重力勘探思考题1

2011重力勘探复习资料思考题及作业题这次考试给人的感觉就是自由发挥题体较多，像举例说明重力勘探的前提，综合题（举例说明重力勘探的应用领域10分，重力大作业也考到了20分:分析数据处理过程及步骤与理由，对异常原因进行解释）具体分值是：名词解释10个，共三十分，局部重力高、大地水准面、重力梯级带、剩余质量、密度界面、布格重力异常、零点漂移。剩下的三个，可能是因为太简单了，没记住。问答题五个40分：重力与重力位的关系、三重小循环的观测方式与特点、举例说明重力勘探的前提、异常空间延拓的原理及上、下延拓的作用，如何理解异常区分产生的“虚假异常”？在资料解释中应如何注意。最后综合题两道，30分。第二章很重要，但考得较少，可能因为在固体地球物理中已考了吧。这次复习中，名词解释和问答题都还差不多，当然每年的题都不一样，希望能对大家有所作用，这份资料中有些地方欠妥，希望大家能辨别，要想考的好成绩，还得平时努力，最后衷心希望每个人都能考的好成绩。1、地球重力全球分布总体特征以及与这些有关的因素。答：两极扁平的球体的引力，在同一个水准面上的两极处数值最大，赤道处最小；而惯性离心力则距旋转轴越远数值越大，显然在地球表面赤道处最大，两极处为零；总体上，地球重力的数值随纬度变化，并且在两极处最大，赤道处最小。影响因素：⑴地球的形状——扁椭球体引力随纬度变化，在大地水准面上，两处最大，赤道处最小，两者相差约1800mGal；⑵地球自转——惯性离心力随纬度变化，在大地水准面上，两极等于零，赤道最大，最大变化达3400mGal；⑷地球内部物质密度分布不均匀；⑸太阳与月球的引力，最大变化达0.2mGa2、重力等位面及其的性质。（和重力的关系）问答题答：可见，上式为一簇曲面方程，任意一个方程为一个重力等位面，在重力场空间有无数个重力等位面。1）重力位是一个标量函数，重力位沿任意方向的偏导数就等于重力在该方向的分量或投影；2）重力等位面是空间曲面，在重力场空间内有无穷多个重力等位面，该空间中任何一点都处于某个重力等位面上；3）重力场空间内任意一点的重力值等于重力位在沿等位面内法线方向偏导数，重力的方向为该点内法线方向——重力位变化梯度最大方向；4）重力等位面上重力位处处相等，但重力的方向和大小均不一定相等。任何两个重力等位面互不相交，也不一定平行。3、水准面、大地水准面的物理含义。（名词解释）答：在测绘技术中称重力等位面为水准面同一个水准面上的高度或高程是相等的，而且它与用一根悬吊静止重物时的铅垂线垂直，这个铅垂线实际上代表了重力方向。由于地球表面70%以上为海水覆盖，若海水面是一个平静，大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面，但海水面永远不会平静，一般是将平均的海平面作为大地水准面1.4如何利用地球重力模型数据研究地球内部问题。全球重力场模型是卫星大地测量精密定轨的基础，通过地球重力场模型及对地球外部重力为任意常数）（（CCzyxW),,场的分析，可为地球物理学和地质学提供地球内部结构和状态的信息。地球内部深处的物质密度主要根据地震波速度以及岩石物理实验结果和地球内部物理研究推测而来。不同的球谐系数，可以得到不同的地球重力模型。球谐系数及是根据地球的质量、形状、转动惯量以及地球表面及空间重力测量数据等解算来获得的，实际的阶次不可能无限大而是有限数。地球重力模型的最高阶次越高且高阶系数解算精度越高，表明模型空间分别率越高，模型所能反映地球重力变化细节越丰富。2.1正常地球重力的由来，物理上代表什么。（考了）答：正常重力公式指的是计算地球椭球在其表面上的正常重力值的公式。地球从总体上说处于流体平衡状态，大地水准面接近于旋转椭球体面。所以假定：一个旋转椭球作为真实地球的理想模型，称为地球椭球。它产生规则的重力场称为正常重力场。正常重力——椭球表面上正常地球重力场的数学表达式其计算公式称为正常重力公式。2.2研究正常重力的空间变化率有何作用？2.3各种校正的概念及其物理意义高程为h处的正常重力值为通常可以将自由空间校正量近似为上式相当与对原椭球面上的正常重力值进行了一项校正，（1）这种校正称为“自由空间”校正，也称为“高度校正”自由空间校正只是将重力测量值中高程变化的部分影响去掉，其物理意义在于：将大地水准面或地球椭球面上的正常重力值换算到测点高程处正常重力值。（2）地形校正（TC）：将测点周围起伏地表与该测点所在水准面所包含的（无论高于或是低于测点的）物质在测点处产生的引力之铅锤分量加到观测重力值中。（3）中间层校正是布格（PierreBouguer）首先提出来的，所以又称“布格校正”，中间层校正是以大地水准面或地球椭球面作为基准面，将以各测点高程为厚度的物质层在测点处产生的引力之铅锤分量，该点从重力观测值中减去。（4）均衡矫正：若把地壳视为均衡的，按照均衡理论，根据高程和海水深度变化，将均衡地壳物质密度或厚度按正常地壳进行补偿——计算补偿物质产生的引力效应，作为均衡校正，2.4均衡异常与布格异常的物理上的差异？思考传统的均衡理论存在的问题？岩石圈厚度变化以及横向密度不均匀能在布格异常或均衡异常中反映吗？答：将测点上观测的重力值，经过自由空间校正、地形校正、和布格校正，在与正常重力进行比较，得到的重力异常只反映地下物质密度不均匀状态，这种异常称为布格异常。按假说所给出的均衡补偿方法，对均衡范围以内的，均衡状态下地壳密度或厚度所产生的引力效应进行计算，并从地面重力值中减去，即得到均衡异常均衡异常物理意义：若把地壳视为均衡的，按照均衡理论，根据高程和海水深度变化，将均衡地壳物质密度或厚度按正常地壳进行补偿——计算补偿物质产生的引力效应，作为均衡校正，把它从自由空间重力异常中减去，即可以得到均衡异常。hhh00)(3086.0mGalhgf2.5各种重力异常的地球物理意义比较实际地球重力值的物理含义：在实际地球所产生引力和惯性离心力，它包含了各种地球内部密度变化产生引力效应。正常重力的物理含义：在假定条件下，理想地球在椭球面上产生的引力和惯性离心力。自由空间重力异常的物理含义：反映地表物质质量和地下物质密度与正常地球密度差异形成的“剩余质量”产生的引力之铅锤方向的投影。布格重力异常的物理含义：单纯反映地下物质密度与正常地球密度差异所形成的“剩余质量”产生的引力之铅锤方向的投影。均衡异常的物理含义：在地壳厚度或密度满足均衡假设下，反映地壳厚度偏离正常地壳厚度和地下物质密度偏离正常地球密度所形成的“剩余质量”产生的引力效应之铅锤方向的投影。大区域上，均衡异常可以视为地壳是否达到均衡的标志2.6一度体、二度体、三度体：一度体：几何上仅一个方向有限，表示物体密度仅在一个坐标方向变化，如水平平行层状物体，也称一维模型；二度体：几何上两个方向有限，表示物体密度仅在两个坐标方向变化，如水平无限长（圆或方）柱体，也称二维模型；三度体：几何上三个方向有限，表示物体密度在三个坐标方向都变化，如球体、立方体、长方体，也称三维模型。3.1重力仪动态、静态试验的目的3.2操作重力仪时为什么需要保持仪器水平，这与布格异常物理含义以及gTC的计算的是否有关系？3.3相对重力仪“零位漂移”和“零点读数”(考了)答：（1）零点读数法当重力发生改变后，平衡系统位移，达到新的平衡，通过外界加力补偿，使其重新回到重力变化以前的位置。通过测算外力，即可得到重力变化。（2）利用弹性体制成重力仪，弹性体在外力长期作用下，会产生弹性疲劳，即弹性性质会发生改变。当超出了弹性限度，则弹性体发生永久变形。在重力仪中，这种现象表现为在同一点上的读数有变化（不考虑任何其它因素），这种变化称为零点漂移，简称零漂。零漂是所有弹性重力仪不可克服的一个弱点。一台重力仪的精度高低，质量好坏主要看它零漂值的大小和是否线性。4.1重力勘探施工设计的基本内容（1）技术设计的要素工作比例尺：控制测量点空间分布密度的指标1:200万~1:50万(预查)1:25万~1:10万(普查)1:5万~1:2.5万(详查)1:5000~1:1000(细测或精测)异常精度:控制测量质量的指标。一般取最小有效异常幅度的1/3。测量方式：路线测量、自由网、规则网、剖面测量。依据：工作任务、测区条件、经费（2）测网布设一般原则：测线与测区主要构造方向垂直若测区内有多组不同方向构造或构造方向不明，测线选择南北向。（3）测量精度分配：重力观测误差：与仪器和工作方式有关；高程、坐标测量误差；与资料和测量仪器和工作方式有关地形校正误差：与资料和地形负杂程度有关其它：……4.2测网布设原则基点、基点网布设目的：控制重力仪零位漂移和观测误差。选择交通条件好、相对稳定的、永久性好的地点。4.3三重小循环观测的特点（考了）4.4航空、海洋重力测量主要特点，与陆地测量的区别海洋与航空重力测量是指在海域、空中进行重力测量。海域重力测量有两种形式，一种是海底重力测量，一种是船载重力测量；航空重力测量是指机载重力测量。(1)动态测量特点运动过程中测量重力；运动过程中的载体工具很难提供一个平稳的水平平台；各种作用力的干扰较大。(2)各种扰动影响水平加速度的影响。这种影响有常量的和周期性的两种，例如船以加速度航行时，水平加速度是常量的；由于波浪起伏或机器振动而引起船在水平方向上(前、后、左、右)的振动则为周期性的。垂直加速度的影响。它主要是波浪起伏和机器振动而引起船在垂直方向上的振动，它只能是周期性的。旋转影响。它是由于波浪或其它因素引起的船身绕三个互相正交轴的转动(即前后、左右摇动和绕竖直轴的旋转)，这种影响也有常量的和周期性的。此外，当船的航向改变而沿曲线运动时．对仪器还会产生径向加速度的作用。3）艾特维斯效应由于用来测定重力的仪器随载体相对于地球在运动，作用在仪器上的离心力改变了，因而也改变了重力的大小．这种影响称为艾特维斯效应。这些扰动力的影响通常远远超过重力测量的观测误差，甚至达到几十伽。因此必须采取相应的措施来消除或从重力观测值中加以改正，这就需要一些特殊的仪器和方法。4.5经自由空间校正后，起伏地形上的布格异常值是否被移至基准面（大地水准面）上？否4.6如何对海上观测的重力进行地形校正？5.1决定岩石密度的主要因素各是什么？（1）岩(矿)石的矿物组分及含量；岩石通常由多种矿物组成，由于不同矿物密度存在差异，其所占岩石重量百分比决定了岩石的密度。显然密度大的矿物所占百分比越高，岩石的密度就越大。（2）岩石结构与矿物结晶程度；一般而言，岩石中矿物结晶程度越高，颗粒越大，密度也越大；反之，岩石密度就越小。（3）岩石中孔隙及其充填物成分及含量（若孔隙内部的存在充填物）；由于天然岩石内或多或少都存在一定孔隙，孔隙中还有可能充填了物质。如此，岩石内存在孔隙空间的大小——孔隙度以及孔隙内部充填的物质成分将会影响岩石的密度。（4）岩石的埋藏深度及埋藏环境条件。岩石的埋藏深度及环境主要是指岩石所处的压力和温度环境。一般压力越大岩石（体）密度就越大，温度升高，岩石会因热胀作用而密度变小。5.2地表岩石密度分布能为勘探地下构造或地质体提供帮助吗？答：能5.35.2.1岩浆岩密度分布规律及主要因素特点：原生岩石，结构紧密，岩石孔隙度很低(一般小于1%~2%)；成分及结晶程度变化大。成岩深度：深成岩—浅成岩—喷出岩（火山岩）；矿物结晶颗粒减小，密度减小地球元素丰度（前六）中有：铁、镁、硫、镍——组成暗色矿物的主要成分。成分：超基性岩、基性岩、中-酸性岩，暗色矿物含量减少SiO2含量增加密度减小影响因素：岩浆岩的成分、结晶颗粒粒度对密度影响大，孔隙度影响小。所以，岩浆岩密度主要取决于矿物成分及结构。对于同一种侵入的火成岩体，在岩浆侵入后的冷凝过程中，结晶分异作用导致形成不同的岩相带。一般而言，在周围为偏基性，向中心逐渐发育为偏酸性。边缘相的密度要比过渡相和内相的密度大些。对于同类侵入岩体，不同时期侵入，其矿物成分虽然相同，但因含量有所变化时，则其密度也会有所不同。对于同源岩浆，尽管其化学成分可能一样，但由于成岩环境不同，也可能形成不同的