重力调查空白地区，用以研究区域构用于重力调查空白地区，用以研究区域构造和地壳深部构造造和地壳深部构造;后两种主要用于能源普后两

8、种主要用于能源普查或区域调查已确定的成矿远景区。查或区域调查已确定的成矿远景区。在金属矿、非金属矿区，工作比例尺应根在金属矿、非金属矿区，工作比例尺应根据地质任务、探测对象的大小及其异常特据地质任务、探测对象的大小及其异常特征来确定。征来确定。1.普查金属矿产：普查金属矿产：至少应有一条测线穿至少应有一条测线穿过该异常，线距应不大于该异常的长度过该异常，线距应不大于该异常的长度。v点距应保证至少有点距应保证至少有2 2 3 3个测点反映异常特征，个测点反映异常特征，一般为线距的一般为线距的1/21/2至至1/l0,1/l0,v 2.2.详查或更高精度的测量详查或更高精度的测量v 原则是在异常范

9、围内，相邻两点间的异常原则是在异常范围内，相邻两点间的异常可视为线性变化的，能准确勾绘出异常的形可视为线性变化的，能准确勾绘出异常的形态，并应在极值点或拐点附近加密测点，准态，并应在极值点或拐点附近加密测点，准确地确定极值大小及点位。确地确定极值大小及点位。3.3.测网的形状测网的形状 小比例尺测量可以沿一些交通路线布小比例尺测量可以沿一些交通路线布置测点，在图上每平方厘米内能有置测点，在图上每平方厘米内能有0.50.5 3 3个个测点。在详查或更大比例尺测量中测点。在详查或更大比例尺测量中,点线距点线距应相等应相等;4.4.对地表投影有明显走向的勘探对象，应对地表投影有明显走向的勘探对象，应

10、用矩形网；对等轴状的勘探对象，宜采用用矩形网；对等轴状的勘探对象，宜采用方形网方形网5.5.测线方向与其走向相垂直。测线方向与其走向相垂直。重力测量的测区范围：重力测量的测区范围：应将探测对象或异常布置在测区的中央。应将探测对象或异常布置在测区的中央。测区边界应尽量规则。测区边界应尽量规则。测区范围一般应包括必要的正常值。测区范围一般应包括必要的正常值。表表1.3-11.3-1与与1.3-21.3-2列出了各种比例尺测列出了各种比例尺测量时的点、线距要求，供设计时参照选择量时的点、线距要求，供设计时参照选择 v(二二)精度要求及误差分配精度要求及误差分配v 确定重力异常的精度，一般用异常的确定

11、重力异常的精度，一般用异常的均方误差来衡量均方误差来衡量;重力异常的均方误差应根重力异常的均方误差应根据地质任务和工作比例尺来确定。例如，据地质任务和工作比例尺来确定。例如，在金属矿重力普查时，通常是取最小的有在金属矿重力普查时，通常是取最小的有意义的异常幅值的意义的异常幅值的1/21/2 1/31/3来做为异常的均来做为异常的均方误差方误差。v (三三)重力测量的方式重力测量的方式 路线测量路线测量-般用于概查或普查阶段，般用于概查或普查阶段，重力测点是沿交通方便的道路布置，测点重力测点是沿交通方便的道路布置，测点大致均匀分布，线距没有严格要求。大致均匀分布，线距没有严格要求。剖面测量多用于

12、详查或专门性测量，剖面测量多用于详查或专门性测量，剖面线方向应垂直地质体走向，剖面线方向应垂直地质体走向，并尽可能通过地质体在地面投影并尽可能通过地质体在地面投影的中心部位，测点不能偏离剖面的中心部位，测点不能偏离剖面线，在接近正常值区点距可大些。线，在接近正常值区点距可大些。面积测量是重力测量的基本面积测量是重力测量的基本形式，它可以提供工区内重力异形式，它可以提供工区内重力异常的全貌。常的全貌。下述条件下，重力测量将得到良好的地质效下述条件下，重力测量将得到良好的地质效果。果。1.1.地质体与围岩之间有明显的密度差，地质体与围岩之间有明显的密度差，而在围岩内部没有明显的密度变化而在围岩内部

13、没有明显的密度变化;2.2.两种不同密度的岩层，其接触面称为两种不同密度的岩层，其接触面称为密度分界面。而其界面深度又不太深密度分界面。而其界面深度又不太深;3.3.在工区内非研究对象引起的重力变在工区内非研究对象引起的重力变化小，或通过校正能给以消除化小，或通过校正能给以消除;4.4.地表地形平坦或较为平坦。地表地形平坦或较为平坦。第二节第二节 仪器的检查与标定仪器的检查与标定 在进行野外施工之前和施工过程中，为确在进行野外施工之前和施工过程中，为确保取得合格的测量数据，定期对使用的重力保取得合格的测量数据，定期对使用的重力仪进行检查和调校，对于仪器的性能应进行仪进行检查和调校，对于仪器的性

14、能应进行试验和分析。试验和分析。仪器性能的试验包括，仪器性能的试验包括，1.1.静态试验；静态试验；2.2.动态试验；动态试验；3.3.一致性试验。一致性试验。仪器的标定一般指仪器格值标定，特殊情仪器的标定一般指仪器格值标定，特殊情况下还要进行温度系数、气压系数和磁性况下还要进行温度系数、气压系数和磁性系数的标定。如果不需这些特殊的标定，系数的标定。如果不需这些特殊的标定，就可做一般的试验，检查仪器是否受温度就可做一般的试验，检查仪器是否受温度变化、气压变化和地磁场的影响。变化、气压变化和地磁场的影响。一、重力仪的静态试验一、重力仪的静态试验 将仪器置入安静将仪器置入安静;通风的一层楼房的室内

15、，通风的一层楼房的室内，每隔每隔2020 3030分钟观测一次，同时记录室内温度，分钟观测一次，同时记录室内温度，连续进行连续进行2424小时以上的观测。这种试验的目小时以上的观测。这种试验的目的是为了解仪器静态零点漂移是否呈线性变的是为了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化，受气温变化的影响大小或在抽气前后读化，受气温变化的影响大小或在抽气前后读数的变化和稳定性等。数的变化和稳定性等。对于弹性系统有夹固装置的重力仪，进对于弹性系统有夹固装置的重力仪，进行静态试验时，一般都不用夹固，使弹性系行静态试验时，一般都不用夹固，使弹性系统在试验时间内保持松弛静力平衡状态。统在试验时间内保持松弛静力平衡状态

16、。二、重力仪的动态试验二、重力仪的动态试验 通过此项试验，可以了解仪器动态混合零通过此项试验，可以了解仪器动态混合零点漂移的速率点漂移的速率,动态观测下达到的可能精度动态观测下达到的可能精度;最佳工作时间范围和确定最大线性时间间隔。最佳工作时间范围和确定最大线性时间间隔。动态试验是在接近野外施工条件下进行，动态试验是在接近野外施工条件下进行，选取具有一定重力差的两个点选取具有一定重力差的两个点(或多个点或多个点)，采用与施工相同的运输方式，以多次重复观采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。测的方法进行。两点间单程观测时间间隔为两点间单程观测时间间隔为10151015分钟，同分钟，

17、同时记录气温。试验时间应超出开工前和收时记录气温。试验时间应超出开工前和收工后各一小时，并不少于工后各一小时，并不少于1212小时。小时。观测结果经固体潮改正后得到重力仪动态混合零点漂移曲线。动态观测精度按照下式计算：式中Vi为个边段上单个独立增量与改变个独立增量平均值的差，m为独立增量总个数；n为边段数；动态精度的均方误差不能大于要求的观测精度的1/2。否则认为仪器不满足施工要求。三、重力仪的一致性试验三、重力仪的一致性试验当需用几台仪器在工区工作时，应做一致性当需用几台仪器在工区工作时，应做一致性试验。试验。试验结果仍用式试验结果仍用式(4-1(4-1)计算均方误差，但计算均方误差，但其中

18、的其中的v vi i 表示某台仪器在某点上观测值与各表示某台仪器在某点上观测值与各台仪器在该点上观测平均值的偏差台仪器在该点上观测平均值的偏差;m m为各台仪器总的观测次数为各台仪器总的观测次数;n n为观测点数减为观测点数减1 1。四、重力仪格值的标定四、重力仪格值的标定 准确标定重力仪格值是消除系统误准确标定重力仪格值是消除系统误差的重要保证。虽然仪器出厂时标定了差的重要保证。虽然仪器出厂时标定了格值，但可能发生变化。生产中要求在格值，但可能发生变化。生产中要求在开工前和野外收工时必须对仪器格值进开工前和野外收工时必须对仪器格值进行校对，当施工中仪器受到强烈震动后行校对，当施工中仪器受到强

19、烈震动后也应进行校对。也应进行校对。格值标定方法格值标定方法常用下列两种方法标定 （一）已知点法。在由国家建立的高精度的重力格值标定场的已知重力差的点上，用仪器在它们之间进行多次重复观测，其独立增量数不少于6个，按下式计算格值式中g为校准点间已知重力差值;S为多个独立增量的平均值。测定结果用平均读数的相对均方误差来衡量格值测定精度，计算公式为：式中 为平均读数差,vi 为第i次读数差与平均读数差的差值,n为独立增量个数。（二）倾斜法利用重力仪的灵敏度系统在水平时与倾斜一个角时感受的重力作用不同来进行重力仪器格值测定。因此仪器的格值为近年来已经研制出根据倾斜法原理的重力仪。当仪器标定的格值与原来

20、使用的格值相对变化大于二倍c时，应使用新格值。第三节第三节 基点网的布置与观测基点网的布置与观测一、基点网的作用 由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂移，随着观测时间的延长，零漂积累愈大，且往往不是与时间呈线性关系。因此，用重力仪在测点上进行观测肘，需要有一些精度更高，重力值已知的点来控制。这些点称为基点。重力基点在观测时都要联成封闭的网络，叫做基点网。任一测段的重力普通点观测均应从基点开始，并终止于基点。基点网的作用1.控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累;2.检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数;3.推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。一般要求基点的精度

21、比普通点的高出1倍以上。二、基点网的布置二、基点网的布置根据基点网的作用，在建立基点网时应考虑。根据仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件、观测时间长短来确定基点网的密度，1.基点应均匀分布全区;2为保证基点网测量的精度，应用一台或多台精度高的仪器观测；3.采用快速的交通工具；4.观测路线应按闭合环路进行，环路中的首尾点必须联测；5.当需建立多个环路时，每个环路中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网进行平差；6.基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，稳固，井按规定统一编号和建立永久或半永久性标记。三、基点网上的观测方法三、基点网上的观测方法观测方式的选择，

22、是以能对观测数据进行可靠的零漂校正为原则。当所用的重力仪其零点漂移很小又近于线性时，可以单向循环重复方式进行。目前最常用的是三重小循坏重复观测。单向循环重复顺序是：123123；往返重复顺序是：123321；三重小循坏顺序是:l212323434。每台仪器的合格观测数据，于相邻两点间(一个边段)可得一个独立增量。按有关规定，基点网的每一边段上应有3个以上的独立增量才行。基点联测不仅使工区建立的基点网能够推算绝对重力值，而且可以使测量成果作为全 国重力测量的一个组成部分。四、基点联测四、基点联测由国家测绘局主持，使用9台拉科斯特G型重力仪和2台绝对重力仪建成了“国家重力基点网1985年系统。该网

23、由46个基本重力点，6个基准重力点及5个引点组成。85网与23个国际重力点联测，可以作为国际重力基准网1971(简称IGSN-71)的系统。在85网的控制下由地矿部区域重力调查技术中心与各省物探队配合建立的勘探基点网，几乎在各省专区级所在地或机场都有绝对重力点。基点联测的任务就是使工区的基点与绝对重力点准确可靠地联系起来。联测方法与基点网的观测方法相同，观测精度不低于基点网精度。第四节第四节 普通点、检查点的布置与观测普通点、检查点的布置与观测一、普通点的布置与观测 普通点是测区内为获得被测对象产生的重力异常而布置的观测点，它们应按设计书中提出的测网形状、点线距等均匀分布在全区。布点时若因地物

24、、地形限制，测线或测点均允许偏离，一般不得超过设计的点线距的20%，最大不超过40%,普通点上的观测：1.一般可采用单次观测；2.在规定时间内起止于基点上；当测区很小不需建立基点网时，也至少设一个基点，以便按时测定重力仪的零点漂移，对观测点进行零点校正。同时，该基点也就是全区重力测量检查点的布置与观测 二、检查点的布置与观测二、检查点的布置与观测为了检查在普通点上重力观测的质量，需要抽取一定数量的点作检查观测。检查点的布设与观测应做到，检查点的布置应在时间上与空间上都大致均匀，即每天的观测和每一条测线上的点都应受到检查 检查观测与初次观测时所用的仪器不同、操作人员不同、观测路线不同 检查观测不

25、应集中于施工后期统一进行，而应在平时的普通点观测工作之中穿插进行，以便及时发现问题而尽快解决;检查点应占普通点总数的510%，在大面积的区域调查中也应不少于3%。三、补充观现三、补充观现当其在施工过程中发现了重力异常，或可能是我们寻找的目标异常时，有时需要布置补充观测。补充观测的布置可以另外选择垂直异常的测线；可以在原测网基础上进行测量。测点的加密可以在原测线上延伸。通过补充观测应保证重力异常的可靠、明显和完整。四、高精度重磁测量 由于磁力勘探仪器精度的提高，现在除航空磁力测量外，往往在进行高精度重力测量的同时，进行高精度的磁力测量。说明：磁力测点比重力测点要密；在两个重力测点之间内插1-2个

26、磁力测点；第五节第五节 测地工作测地工作为了重力测量的进行和对测量结果进行各项校正，需配合一定的测地工作。它是野外重力测量的先行环节，在施工时常占去1/32/3的人力和投资。测地工作的内容包括:1按照技术设计要求布没重力测网，提供在野外的重力测点，2确定重力测点的坐标，以便对重力测量结果进行正常值校正和展点绘图；3确定重力测点的高程(绝对或相对)，以便对重力测量结果进行高度校正和中间层校正;4当测区内地形起伏较大，地形影响不能忽略时，需作相应比例尺的近区地形测量。由于各项内容的精度要求与地形图测绘并不一致，因此应根据不同的重力技术设计要求按照当地的地形条件和测地工作成果的不同，分别采用不同的方

27、法来完成。这些方法包括利用地形图定点、读高程;利用航空照片定点和确定高程;利用经纬仪定点；利用水准仪、气压测高计定高程，利用卫星定位技术等。由于测地工作量大，技术要求高，需由专门从事测绘技术的人员来完成。第六节第六节 海洋重力测量海洋重力测量一、概述 海洋重力测量为研究地球形状和地球内部构造、勘探海洋矿产资源、保障航大和远程武器发射等提供重力资料大洋上的重力测量工作，最先是由荷兰大地测量学家于1923年用海洋三摆仪在荷兰及英、美潜水艇中进行的。此后，在沿海浅水区域常用海底重力仪，利用遥测装置在海面上进行观测，这种重力仪的结构与陆地重力仪类似。观测精度也较高。由于遥测等技术问题不易解决，观测时间

28、较长，效率低，所以以后它逐渐被淘汰。第二次世界大战后，美国、前联邦德国、前苏联、日本等国家研制的海洋重力义安装在船上，能在航行中进行重力测量，工作效率高，目前广泛地用于海洋重力测量。海洋重力测量分路线测量（断面测量）和面积测量两种方式。基本上采用走航式的连续观测方法。与陆地重力测量相比，有它的特殊要求:需要在港口、码头建立重力基点，重力测量采用单次观测法，起始、闭合于这些基点;需要准确的船只运动参数（l航向、航速及位置);要求船只沿航线测线尽量保持匀速、直线航行。二、海洋重力测量受收到的干扰主要受四个方面的干扰:厄缶效应，水平加速度影响，垂直加速度影响、交叉耦合效应。（一）厄缶效应 因运载体相

29、对于地球运动改变了作用在重力仪上的离心力而对重力产生的影为种L里奥利加速度的影响。根据下面的公式进行校正:式中:为船速:单位为nm;le/h(海里，小时!;A航向角，从正北方向起算飞U速度影矿 又称(4-6)为测点的纬度。（二）水平加速度影响 因波浪或机器震动等因索引起运载体在水平方向上的周期性加速度对重力的影响。它使仪器的摆杆与水平方向的夹角发生变化而且在平行旋转轴方向上使摆杆晃动，这种影响称为直接影响。将摆仟强制在水平位置附近直接影响就可以大大削弱。水平加速度对处于倾斜的仪器还有一种间接影响，称为布隆尼效应。产生这种效碗的原因是由于原来保持重力仪水平的常平架相当于绕定点转动的摆，在水平加速

30、度a作用下常平架的轴线偏离垂线方向，而扯在重力马和水平加速度的合力方向上，因此重力仪测得的是此合力，斋在观测重力中加上此项校正，其值为式中:讨为水平加速度。在x轴y轴方向上的分量。为了求得布隆尼校正呵采用一对长短周期摆实际测得H和产值、由于常平架置平重力仪的精度较低现已为陀螺稳定平台代替。若垂力仪安装在陀螺稳定平台上，平台长周期偏离值小于s，布隆尼效应可忽略不计;平台随水平加速度作周期性晃动时，将产生短周期晃动误差这也要求平台能予以消除，（三）垂直加速度影晌 这是因波浪或机器震动等因索引起的周期性垂直加速度对重力的影响。理论上，只要在一个时间段1通常在3-5，;U内进行观测，取观测的平均值，就

31、可以消除垂百加速度的影响。实际上，垂直加速谩的振幅往往很大，在平静海况下可达;在较恶劣海况下可达l00，l0去u，因此它的变化范围远远超出重力仪的读数范围。为了解决这个问题，一般采用黏滞性很大的液体或强磁场逆行强阻尼，削弱这种周期性垂百加速度的幅度，或采用数字滤波的方法予以消除。时周期相同、相位差于的垂直加速度和水平加速度共同作用在摆杆上的一种效应。一般足由仪器本身的特殊装置测算后自动改正。海洋重力测量的精度，除丁受重力仪的误差影响外在很大榷度上取决于海上导航定位的精度。三、海洋重力观测值的校正对海洋重力观测值进行的校正包括下列几种。（一）纬度校正与陆上重力测量应用的纬度校正相同。（二）高度校

32、正一般不必要。只有在与码头上的陆地基点联接时才做高度校正。（三）布格校正根据测深仪器得到的海水的深度计算布格校正。计算方法是假定海水被下伏岩石所取代这样的布格校正存在一些问题，将在第五章进行讨论。1地形校正 与陆上地形校正下同，当在海面进行重力观测咐，海底的地形起伏引起的地形影响石正值也有负值1内特尔顿，19871。第七节 航空重力测量 常规的地面重力测量与其他的地球物理方法相比相当简便快速和经济。加果把重力仪安装在飞机或直升飞机上进行观测一定会加快野外测量的速度;而且能够解决地面测虽中难以解决的某些问题 当然在高速运动的飞机上面测量重力值，必然会遇到地面测量所没有的新问题 例如，地面测量的重

33、力仪，其灵敏系统足在静止的条件下读数这样才不会受到除所测量的重力加速度以外的力 1加速度1的影响;但是在运动的飞机上没有这个条件。在飞机上进行重力测量有什么样的航空重力测量系统7目前航空重力测虽系统的水平及精度怎样?这些系统能够解决什么样的问题?在这一部分进行介绍 一、航空重力测量的优越性及应用 航空垂力除了非常明显的高速测量的优点外，与地面重力及其他的地球物理方法相乱 还具有下列优越性。旧不受测区条件的限制。空中飞行能够无限制地迸人任何勘探目标。对于高山、丛椒 沙漠、沼泽，特别是在海岸线过渡带或陆-水分界处都易于进行夷力测虽。不受地形起伏的影响。航空重力数据在一个水平面上市 不像地面重力在变

34、化的基准面即在起伏面上采集地形校正误差和近地表小的横向密度变化引起的重力效应大大减小。刀不受假频的影响。航空重力能够连续地对数据取样和处理。在地面重力中由于取样不够密而普遍存在的假频问题在航空重力数据中并不存在，41空中观测还可以解决的问题。重力数据中包含的近地表地球物理噪音、地形影吼都可以通过飞行高度采消除。如果存在已知的地质噪音源，例如能够影响重力测量值的近地表小构造喀斯特地形，或者不规则的沉积等在一个适当的高度飞行可以消除这些特征的影响。在设计飞行时，可以在三维空间测量，这就可以根据在不同高度的垂力值评价所研究的构造。引可以在一条测线上同时采集两种不同岩石性质的数据集，例如同时测量重力及

35、磁力愧解释过程能够应用这些不同的测虽值以惟断地质情况，得到更为可信的解释结果。所需费用比地震法低得多。三、航空重力测量的校正问题 在飞行状态下进行的航空重力测量，重力仪必然受到飞机运动所产生的加速度的垂向分量的影响。为了得到真正的重力加速度，需要进行校正消除下列干扰的影响;（一）飞机发动机的震动 这种震动的运动频率很高但幅度不大，通常用机械方法消除。（二）垂向加速度扰动 垂向加速度扰动是气流使飞机高度变化引起的;扰动虽级很大，即使平隐飞行，也有数千甚至数万数值。必须控制飞机的&行高度，精确地定位和测虽飞机的航氏高程目前常用GPs和数字滤波确定垂向加速度。采用滤渡方法可以消除这种影响。（三）水平

36、加速度扰动 重力仪垂向由陀螺平台保障。由于陀螺平台未能真正保持水平会引起水平加速度扰动。（四）交叉耦合效应 当飞机的水平加速度和垂向们速废的频率一样而相位不相同时，摆杆式重力仪将产生厄缶效应（五）厄缶效应由于飞机运动产生的附加离心力的影响。当飞机沿东两方向飞行时，厄击效应具有很例如，当飞机速度为要使击校正准确到，必须使确定飞行速度的精度过到或精确到1/2000。当飞机沿正南或正北方向飞行时，厄笛效应为零。但是飞行速度在的情况下，只要偏离航线，就要产生的厄缶效应。通过选择量飞行方向减小厄缶效应的影响，（六）地形影响 与海洋重力测量类似，如何消除观测面下方地面起伏影响，是航空重力测量中一个严重的问

37、题。区别地球重力对仪器引起的加速度及飞机垂向运动引起的加速度，是一个必须解决问题。如果测量仪器是一台重力梯度仪而不是重力仪，这个困难会得到克服。四、我国的航空重力测量西安测绘研究所以此重力仪为核心，建立了航空重力测量系统。2002年11月通过了这个系统的鉴定。八节 地下重力测量 地下重力测量是指在钻井、竖井中垂直地进行，以及在矿区的不同平巷中水平或垂直地进行的重力测量，在钻井或竖井中的重力测量是研究重力垂直分量随深度的变化，该变化是由地下密度不均匀体的垂向及横向位置的变化所引起的。对于一口井而言，重力垂直分量的变化主要足由仪然与地下密度不均匀体之间垂向距离的变化，以及密度不均匀体与围岩之间的密

38、差所引起的。因此井中重 力测量可以提供垂向的密度变化。坑道中的重力测量若只在一个坑道中进行，泽其原理与地面类似。若在多层坑道中进行重力测量时，则可提供不同深度处密度变化的资料早在19世纪及20世纪初，就有人做过地下重力测量工作;但地下重力测量的实际应用在20世纪50年代初才正式开始。把地下垂力测量测得的密度值与取自同一矿井中标本的密度值作了比较，提出根据地下垂力测量值计算密度值的基本公式 二、井中重力测量 井中重力测量主要测量穿越岩石的垂向密度变化及井周围岩石的横向密度变化。井中重力测量通过在井中一系列根据测井图选定的测点停放井中重力仪及读数来进行。测出一系列的重力垂直变化及相应深度差，就可由

39、4-6式汁算出岩层的密度。三、井中重力测量的应用井中重力测量具有下列儿个方面的用途。储集层评价。确定孔隙度，精度可以达到0.05%。沉积盆地的密度规律研究，精确估估计井中的地层密度。在油气田的勘探与开发中，可用于确定天然气饱和带等。第九节 重力梯度测量 常规重力测量观测重力位的铅垂一次导数，重力梯度测量可以得到重力位的二次导数。一、重力梯度测量的优越性 与重力测量相比，重力梯度测量具有下列优点:1)重力梯度异常能够反映场源体的细节，即具有比重力本身高的分辨率。常规重力仪只测量重力场的一个分量(铅垂分量)，梯度仪测量中多个信息数据9格重力场梯度丈量分量重的5项。三、重力梯度计算值的应用扭秤梯度仪

40、没有得到广泛的应用，其原因并非重力梯度值本身没有价值，而是测量仪器的缺点，重力异常梯度的固有优势在于它是重力异常的变化率，反映了地下的密度突变起的重力异常的变化，因此它具有比重力异常更高一级的分辩率。虽然没有方便的、高精度的梯度仪，但是重力梯度值在国内外一直没有停止使用。没有实际测量的梯度值，人就应用理论公式或频率域方法，把重力异常测虽值变换为各次导数 近50年来，重力二次导数法作为从叠加异常中分离局部异常的主要方法之一，一直在石油及金属矿勘探中用于突出局部构造或岩体、矿体引起的局部异常，以发现它们的水平位置 至今，这个方法还没有失去它的作用。重力梯度异常是应用重力法寻找断裂的主要根据。这是因

41、为具有垂直位移的断裂可以看做是一些台阶，而重力梯度对于台阶的棱边特别敏感，根据重力剖面向上延拓值水平二次导数的零点位置的横向偏移，在已知模型上顶面深度已知的条件下，可以求出水平板模型斜截面的倾角、水平厚度及位置。重力异常梯级带清楚地显示出大断裂的水平位置。然而一些控制油气藏或矿体的次级断裂被较大的构造所掩盖。应用重力铅垂二次导数的相关分析，能够有效地发现次级断裂。目前世界上应用较多的一种直接探测与油气藏有关的低密度体的方法，采用的重力场要素就是经过归一化的重力梯度值。利用理论公式将重力异常变换为各种重力高次导数或重力梯度值，已经表现出比重力异常好的优越性，但是计算值毕竟不是实测值。与实际测量值

42、相比，计算值有两大缺点。第一，理论模型计算表明，由一些理论公式计算出的重力高次导数比模型理论值多，无法用于定量解释。与实测值相比，计算结果比较光滑、规整缺少实际地质体引起的异常细节。第二，把重力异常变换为重力高次导数的频率域变换方法，实际上是一种高通滤波器。这个滤波器除了突出叠加异常中的局部异常外，特别放大了由比探测目标小的地质体所引起的重力效应及观测误差，即高频干扰，计算出了许多虚假的导数异常。这是重力数据处理、解释中经常面对的难题。四、应用重力仪测量重力垂直梯度值 显然，实测值比计算值要准确、可靠得多。在重力场要素中，重力垂直梯度即重力梯度在铅垂方向上的投影比较容易测量。没有梯度仪人们就利

43、用一台重力仪在不同高度位置测量以计算梯度值。在一个测点的两个不同高度处的重力差值除以高差便可得到近似的重力垂直梯度。实际上，重力垂直梯度的测量已经有很长的历史。我国的重力垂直梯度测量工作开展得比较晚，目前，重力垂直梯度测量己经用于解决下列问题:探测浅部地质构造;探测小型断裂;在坑道中估计上下两坑道间的密度值；探测小地质体的位置;以及对高精度重力测量进行垂直梯度校正等等。第十节 卫星重力测量（略）卫星重力学是将卫星当做地球重力场的探测器或传感器，通过对卫星轨道的摄动及其参数变化观测，以此研究和了解地球重力场的变化。因此研究地球重力场就不只局限于应用天文、大地和地面重力测量资料，利用卫星观测资料建立全球重力场模型和确定大地水准面的理论和技术得到了迅速发展。1966年首次利用卫星轨道摄动分析理论和地面重力资料建立了B阶地球重力场模型，并出版了卫星大地测量理论一书，奠定了卫星重力学的理论基础。一、地球重力场模型 研究和确定地球重力场，其实是确定地球的重力异常场(扰动重力场)，即地球重力场的基本参数，包括位异常（扰动位）、重力导常、大地水准面差距、垂线偏差等。这些基本参数可通过如下数学函数来表达：这是以球谐函数级数形式表示的地球引力位。