重力勘探—重力資料的解釋.doc

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1、第五章重力資料的解釋經(jīng)過各種校正的重力觀測數(shù)據(jù)在進行必要的數(shù)據(jù)處理之后、便是局部重力異常(剩余重力異常)，它單一地反映了研究對象產(chǎn)生的重力異常場，通過對重力異常場特征的分析，研究引起異常的地質(zhì)原因，就是重力異常的解釋問題。定性解釋主要是推斷引起異常的地質(zhì)原因，確定異常源的形態(tài)、圍、大致埋藏深度。定量解釋是在定性解釋的基礎(chǔ)上，對異常源的深度、大小、產(chǎn)狀等進行定量計算?！?.1重力異常解釋的基本概念重力觀測資料校正、處理→局部異常：單一反映研究對象產(chǎn)生的異常。一、數(shù)學(xué)物理解釋與地質(zhì)解釋1、數(shù)學(xué)物理解釋根據(jù)異常分布特征和工區(qū)的地球物理條件來確定異常質(zhì)量的形狀、大小

2、、埋深和在地面上的投影位置。有條件時進一步確定異常質(zhì)量的產(chǎn)狀要素、剩余質(zhì)量等。2、地質(zhì)解釋結(jié)合工區(qū)的地質(zhì)條件和特點，對質(zhì)量異常作出地質(zhì)上的判斷。→→說明引起異常的地質(zhì)原因和對異常作出地質(zhì)結(jié)論。二、正問題與反問題為了正確地進行解釋推斷，就必須了解重力異常與各種地質(zhì)因素(異常場源)之間的相互關(guān)系，包括數(shù)量關(guān)系。1、正問題根據(jù)已知異常源(地質(zhì)體)的形狀、大小、深度、產(chǎn)狀和物性，用數(shù)學(xué)物理方法研究它引起重力異常的分布規(guī)律、幅度大小和形態(tài)特征等，稱為重力異常的正演問題，簡稱正問題。解正演問題，一般都把自然界中某些地質(zhì)休簡化為簡單幾何形體(例如把等軸狀的地質(zhì)體近似地抽象

3、成球休，垂直斷層近似為垂直臺階等)，這是為了研究問題方便。當(dāng)?shù)刭|(zhì)體的形狀和密度分布比較復(fù)雜時，技照場的疊加原理，可把它劃分成若干簡單形態(tài)的地質(zhì)體，然后計算每一部分的重力異常并把它們累加起來，這樣簡單幾何形體的正演問題也就成了復(fù)雜形體正演問題的基礎(chǔ)。此外，還往往把密度大致均勻的介質(zhì)宏觀上作為均勻介質(zhì)來研究。由上述可見，當(dāng)用某種簡單形體的物理模型來代替真實的地質(zhì)體時，總會產(chǎn)生一定的誤差，只不過這種誤差不致于影響對重力勘探的要求。2、反問題根據(jù)重力異常的形態(tài)、幅度大小和分布規(guī)律等特征，來確定異常源的形狀、大小，位置和產(chǎn)狀等參數(shù)，稱為重力異常的反演問題，簡稱反問題。

4、目前使用的方法較多，如特征點法，切線法、選擇法等。三、重力反問題的多解性1、場的等效性：如果不改變包含在引力等位面物質(zhì)的總質(zhì)量，而重新分布其密度，只要使原來的等位面保持形狀大小不變，則密度的重新分布與這一等位面和等位面外引力場的分布無關(guān)。（不同的物質(zhì)密度和質(zhì)量分布可能引起相同的異常場。）例如，一個球形礦體，在地表引起的異常決定于它的剩余質(zhì)量和觀測點到球體中心的距離，進行反演計算，不能單獨確定它的深度和密度值，從數(shù)學(xué)上講，如果保持其剩余質(zhì)量不變，中心深度也不變．則球體的剩余密度和半徑大小可有無窮多個值，但它們產(chǎn)生的異常都是相同的。2、觀測數(shù)據(jù)總是離散的、有限的

5、：重力測量只能觀測到地表的異常值，而不是全部空間的場值；根據(jù)片面的場的分布，往往也不能唯一地確定場源的分布情況。3、實測異常總是包含一定誤差。小誤差→模型參數(shù)大變化。因此，有必要研究工作地區(qū)的地質(zhì)資料、巖石的密度資料，以及掌握地質(zhì)規(guī)律，從而減少多解性帶來的困難。通過對各種資料的綜合分析，解反演問題時就可以附加—些條件，以便對反問題的解有某些限制。例如球體的例子，如果密度值確定了，則其半徑大小就可以得到唯一解。在有條件的地方，選擇有代表性的異常，可進行鉆探工作加以驗證，以提高全區(qū)解釋的質(zhì)量。四、解正演問題的基本公式地下各種密度異常體在其質(zhì)量分布區(qū)之外引起的重力

6、異常（包括導(dǎo)數(shù)異常），都是根據(jù)相應(yīng)的積分公式計算的。在計算中，一般取地面直角坐標(biāo)系，把地面當(dāng)成水平面，x軸和y軸位于該平面，z軸垂直向下，于是地球部任一密度異常體（如圖）在其外部空間一點A（x,y,z）的引力位為（1）式中—密度異常體部的剩余質(zhì)量元，，其坐標(biāo)為；—質(zhì)量元的體積，；—剩余密度，把它視為常數(shù)；—觀測點到的距離，式（1）在積分號下對被積函數(shù)沿z方向求偏導(dǎo)數(shù)，即得到該密度異常體在P點產(chǎn)生的重力異常為（2）跟不同坐標(biāo)方向求偏導(dǎo)數(shù)，還可以得到重力位的高階導(dǎo)數(shù)異常的基本公式。將式（2）對積分，積分區(qū)間由到，便可得到沿y軸方向無限延伸的二度體異常的正演公式，

7、即（3）該積分在二度體的整個橫截面S上進行。§5.2簡單規(guī)則形體的正、反問題粗略估計或準(zhǔn)確計算地質(zhì)體的產(chǎn)狀要素時，一些規(guī)則形體總是起著重要的作用，因為不僅自然界許多地質(zhì)體可近似作為規(guī)則形體看待，而且任何復(fù)雜形體部可以分解為許多不同大小的規(guī)則形體。為了簡化討論，我們假設(shè)形體孤立存在、密度均勻、地形平坦、所取剖面皆為中心，對于三維體，是指通過其幾何中心的剖面，對于二維體，是指垂直于面。所謂中心剖面走向的橫剖面。一、球體（點質(zhì)量）自然界中一些等軸狀地質(zhì)體，例如鹽丘、礦巢等，都可以近似當(dāng)作球體來研究。若球的密度大于圍巖密度，則剩余質(zhì)量M將引起正異常密度均勻分布的球體

8、可作為剩余質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點看待，球體在地面某點P