重力勘探及其应用 - 图文(3)

2019-04-22 20:35

此外还有加拿大生产的CG-3、CG-4型全自动重力仪,它们的测程范围和测量精度与Lacoste重力仪相同。只不过这种仪器体积较Lacoste大。

此外还有用于海洋重力测量的船舷重力仪(自动连续记录)。测量精度较陆地低。航空重力仪已在美国问世。我国总参引进了一台。

第三章 重力勘探的工作方法

重力勘探的全部工作过程包括:地质任务、工作设计、按照设计要求进行施工,将采集的重力数据进行整理并绘制成果图件,最后对重力异常进行解释,提出地质结论。

一、工作设计的主要内容和技术要求

根据地质任务,应收集测区及相邻地区的地质和地球物理资料,了解当地自然地理条件,对重力勘探的可行性进行研究,分析有利和不利因素,进行工作设计。

1、工作比例尺和测网选择

工作比例尺应根据地质任务、探测对象大小及异常特点来确定。工作比例尺越大,对重力异常的研究程度越高。

1:50万和1:100万比例尺主要适用于重力空白区的调查,其目的是研究深部构造和区域地质构造划分构造单元等。

1:10万~1:20万比例尺主要用于石油和煤田普查,还可用于追索、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层以及断裂带等;研究基底起伏和构造、圈定沉积盆地范围等。

1:50000~1:500多用于构造详查或研究局部构造、岩矿体位置、产状及详细范围等。

重力测量的方式为面积测量和剖面测量。面积测量一般为正规测网或自由网,所谓正规测网是指线距和点距是 相同的,如1:100000比例尺测网为线距1000米,点距500米;1:20万则为线距2Km,点距1 Km;非正规网(即自由网)要求在1:20万比例尺中则为4~6 Km2内应有一个测点;测网中的结点即为重力测点。

剖面测量是根据地质任务或解释需要而布置的,测线方向要求垂直于被勘探对象的走向方向。

布置测网要求其密度为被探测对象上应有3~5个测点以上显示其异常,对于剖面至少有3个以上点反映探测对象产生的异常。

2、重力测量的精度

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重力测量的精度是检验重力观测质量的重要标志,又是决定技术措施,经济的重要指标。

对精度的要求应保证地质任务的需要,即能反映出探测对象引起的最小异常。

通常是以观测误差来表示精度。误差愈小,精度愈高。观测误差的求取是对测点进行检查观测来确定,检查要求以一同三不同的方式进行,即同点位、不同仪器、不同时间、不同操作员;检查工作量为总工作量的3~5%左右。且检查点要求分布均匀。最后以均方误差作为重力测量的精度。

其公式为

??i?12izn

式中?i为i点原始观测与检查观测之差,n为检查点数。 3、基点和基点网

在进行相对重力测量时,必须设立一个总基点,它是起算点。为了与周围拼接或换算绝对重力值,它还用高精度方法与国家重力基本网进行联测。

在进行面积测量时,在测区内还应设立若干个基点。这些基点应均匀分布并与总基点一起构成基点网。

基点网的作用是传递重力值和控制重力仪混合零点位移情况,减少积累误差,提高观测精度。

为了上述目的,基点网的观测精度必须高于普通测网精度。联测方法通常是以一台或多台高精度重力仪,较短时间内闭合的方法对各基点进行多次重复来确定各基点相对于总基点的重力差。对于一个闭合环来说,各基点重力增量之和应等于零。若不等于零即形成闭合差。此时应以时间或观测次数来确定误差分配即所谓平差。

总基点(包括基点)应选在交通方便、地基稳定、附近无干扰、有明显标志的地方或埋标。

4、野外观测方法和零点位移校正

进行重力观测时,从基点开始,然后逐个测点观测,最后闭合到原基点或另一基点结束观测。

如果仪器零点位移不是线性及位移值大,则必须缩短时间闭合到基点。一般仪器零点位移两点间最大差值应小于设计要求的观测均方误差ε的1~3倍。将两点间的差值按时间分配到测点上即为零点位移校正。

5、重力仪的试验工作

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重力仪野外工作中,除对仪器需要进行测程调节、水泡调节、光线灵敏度调节及格值标定(调节及格值测定方法参阅仪器使用说明书)外,还需要进行混合零点位移试验和仪器一致性试验。

混合零点位移试验分为静态和动态试验两种。

静态试验是在室内进行。每30min左右读一次数,同时记录温度和时间,保持观测不少于24h。最后绘制读数变化和时间的关系曲线。

动态试验是在两个重力观测点上重复观测,要求两点间重力差在3×10-5m/s2以上,重复观测时间在20~30min之间,且仪器处在运动状态。持续时间应大体和工作时间相同(12h左右)。 绘制读数变化和时间的关系曲线。

重力仪混合零点位移资料是确定重力测量精度和野外工作方法的重要依据之一。每年工作开始前均要作上述检查。

当测区使用多台仪器工作时,还必须测定各台仪器之间的一致性,以便筛选出不合要求的仪器。

6、重力勘探中的测地工作

在重力勘探中,为了对重力测量结果进行各项改正,确定重力异常位置,必须配合测地工作。

测地工作的任务是:

1、布设测网,确定重力点坐标,以便进行正常重力改正(又称纬度改正);

2、确定重力测点高程,以便进行高度、中间 改正;

3、地形变化较大地区,还应作地形测量,以便进行地形改正。 测地工作与重力测量具有同样重要性,它的质量直接影响重力异常精度。

在大比例尺重力测量中(如>1:5万)多使用经纬仪和水准仪进行(目前亦有使用高精度GPS全球卫星定位仪),亦有使用激光测距仪。

中、小比例尺(<1:10万=的重力测量中,由于重力测量精度要求较低,常用的测地手段为1/万地形图定点、航片定点等。目前大多使用GPS全球定位仪进行。

二、重力资料的整理

在各重力测点上,观测得到的数据是重力仪记数器读格。资料整理时,首先读格换算成各点的相对重力值。

换算后的重力值,还应消除非地质因素引起的重力变化,这就是经过各项改正后,得到的才是重力异常。

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相对重力测量的各项改正是以基点所在的平面作为基准面,而绝对重力测量是以大地水准面作为基准面。虽然参考面不同,但改正方法完全相同。为简便起见,我们只讨论改正到大地水准面上的改正。

1、地形改正

地形改正的目的就是将测点所在水准面以上多余物质的影响除掉,把该水准面以下物质缺失部分补平。经过地形改正之后的重力值,就相当于测点周围是完全平坦情况下的重力值。测点所在水准面以上物质对测点产生的引力分量是向上的,即多余物质对测点重力值的影响是使读数减小;而该点水准面以下缺失的物质,相当测点产生的引力是负值,也使读数减小。所以,测点周围地形起伏不论是高是低,都造成重力值减小,因此,地形改正值总是正值。

地形对重力测点观测值影响最大是在测点附近,随着距离增大而影响越来越小。

在大比例尺工作中,近区地改采用制作量板方式读取。远区一般到2公里,按扇形环在地形图上读取。

中、小比例尺工作中,近区地改(0~50m或0~100m)采用四方位目估方法。50(或100m)~2000m,采用地形图(1/5万)读图法分5环(100~200,200~500,500~1000,1000~1500,1500~2000m)前三环为八方位,后两环为16方位读数平均高,然后换算成影响值。2Km~20Km用计算机完成(用1Km×1Km节点网高程)20~166.7Km(用5′×5′节点网高程)。

2、中间层改正

前面已经讲过,地形改正之后,测点所在平面与基准面之间存在有中间层质量,要消除这部分质量对测点的影响,需要进行中间层改正。其改正公式为

?g??2?G?h

若Δg以10-5m/s2为单位,h以米为单位,则上式为

?g??0.0419?h 式中ρ为中间层密度(一般取2.67g/cm3),h为高程,当测点高程低于起算点时,改正值为正。

3、高度改正

把测点换算到基准面(或大地水准面)上,消除高程引起的重力效应,称为高度改正。

近似计算:即?gh?0.3086h(?10?5m/s2) 中间层改正和高度改正场与测量一点高程有关,在进行改正时往往合并起来进行,称为“布格改正”,其数学式为:?gh?(0.3086?0.0419?)h(?10?5m/s2)

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4、正常场改正(又称纬度改正)

当基点与测点处于不同纬度时,实测重力值也包括了正常重力值随纬度变化的影响。所以必须进行纬度改正。其公式为:

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?g???0.814sin2?D 10m/s

式中φ为测区平均纬度, D为测点与基点纬向距离,单位为Km。 一般直接用正常重力公式计算。 5、布格重力异常

经过各项改正后得到的重力异常,把经过地形改正、中间层改正和高度改正后,所得结果称为布格重力异常?g?,即:

?g??g?g0??db??gT

式中g为实测重力值,g0为正常重力值,?gb为布格改正值,?gT为地形改正值。

重力勘探研究的是布格重力异常。 6、自由空间重力异常

经过高度改正后的重力异常称为自由空间重力异常?gF即:

?gF?g?g0??gh

三、重力异常图

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