《重力场与重力勘探实验指导.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重力场与重力勘探实验指导.pptx（59页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、实验目的一、实验目的了解掌握金属弹簧重力仪的测量原理；了解掌握金属弹簧重力仪的测量原理；学习操作金属弹簧重力仪，了解金属弹簧重力学习操作金属弹簧重力仪，了解金属弹簧重力仪的工作范围、操作步骤、性能特点等，为实仪的工作范围、操作步骤、性能特点等，为实际野外重力测量实习奠定良好基础。际野外重力测量实习奠定良好基础。二、实验内容二、实验内容金属弹簧重力仪的测量原理；金属弹簧重力仪的测量原理；金属弹簧重力仪野外测量相关情况介绍；金属弹簧重力仪野外测量相关情况介绍；金属弹簧重力仪的认识操作。金属弹簧重力仪的认识操作。第1页/共59页三、实验原理三、实验原理美国美国LCRLCR金属弹簧重力仪分为金属弹
2、簧重力仪分为D D型型(勘探型勘探型)与与G G型型(大地型大地型)两种。前者精度高；后者测程大，适用两种。前者精度高；后者测程大，适用于全球测量而不需调测程。于全球测量而不需调测程。第2页/共59页技术指标技术指标 D D型型 G G型型测量范围测量范围 2000 g.u.2000 g.u.70000 g.u.70000 g.u.测量精度测量精度 0.02 g.u.0.02 g.u.约约0.04g.u.0.04g.u.零点漂移零点漂移 约约5g.u./5g.u./月月 约约5g.u./5g.u./月月(使用使用1 1年以上年以上)()(使用使用1 1年以上年以上)约约10g.u./10g.u
3、./月月 约约10g.u./10g.u./月月(使用使用1 1年以下年以下)()(使用使用1 1年以下年以下)重复性重复性 约约0.05g.u.0.05g.u.约约0.1g.u.0.1g.u.电源电源 DC12V DC12VDC12V DC12V净重净重 3.2 kg 3.2 kg 3.2 kg 3.2 kg 第3页/共59页当当重重力力改改变变时时，旋旋转转测测微微螺螺旋旋，使使杠杠杆杆上上下下倾斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。倾斜，再带动主弹簧，让摆杆回到零点位置。主弹簧主弹簧第4页/共59页工作原理工作原理平衡方程式平衡方程式 mglsin=KLdmglsin=KLd因因mglsi
4、n=Kxmglsin=Kx1 1y y 又又x x1 1=bcos(/2-)=bsin=bcos(/2-)=bsinmglsin=Kbysin mglsin=Kbysin 或或 mgl=Kbymgl=Kby即是该仪器即是该仪器测量重力变化的原理测量重力变化的原理表达式。表达式。第5页/共59页对于对于mglsin=Kxmglsin=Kx1 1y y对变量对变量g g、x x1 1，求微分，则，求微分，则mglcosd+mlsindg=Kydxmglcosd+mlsindg=Kydx1 1因因dxdx1 1=bcosd=bcosd，则，则若采用零点读数法，观测时若采用零点读数法，观测时使使/2/
5、2，灵敏，灵敏度就会趋于无穷大度就会趋于无穷大。第6页/共59页第7页/共59页美国美国美国美国LCRLCRLCRLCR型金属弹簧重力仪型金属弹簧重力仪型金属弹簧重力仪型金属弹簧重力仪1 1 1 1、4 4 4 4水平调节螺旋水平调节螺旋水平调节螺旋水平调节螺旋(横向横向横向横向)；2 2 2 2纵向水准器；纵向水准器；纵向水准器；纵向水准器；3 3 3 3读数钮鼓及计数器；读数钮鼓及计数器；读数钮鼓及计数器；读数钮鼓及计数器；5 5 5 5外壳；外壳；外壳；外壳；6 6 6 6检流计；检流计；检流计；检流计；7 7 7 7目镜筒；目镜筒；目镜筒；目镜筒；8 8 8 8水平调节螺旋水平调节螺旋
6、水平调节螺旋水平调节螺旋(纵向纵向纵向纵向)；9 9 9 9横横横横向水准器；向水准器；向水准器；向水准器；10101010夹固螺旋；夹固螺旋；夹固螺旋；夹固螺旋；11111111温度计窗温度计窗温度计窗温度计窗6789101112345第8页/共59页重力仪的基本操作步骤：重力仪的基本操作步骤：重力仪的基本操作步骤：重力仪的基本操作步骤：将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。将仪器小心从箱中取出，轻轻放在铝盘上。将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒将电池
7、与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒将电池与仪器接上，打开温度显示，对仪器内部进行电恒温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要温处理，直到达到仪器指定的恒温温度（大约需要2-52-52-52-5小小小小时）。时）。时）。时）。将仪器纵、横水泡调节居中。将仪器纵、横水泡调节居中。将仪器纵、横水泡调节居中。将仪器纵、横水泡调节居中。打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在打开读数灯泡，从目镜中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在打开读数灯泡，从目镜
8、中观察摆丝位置，这时摆丝停靠在左侧终止线上。左侧终止线上。左侧终止线上。左侧终止线上。打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。打开摆丝开关，调节刻度盘，使摆丝可以自由摆动。进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。进一步调节刻度盘，使摆丝与仪器指定的读数线重合。记录记数器上的读数。记录记数器上的读数。记录记数器上的读数。记录记数器上的读数。锁上摆丝，把仪器放回箱中锁上摆丝，把仪器放回箱中锁上摆丝，
9、把仪器放回箱中锁上摆丝，把仪器放回箱中.第9页/共59页四、实验报告四、实验报告内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实内容包括实验目的、实验内容、实验原理、实验结果、小结验结果、小结。第10页/共59页实验二、重力资料整理实验二、重力资料整理第11页/共59页一、实验目的一、实验目的掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法；掌握重力基点网平差及平差系数的计算方法；掌握重力异常值的计算方法及各种改正的地质掌握重力异常值的计算方法及各种改正的地质地球物理含义；地球物理含义；学会使用学会使用MATLABMATLAB或或C C语言编写相关程序。语言编写相关程序。第12页/共59页二、实验内容二、实验内
10、容1 1、基点网平差实验、基点网平差实验 下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向下图为三环路基点网，各边段差值如图所示，顺时针方向为正。假设各边段时间差均为为正。假设各边段时间差均为1 1，试采用线性方程组法求，试采用线性方程组法求解平差系数，要求用解平差系数，要求用MATLABMATLAB或或C C语言编程求解并输出各环语言编程求解并输出各环路的平差系数。路的平差系数。第13页/共59页2 2、布格重力异常值计算、布格重力异常值计算 下表为某下表为某1010个重力测点的地理坐标和相对基点的重力值，个重力测点的地理坐标和相对基点的重力值，试用试用MATLABMATLAB或或C C语
11、言编程求各测点的布格重力异常值。已知语言编程求各测点的布格重力异常值。已知基点纬度为基点纬度为331133331133，坐标，坐标x=0 x=0，y=0y=0，海拔高程为，海拔高程为14.814.8米，地表岩石平均密度为米，地表岩石平均密度为2.2g/cm2.2g/cm3 3。（不用作地形校。（不用作地形校正）。正）。第14页/共59页2 2、扇形法地形校正值计算、扇形法地形校正值计算 已知测点高程为已知测点高程为1010米，在其周围进行了三环八方位地形测米，在其周围进行了三环八方位地形测量（见下图），近环量（见下图），近环0 05m5m，中环，中环5 510m10m，远环，远环101020m
12、20m，各，各点高程见下表，地表岩石平均密度为点高程见下表，地表岩石平均密度为2.3g/cm2.3g/cm3 3。试用。试用MATLABMATLAB或或C C语言编程求测点的地形校正值。语言编程求测点的地形校正值。第15页/共59页1 1、重力基点网平差、重力基点网平差如如果果没没有有误误差差存存在在，各各边边段段构构成成的的每每一一个个闭闭合合环路内段差相加后应为零，环路内段差相加后应为零，ggi i=0=0 由由于于联联测测中中的的误误差差，上上式式一一般般是是得得不不到到满满足足的的，往往往往存存在在一一个个不不等等于于零零的的偏偏差差值值，称称为为基基点点网网的的闭合差闭合差。产产生生
13、闭闭合合差差的的主主要要原原因因在在于于重重力力仪仪混混合合零零点点校校正的不完全正的不完全。三、实验原理三、实验原理第16页/共59页III0.6-0.8第17页/共59页平平差差是是将将每每个个环环路路中中的的闭闭合合差差按按照照一一定定的的方方法法和和条条件件分分配配到到相相应应环环路路的的每每个个边边上上，使使分分配配后后环环路路上上各各边边的的重重力力增增量量能能满满足足上上式式，因因而而这这种种平差又称为平差又称为条件平差条件平差。平平差差无无误误后后，可可以以求求出出各各基基点点相相对对起起始始基基点点（或总基点）的相对重力值（或绝对值）。（或总基点）的相对重力值（或绝对值）。第
14、18页/共59页若只有一个环路，闭合差为若只有一个环路，闭合差为V V，每边上观测的平，每边上观测的平均时间为均时间为t ti i，在按各边观测时间长短来分配闭，在按各边观测时间长短来分配闭合差时，其平差系数为：合差时，其平差系数为：第第i i边上的平差值为边上的平差值为 ggi i=-kt=-kti i这样，该闭合环满足了这样，该闭合环满足了 V+gV+gi i=0=0 的条件。的条件。第19页/共59页当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一当基点网是由多个环路组成，每个环上都有一个或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差个或多个公共边时，就要求用每个环的闭合差所求得的所求得的k ki i来
15、进行平差，并使同一公共边上两来进行平差，并使同一公共边上两侧的平差值大小相等而符号相反。侧的平差值大小相等而符号相反。第20页/共59页建立线性方程组联立求解平差系数建立线性方程组联立求解平差系数V V、V V分别为第分别为第、环的闭合差，环的闭合差，t tii与与t tii为观测为观测、环某边的闭合时间环某边的闭合时间(包含包含公共边的公共边的t tFCFC)，k k、k k为待求的平差系数。为待求的平差系数。第21页/共59页2 2、布格重力异常计算布格重力异常计算布格校正公式：布格校正公式：纬度校正公式：纬度校正公式：第22页/共59页扇形法地形校正公式：扇形法地形校正公式：第23页/共
16、59页布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格布格重力异常是对观测值进行地形校正、布格校正校正(高度校正与中间层校正高度校正与中间层校正)和正常场（纬度）和正常场（纬度）校正后获得的。校正后获得的。布格重力异常值公式：布格重力异常值公式：其中，其中，h h测点海拔高程或测点与基准点的高差，测点海拔高程或测点与基准点的高差，m m；中间层平均密度，中间层平均密度，g/cm3g/cm3。总总基点基点纬度或测区平均纬度；纬度或测区平均纬度；D D测点到总基点间纬向测点到总基点间纬向（南北向）距离，（南北向）距离，kmkm。ggk k重力观测值，重力观测值，g.u.g.u.。第24页/共59页布布格格
17、重重力力异异常常包包含含了了壳壳内内各各种种偏偏离离正正常常密密度度分分布布的的矿矿体体与与构构造造的的影影响响，也也包包括括了了地地壳壳下下界界面面起起伏伏而而在在横横向向上上相相对对上上地地幔幔质质量量的的巨巨大大亏亏损损(山山区区)或盈余或盈余(海洋海洋)的影响。的影响。第25页/共59页四、实验报告四、实验报告内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计算程序代码、实验结果、结果分析或小结算程序代码、实验结果、结果分析或小结。第26页/共59页实验三、重力异常正演实验三、重力异常正演第27页/共59页一、实验目的一、实验目的通过球体、水平圆柱体和铅垂
18、台阶重力异常的通过球体、水平圆柱体和铅垂台阶重力异常的正演计算，掌握简单规则形体重力异常正演的正演计算，掌握简单规则形体重力异常正演的计算方法；计算方法；通过计算认识球体、水平圆柱体和铅垂台阶重通过计算认识球体、水平圆柱体和铅垂台阶重力异常的一般分布规律，了解影响简单规则形力异常的一般分布规律，了解影响简单规则形体重力异常的主要因素（如形体的几何参数和体重力异常的主要因素（如形体的几何参数和密度参数等），培养学生实际动手能力与分析密度参数等），培养学生实际动手能力与分析问题的能力；问题的能力；学会使用学会使用MATLABMATLAB语言编写程序绘制异常图件。语言编写程序绘制异常图件。第28页/
19、共59页二、实验内容二、实验内容用用MATLABMATLAB或或C C语言编程实现二度球体、三度球体重语言编程实现二度球体、三度球体重力异常及其导数正演，使用力异常及其导数正演，使用MATLABMATLAB语言编程绘制语言编程绘制异常曲线或等值线图。异常曲线或等值线图。用用MATLABMATLAB或或C C语言编程实现二度水平圆柱体重力异语言编程实现二度水平圆柱体重力异常及其导数正演，使用常及其导数正演，使用MATLABMATLAB语言编程绘制异常语言编程绘制异常曲线图。曲线图。用用MATLABMATLAB或或C C语言编程实现二度铅垂台阶重力异常语言编程实现二度铅垂台阶重力异常及其导数正演，
20、使用及其导数正演，使用MATLABMATLAB语言编程绘制异常曲语言编程绘制异常曲线图。线图。第29页/共59页三、实验原理三、实验原理1 1、二度球体、三度球体重力异常及其导数正演、二度球体、三度球体重力异常及其导数正演三度球体三度球体二度球体二度球体第30页/共59页D=100mR=50m=1第31页/共59页第32页/共59页第33页/共59页两个球体组合模型理论重力异常两个球体组合模型理论重力异常第34页/共59页第35页/共59页2 2、二度水平圆柱体重力异常及其导数正演二度水平圆柱体重力异常及其导数正演第36页/共59页D=60mR=22.5m=1第37页/共59页第38页/共59
21、页3 3、二度铅垂台阶重力异常及其导数正演、二度铅垂台阶重力异常及其导数正演第39页/共59页h=20mh=20mH=60mH=60m=1第40页/共59页第41页/共59页第42页/共59页四、实验报告四、实验报告内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计算程序代码、实验结果、结果分析或小结算程序代码、实验结果、结果分析或小结。第43页/共59页实验四、重力资料处理实验四、重力资料处理第44页/共59页一、实验目的一、实验目的通过重力异常频率域滤波处理实验，掌握频率通过重力异常频率域滤波处理实验，掌握频率域滤波处理方法原理；域滤波处理方法原理；通过简单规
22、则形体重力异常特征点反演实验，通过简单规则形体重力异常特征点反演实验，掌握特征点反演方法原理。掌握特征点反演方法原理。第45页/共59页二、实验内容二、实验内容利用频率域滤波的利用频率域滤波的MATLABMATLAB程序，对简单规则形体程序，对简单规则形体重力异常进行频率域向上延拓、水平导数和垂直重力异常进行频率域向上延拓、水平导数和垂直导数处理并绘图；导数处理并绘图；从第三次实验得到的重力异常中提取出任意一个从第三次实验得到的重力异常中提取出任意一个有意义的异常剖面数据，试用特征点法反演密度有意义的异常剖面数据，试用特征点法反演密度不均匀体的几何和物性参数。不均匀体的几何和物性参数。第46页
23、/共59页三、实验原理三、实验原理1 1、频率域滤波处理方法基本原理、频率域滤波处理方法基本原理应用傅立叶变换，计算空间域观测异常应用傅立叶变换，计算空间域观测异常g gB B(x,y)(x,y)的频谱的频谱G GB B(u,v)(u,v)；将将G GB B(u,v)(u,v)与所求转换异常的滤波算子与所求转换异常的滤波算子H(u,v)H(u,v)相乘，相乘，得到转换异常的傅立叶变换得到转换异常的傅立叶变换G GFTFT(u,v)(u,v)；将将G GFTFT(u,v)(u,v)进行傅立叶反变换，便得到所求的转换进行傅立叶反变换，便得到所求的转换异常异常g gFTFT(x,y)(x,y)。第4
24、7页/共59页解析延拓解析延拓向上延拓向上延拓向下延拓向下延拓S S为压制高频干扰的滤波因子。为压制高频干扰的滤波因子。一次导数一次导数 x x方向方向y y方向方向z z方向方向垂向二次导数垂向二次导数第48页/共59页第49页/共59页第50页/共59页根据异常曲线上的一些点或特征点（如根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值极大值点、零值点、拐点点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数取场源体的几何或物性参数;仅适用于剩余密度为常数的几何形体仅适用于剩余密度为常数的几何形体。应用条件应用条件对异常作平滑处理，尽量准确确定原点的位置；对异常作
25、平滑处理，尽量准确确定原点的位置；对异常曲线作分离处理，获得单纯由研究对象对异常曲线作分离处理，获得单纯由研究对象引起的异常；引起的异常；对剩余（局部）异常进行分类，判明该异常的对剩余（局部）异常进行分类，判明该异常的场源体接近于何种可能的几何形体，然后选用场源体接近于何种可能的几何形体，然后选用相应的反演公式。相应的反演公式。2 2、特征点法反演方法基本原理、特征点法反演方法基本原理第51页/共59页异常曲线形态分类异常曲线形态分类第一类是单峰异常，零值点在无穷远处第一类是单峰异常，零值点在无穷远处如球体的如球体的gg曲线、台阶的曲线、台阶的VxzVxz曲线等；曲线等；第二类是具有极大值、极
26、小值和一个零值点第二类是具有极大值、极小值和一个零值点如球体的如球体的VxzVxz曲线、台阶的曲线、台阶的VzzVzz、VzzzVzzz曲线；曲线；第三类是具有一个极大值、两个极小值和两个零值点第三类是具有一个极大值、两个极小值和两个零值点如球体、水平圆柱体的如球体、水平圆柱体的VzzVzz和和VzzzVzzz曲线；曲线；第四类是台阶的第四类是台阶的gg曲线，一边高一边低的形态曲线，一边高一边低的形态第52页/共59页球体球体gg的反演的反演(第一类曲线第一类曲线)单峰异常，零值点在无穷远处单峰异常，零值点在无穷远处第53页/共59页当当当当n n n n=2=2=2=2时时时时当当当当n n n n=3=3=3=3时时时时 当当当当n n n n=4=4=4=4时时时时 第54页/共59页第55页/共59页DR第56页/共59页200m200m100m100m第57页/共59页四、实验报告四、实验报告内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计内容包括实验目的、实验内容、实验原理、计算程序代码、实验结果、结果分析或小结算程序代码、实验结果、结果分析或小结。第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页