《重力法》ppt课件.ppt
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1、应用地球物理导论,第三章 重力,地球重力场,地球的形状,大地水准面是重力等位面,大地水准面,大地球体,参考椭球体,图13,赤道半径Re:6478.160km 两极半径Rp:6356.755km,大地水准面相对于椭球体面的偏差,变化幅度约在-105+75m之间。,地球重力场,重力 数学表达:P=F+C F为万有引力,C为惯性离心力 重力的单位:牛顿(SI制),达因(CGS制),图110,地球重力场,地球内部及其附近存在重力作用的空间范围称为重力场。 重力场是保守场,在重力场中移动某一物体所做的功,与路径无关。,重力场,地球重力场,重力场,重力场强度等于重力加速度。 单位:伽(Gal)cm/s2,
2、野外重力测量使用的重力仪读数精度约为0.030.06mGal。,重力位,V称为重力位,重力等位面,与平静的海平面重合的等位面就是大地水准面 (Geoid)。,重力观测值可分为三部分:正常重力场、随时间变化的重力场和重力异常。,正常重力场和重力异常,正常重力场,假设地球为密度分层均匀、表面光滑的旋转椭球体:由下式 g0=ge(1+sin2-1sin22) 计算出来的重力称为正常重力值,相应的重力场称为正常重力场,其公式称为正常重力公式。,(1)长期变化 与地壳内物质缓慢运动和构造活动有关。 (2)短期变化 日变,变幅0.2-0.3mgal(2-3g.u),表现为 海洋潮汐和地壳形变(固体潮),后
3、者 引起大地水准面位移,从而又导致重力 的变化。,随时间变化的重力场,日变曲线,图17,从重力观测值g中减去正常重力和随时间变化的重力,即得到的偏差部分称为重力异常。,重力异常,1.相对与地表光滑的椭球面而言,起伏的地表(高程)及其以下物质层的存在; 2.地球(壳)内部存在密度非均匀体;,引起重力异常的原因,重力异常的物理意义,重力异常的实质:重力异常是地质体的剩余质量对测区某点上单位质量所产生的附加引力在重力g方向的投影。,重力异常的实质,图18,1.探测对象与围岩之间要有密度差; 2.密度非均匀体的密度沿水平方向有 变化; 3剩余质量足够大; 4.探测对象的埋深不能过深; 5.其异常能从干
4、扰场中分辨提取出来。,重力勘探应用的条件,重力测量,重力测量,重力仪,重力测量的方法:动力法、静力法 动力法是观测某种与重力现象有关的运动来测定重力的方法。测定的物理量是时间。 静力法是观测某种与重力观测物体的平衡状态,用以确定两点间的重力差值(相对重力值),超导重力仪 激光重力仪(实验室),按结构分,按测量原理分,相对重力仪,电子式重力仪,机械式重力仪,绝对重力仪,石英弹簧重力仪 金属弹簧重力仪 振弦重力仪(海上),重力仪的分类,绝对重力测量,摆的原理:摆仪 自由落体定律:自由下落法,重力测量,振摆法,数学摆,凯 特 可 倒 摆,相对重力测量仪器,工作原理 按物体受力变化而产生位移方式的不同
5、,重力仪 可分为平移式系统和旋转式系统两大类 日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平 移式重力仪,平移式,旋转式,构造上的基本要求,灵敏系统,测读机构,观察平衡体的移动情况和测量重力变化的部分应具备足够大的放大能力,测量重力变化的范围较大,读数与重力变化间的换算要简单,具有较高的灵敏度以便感受出微小的重力变化,重力仪,影响重力仪精度的因素,1.温度影响 2.气压影响 3.电磁力影响 4.安置状态不一致的影响 5.零点漂移,重力仪,国产ZSM-V型石英弹簧重力仪器,SCINTREX继CG-3型重力仪之后的改进型自动电子 读数重力仪,1微伽分辨率,5微伽精度,是当前基 于熔凝石英弹性系统的最好
6、重力仪,第二章 重力仪,LaCoste & Romberg Micro-g (LRS)公司研制的整装航空重力测量系统交钥匙系统(TAGS)是一套完整的,专门适配固定机翼飞引器的,包括航空重力实时数据处理在内的高精度航空重力测量系统。,重力仪,GWR超导重力仪是目前世界上最灵敏的重力仪,其测量精度可达0.01微伽。仪器采用液氦冷却,有不同尺寸的杜瓦瓶可供选择。长期观测的台站式安装可加装外部电制冷装置以减少液氦消耗。轻便的小型杜瓦瓶可构成便携式台站观测系统。,重力仪,LRS公司的Micro-G生产的高精度井中重力仪是世界上唯一投入工业应用的井中重力仪。用于井中微重力测井,为油气开发提供井下地层密度
7、的空间变化及孔隙度分布变化资料,也可为剩余油气分布调查提供信息。该仪器测井不受油井铁套管影响, 测量精度为0.04毫伽。,重力仪,勘探者200型重力仪 Sodin410系列重力仪具有精密准确、设计先进,灵敏度高,测量范围大,重量轻,体积小的特点。,重力仪,一、观测结果的整理 1. 基点、总基点间校正 2.仪器零点位移改正 3. 日变改正,重力校正与重力异常,(1) 高度改正和自由空气异常 (2) 布格改正和布格异常 (3) 均衡改正和均衡异常,二、重力校正,实际地形,图112,实际地形变化,图113,对观测值与正常重力之差只进行高度校正:,h,观测点,h,换算点,图115,对观测值与正常重力之
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