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1、第八章 重力异常的地质解释及重力资料的应用 地质解释就是利用实测异常或经过适当地质解释就是利用实测异常或经过适当数据数据处理处理的重力异常，结合工区地质资料对引起这些的重力异常，结合工区地质资料对引起这些异常的原因做出地质上的结论或推断，这是重力异常的原因做出地质上的结论或推断，这是重力勘探工作成果解释的最终目的。勘探工作成果解释的最终目的。针对某个具体的工作地区，一定要根据当地针对某个具体的工作地区，一定要根据当地的实际地质情况做出客观的、切合实际的推断。的实际地质情况做出客观的、切合实际的推断。特别是，重力资料应当结合其他地球物理资料及特别是，重力资料应当结合其他地球物理资料及地质钻探资料
2、进行综合解释，才能做出可靠的地地质钻探资料进行综合解释，才能做出可靠的地质结论。质结论。重力勘探重力勘探第八章 重力异常的地质解释及重力资料的应用1地质解释概述 从引起重力异常的主要地质因素可以看出:重力异常包含了丰富的信息，因而无论是地壳深部构造与地壳均衡状态的研究，还是普查、勘探矿产资源，或是高精度重力测量在水文、工程乃至考古等方面的应用等诸多地质任务，都有可能利用重力法或重力资料加以完成。注意：全部信息都包含在重力异常数据中利弊相间！要获得地质解释的良好效果，一般应注意以下几方面的问题。1地质解释概述1 1、分析与检查用于解释的基础资料、分析与检查用于解释的基础资料重力异常：重力异常：1
3、 1）是否是所研究的地质因素引起的异常；）是否是所研究的地质因素引起的异常；2 2）是否满足精度要求及必须的详细程度。）是否满足精度要求及必须的详细程度。这是能否取得地质效果的前提条件。这是能否取得地质效果的前提条件。2 2、要研究和分析在一个工区内，不同的研究对象引、要研究和分析在一个工区内，不同的研究对象引起的重力异常之间，以及研究对象与非研究对象起的重力异常之间，以及研究对象与非研究对象(或或干扰因素干扰因素)所引起的重力异常之间，是否具有反映其所引起的重力异常之间，是否具有反映其特征的差异。如果这种差异可能存在，则应有目的地特征的差异。如果这种差异可能存在，则应有目的地选用适当的数据处
4、理方法将不同研究对象引起的重力选用适当的数据处理方法将不同研究对象引起的重力异常进行分离，同时消除或压制干扰体引起的异常，异常进行分离，同时消除或压制干扰体引起的异常，这样可以获得由较为单一的地质因素引起的有效这样可以获得由较为单一的地质因素引起的有效(目目标标)异常，以利于进行必须的数学物理解释和做出正异常，以利于进行必须的数学物理解释和做出正确的地质推断。确的地质推断。（分离叠加异常）（分离叠加异常）1地质解释概述3 3、对异常的解释一般是从、对异常的解释一般是从“读图读图”或异常识别开始。或异常识别开始。即使是研究局部构造或矿体的赋存情况：即使是研究局部构造或矿体的赋存情况：（从面到点）
5、（从面到点）1 1）都必须从区域地质环境人手，先把握全局然后深）都必须从区域地质环境人手，先把握全局然后深入到局部。不同地质构造单元内的地质条件可以有很入到局部。不同地质构造单元内的地质条件可以有很大差别，同一构造单元内不同部位的情况也有不同大差别，同一构造单元内不同部位的情况也有不同因而不同单元内重力异常分布的基本特征是不同的，因而不同单元内重力异常分布的基本特征是不同的，甚至有很大差别。甚至有很大差别。2 2）所以首先应对异常进行分区或分类分析研究各区）所以首先应对异常进行分区或分类分析研究各区(类类)异常特征与区域地质环境可能的内在联系，在此异常特征与区域地质环境可能的内在联系，在此基础
6、上才有可能对各区内的局部异常形成的地质因素基础上才有可能对各区内的局部异常形成的地质因素做出合理的解释，这就是从面到点的认识过程。做出合理的解释，这就是从面到点的认识过程。1地质解释概述4 4、对异常的解释必须遵循从、对异常的解释必须遵循从巳知到未知巳知到未知的原则。因的原则。因为相近的地质条件引起的异常具有相似的特征，所以为相近的地质条件引起的异常具有相似的特征，所以在对局部异常的解释中，可以遵循这个原则。例如在对局部异常的解释中，可以遵循这个原则。例如利用一口钻井资料利用一口钻井资料(一个点一个点)或一条地震剖面资料或一条地震剖面资料(一一条线条线)的解释作为控制，将获得的成果推广到周围条
7、的解释作为控制，将获得的成果推广到周围条件相似地区的异常解释中去；或者根据露头区的异常件相似地区的异常解释中去；或者根据露头区的异常特征推断相邻的覆盖区的异常成因。这是由已知到未特征推断相邻的覆盖区的异常成因。这是由已知到未知，从点、线到面的认识过程，它与上述的从面到点知，从点、线到面的认识过程，它与上述的从面到点的过程是互相渗透、互为补充的。的过程是互相渗透、互为补充的。1地质解释概述5 5、选取合适的处理解释方案选取合适的处理解释方案 鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方法又都有自身的局限性，因此应针对解释的具体地质法又都有自身的局限性，因此
8、应针对解释的具体地质任务和条件选用相应的方法并通过试验确定有关的任务和条件选用相应的方法并通过试验确定有关的参数参数(如延拓高度、滤波窗口大小等如延拓高度、滤波窗口大小等)，从中选取效果，从中选取效果最佳的解释方案。最佳的解释方案。1地质解释概述6 6、综合资料解释综合资料解释1 1）应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物）应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物探资料，尽可能地增加已知条件或约束条件，限制反探资料，尽可能地增加已知条件或约束条件，限制反问题的多解性；问题的多解性；2 2）只有综合其他物探方法的解释成果，才能从不同）只有综合其他物探方法的解释成果，才能从不同侧面对引起异常
9、的场源性质、产状等做出较为合理而侧面对引起异常的场源性质、产状等做出较为合理而正确的判断，为重力异常的解释提供印证、补充或修正确的判断，为重力异常的解释提供印证、补充或修改。改。1地质解释概述7 7、有条件时应对已解释的异常开展一定的验证工、有条件时应对已解释的异常开展一定的验证工作作做理论模型正问题对比做理论模型正问题对比1 1）可以评价解释的可靠性；）可以评价解释的可靠性；2 2）特别是在出现矛盾、解释失败时可以分析原因、）特别是在出现矛盾、解释失败时可以分析原因、寻找正确的答案，并会更加深化对异常的懈释和积累寻找正确的答案，并会更加深化对异常的懈释和积累成功的经验，以提高今后重力资料在地
10、质解释中的成成功的经验，以提高今后重力资料在地质解释中的成功率。功率。1地质解释概述重力勘探重力勘探第八章 重力异常的地质解释及重力资料的应用2异常的识别 一、异常特征的描述一、异常特征的描述首先要注意观察异常的特征：首先要注意观察异常的特征：1 1、在平面等值线圈上异常特征：、在平面等值线圈上异常特征：1 1）主要是指区域性异常的走向及其变化，从东到西）主要是指区域性异常的走向及其变化，从东到西(或从南到北或从南到北)异常变化的幅度有多大。区域性重力梯异常变化的幅度有多大。区域性重力梯级带的方向、延伸长度、平均水平梯度和最大水平梯级带的方向、延伸长度、平均水平梯度和最大水平梯度值等。度值等。
11、2 2）对局部异常来说主要指的是异常的弯曲和圈闭情）对局部异常来说主要指的是异常的弯曲和圈闭情况，对圈闭状异常应描述其基本形状，如等轴状、长况，对圈闭状异常应描述其基本形状，如等轴状、长轴状或狭长带状；是轴状或狭长带状；是重力高重力高还是还是重力低重力低；重力高、低；重力高、低的分布特点；异常的走向的分布特点；异常的走向(指长轴方向指长轴方向)及其变化；异及其变化；异常的幅值大小及其变化等。在综合分析区域异常与局常的幅值大小及其变化等。在综合分析区域异常与局部异常基本特征后有可能根据异常特征的不同将工部异常基本特征后有可能根据异常特征的不同将工区划分成若干小区以供下一步作较深入的分析研究。区划
12、分成若干小区以供下一步作较深入的分析研究。2异常的识别 2 2、在重力异常剖面图上，应注意异常曲线上升或下、在重力异常剖面图上，应注意异常曲线上升或下降的规律，异常曲线幅值的太小区域异常的大致形态降的规律，异常曲线幅值的太小区域异常的大致形态与平均变化率，局部异常极大值或极小值的幅度、所与平均变化率，局部异常极大值或极小值的幅度、所在位置等。在位置等。2异常的识别 二、典型局部重力异常的可能解释二、典型局部重力异常的可能解释 由于不同的地质因素由于不同的地质因素重力异常平面等值线图重力异常平面等值线图上或剖面图上上或剖面图上引起相似的异常特征引起相似的异常特征。因此，根据某一局部异常来判定它是
13、由什么地质因此，根据某一局部异常来判定它是由什么地质因素引起的，常常是不容易的。因素引起的，常常是不容易的。有必要结合地质资料或其他物探解释成果进行综有必要结合地质资料或其他物探解释成果进行综合解释。下面仅叙述常见的几种局部异常与可能反映合解释。下面仅叙述常见的几种局部异常与可能反映的地质因素的对应关系，供作地质解释时参考。的地质因素的对应关系，供作地质解释时参考。2异常的识别 l l、等轴状重力高等轴状重力高1 1）基本特征：）基本特征：重力异常等值线重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形圈闭成圆形或接近圆形，异常值，异常值中心部分高，四周低有极大值点。中心部分高，四周低有极大值点。2)2)相对
14、应的规则几何形体：相对应的规则几何形体：剩余密度为正值的均匀球体、铅直圆柱体，水平剩余密度为正值的均匀球体、铅直圆柱体，水平截面接近正多边形。截面接近正多边形。3)3)可能反映的地质因素：可能反映的地质因素：囊状、巢状，透镜体状的致密金属矿体，如铬铁囊状、巢状，透镜体状的致密金属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆(密度较高密度较高)的侵入体，的侵入体，形成岩株状穿插在较低密度的岩体或地层中；高密形成岩株状穿插在较低密度的岩体或地层中；高密度岩层形成的穹窿、短轴背斜等；松散沉积物下面的度岩层形成的穹窿、短轴背斜等；松散沉积物下面的基岩基岩(密度较高密度较高)局部
15、隆起；低密度岩层形成的向斜或局部隆起；低密度岩层形成的向斜或凹陷内充填了高密度的岩体，如砾石等。凹陷内充填了高密度的岩体，如砾石等。2异常的识别 2 2、等轴状重力低、等轴状重力低1 1）基本特征：重力异常等值线）基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆圈闭成圆形或近于圆形形，异常值中心低，四周高，有极小值点。，异常值中心低，四周高，有极小值点。2 2）相对应的规则几何形休：剩余密度为负的均匀球）相对应的规则几何形休：剩余密度为负的均匀球体、铅直圆柱体、承平截面接近正多边形的铅直棱柱体、铅直圆柱体、承平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。体等。3 3）可能反映的地质因素：盐丘构造或盐盆地中盐层）
16、可能反映的地质因素：盐丘构造或盐盆地中盐层加厚的地段；酸性岩浆加厚的地段；酸性岩浆(密度较低密度较低)侵入体，侵入在密侵入体，侵入在密度较高的地层中；高密度者层形成的短轴向斜；古老度较高的地层中；高密度者层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。部加厚地段。2异常的识别 3 3、条带状重力高条带状重力高(重力高带重力高带)1 1）基本特征：重力异常等值线）基本特征：重力异常等值线延伸很大或闭合成条延伸很大或闭合成条带状带状，等值线的值中心高，两侧低，存在极大值线。，等值线的值中心高，两侧低，存在极大值线。2 2
17、）相对应的规则几何形体：剩余密度为正的水平圆）相对应的规则几何形体：剩余密度为正的水平圆柱体、棱柱体和脉状体等。柱体、棱柱体和脉状体等。3 3）可能反映的地质因素：高密度岩性带或金属矿带；）可能反映的地质因素：高密度岩性带或金属矿带；中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地下的古潜山带、地垒等；地下的古河道为高密度的砾下的古潜山带、地垒等；地下的古河道为高密度的砾石所充填等。石所充填等。2异常的识别 4 4、条带状重力低条带状重力低(重力低带重力低带)
18、1 1）基本特征：重力异常等值线）基本特征：重力异常等值线延伸很大，或闭合成延伸很大，或闭合成条带状条带状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。2 2）相对应的规则几何形体：剩余密度为负的水平圆）相对应的规则几何形体：剩余密度为负的水平圆柱体棱柱体和脉状体等。柱体棱柱体和脉状体等。3 3）可能反映的地质因素：低密度的岩性带，或非金）可能反映的地质因素：低密度的岩性带，或非金属矿带；酸性侵入体形成的岩墙或岩脉穿插在较高密属矿带；酸性侵入体形成的岩墙或岩脉穿插在较高密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向
19、斜、地堑等；充填新生界松散沉积物的地下河床。堑等；充填新生界松散沉积物的地下河床。2异常的识别 5 5、重力梯级带重力梯级带1)1)基本特征：重力异常等值线分布密集，异常基本特征：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。值向某个方向单调上升或下降。2)2)相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。3)3)可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；地层的拗曲。触带；地层的拗曲。2异常的识别 三、断裂构造在平三、断裂构造在平面等值
20、线图上的识面等值线图上的识别别 实测重力异常实测重力异常图中断裂引起的异图中断裂引起的异常特征，比上述重常特征，比上述重力梯级带部分要复力梯级带部分要复杂得多。下图表示杂得多。下图表示在重力异常图中指在重力异常图中指示断裂构造存在的示断裂构造存在的一些标志。一些标志。2异常的识别 一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 不同阶次的重力场模型系数反映不同尺不同阶次的重力场模型系数反映不同尺度的重力变化，也与不同深度的场源（密度度的重力变化，也与不同深度的场源（密度异常）相关。异常）相关。2-362-36阶系数对应的密度场源不阶系数对应的密度场源不在地壳和岩石圈内，而是在上地幔或者更深；在地壳
21、和岩石圈内，而是在上地幔或者更深；阶次越高，反映场源深度越浅阶次越高，反映场源深度越浅。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 19851985年，曾维鲁利用年，曾维鲁利用GEMl0BGEMl0B地球重力场模型地球重力场模型(它它具有完整的具有完整的3636阶球谐展开位系数阶球谐展开位系数13651365个个)计算出三幅计算出三幅全球自由空气重力异常图，即全球自由空气重力异常图，即2-122-12阶低阶图阶低阶图，13-3613-36阶高阶图阶高阶图与与2-362-36阶全阶图阶全阶图。研究认为：。研究认为：1 1、大于大于3030的高阶异常源的高阶异常源可能主
22、要存在于可能主要存在于岩石圈内岩石圈内；2 2、小于小于1010的低阶异常源的低阶异常源可能存在于可能存在于下地幔和地核之下地幔和地核之间间；3 3、2 21212阶自由空气重力异常图阶自由空气重力异常图（图（图102)102)保留了保留了全阶场中最基本的特征；控制全球重力场的最主要全阶场中最基本的特征；控制全球重力场的最主要异常源应该存在于软流圈以下异常源应该存在于软流圈以下。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 3 3、2 21212阶自由空气重力异常图（图阶自由空气重力异常图（图102)102)保留保留了全阶场中最基本的特征；控制全球重力场的最主了全阶场
23、中最基本的特征；控制全球重力场的最主要要异常源应该存在于软流圈以下异常源应该存在于软流圈以下。3地球深部构造及地壳结构研究根据三张图显示的异常特征，可以做出以下几点推论：根据三张图显示的异常特征，可以做出以下几点推论：1 1）整个太平洋地区（图）整个太平洋地区（图102102的中部）包括全球主要的岛孤的中部）包括全球主要的岛孤海沟地区及深源地震带，显示出清晰的海沟地区及深源地震带，显示出清晰的高正异常环带高正异常环带。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 异常特征与太平洋板块和纳斯卡板块边界线也异常特征与太平洋板块和纳斯卡板块边界线也吻合得较好吻合得较好(图图
24、103).103).3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 正异常带外面包围着一圈负异常带正异常带外面包围着一圈负异常带；这一正一负的双层；这一正一负的双层环状结构是环状结构是GEM10BGEM10B全球自由空气异常场的主要特征。产生全球自由空气异常场的主要特征。产生重重力高带的场源既有岩石圈之下地球深部的因素，也有存在于力高带的场源既有岩石圈之下地球深部的因素，也有存在于岩石圈深部范围内的因素岩石圈深部范围内的因素，较浅层的异常源似乎是消减板块，较浅层的异常源似乎是消减板块随着下插深度增大而导致的密度增高部分（因温度与压力增随着下插深度增大而导致的密度增高部分
25、（因温度与压力增加所致）。加所致）。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 2)2)产生产生印度洋巨大印度洋巨大负异常负异常的场源存在于地球的深部的场源存在于地球的深部很可很可能是在软流圈以下存在着巨大的质量亏损所致。因在高阶场中，能是在软流圈以下存在着巨大的质量亏损所致。因在高阶场中，这一全球最大的负异常完全消失了。这一全球最大的负异常完全消失了。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 3)3)从从喜马拉雅山脉到阿尔卑斯山脉有一条横贯东西的喜马拉雅山脉到阿尔卑斯山脉有一条横贯东西的高正异高正异常带常带，它的走向与棱块边界线亦符合
26、较好，但在低阶场中反，它的走向与棱块边界线亦符合较好，但在低阶场中反映得并不明显，说明场源深度较浅。映得并不明显，说明场源深度较浅。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 有人认为，产生该地区正异常的原因是喜马拉雅山的地壳薄有人认为，产生该地区正异常的原因是喜马拉雅山的地壳薄于相应的均衡地壳的厚度，故存在正的均衡异常。由于向北推移于相应的均衡地壳的厚度，故存在正的均衡异常。由于向北推移的印度板块与欧亚板块互相挤压产生了巨大的构造运动压力。的印度板块与欧亚板块互相挤压产生了巨大的构造运动压力。此力不仅克服了因均衡不足而产生的向下的均衡调整力，还迫使此力不仅克服了因
27、均衡不足而产生的向下的均衡调整力，还迫使喜马拉雅山脉继续上升。喜马拉雅山脉继续上升。3地球深部构造及地壳结构研究一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 4)大洋海岭的重力异常在高阶场中反映得很好，形成了与海岭走向大洋海岭的重力异常在高阶场中反映得很好，形成了与海岭走向相吻合的相吻合的低幅正值异常低幅正值异常(0-10gu)(0-10gu)；而在低阶场中，这种特征完全；而在低阶场中，这种特征完全消失，因而海岭的重力异常的场源应存在于浅部。之所以形成低幅消失，因而海岭的重力异常的场源应存在于浅部。之所以形成低幅正异常是由于地幔流上涌处的上表面为自由或近似于自由边界条件，正异常是由于地幔流上涌处
28、的上表面为自由或近似于自由边界条件，因而地壳上升变形较大，从而形成与海岭走向一致的低幅正重力异因而地壳上升变形较大，从而形成与海岭走向一致的低幅正重力异常。常。3地球深部构造及地壳结构研究二、深部地壳构造二、深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图1 1、重力异常变化总趋势从东到西逐渐减小；、重力异常变化总趋势从东到西逐渐减小；胶东辽东最高胶东辽东最高303010g.u.10g.u.；向西渐小，西藏南部雅鲁藏布；向西渐小，西藏南部雅鲁藏布江河谷减为江河谷减为505010g.u.10g.u.、说明：地壳厚度由东向西渐厚、说明：地壳厚度由东向西渐
29、厚（东部沿海（东部沿海30km30km，雅鲁藏布江河谷）厚度达，雅鲁藏布江河谷）厚度达70km70km。深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图2 2、区域性重力异常背景上，有几组巨大重力梯阶（级）、区域性重力异常背景上，有几组巨大重力梯阶（级）带。以银川兰州甘孜（四川）一线为界。带。以银川兰州甘孜（四川）一线为界。深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图以银川兰州甘孜（四川）一线为界以银川兰州甘孜（四川）一线为界。甘孜甘孜深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图(1)(1)东部梯阶东部梯阶带主要走向带主要走向为北东或北为北东或北北东，仅个北东，仅个别地段为
30、东别地段为东西或北北西西或北北西向，北京向，北京郑州贵阳郑州贵阳连线（大兴连线（大兴安岭太行安岭太行山武陵山）。山武陵山）。深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力图全国布格重力图(2)(2)西部地区重力梯阶带西部地区重力梯阶带走向以东西走向为主，走向以东西走向为主，个别地段为北西或近南个别地段为北西或近南北。北。a a、兰州、兰州南側北西西；南側北西西；b b、西宁北側近北西；西宁北側近北西；c c、兰州南成都近南北；兰州南成都近南北；d d、拉萨南側东西。拉萨南側东西。深部地壳构造深部地壳构造全国莫霍面深度图全国莫霍面深度图(3)(3)巨大重力梯阶带大多与巨大重力梯阶带大多与我国主要褶皱山系平
31、行或我国主要褶皱山系平行或重合，在莫霍面深度图上重合，在莫霍面深度图上表现为陡坡带。表现为陡坡带。a a 、与大兴安岭太行山、与大兴安岭太行山武陵山（北京郑州武陵山（北京郑州贵阳连线）重力梯阶带对贵阳连线）重力梯阶带对应东部莫霍面陡坡带；应东部莫霍面陡坡带；b b、与昆仑山阿尔金山、与昆仑山阿尔金山龙门山重力梯阶带对应西龙门山重力梯阶带对应西部莫霍面陡坡带（兰州部莫霍面陡坡带（兰州西宁向西，兰州转向北南西宁向西，兰州转向北南成都）；成都）；c c、与喜马拉雅山重力梯阶、与喜马拉雅山重力梯阶带对应的喜马拉雅莫霍面带对应的喜马拉雅莫霍面陡坡带深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力与莫霍面深度图全国布
32、格重力与莫霍面深度图（1 1）正异常与地理上的盆地相对）正异常与地理上的盆地相对应，如四川、江汉、柴达木等盆应，如四川、江汉、柴达木等盆地，这些盆地都是上地幔（莫霍地，这些盆地都是上地幔（莫霍面）的相对隆起区；面）的相对隆起区；3 3、在重力梯阶带之间，分布、在重力梯阶带之间，分布一系列不同规模的相对的区域一系列不同规模的相对的区域正异常和负异常。正异常和负异常。深部地壳构造深部地壳构造全国布格重力与莫霍面深度图全国布格重力与莫霍面深度图（2 2）负异常多与次）负异常多与次一级的山脉对应，一级的山脉对应，如华北燕山、华中如华北燕山、华中大别山、华南雪峰大别山、华南雪峰山、东北长白山、山、东北长
33、白山、大兴安岭等，它们大兴安岭等，它们对应的是上地幔对应的是上地幔（莫霍面）的拗陷（莫霍面）的拗陷区。区。深部地壳构造深部地壳构造布格重力异常与地壳厚度相关性布格重力异常与地壳厚度相关性 大量事实表明布格重力异常与地壳厚度（莫霍面深度）之间存在相关性1、线性公式式中:H地壳厚度；g是布格异常平均值；H0是布格异常平均值为零地方的地壳厚度（亦为一系数）；a是相关系数注：上式是统计关系式，就一较大的地区而言，H和g的统计关系不可能到处一样，系数H0和a在一定范围内变化。深部地壳构造深部地壳构造布格重力异常与地壳厚度相关性布格重力异常与地壳厚度相关性1、系数公式选用100100km的窗口滑动平均消除
34、浅部的影响，逐点求出布格异常平均值式中a、b待定系数是根据地震测深点的莫霍面深度及其对应的g用最小二乘法确定，如下式为1980年地质科学院物探所公式(km)重力勘探重力勘探4 石油及天然气勘探 一、区域构造单元划分区域构造单元划分区域构造单元划分1 1、重力特征与区域构造带关系、重力特征与区域构造带关系（1 1）重力正异常带（重力高）重力正异常带（重力高）可反映古生代以来的地可反映古生代以来的地层隆起、断块凸起、地垒、背斜、结晶基底的凸起层隆起、断块凸起、地垒、背斜、结晶基底的凸起（2 2）重力负异常带（重力低）重力负异常带（重力低）可反映可反映古生代以来沉积古生代以来沉积盆地、凹陷带、地堑、
35、向斜等盆地、凹陷带、地堑、向斜等与深部比较？与深部比较？区域构造单元划分区域构造单元划分2、划分方法、划分方法 根据重力异常的特征、分布范围、规模大小、形态轮廓、根据重力异常的特征、分布范围、规模大小、形态轮廓、异常幅度变化和梯度变化异常幅度变化和梯度变化将同一异常带划分为一个构造将同一异常带划分为一个构造单元单元（1）注意重力梯级带可以作为划分构造单元、确定构造边界）注意重力梯级带可以作为划分构造单元、确定构造边界的标志，因为它们主要反映区域性的大断裂或不同岩性的接的标志，因为它们主要反映区域性的大断裂或不同岩性的接触带触带（2）一定结合地质资料和其他物探资料）一定结合地质资料和其他物探资料
36、区域构造单元划分区域构造单元划分3、华北平原布格重力异、华北平原布格重力异常分析常分析 重力异常变化主要趋重力异常变化主要趋势等值线展布方向呈北东势等值线展布方向呈北东向，幅值从东向西由向，幅值从东向西由1010g.u.逐渐减少到逐渐减少到60 10g.u.，变化率约为变化率约为1.5 1.5 10g.u./km10g.u./km。图中重力。图中重力高带和重力低带相间出现，高带和重力低带相间出现，局部异常轴的方向多为北局部异常轴的方向多为北东向，反映了本区主要构东向，反映了本区主要构造方向多呈北东方向展布，造方向多呈北东方向展布，与已知的地质资料吻合。与已知的地质资料吻合。区域构造单元划分区域
37、构造单元划分 在正负异常带之间，在正负异常带之间，分布着一些重力梯级带，分布着一些重力梯级带，如新城石家庄重力梯级如新城石家庄重力梯级带带、固安宝坻重力梯、固安宝坻重力梯级带级带、沧县重力梯级带、沧县重力梯级带等等。这些重力梯级带等等。这些重力梯级带可以作为划分构造单元、可以作为划分构造单元、确定构造边界的标志，因确定构造边界的标志，因为它们主要反映区域性的为它们主要反映区域性的大断裂或不同岩性的接触大断裂或不同岩性的接触带。带。在本图边界有太行山在本图边界有太行山大断裂、聊城鄄大断裂、聊城鄄（juanjuan）城断裂等）城断裂等123区域构造单元划分区域构造单元划分根据重力异常特征，可将根据
38、重力异常特征，可将本区划分以下几个构造单本区划分以下几个构造单元元冀中坳陷冀中坳陷北側和西側以固北側和西側以固安宝坻断裂带安宝坻断裂带和新城石和新城石家庄断裂带家庄断裂带同燕山褶皱带及同燕山褶皱带及山西台背斜相接，东边以较大山西台背斜相接，东边以较大角度的斜坡（个别地段为断层）角度的斜坡（个别地段为断层）与沧县相接，与沧县相接，为一广阔的重力为一广阔的重力低带低带。异常幅值在。异常幅值在101060 60 10g.u.之间。钻井及物探（地之间。钻井及物探（地震）资料表明，此地区中、新震）资料表明，此地区中、新生代沉积厚度达生代沉积厚度达40005000m。带中有几个局部重力高，如带中有几个局部
39、重力高，如永清、高阳、隆尧，反映坳陷永清、高阳、隆尧，反映坳陷中局部隆起，为找油有利地带。中局部隆起，为找油有利地带。123区域构造单元划分区域构造单元划分沧县隆起沧县隆起北起天津，北起天津，南至衡水，为一东北隆起南至衡水，为一东北隆起带。东側以沧县（东）大带。东側以沧县（东）大断裂与黄骅坳陷相接。异断裂与黄骅坳陷相接。异常幅值在常幅值在0030 30 10g.u.之间，是明显的区域重力之间，是明显的区域重力高带（高带（注意相对高值问题注意相对高值问题）。古生界地层埋深很浅，。古生界地层埋深很浅，沧县附近钻井仅沧县附近钻井仅770m见奥见奥陶系灰岩。陶系灰岩。123区域构造单元划分区域构造单元
40、划分黄骅坳陷黄骅坳陷位于沧县隆位于沧县隆起以东，向东北伸向渤海起以东，向东北伸向渤海湾，东与无棣隆起成断裂湾，东与无棣隆起成断裂接触。异常幅值在接触。异常幅值在202030 30 10g.u.，是区，是区域重力低带。钻井及物探域重力低带。钻井及物探（地震）资料证实，中、（地震）资料证实，中、新生代沉积较厚，为找油新生代沉积较厚，为找油有力地区。有力地区。123区域构造单元划分区域构造单元划分无棣隆起无棣隆起位于位于黄骅坳黄骅坳陷陷以东，北临以东，北临渤海湾，南渤海湾，南与济阳坳陷相接，与济阳坳陷相接，异常幅异常幅值在值在101020 20 10g.u.，是明显的区域重力高带。，是明显的区域重力
41、高带。是古生界隆起带。是古生界隆起带。123区域构造单元划分区域构造单元划分济阳坳陷济阳坳陷位于无棣隆位于无棣隆起以南和山东台背斜以北，起以南和山东台背斜以北，走向近东西向走向近东西向，异常幅值异常幅值在在303040 40 10g.u.，是中生界沉积较厚的地区。是中生界沉积较厚的地区。123区域构造单元划分区域构造单元划分临清坳陷与内黄隆起临清坳陷与内黄隆起这两个构造单元位于石家这两个构造单元位于石家庄武安断裂庄武安断裂以东，北以东，北与冀中坳陷、沧县隆起、与冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷及济阳坳陷相连，黄骅坳陷及济阳坳陷相连，东与聊城鄄东与聊城鄄（juan）城城断裂断裂为界与山东台背斜为界与
42、山东台背斜相接相接。12345区域构造单元划分区域构造单元划分4、总结、总结 上述推断已被大量的钻井和其他物探资料所证实。上述推断已被大量的钻井和其他物探资料所证实。60年代年代在黄骅坳陷找到大港油田，在济阳坳陷找到胜利油田；在黄骅坳陷找到大港油田，在济阳坳陷找到胜利油田；70年年代在冀中坳陷发现任丘油田。充分说明利用重力勘探研究和代在冀中坳陷发现任丘油田。充分说明利用重力勘探研究和划分区域地质构造，对寻找油气田具有非常重要意义。划分区域地质构造，对寻找油气田具有非常重要意义。重力勘探重力勘探4 石油及天然气勘探 二、寻找古潜山和封闭构造寻找古潜山和封闭构造寻找古潜山和封闭构造 古潜山构造主要
43、由下奥陶统、寒武系、震旦系的灰岩为主的老地层隆起所构成。当它周围沉积了巨厚的生油岩系时，石油就会向古潜山地层上趣或隆起的部位运移、聚集。由于石灰岩的节理、层理或溶滴比较发育，因此在一定条件下，可形成古潜山油田(图10-9)。寻找古潜山和封闭构造寻找古潜山和封闭构造 断层封闭构造所产生的断块凸起或下路，在具有良好的生、储油条件下，也可形成储油构造见图10-l0。重力勘探重力勘探5在圈定成矿构造、岩体的应用盐矿探测盐矿探测 盐岩是一种沉积矿床，主要产于古内陆盆地的不泻湖或滨海半封闭的海湾。由于盐盐岩岩的的密密度度比比围围岩岩低低因此当盐矿有一定规模时，应用重力勘探的效果很好。滇南盐岩产于上白垩统勐
44、野组中，其密度为2.18g/cm3,上 覆 第 四 系 和 第 三 系 的 密 度 为 2.07-2.24g/cm3,而下覆侏罗系和白垩系的密度为。盐岩与其下覆地层具有0.42-0.5 g/cm3的密度差，这为重力勘探提供了有利条件。盐矿探测盐矿探测 图10-13是勐野井盐矿区布格重力异常图。异常的形态呈等轴状，异 常 值 相 对 变 化 达-710g.u.异常北侧的梯度较大，说明了盆地北侧较陡。根据钻孔资料绘制的盐岩等厚度图和顶板等厚度图与重力异常对比发现，矿体的等厚度线与重力异常等值线基本相似。盐矿探测盐矿探测 为了研究盐体的边界，突出异常，计算了该区的gzz异常。结果发现矿体实际边界与g
45、zz异常的零等值线基本一致。（图10-14）利用钻孔提供的矿体厚度，及盆地形态进行了重力正演计算，结果表明理论异常与实测异常基本相符，进一步说明了引起重力异常的矿原体是盐体。盐矿探测盐矿探测 利 用 钻 孔提供的岩体厚度和盆地形态进行正演计算，结果表明理论异常与实测异常大体相符。裂谷重力异常裂谷重力异常在裂谷上重力异常通常出现局部的重力低，例如图所示的是非 洲 裂 谷 上 坦 葛 尼 喀(Tanganyika，属坦桑尼亚地区)湖的布格异常剖面图和计算模型。如图所示，在裂谷上出现负的剩余布格异常，数值为700800gu，由异常的陡度可以断定，该异常由于分布在地堑上部大约34km厚的低密度沉积物引
46、起的。通过对该地区的地质观察和重力异常剖面的计算，确认裂谷边沿的断层面倾角大于60，属正断层性质，并可能延深到地幔。这就表明断裂体系是由地壳的水平张力所引起，故而可放弃陈旧的压缩作用的假设。地堑重力异常地堑重力异常 图为莱茵地堑断裂体系中央部分对应的布格异常剖面。在地堑范围内的实测异常显然不对称，重力极小值的轴线与断裂的西翼相当接近，而与地质剖面中所表示的沉积层不太吻合。负异常大部分是由低密度的沉积物引起的，但这不是唯一的因素。据所观测的地震波速度及有关的岩石密度断定，在深处的基底物质中存在横向变化，与周围密度较大的基岩（2.8gcm3）相比，地堑的基底性质类似花岗岩。重力异常圈定花岗岩重力异
47、常圈定花岗岩 图所示是重力异常圈定花岗岩体的例子。经过对岩体及其围岩密度的测定，表明花岗岩密度比围岩(古生界及元古界)密度要低，故推断重力低是由花岗岩引起，对卫星照片的判读说明该重力低由两个小岩体组合而成。图上阴影区是岩体的重叠部分。1重力异常等值线；2花岗岩体；3两个花岗岩体重叠部分；4古生界及元古界地层重力勘探重力勘探6 金属矿勘探 应应用用重重力力法法勘勘探探金金属属矿矿体体有有两两个个途途径径，一一是是在在有有利利条条件件下下直直接接寻寻找找矿矿体体，另另一一个个是是研研究究金金属属矿矿体体赋赋存存的的岩岩体体或或构构造造以以推推断断矿矿体体的的位位置。本节就这两个方面介绍两个例子。置
48、。本节就这两个方面介绍两个例子。一、玲珑花岗岩体的重力研究一、玲珑花岗岩体的重力研究 我国最大的金矿山东招远金矿赋存在玲珑花岗岩中，应用重力资料研究这个岩体的形态及产状，不仅对于它的倾位体制具有意义，而且对于寻找潜伏的或深部的金矿也有较大的价值。一、玲珑花岗岩体的重力研究一、玲珑花岗岩体的重力研究 位于胶东半岛的玲珑花岗杂岩体的密度为2.66g/cm3，与其围岩，即古老变质岩之间有0.15g/cm3密度差，能够引起明显的重力负异常。这个地区的地质图（图1016）与本区重力异常图（1017）的比较表明，玲珑花岗杂岩体地表形态及延伸趋势，与异常图中部重力负异常十分相似。一、玲珑花岗岩体的重力研究一
49、、玲珑花岗岩体的重力研究 这个地区的地质图（图1016）与本区重力异常图（1017）的比较表明，玲珑花岗杂岩体地表形态及延伸趋势，与异常图中部重力负异常十分相似。一、玲珑花岗岩体的重力研究一、玲珑花岗岩体的重力研究这一重力负异常是由玲珑花岗杂岩体引起的。一条重力密度剖面也生动地说明这一点（1018）。一、玲珑花岗岩体的重力研究一、玲珑花岗岩体的重力研究应用人机交互式的重力正演模拟（姚 长 利 等，1998），在岩体地表露头的控制下，得到了玲珑花岗岩的三维分布（图10-19）。图10-19表明这个面积3100km2，而厚度不到10km的岩体，是一个岩席，而不是以前推断的无脉岩基。二、吉林某地含铜
50、硫化铁的重力勘探二、吉林某地含铜硫化铁的重力勘探 利用1：2000-1：5000的大比例尺的重力测量结果，可以寻找某些金属矿床。前长春地质学院陈善等于20世纪70年代在吉林省某地进行了利用重力法勘探金属矿的研究，成功地发现了含铜硫铁矿。二、吉林某地含铜硫化铁的重力勘探二、吉林某地含铜硫化铁的重力勘探 本区已经发现小型矽卡岩磁铁矿。为了扩大矿区的范围，并研究异常场源的情况，在原有的地面磁测工作基础上，进行了1：2500的重力测量工作，得到了本区的布格重力异常图（图1020）。从重力异常特征可看出，局部异常因受明显的区域异常的影响，其形态和特征并不清楚。二、吉林某地含铜硫化铁的重力勘探二、吉林某地