重力資料的地質(zhì)解釋及應(yīng)用實例

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1、第六章重力資料的地質(zhì)解釋及應(yīng)用實例地球科學(xué)與工程學(xué)院E-mail:chunguan-zhang@163.com123456重力工作的基本流程采集外部校正內(nèi)部校正處理地質(zhì)解釋布格異常正常場校正中間層校正高度校正地形校正數(shù)學(xué)物理方法與儀器有關(guān)的校正各類異常平面剖面圖平滑趨勢分析各類導(dǎo)數(shù)計算上下延拓7地質(zhì)解釋要獲得地質(zhì)解釋的良好效果,一般應(yīng)注意以下幾方面的問題：1)分析與檢查用于解釋的基礎(chǔ)資料-重力異常,是否是所研究的地質(zhì)因素引起的異常,并且滿足精度要求及必須的詳細程度,這是能否取得地質(zhì)效果的前提條件。2)要研究和分析在一個工區(qū)內(nèi),不同的研究對象引起的重力異常之

2、間,以及研究對象與非研究對象(或干擾因素)所引起的重力異常之間,是否具有反映其特征的差異。83)對異常的解釋一般是從“讀圖”或異常識別開始。即使是研究局部構(gòu)造或礦體的賦存情況,都必須從區(qū)域地質(zhì)環(huán)境入手,先把握全局,然后深入到局部。所以首先應(yīng)對異常進行分區(qū)或分類,分析研究各區(qū)(類)異常特征與區(qū)域地質(zhì)環(huán)境可能的內(nèi)在聯(lián)系,在此基礎(chǔ)上才有可能對各區(qū)內(nèi)的局部異常形成的地質(zhì)因素做出合理的解釋。4)對異常的解釋必須遵循從已知到未知的原則。因為相近的地質(zhì)條件引起的異常具有相似的特征,所以在對局部異常的解釋中,可以遵循這個原則。95)鑒于重力異常的復(fù)雜性,各種數(shù)據(jù)處理及解釋

3、方法又都有自身的局限性,因此應(yīng)針對解釋的具體地質(zhì)任務(wù)和條件選用相應(yīng)的方法,并通過試驗確定有關(guān)的參數(shù)(如延拓高度、濾波窗口大小等),從中選取效果最佳的解釋方案。6)一方面,應(yīng)收集工區(qū)內(nèi)相應(yīng)的地質(zhì)、鉆探、物性和其他物(化)探資料,盡可能地增加已知條件或約束條件,限制反問題的多解性。另一方面,只有綜合其他物探方法的解釋成果,才能從不同側(cè)面對引起異常的場源性質(zhì)、產(chǎn)狀等做出較為合理而正確的判斷,為重力異常的解釋提供印證、補充或修改。107)有條件時,應(yīng)對已解釋的異常開展一定的驗證工作。這樣做,一方面可以評價解釋的可靠性;另一方面,特別是在出現(xiàn)矛盾、解釋失敗時可以分析

4、原因、尋找正確的答案,并會更加深化對異常的解釋和積累成功的經(jīng)驗,以提高今后重力資料在地質(zhì)解釋中的成功率。11第一節(jié)重力資料在研究地殼深部構(gòu)造及地殼均衡作用中的應(yīng)用第二節(jié)重力資料在區(qū)域地質(zhì)研究中的應(yīng)用第三節(jié)應(yīng)用實例內(nèi)容提要12第一節(jié)重力資料在研究地殼深部構(gòu)造及地殼均衡作用中的應(yīng)用13一、均衡的發(fā)現(xiàn)1735年和1745年間，布格(Bouguer)領(lǐng)導(dǎo)的法國大地測量隊，在秘魯測量子午線的弧長，就是這一觀測導(dǎo)致了均衡理論的發(fā)現(xiàn)。他們認為，安第斯山(Andes)對鉛垂線會有一個水平引力，而這一引力會引起鉛垂線方向發(fā)生局部變化。測量中發(fā)現(xiàn)，觀測到的垂線偏差比理論上計算

5、的、已知的安第斯山地形起伏引起的數(shù)值要小得多。14均衡的發(fā)現(xiàn)示意圖如果沒有安第斯山(MA),地下物質(zhì)密度分布是均勻的,則P點的鉛垂線方向如G1所示。由于安第斯山(質(zhì)量中心為O1)引力g1的作用,鉛垂線方向變?yōu)镚2,垂線偏差為φ1。實際上,觀測到的垂線偏差為φ2,比理論上計算出的數(shù)值φ1要小得多。這一現(xiàn)象可能是由于山下的質(zhì)量虧損引起的。151854年，英國學(xué)者普拉特在喜馬拉雅山脈附近發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。根據(jù)地形計算，估計垂線偏差為28”，但實際上只有5”。上述兩個現(xiàn)象說明下伏質(zhì)量虧損。1889年，Dutton引用“均衡”(isostasy)來解釋這一現(xiàn)象。16二、

6、均衡原理在地下某個深度(稱為補償深度)的下面，地球內(nèi)部的壓力是流體靜壓力或靜水壓力，這就意味著在補償深度處單位橫截面上覆柱體的重量，必須完全是相等的；地球曲率的小的校正會造成一些差別。如果在地球的表面存在過剩的負載，如山脈，洋脊或冰帽，那么如果達到了均衡，在這個表面之下，補償深度之上，一定存在一個等效的補償質(zhì)量的虧損；對于海洋，這樣的虧損負載會出現(xiàn)相反的情況。1718均衡是阿基米德原理在地球最上部地層的應(yīng)用。均衡運動和其他類型的垂向運動對于地殼的影響表明，橫向流動可能出現(xiàn)在補償深度之下相對弱的，稱為軟流圈的地區(qū)；而上覆的比較強的巖石圈，或由于彈性彎曲，或是

7、由于斷裂和流動，一定達到了均衡平衡。19三、均衡假說1855年，地球物理學(xué)家提出了幾種主要的均衡假說，每一種假說都試圖解釋補償?shù)乇淼匦纹鸱南路|(zhì)量分布的形態(tài)。201、普拉特假說(Pratt,1855)假定在補償深度之上,地殼的密度是橫向變化的,這個變化依賴于上覆地形起伏的高程。均衡條件要求式中:D是補償深度;h是地形起伏的高度;σ是下伏物質(zhì)的密度。如果考慮地球的曲率,需要一個小的校正。根據(jù)普拉特假說,山脈的下方是異常低密度的巖石,并延伸到補償深度;而海洋下伏了密度比較高的巖石。地形高低不同的柱體,其密度各不相同。美國大地測量學(xué)家Hayford在20世紀初

8、發(fā)展了這個假說,他任意地把補償深度取為113.7km。21普拉特地