1、重力勘探数据采集重力勘探数据采集:野外测量仪器及系统野外测量仪器及系统重力野外测量方法技术重力野外测量方法技术野外测量资料整理野外测量资料整理(重力异常计算重力异常计算,密度数据测量与分析密度数据测量与分析)第二讲 重力勘探仪器与测量技术1重力测量仪器重力测量仪器 1. 绝对重力测量仪绝对重力测量仪2. 相对重力测量仪相对重力测量仪二二. 重力测量方法重力测量方法1. 重力测量的地质任务重力测量的地质任务2. 重力测量的技术设计重力测量的技术设计第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力野重力野外测量外测量简介简介第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力测量的原理重力测量的原理为了发现为了发现由地下地由地下
2、地质构造质构造或矿体引或矿体引起的微小起的微小重力变重力变化，高灵化，高灵敏度的重敏度的重力仪是力仪是必不可少必不可少的测量工的测量工具。具。第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力测量的原理重力测量的原理任何与重力有关的物理现象都可以用来测量重力任何与重力有关的物理现象都可以用来测量重力.自由落体自由落体摆的摆动摆的摆动弹簧在重荷作用下的伸长弹簧在重荷作用下的伸长物体在有阻尼液体或气体中运动物体在有阻尼液体或气体中运动液体的毛管上升液体的毛管上升第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力测量的动力法和静力法重力测量的动力法和静力法动力法动力法:观测某种与重力现象有关的运动来测量重观测某种与重力现象有关的运
3、动来测量重力力.如自由落体法如自由落体法,振摆法振摆法.静力法静力法:利用测定某种与重力有关的重力平衡现象利用测定某种与重力有关的重力平衡现象来测量重力来测量重力.常用于重力的相对测量常用于重力的相对测量.一般一般,静力测量静力测量法测量重荷在重力作用下产生的线位移或角位移法测量重荷在重力作用下产生的线位移或角位移.重力测量的原理重力测量的原理一切与重力有关的物理一切与重力有关的物理现象都可以用其相应的现象都可以用其相应的原理来测量重力原理来测量重力其一：自由落体其一：自由落体第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力测量的原理重力测量的原理一切与重力有关的物理一切与重力有关的物理现象都可以用其相应的
4、现象都可以用其相应的原理来测量重力原理来测量重力其二：弹簧重物平衡系统其二：弹簧重物平衡系统 mass-spring system第二讲 重力勘探仪器与测量技术重力测量的原理重力测量的原理一切与重力有关的物理一切与重力有关的物理现象都可以用其相应的现象都可以用其相应的原理来测量重力原理来测量重力其三：摆的摆动其三：摆的摆动 oscillation of a pendulum第二讲 重力勘探仪器与测量技术1重力测量仪器重力测量仪器 1. 绝对重力测量仪绝对重力测量仪1)自由下落法绝对重力仪自由下落法绝对重力仪20012123112123122112112,2(/)21212S=NTThhv tg
5、tSxx SxxTtt TttSTSTgTTSS，因此，要求精确得到 ，和 ，1重力测量仪器重力测量仪器 1. 绝对重力测量仪绝对重力测量仪1)自由下落法绝对重力仪自由下落法绝对重力仪2)上抛法绝对重力仪上抛法绝对重力仪221214123222413211(),()228()()21,2,3,41122imvmvmgHvg ttvg ttHgHNttttHti能量守恒定律，因此，要求精确得到和 ，F我国是当今少数几个能进行绝对重力测量的国家之我国是当今少数几个能进行绝对重力测量的国家之一一.F国家计量科学院从国家计量科学院从1964年开始研制下落式绝对重力年开始研制下落式绝对重力仪仪,1979
6、年制成准确度为年制成准确度为1g.u.1g.u.的固定式仪器的固定式仪器. .F19801980年制成年制成NIM-INIM-I型可移式仪器型可移式仪器, ,准确度为准确度为0.2g.u.0.2g.u.F19851985年制成年制成NIM-NIM-型型,NIM-,NIM-型可移式仪器型可移式仪器, ,准确度准确度为为0.14g.u.0.14g.u.F目前世界上最先进的可移式仪器为法国和意大利的目前世界上最先进的可移式仪器为法国和意大利的产品产品, ,均采用上抛法均采用上抛法, ,准确度为准确度为0.05g.u.0.05g.u.1. 绝对重力测量仪绝对重力测量仪2.相对重力测量仪相对重力测量仪1
7、) 工作原理工作原理基本原理：基本原理：Hookes Law组成组成:重荷和弹簧组成灵敏系统重荷和弹簧组成灵敏系统2.相对重力测量仪相对重力测量仪1) 工作原理工作原理01102202121()(),()(),SCmgk SSmgk SSmgk SSkgggSSC Smk mg 只要固定，重力差就与重物的位移差成正比，比例系 重力的格值，用它重物的位移量算成重力差。2) 重力仪构造上的要求重力仪构造上的要求重力平衡系统重力平衡系统(灵敏系统灵敏系统)- 用于感受重力的变化用于感受重力的变化;测读系统测读系统-用于观测平衡体的移动用于观测平衡体的移动;对弹簧称式重力仪的分析对弹簧称式重力仪的分析
8、:全值重力场下全值重力场下(=107g.u.)弹簧伸长弹簧伸长10cm一个半径为一个半径为50m,中心埋深中心埋深100m,剩余密度剩余密度0.5g/cm3的球的球体在中心上方的最大重力异常体在中心上方的最大重力异常2g.u.,该异常引起的该异常引起的弹簧长度变化弹簧长度变化2*10-6mm.可见重力仪要灵敏地感受这一微小变化可见重力仪要灵敏地感受这一微小变化,并测出这一变并测出这一变化需要在仪器结构上进行精心的设计化需要在仪器结构上进行精心的设计.因此因此,对仪器构造上的要求对仪器构造上的要求:a)有较高的灵敏度以感受重力的微小的变化有较高的灵敏度以感受重力的微小的变化;b)测读系统有足够放
9、大能力测读系统有足够放大能力,以分辨平衡体微小变化以分辨平衡体微小变化;c)有较大的动态范围有较大的动态范围,能测量较大的重力变化能测量较大的重力变化;d)读数与重力变化之间的换算方法简单读数与重力变化之间的换算方法简单;2.相对重力测量仪相对重力测量仪2.相对重力测量仪相对重力测量仪1) 工作原理工作原理一个有恒定质量的物体在重力场中的重量随重力一个有恒定质量的物体在重力场中的重量随重力g的变化而变的变化而变化化,若用另外一种力或力矩来平衡这种重力或重力矩的变化若用另外一种力或力矩来平衡这种重力或重力矩的变化,则通过对该物体平衡状态的观测则通过对该物体平衡状态的观测,就可能测量出重力的变化就
10、可能测量出重力的变化或两点间的重力差或两点间的重力差.用于相对重力测量的仪器就是根据物体的平衡状态的观测来测用于相对重力测量的仪器就是根据物体的平衡状态的观测来测量重力的变化量重力的变化.按物体受力产生位移的方式不同按物体受力产生位移的方式不同,重力仪可分为平移式和旋转重力仪可分为平移式和旋转式两大类式两大类.日常生活中使用的弹簧称原理上与平移式重力仪相同日常生活中使用的弹簧称原理上与平移式重力仪相同.2)平衡系统的性能平衡系统的性能下图以旋转式重力仪为例下图以旋转式重力仪为例,介绍灵介绍灵敏系统的性能敏系统的性能1带重荷带重荷m的摆杆的摆杆,3-枝杆枝杆,2-主弹簧主弹簧在平衡体静止时的平衡
11、方程在平衡体静止时的平衡方程:0( , )( )gMMgM2.相对重力测量仪相对重力测量仪( , )( , )( )0( , )( , )( )ggggMgdgMgdMdgMgdgdgMgM 利用上的基本平衡方程器的角敏度角敏度的系：因此，提高敏度的大途是：增大分子值增大分子值; 减小分母值减小分母值增大分子即增大重荷增大分子即增大重荷m及平及平衡体质量中心到转轴衡体质量中心到转轴o的距离的距离L,结果是增大仪器的重量和结果是增大仪器的重量和体积体积,也使干扰因素影响加大也使干扰因素影响加大,一般不采用一般不采用. 减小分母即减小平衡系统的减小分母即减小平衡系统的稳定性稳定性,但又要使其处于稳
12、定但又要使其处于稳定的状态的状态,即使分母趋于零即使分母趋于零,而不而不等于零等于零,则其灵敏度可达到任则其灵敏度可达到任意需要的程度意需要的程度.为实现这一要求为实现这一要求,可采用加助可采用加助动装置的办法动装置的办法, 倾斜观测法倾斜观测法,适当布置主弹簧的办法适当布置主弹簧的办法.2.相对重力测量仪相对重力测量仪3) 测读系统的性能与零点读数法测读系统的性能与零点读数法 测读系统包括放大部分和测微部分测读系统包括放大部分和测微部分放大部分放大部分:光学放大光学放大,光电放大或电容放大等装置光电放大或电容放大等装置;测微部分测微部分:测微读数器或自动记录系统测微读数器或自动记录系统;现代
13、重力测量仪都采用补偿法进行观测现代重力测量仪都采用补偿法进行观测/读数读数,即采即采用零点读数法用零点读数法.第一步第一步,选择某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置选择某一平衡位置作为测量重力变化的起始位置;第二第二,重力变化后重力变化后,通过放大装置观测零点位置的偏离情况通过放大装置观测零点位置的偏离情况;第三第三,用另外的力补偿重力的变化使平衡体回到零位置用另外的力补偿重力的变化使平衡体回到零位置,通过测通过测微器上的读数记录重力变化微器上的读数记录重力变化;2.相对重力测量仪相对重力测量仪4) 重力仪精度的影响因素重力仪精度的影响因素温度影响温度影响:温度使仪器各部件热胀冷缩温度使仪器
14、各部件热胀冷缩,各着力点之间各着力点之间的相对位置发生变化的相对位置发生变化.弹簧的弹力系数和空气的密度也弹簧的弹力系数和空气的密度也是温度的函数是温度的函数. 以石英弹簧为例以石英弹簧为例: 弹性系数为弹性系数为12010-6,温度变化温度变化1度度,相当于重力变化相当于重力变化1200g.u.(全重力值全重力值107) 消除温度影响消除温度影响:选用受温度影响小的材料选用受温度影响小的材料;附加温度自动补偿装置附加温度自动补偿装置;采用电热恒温辅助装置使仪器温度基本不变采用电热恒温辅助装置使仪器温度基本不变;2.相对重力测量仪相对重力测量仪气压影响气压影响:气压变化使空气密度变化气压变化使
15、空气密度变化,改变平衡系统所改变平衡系统所受的浮力受的浮力,在仪器腔内形成额外的气流在仪器腔内形成额外的气流.消除方法消除方法:将弹性系统放在真空内将弹性系统放在真空内;在与平衡方向的反方向上加一个等体积矩的气压补偿装置在与平衡方向的反方向上加一个等体积矩的气压补偿装置;电磁力的影响电磁力的影响摆杆在摆动时摆杆在摆动时,与残存的空气摩擦产生静电与残存的空气摩擦产生静电,静电荷不断积累使静电荷不断积累使仪器读数发生变化仪器读数发生变化.消除方法消除方法:在平衡体附近加适量放射性物质在平衡体附近加适量放射性物质,使空气游离而将电荷放电使空气游离而将电荷放电;将弹性系统消磁将弹性系统消磁,并用磁屏蔽
16、并用磁屏蔽;2.相对重力测量仪相对重力测量仪安置状态不一致的影响安置状态不一致的影响:重力仪在各测点的安置不可能完全重力仪在各测点的安置不可能完全一致一致,因而因而,摆杆与重力的交角会变化摆杆与重力的交角会变化,从而从而,测量的重力中包含交测量的重力中包含交角变化的影响角变化的影响. 消除方法消除方法:使平衡体的质心与摆杆水平转轴所构成的平面为水平时平衡使平衡体的质心与摆杆水平转轴所构成的平面为水平时平衡体的位置作为重力的零点位置体的位置作为重力的零点位置;零点漂移的影响零点漂移的影响:弹性弹性重力仪的弹性元件重力仪的弹性元件,在重力等的长期作用在重力等的长期作用下下,会产生蠕变和弹性疲劳等现
17、象会产生蠕变和弹性疲劳等现象,使弹簧随时间产生微笑永久使弹簧随时间产生微笑永久形变形变,因此因此,会产生不可克服的零点漂移会产生不可克服的零点漂移. 消除方法消除方法:进行零点校正进行零点校正;2.相对重力测量仪相对重力测量仪6)重力仪分类重力仪分类按构造分按构造分:平移式和旋转式平移式和旋转式;按材料及工作原理上分按材料及工作原理上分:石英弹簧石英弹簧,金属金属,振弦振弦,超导超导重力仪重力仪按应用领域按应用领域:地面地面,海洋海洋,航空及井中重力仪航空及井中重力仪;3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪1) 地面重力测量仪地面重力测量仪(1) 石英弹簧重力仪
18、石英弹簧重力仪以国产以国产ZSM-V型仪器为例介绍型仪器为例介绍仪器性能指标仪器性能指标:仪器结构包括仪器结构包括:弹性系统弹性系统,光学系统光学系统,测量系统测量系统弹弹性性系系统统3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器结构仪器结构3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器结构仪器结构3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器结构仪器结构1/2221111110,( -) -( -)()/cos ,sincos()()gA BSx xz zOABDx zxzSxrzrMmgLM 之的距离到的垂
19、直距离重力矩扭力矩3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器的平衡方程仪器的平衡方程:00cos()()( cossin )0gKMMMmgLKr zx 00000:cos00:|cos()sin()( sincos )0cos|sin ifmgLKrzKrzifgmLKrdgdzmLdmgLdgmgLKr zxifdmgLdgmgLKrx 3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器的平衡方程仪器的平衡方程:00:|dmgLifdgKrx3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪1) 地面重力测量仪地面
20、重力测量仪(2) 金属弹簧金属弹簧目前应用较多的金属弹簧重力仪有美国的目前应用较多的金属弹簧重力仪有美国的LaCoste-Romberg公司的公司的L-R重力仪和德国的重力仪和德国的GS型重力仪型重力仪.a) LaCoste-Romberg的的L-R重力仪重力仪该仪器是当今世界公认性能最好的该仪器是当今世界公认性能最好的,精度最高的仪器精度最高的仪器.分为分为D型型(勘探型勘探型)和和G型型(大地型大地型)两种两种.D型型(勘探型勘探型):精度高精度高; G型型(大地型大地型):测程范围大测程范围大.仪器的技术指标仪器的技术指标仪器结构和工作原理仪器结构和工作原理3. 按应用领域分别介绍不同类
21、型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪美国美国Lacoste-Romberg重力仪结构重力仪结构弹性系统构成弹性系统构成:重块重块,称臂称臂,零长弹簧零长弹簧,消消震弹簧震弹簧上下摆杆上下摆杆,连杆连杆测微螺旋测微螺旋;3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪1111111sin(0, ), ( ,)-/sin,sinmglKLdAy B x yx y xydx y LLmglKx yxb平衡方程式3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器结构和工作原理仪器结构和工作原理111sinsin,sincossinsinsin/2()c
22、osmglKybmglKybdgdygymglKyxmgldmgldgKydxdxbddmlifdgmglKyb 即：由 ，读数装置的工作原理读数装置的工作原理3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪仪器结构和工作原理仪器结构和工作原理电容放大读数装置电容放大读数装置A为平衡体的负荷为平衡体的负荷,A1,A2为两块金属板为两块金属板,构成两个构成两个平行板电容器平行板电容器C1,C2. Z1和和Z2为两个电阻为两个电阻,Vi为输为输入频率稳定的电信号入频率稳定的电信号, V0为输出信号为输出信号.A为为A1,A2的正中时电桥的正中时电桥平衡平衡, V0=0由于重力
23、变化由于重力变化,A不处不处A1, A2正中时正中时,电桥不平衡电桥不平衡, V00V0b) 德国德德国德GS型重力仪型重力仪仪器结构仪器结构(前西德前西德ASKANIA仪器厂生产仪器厂生产)3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪弹性系统弹性系统:1气压补偿装置气压补偿装置;2水平悬挂的螺旋状弹簧水平悬挂的螺旋状弹簧;3-在在2腔内反绕的一组弹簧腔内反绕的一组弹簧;起温度自动补偿作用起温度自动补偿作用.4-为支架为支架.5-阻尼盒阻尼盒.6-摆杆摆杆,7-重荷重荷.8-有小球的有小球的空隙空隙,9-测程弹簧测程弹簧. 10-测微弹测微弹簧簧.00000cos()
24、0cossin0:0mgldmLgmgLifmgldmLmgLdggg 平衡方程式敏度3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪GS-11型仪器结构和工作原理型仪器结构和工作原理 超导重力仪超导重力仪1超导载流线圈超导载流线圈2-真空管真空管3-空心超导体小球空心超导体小球4-六快电容极板六快电容极板,构构成平衡电桥成平衡电桥3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪2) 海洋航空和井中重力仪海洋航空和井中重力仪a)概述概述运动中测量重力的特殊问题运动中测量重力的特殊问
25、题航速变化航速变化, ,波浪及气流起伏和机器振动等造成的水波浪及气流起伏和机器振动等造成的水平和垂直加速度的影响平和垂直加速度的影响. .在水平和垂直加速度的周期相等而相位不同时出现在水平和垂直加速度的周期相等而相位不同时出现的交叉的交叉- -耦合效应耦合效应. .因载体做相对于地球的运动因载体做相对于地球的运动, ,使作用在重力仪上的使作用在重力仪上的离心力变化离心力变化, ,而改变了重力的大小而改变了重力的大小, ,这种影响称为这种影响称为厄厄- -缶效应缶效应. .消除上述影响采取的措施消除上述影响采取的措施将重力仪安置在装有陀螺的稳定平台或常平架上将重力仪安置在装有陀螺的稳定平台或常平
26、架上; ;在仪器内部采用专门的装置在仪器内部采用专门的装置, ,限制摆杆在垂直方向限制摆杆在垂直方向运动运动; ;采用强阻尼以减小垂直加速度的影响采用强阻尼以减小垂直加速度的影响; ;针对船只和飞机的航速不同针对船只和飞机的航速不同, ,采取相应的读数方法采取相应的读数方法; ;因入相应的校正因入相应的校正, ,如布朗校正如布朗校正, ,交叉交叉- -耦合校正耦合校正, ,和厄和厄缶校正缶校正; ;3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪b) 海洋重力测量仪海洋重力测量仪LCRLCR船载重力仪船载重力仪GSS-20GSS-20型海洋重力仪型海洋重力仪GSS-30G
27、SS-30型海洋重力仪型海洋重力仪弦线海洋重力仪弦线海洋重力仪CHZCHZ海洋重力仪海洋重力仪3. 按应用领域分别介绍不同类型重力仪按应用领域分别介绍不同类型重力仪弦线海洋重力仪弦线海洋重力仪-绝对重力测量的仪绝对重力测量的仪器器, 是专门为海洋重是专门为海洋重力测量设计的仪器力测量设计的仪器弦线海洋重力仪弦线海洋重力仪2221242,2MgfLLgfK fMgfgKffgf Carson Services航空重力仪航空重力仪LaCoste-Romberg航空重力仪航空重力仪HeliGrav(加拿大加拿大Scintrex公司公司)c) 航空重力测量仪航空重力测量仪20实际实际60年代中期年代中
28、期,经美经美,苏苏,英等国十余年的研制英等国十余年的研制,制制成了第一台能在井孔中成了第一台能在井孔中精确可靠测量重力的井精确可靠测量重力的井中重力测量仪中重力测量仪.当时有两种型号当时有两种型号:ESSO型振弦井中重力仪型振弦井中重力仪;L&R公司研制的仪器公司研制的仪器;d)井中重力测量仪井中重力测量仪二二. 重力测量方法重力测量方法1.重力测量的地质任务重力测量的地质任务区域重力调查区域重力调查能源重力勘探能源重力勘探矿产重力勘探矿产重力勘探水文工程重力勘探水文工程重力勘探天然地震重力勘探天然地震重力勘探2.重力测量的技术设计重力测量的技术设计工作比例尺的确定工作比例尺的确定精度要求及误
29、差分配精度要求及误差分配重力测量的方式重力测量的方式重力测量的有利条件重力测量的有利条件1. 重力测量的地质任务重力测量的地质任务区域重力调查区域重力调查区域重力调查是国土资源区域地质基础工作的一个区域重力调查是国土资源区域地质基础工作的一个组成部分组成部分,一般主要解决以下几个方面的问题一般主要解决以下几个方面的问题: 研究地球深部构造研究地球深部构造. .地壳厚度变化地壳厚度变化, ,深大断裂的部深大断裂的部位及延伸位及延伸, ,上地幔密度的不均匀性以及研究地壳的上地幔密度的不均匀性以及研究地壳的均衡状态均衡状态 研究大地及区域构造研究大地及区域构造, ,划分构造单元划分构造单元; ;研究
30、结晶基研究结晶基底的起伏及内部成分和构造底的起伏及内部成分和构造, ,圈定沉积盆地范围圈定沉积盆地范围, ,以及研究沉积岩系各密度界面的起伏和内部构造以及研究沉积岩系各密度界面的起伏和内部构造. .二二. 重力测量方法重力测量方法 探测和圈定与围岩有明显密度差异的隐伏探测和圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层岩体或岩层,追索两侧岩石密度有明显差异的追索两侧岩石密度有明显差异的断裂断裂,进行覆盖区的基岩地质和构造填图进行覆盖区的基岩地质和构造填图. 根据区域地质根据区域地质,构造及矿产分布规律构造及矿产分布规律,为划分为划分成矿远景区提供重力场信息成矿远景区提供重力场信息. 地球形状的研究地
31、球形状的研究,为导弹为导弹/宇航器飞行提供极宇航器飞行提供极为重要的基础数据为重要的基础数据.二二. 重力测量方法重力测量方法能源重力勘探能源重力勘探 在沉积覆盖区快速在沉积覆盖区快速, ,经济地圈出对寻找石油经济地圈出对寻找石油, ,天然气或煤有天然气或煤有远景的盆地远景的盆地; ;在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造, ,寻找有利寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造于储存油气或煤的各种局部构造; ; 条件有利时可以寻找非构造油气藏条件有利时可以寻找非构造油气藏( (岩性变化岩性变化, ,地层的推地层的推覆覆, ,古潜山及生物礁块储油构造古潜山及生
32、物礁块储油构造) )矿山重力勘探矿山重力勘探 金属非金属矿产的重力测量金属非金属矿产的重力测量,圈定成矿带圈定成矿带; 条件有利时条件有利时,可以圈定成矿体可以圈定成矿体,描述控矿构造描述控矿构造; 直接发现埋深浅直接发现埋深浅,体积大的矿体体积大的矿体,或对已有矿体进行追踪或对已有矿体进行追踪;二二. 重力测量方法重力测量方法水文工程重力测量水文工程重力测量 研究浮土下的基岩面的起伏研究浮土下的基岩面的起伏, 有无隐伏断裂有无隐伏断裂,空洞空洞,以确保工以确保工程的安全程的安全;寻找水源寻找水源, ,如有利于储水的地下溶洞如有利于储水的地下溶洞, ,破碎带破碎带, ,地下河道等地下河道等;
33、; 危岩危岩, ,滑坡体的监测滑坡体的监测, ,地面沉降研究地面沉降研究; ; 发现热岩体发现热岩体,监测地下水的升降监测地下水的升降,水蒸气的补给情况水蒸气的补给情况,以使地以使地热资源合理利用热资源合理利用;天然地震重力测量天然地震重力测量 金属非金属矿产的重力测量金属非金属矿产的重力测量,圈定成矿带圈定成矿带; 条件有利时条件有利时,可以圈定成矿体可以圈定成矿体,描述控矿构造描述控矿构造; 直接发现埋深浅直接发现埋深浅,体积大的矿体体积大的矿体,或对已有矿体进行追踪或对已有矿体进行追踪;二二. 重力测量方法重力测量方法2. 重力测量的技术设计重力测量的技术设计工作比例尺的确定工作比例尺的
34、确定工作比例尺的大小反映了重力测量工作的详细程度工作比例尺的大小反映了重力测量工作的详细程度,所谓的工所谓的工作比例尺即提交的重力异常图的比例尺作比例尺即提交的重力异常图的比例尺.在区域重力调查中在区域重力调查中,基本比例尺有基本比例尺有:1:100万万,1:50万万,1:20万和万和1:10万四类万四类.前两者主要用于调查重力空白区前两者主要用于调查重力空白区; ;后两者主要用于能源普查或区调确定的成矿远景区后两者主要用于能源普查或区调确定的成矿远景区; ;对沉积盆地进行较深入的研究对沉积盆地进行较深入的研究, ,如基底断裂分布研究如基底断裂分布研究, ,寻找古潜寻找古潜山等局部构造可采用山
35、等局部构造可采用: :1:51:5万或万或1:2.51:2.5万万. .二二. 重力测量方法重力测量方法2. 重力测量的技术设计重力测量的技术设计工作比例尺的确定工作比例尺的确定上述几种比例尺基本对应于概查上述几种比例尺基本对应于概查/普查普查/详查详查二二. 重力测量方法重力测量方法2.重力测量的技术设计重力测量的技术设计精度要求及误差分配精度要求及误差分配重力勘探的精度重力勘探的精度,一般用异常的均方误差来衡量一般用异常的均方误差来衡量,包括重力观测包括重力观测值的均方误差值的均方误差,对重力观测值进行校正时各项校正值的均方对重力观测值进行校正时各项校正值的均方误差误差.重力测量的方式重力
36、测量的方式路线测量路线测量一般用于概查和普查阶段一般用于概查和普查阶段,测点沿交通方便的道路测点沿交通方便的道路布置布置,测点大致均匀分布测点大致均匀分布,线距没有严格要求线距没有严格要求.剖面测量剖面测量-用于详查或专门性测量用于详查或专门性测量,剖面线方向垂直地质体走剖面线方向垂直地质体走向向,尽可能通过地质体在地面投影的中心部位尽可能通过地质体在地面投影的中心部位,测点不能偏离测点不能偏离剖面线剖面线,在正常值区在正常值区,点距可适当增大点距可适当增大.面积测量面积测量-是重力测量的基本形式是重力测量的基本形式,可以提供工区内重力异常可以提供工区内重力异常的全貌的全貌.二二. 重力测量方
37、法重力测量方法重力测量的有利条件重力测量的有利条件a)研究目标与围岩有明显的密度差研究目标与围岩有明显的密度差,而且围岩内部而且围岩内部没有明显的密度变化没有明显的密度变化.b)与上覆及下伏地层的密度分界面深度有显著变化与上覆及下伏地层的密度分界面深度有显著变化,且深度不是太大且深度不是太大.c)非研究目标引起的重力变化小非研究目标引起的重力变化小,或通过校正容易消或通过校正容易消除除.d)地表平坦或较平坦地表平坦或较平坦3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定重力仪的静态试验重力仪的静态试验目的目的:了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化,受气温变
38、化的受气温变化的影响大小影响大小,在抽气前后读数的变化及稳定性在抽气前后读数的变化及稳定性.方法方法: 放置于安静放置于安静,通风的楼房一层或平房内通风的楼房一层或平房内,每隔每隔20-30分钟观分钟观测一次测一次,同时记录室内温度同时记录室内温度,连续测量连续测量24小时以上小时以上.3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定重力仪的动态试验重力仪的动态试验目的目的:了解仪器动态混合零点漂移的速率了解仪器动态混合零点漂移的速率,动态观测下动态观测下达到的可能精度达到的可能精度,最佳工作时间范围最佳工作时间范围,最大线性零漂时最大线性零漂时间间隔间间隔.方法方法: 在接近于野外施工
39、条件下进行在接近于野外施工条件下进行,选取具有一定选取具有一定重力差的重力差的2个或多个点个或多个点,采用与施工相同的运输方式采用与施工相同的运输方式,以多次重复观测的方式进行以多次重复观测的方式进行.两点间的单程观测时间间隔约两点间的单程观测时间间隔约10-15分钟分钟,记录温度记录温度.试验时间应超出施工前和收工后试验时间应超出施工前和收工后1小时小时,不少于不少于12小小时时.3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定重力仪的一致性试验重力仪的一致性试验适用多台仪器测量时适用多台仪器测量时,必须进行一致性试验必须进行一致性试验,对不满足精度对不满足精度要求的仪器要求的仪器,需
40、要检修或不参加施工测量需要检修或不参加施工测量.重力仪格值的标定重力仪格值的标定准确标定重力仪的格值是消除系统误差的重要保障准确标定重力仪的格值是消除系统误差的重要保障.仪器仪器出厂时标定的格值会发生变化出厂时标定的格值会发生变化. 重力测量工作开工前和手重力测量工作开工前和手工后工后,必须进行仪器格值的校对必须进行仪器格值的校对,施工中仪器受到强烈震动施工中仪器受到强烈震动后也应进行校对后也应进行校对.3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定格值标定的方法格值标定的方法:已知点法已知点法:在由国家建立的高精度重力格值标定场的具有已知重力差的在由国家建立的高精度重力格值标定场的具
41、有已知重力差的一些点上一些点上,用仪器在这些点上进行多次重复测量用仪器在这些点上进行多次重复测量,得到的独立得到的独立增量数不少于增量数不少于6个个,格值为格值为21/(1)niiCgSgSVSn n cc已知重力值,立增量的平均值精度的算法 3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定倾斜法倾斜法这是利用重力仪的灵敏系统在水平时与倾斜一个这是利用重力仪的灵敏系统在水平时与倾斜一个角时所感受的重力作用不同进行重力仪的格值测定角时所感受的重力作用不同进行重力仪的格值测定. .灵敏系统在不同角度时的重力差值为灵敏系统在不同角度时的重力差值为: :因此因此, ,仪器的格值为仪器的格值为:
42、:倾斜法是在室内进行的倾斜法是在室内进行的, ,与格值标定场标定相比与格值标定场标定相比, ,可可以缩短标定时间以缩短标定时间, ,减少往返开资等减少往返开资等. ./(1 cos )CgSgS (1 cos )gg 3. 重力测量的仪器检查与标定重力测量的仪器检查与标定基点网的作用基点网的作用 由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂移由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂移,随着观测时随着观测时间的延长间的延长,零点漂移的积累增大零点漂移的积累增大,而且往往与时间不成线性而且往往与时间不成线性关系关系. 重力仪在测点上进行观测时重力仪在测点上进行观测时,需要有一些精度更高需要有一些精度更高,重力
43、值重力值已知的点来控制已知的点来控制,这些点称为基点这些点称为基点. 重力基点在观测时重力基点在观测时,都要联成封闭的网络都要联成封闭的网络,这些网叫做基点这些网叫做基点网网. 任一普通测量段的重力普通测点均应从基点开始并中任一普通测量段的重力普通测点均应从基点开始并中止于基点止于基点.4. 基点网的布置与观测基点网的布置与观测基点网的作用基点网的作用: 控制重力普通点的观测精度控制重力普通点的观测精度,避免误差的积累避免误差的积累; 检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移,确定零点确定零点漂移校正系数漂移校正系数; 推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重
44、力值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比普通点的精度高出一般要求基点的精度比普通点的精度高出1倍以上倍以上,当当 测区面积较大时测区面积较大时,可建立二级或三级基点网可建立二级或三级基点网.控制基点控制基点:辅助基点辅助基点:普通点的精度要求普通点的精度要求1:1.5:34. 基点网的布置与观测基点网的布置与观测基点网的布置基点网的布置需要考虑的问题需要考虑的问题: 仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件,观测时间长短观测时间长短来确定基点网的密度来确定基点网的密度,使之均匀分布全区使之均匀分布全区. 为保证基点网测量精度为保证基
45、点网测量精度,应用一台或多台精度高的仪器应用一台或多台精度高的仪器; 采用快速交通工具运输采用快速交通工具运输; 观测线路必须成闭合回路观测线路必须成闭合回路,环路首尾点联测环路首尾点联测; 需要建立多个环路时需要建立多个环路时,每个环路中必须包含相邻环路两个每个环路中必须包含相邻环路两个以上基点作为公共基点以上基点作为公共基点,以便最后对基点网进行平差以便最后对基点网进行平差; 基点应布置在交通干线上基点应布置在交通干线上,地物地貌标志明显地物地貌标志明显,周围无震源周围无震源,地点稳固地点稳固,并按规定统一编号或建立永久或半永久性标记并按规定统一编号或建立永久或半永久性标记.4. 基点网的
46、布置与观测基点网的布置与观测基点网的观测方法基点网的观测方法在基点网上观测方式的选择在基点网上观测方式的选择,是以能对观测数据进行可靠的零是以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正点漂移校正,能满足设计提出的精度要求为原则能满足设计提出的精度要求为原则.当所用的重力仪其零漂很小有近于线性时当所用的重力仪其零漂很小有近于线性时,可以单向循环重复可以单向循环重复或往返循环重复进行或往返循环重复进行;否则否则,应采用多台仪器多次重复观测方法应采用多台仪器多次重复观测方法.目前最常用的是三重小循环观测目前最常用的是三重小循环观测.单向循环重复单向循环重复:1-2-3-1-2-3-.:1-2-3-1-2-3
47、-.往返循环重复往返循环重复:1-2-3.3-2-1:1-2-3.3-2-1三重小循环观测三重小循环观测:1-2-1-2-3-2-3-4-3-4-5-4-.:1-2-1-2-3-2-3-4-3-4-5-4-.每台仪器的合格观测数据每台仪器的合格观测数据,于相邻两点间的值可得到一个独立于相邻两点间的值可得到一个独立增量增量,按规定按规定,基点网的每一段边上应有基点网的每一段边上应有3个以上的独立增量个以上的独立增量.5. 普通点与检查点的布置与观测普通点与检查点的布置与观测普通点的布置与观测普通点的布置与观测普通点普通点是测区内为获得探测对象引起的重力异常而布置是测区内为获得探测对象引起的重力异
48、常而布置的观测点的观测点. 按设计提出的测网形状按设计提出的测网形状,点线距等均匀布设在全区点线距等均匀布设在全区.一般一般不得偏离设计点线距的不得偏离设计点线距的20%,最大不超过最大不超过40%.检查点的布置与观测检查点的布置与观测 检查点应在时间和空间上均匀布置检查点应在时间和空间上均匀布置,占普通总点数的占普通总点数的5%-10%,在大面积区域调查中不少于总点数的在大面积区域调查中不少于总点数的3%补充观测补充观测 在施工中发现了重力异常在施工中发现了重力异常,在垂直异常的方向上补充一在垂直异常的方向上补充一些观测点些观测点.高精度重磁联测高精度重磁联测6. 测地工作测地工作按照技术设
49、计要求布设重力测网按照技术设计要求布设重力测网,提供在野外的重提供在野外的重力测点位置力测点位置;确定重力测点的位置确定重力测点的位置,以便对重力测量结果进行正以便对重力测量结果进行正常场校正和展点绘图常场校正和展点绘图;确定重力测点的绝对或相对高程确定重力测点的绝对或相对高程,以便对重力测量以便对重力测量结果进行高度校正和中间层校正结果进行高度校正和中间层校正;为进行地形校正为进行地形校正,需要作相应比例尺的近区地形测需要作相应比例尺的近区地形测量量;测地工作采用的方法测地工作采用的方法:地形图定点和读高程地形图定点和读高程;航空照片定点和读高程航空照片定点和读高程;利用经纬仪定点利用经纬仪
50、定点;水准仪和气压测高计定高程水准仪和气压测高计定高程;卫星定位技术卫星定位技术等测高等测高.F7. 海洋重力测量技术海洋重力测量技术F概述概述F海洋重力测量海洋重力测量:是在海上或海底进行连续或定点观是在海上或海底进行连续或定点观测的测的种重力测量方法，为探矿目的而进行的海种重力测量方法，为探矿目的而进行的海洋重力测量又称海洋重力勘探。洋重力测量又称海洋重力勘探。F海洋重力测量的方式有：用海底重力仪定点观测海洋重力测量的方式有：用海底重力仪定点观测；用海洋重力仪在船上连续重力测量；用海洋振；用海洋重力仪在船上连续重力测量；用海洋振摆仪在船上或潜艇内定点观测。目前主要采用前摆仪在船上或潜艇内定
