重力测量勘探测量解析课件

课程内容第一讲前言第二讲地球重力场第三讲地球正常重力及重力异常第四讲重力测量仪器第五讲重力测量野外工作方法第六讲重力资料整理、重力异常获取第七讲重力位的球谐分析第八讲大地水准面课程内容第一讲前言测量方式、测量的有利条件仪器的检查、格值标定、静态试验、动态试验、一致性试验重力基点、基点网、基点网的作用测地工作野外重力测量知识要点测量方式、测量的有利条件野外重力测量知识要点第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外地质任务和工作技术设计5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测与测点观测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作地质任务和技术设计5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测与测点观测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法区域重力调查研究地球深部构造。例如地壳厚度的变化(莫霍间断面的起伏)，深大断裂的可能部位及延伸情况，上地幔密度的不均匀性以及研究地壳的均衡状态等。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。探测、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层，追索两侧岩石密度有明显差异的断裂，进行覆盖区的基岩地质、构造填图。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信息。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务区域重力调查5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技能源重力勘探研究重力测量可以在沉积覆盖区快速、经济地圈出对寻找石油、天然气或煤有远景的盆地;在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造，寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造;条件有利时可以研究非构造油气藏(如岩性变化、地层的推覆、古潜山及生物礁块储油构造等)，并直接探测与储油气层有关的低密度体。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务能源重力勘探5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技矿产重力勘探包括金属及非金属矿产的重力测量。它多与其它的物探方法配合，圈定成矿带；在条件有利时，可以探测并描述控矿构造，或圈定成矿岩体；或者直接发现埋藏较浅、体积较大的矿体或对已知矿体进行追踪等。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务矿产重力勘探5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技水文及工程重力调查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工程的安全；寻找水源，如利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等；危岩、滑坡体的监测；地面沉降研究；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及水蒸汽的补给情况，以便合理、持久地开发地热田等。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务水文及工程重力调查5.1.1重力测量地质任务5.1野外天然地震重力调查天然地震重力测量可分为台站重力测量和流动重力测量两种形式。其主要任务是研究重力场在台站点上或在某一地震活动带、沿一条测线或一块面积的重力随时间的变化。在台站上的观测结果是临震预报的依据之一；在固定测点之间进行的流动重力观测结果是中长期预报的依据之一。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务天然地震重力调查5.1.1重力测量地质任务5.1野外工总体目标任务和预期成果：

通过区域重力调查，为区内矿产资源评价、区域地质调查和基础地质图件更新等工作提供高质量的基础性区域重力资料

工作区范围、交通位置及自然地理环境

：

工作区具体位置、范围；地势、水系、气候、植被和交通情况等工作区域地质及物探研究程度：

收集有关本区及邻区的地质、地球物理、地球化学和遥感等前人工作成果资料，特别是物性资料，必要时应实地踏勘并完成一定数量的密度标本测试区域地质概况：

介绍工作区所处的大地构造单元、地层、侵入岩、构造和矿产资源情况地球物理概况：

介绍工作区岩（矿）石物性特征，包括电性、磁性和密度参数特征情况叙述区域地球物理场特征，包括重力场、航磁异常特征

介绍化探和遥感解译的线性构造、环形构造等特征某区1:100万布格重力异常平面图

相应区航磁化极平面图

工作区遥感解译地质构造图

5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质任务总体目标任务和预期成果：工作区范围、交通位置及自然地理环境工作部署与方法

：

①介绍各年度工作部署和计划安排情况；②实施的重力测量和测地仪器的选用；重力基点和GPS基准站建立工作方法，重力测点布设；重力测、基点定点；重力测点地改；③岩（矿）石密度物性采样点的布置和测定工作④重力资料整理及成图工作⑤综合研究工作5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质任务工作部署与方法：5.1.2野外工作技术设计5.1野外5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质任务5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质1.布格重力异常点位数据图2.布格重力异常平面图3.自由空间重力异常点位数据图4.自由空间重力异常平面图等四种1:20万基础重力图件5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质任务1.布格重力异常点位数据图5.1.2野外工作技术设计5.不论是进行剖面还是面积测量,首先应确定工作的比例尺，针对不同地质任务应选择不同比例尺。1）比例尺的选择重力预查(1:100万,1:50万)在勘探空白区进行大面积、小比例尺测量目的：大地构造基本轮廓(如断裂带、岩体的分布等)资料重力普查(1:20万,1:10万)在有进一步工作价值的地区开展调查目的：划分区域地质构造、圈定岩体及储油构造，比较确切地指示成矿远景区重力详查(1:5万,1:2.5万)在成矿远景区进行重力测量，目的：详细研究工区异常规律和特点，寻找局部构造或岩、矿体重力细测(>1:2.5万)在已发现的储油气构造、煤盆地、成矿有利的岩矿体上进行精细测量目的：确定地层或岩、矿体的形态和产状

5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术设计和地质任务不论是进行剖面还是面积测量,首先应确定工作的比2）测网的选择开展面积性测量时，测线距和测点距的大小决定测网的大小。一般用线距与点距的乘积表示测网密度。例如线距50m，点距20m，测网密度为50×20(m)。

测网形状有两种。线距大于点距为长方形网，线距等于点距为正方形网。测线方向和测网形状应根据勘探对象的形态来确定。在实际工作中对于等轴状的地质体应采用正方形网,对于有一定走向的地质体应采用长方形网，而且测线方向尽量垂直地质体走向来布置，同时测线距离大于测点距离。一般来讲，测线距离不能大于地质体在地面投影长度的1/2～1/3。其目的是保证只少有2～3条测线同时穿过所寻找的地质体。实际工作中，测点的距离是根据可信异常宽度大小来确定。所谓可信异常宽度，是指测线上异常曲线的幅值大于异常均方差2倍的两个测点间的水平距离。一般测点距应为异常宽度的1/2～1/3，可保证不漏掉有意义的异常。5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术设计和地质任务2）测网的选择5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术比例尺、测网和测点之间的关系——大比例尺比例尺、测网和测点之间的关系——小比例尺比例尺长方形测网正方形测网非规则测网线距（m）点距（m）线距=点距（m）（点数/km2）1∶2500025050～200/20～601∶1000010020～5080～10080～1201∶50005010～2540～50/1∶2000205～1016～20/1∶1000102～58～10/1∶5005l～24～5/5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术设计和地质任务比例尺、测网和测点之间的关系——大比例尺比例尺、测网和测点之5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术设计和地质任务5.1.3比例尺和测网5.1野外工作技术设计和地质任务测量精度是衡量野外观测质量的重要标志，也是决定技术措施、工作效率和成本的重要指标。精度用异常的均方误差来衡量，包括重力观测值的均方误差和各项校正值的均方误差。精度应根据地质任务和工作比例尺来确定。例如，金属矿普查，精度取最小的、有意义的异常幅值的1/2-1/3。5.1.4精度要求及误差分配5.1野外工作技术设计和地质任务测量精度是衡量野外观测质量的重要标志，也是决定技术措施5.1.5重力测量的方式5.1野外工作技术设计和地质任务路线测量一般用于概查或普查阶段测点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。剖面测量多用于详查或专门性测量剖面线方向垂直地质体走向，尽可能通过地质体在地面投影的中心部位，测点不能偏离剖面线，在正常值区点距可大些。面积测量是重力测量的基本形式，可提供工区内重力异常的全貌。5.1.5重力测量的方式5.1野外工作技术设计和地质任研究对象与其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；研究对象的地质构造密度分界面的深度有显著的变化，而其界面深度又不太深；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；地表地形平坦或较为平坦。5.1.6重力测量有利条件5.1野外工作技术设计和地质任务研究对象与其围岩之间有明显的密度差，而在围岩内部没有明第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作技术设计和地质任务5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测与测点观测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法仪器观测操作步骤首先将仪器专用底盘置于测点处，将平稳地仪器置于底盘上，并按一定顺序使用3个调平螺旋，使仪器达到水平；按同一方向调节读数器（使读数由小至大或有大至小），使指示对准零点位置；然后读数，如此重复3次；记录3次读数和观测时间；将3次读数进行平均作为观测值；平稳地放回仪器箱。5.2仪器检查与标定仪器观测操作步骤5.2仪器检查与标定重力仪在正式投入生产之前应进行必要的性能检查和常数测定。仪器性能不稳定（如仪器读数零点位移无规律），将直接影响测量精度。故开展野外工作前应完成下列工作。1）仪器格值的检查和重新标定；2）仪器灵敏度的检查和调节；3）仪器水平位置的检查和水泡曲线测试；4）仪器测程的检查与调节；5）仪器零点位移的检查（包括静态和动态试验）；6）仪器（多台仪器）一致性试验。

5.2仪器检查与标定重力仪在正式投入生产之前应进行必要的性能检1）仪器格值的检查和重新标定重力仪的格值标定通常在国家认证的高精度重力格值标定场进行（如北京高崖口标定场，）重力仪的格值通常使用已知点法：

在由国家建立的高精度重力格值标定场具有已知重力差的（选取）一些点上，用尚待标定的重力仪在它们之间进行多次往返测量，一般构成独立增量不少于6个。5.2.1格值标定5.2仪器检查与标定1）仪器格值的检查和重新标定重力仪的格值通常使用已知点法：格值按下列公式计算：5.2.1格值标定5.2仪器检查与标定格值按下列公式计算：5.2.1格值标定5.2仪器检查与5.2.1格值标定5.2仪器检查与标定5.2.1格值标定5.2仪器检查与标定5.2.2静态试验5.2仪器检查与标定将仪器置入安静、通风的一层楼房的室内，每隔20-30分钟观测一次，同时记录室内温度，连续进行24小时以上观测。目的：了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化5.2.2静态试验5.2仪器检查与标定将仪器置入5.2.2静态试验5.2仪器检查与标定5.2.2静态试验5.2仪器检查与标定5.2.3动态试验5.2仪器检查与标定选取具有一定重力差的两个点(或多个点)，采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。两点间单程观测时间间隔约10-15分钟，同时记录气温。试验时间应超出开工前和收工后各一小时，并不少于12小时。精度计算式目的：了解仪器动态混合零点漂移的速；动态观测下达到的可能精度；最佳工作时间范围确定最大线性零点漂移时间间隔。M为独立增量总个数；n为边段数5.2.3动态试验5.2仪器检查与标定选取具有一定重5.2.4一致性试验5.2仪器检查与标定当需用几台仪器在工区工作时，应做此试验。精度计算式计算应分别对各台仪器进行，超出精度要求的仪器，不能参加施工中的测量。m各仪器总的观测次数；；n为观测点数减15.2.4一致性试验5.2仪器检查与标定当需用几第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作技术设计和地质任务5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法重力仪存在零点漂移，且零漂往往不是与时间呈线性关系。用重力仪在测点上进行观测时，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。基点在观测时都要联成封闭的网络，叫做基点网。普通点观测均应从基点开始，并终止于基点。5.3基点网联测重力仪存在零点漂移，且零漂往往不是与时间呈线性关系。5.31）基点网的作用控制重力普通点的观测精度；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；确定零点漂移校正系数；推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。5.3基点网联测1）基点网的作用5.3基点网联测2）基点网的布置均匀分布全区;一台或多台精度高的仪器观测；快速交通工具运送；闭合环路;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;在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，稳固，并按规定统一编号和建立永久或半永久性标记。5.3基点网联测2）基点网的布置5.3基点网联测3）基点网的观测方法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点漂移校正,能满足设计提出的精度要求为原则。单向循环重复顺序1→2→3→……→1→2→3→……往返重复顺序1→2→3→……→3→2→1三重小循环顺序1→2→1→2→3→2→3→4→3→4……5.3基点网联测3）基点网的观测方法5.3基点网联测4）基点联测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。重力基本网的测量采用绝对重力仪和相对重力仪联合进行的。由绝对重力仪在选定的中心台站施测，然后采用多台(至少4台以上)相对重力仪对各基本点进行环线方式实施联测，测得的重力网差值平差后建立基本网。5.3基点网联测4）基点联测5.3基点网联测国家重力基本网一般划分为不同的等级：基本网点距一般为几百公里一级网为几十公里到100km左右二级网为10km左右三级网为几公里中国重力基本网分为基本网和一等网两级。5.3基点网联测4）基点联测国家重力基本网一般划分为不同的等级：5.3基点网联测4）1957年我国在全国范围内建立了第一个国家重力控制网，由21个基本点和82个一等点组成，称为1957年重力基本网。该网与前苏联的三个重力基本点连测，属波茨坦重力系统，后来发现该系统有+14毫伽的常差。1983年后进行新的建网工作，基本网包括6个基准点、46个基本点和5个引点，共计57个基本重力点。1987年起我国正式以该网的57个重力点作为重力起算点，称为1985国家重力基本网。5.3基点网联测4）基点联测1957年我国在全国范围内建立了第一个国家重力控制网，第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作技术设计和地质任务5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法1）普通测点的观测在利用已知基点网的前提下，普通测点的观测应为从某一个基点出发经过一些测点后回到该基点或到另一个基点的闭合观测。普通点一般只须单次观测，其路线见图1和图2。

图1使用单基点测点观测路线图5.4普通点、检查点的布置和观测图2使用两个基点测点观测路线图1）普通测点的观测图1使用单基点测点观测路线图5.4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做检查观测。检查点的布置在时间上与空间上都大致均匀。检查所用的仪器不同，操作人员不同、观测路线不同。检查点应占普通点总数的5-10％，在大面积的区域调查中也应不少于3%。2）检查点的观测5.4普通点、检查点的布置和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3）补充观测按原设计点距进行观测时，若发现异常变化较大，则可以临时决定加密点距进行补充观测。有时在野外遇到原设计点位无法施工，也可以再临时补充一些点进行观测。

5.4普通点、检查点的布置和观测3）补充观测5.4普通点、检查点的布置和观测第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作技术设计和地质任务5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法布设重力测网、重力测点；确定测点的坐标；确定重力测点的高程；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。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，需要进行一定的测地工作。测地工作的内容布设重力测网、重力测点；测地工作为了重力测量的重力测量勘探测量解析课件重力测量勘探测量解析课件重力测量勘探测量解析课件重力测量勘探测量解析课件随着重力仪精度的不断提高，重力勘探所能解决的地质任务越来越多。1）在区域地质调查中，利用重力异常配合其它有关资料能有效地研究地壳深部构造(如莫霍界面、结晶基底起伏)，研究区域地质构造，划分构造单元，进行地质填图等。2）在石油、天然气和煤田地质勘探中，重力资料可用来圈定沉积盆地，研究沉积层厚度，寻找与石油、天然气和煤田有关的构造。3)在寻找金属和非金属矿产方面，利用重力资料配合磁测资料可以圈定成矿带，也可以直接找矿(如铬铁矿、磁铁矿等)。4)在水文工程方面,重力异常用来寻找断裂、破碎带、溶洞及古河道。5.1.1重力测量地质任务5.1野外工作技术设计和地质任务随着重力仪精度的不断提高，重力勘探所能解决的地质任务越来越多第五讲重力测量的野外工作方法5.1野外工作技术设计和地质任务5.2仪器的检查与标定5.3重力基点网联测5.4普通点、检查点的布置和观测5.5测地工作第五讲重力测量的野外工作方法1）普通测点的观测在利用已知基点网的前提下，普通测点的观测应为从某一个基点出发经过一些测点后回到该基点或到另一个基点的闭合观测。普通点一般只须单次观测，其路线见图1和图2。

图1使用单基点测点观测路线图5.4普通点、检查点的布置和观测图2使用两个基点测点观测路线图1）普通测点的观测图1使用单基点测点观测路线图5.42）检查点的观测5.3基点网联测2）检查点的观测5.3基点网联测第二节重力野外资料的整理一、重力基点网的条件平差

第二节重力野外资料的整理一、重力基点网的条件平差第二章重力测量的野外工作方法第二节重力野外资料的整理第一篇重力勘探基础

二、野外实测数据的混合零点改正计算第二章重力测量的野外工作方法第二节重力野外资料的整理6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式(1)仪器观测操作步骤首先将仪器专用底盘置于测点处，将平稳地仪器置于底盘上，并按一定顺序使用3个调平螺旋，使仪器达到水平；按同一方向调节读数器（使读数由小至大或有大至小），使指示对准零点位置；然后读数，如此重复3次；记录3次读数和观测时间；将3次读数进行平均作为观测值；平稳地放回仪器箱。6.3野外观测步骤及观测数据整理6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式6.3野外观6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式(2)野外观测基本要求任何一次野外观测，都必须起始于基点而终止于基点；要求两次基点观测之间的时间间隔内仪器零漂基本为线性；6.3野外观测步骤及观测数据整理6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式6.3野外观6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式(3)野外观测方式单次观测；6.3野外观测步骤及观测数据整理GGSt.-1St.-2……St.-i

StS1S2t1t2Drift6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式6.3野外观6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式(3)野外观测方式往返观测6.3野外观测步骤及观测数据整理GGSt.-1St.-2……St.-i

StS1S2t1t2S3t3Drift-1Drift-26.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式6.3野外观6.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式(3)野外观测方式三重小循环观测6.3野外观测步骤及观测数据整理GGSt.-1St.-2……St.-i

St.-1St.-2St.-3St.-4St.-5St.-6tS11S21t11t21S12t22SS22t12S1S26.3.1（相对）重力仪观测步骤与观测方式6.3野外观6.3.2观测数据整理(1)观测数据整理步骤根据仪器格值，将所有观测的仪器读数转换为有重力单位的观测值；按照观测的日期、时刻、以及测点的经纬度，计算固体潮理论值，并对观测数据进行校正；利用固体潮校正后的观测值，按观测方式的不同选择方法，进行仪器零点漂移校正；将零漂校正后的观测值归算到基点，得到测点重力值，或归算到测区起算点，得到相对重力值；6.3野外观测步骤及观测数据整理6.3.2观测数据整理6.3野外观测步骤及观测数据整理6.3.2观测数据整理(2)各种观测方式的零漂校正单次观测由于单次观测起始及终止于基点，所以零漂值为相对基点的重力差值为6.3野外观测步骤及观测数据整理StS1S2t1t2Totaldriftti-driftti6.3.2观测数据整理6.3野外观测步骤及观测数据整理S6.3.2观测数据整理(2)各种观测方式的零漂校正往返观测对于同一测点，其零漂从两个闭合段分别计算，即6.3野外观测步骤及观测数据整理StS1S2t1t2Drift-1S3Drift-2t3SiSjti1ti26.3.2观测数据整理6.3野外观测步骤及观测数据整理S6.3.2观测数据整理(2)各种观测方式的零漂校正三重小循环观测6.3野外观测步骤及观测数据整理tS11S21t11t21S12t22SS22t12S1S26.3.2观测数据整理6.3野外观测步骤及观测数据整理t重力测量勘探测量解析课件重力测量勘探测量解析课件5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质任务1）明确工区范围、地理位置及工作目的与任务，开展野外工作所需人员配备、仪器设备型号等；2）收集有关本区及邻区的地质、物性资料和前人工作成果，必要时应实地踏勘并完成一定数量的密度标本测试；3）确定工作比例尺，测网形状、测线方向、测量时具体技术方法，测量精度要求及精度误差分配标准；4）是否建立基点网以及基点网的精度要求；5）确定开展野外工作所需人员配备和素质、仪器设备型号和数量、工作进度，施工顺序；6）所需经费预算、安全措施、质量管理方法等各项管理制度。设计书一旦经审批后，它是对测量工作评价的重要依据。5.1.2野外工作技术设计5.1野外工作技术设计和地质重力测量的精度常用误差大小来衡量。由于测量误差主要是由偶然误差产生的，通常以重复测量的均方差来度量。5.1.4重力测量精度5.1野外工作技术设计和地质任务重力测量的精度常用误差大小来衡量。由于测量误差主要是由偶然误由上可知，重力测量精度主要由观测精度来体现，也就是观测精度决定了测量异常的精度。如若要寻找微弱异常，则须进行较高精度的测量。一般重力仪的观测精度可达0.1g.u.以上。目前重力测量还没有统一的精度分级标准。5.1野外重力勘探测量方法5.1.4重力测量精度由上可知，重力测量精度主要由观测精度来体现，也就是观测5.1野