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重 力 勘 探 重力勘探是地球物理勘探中的一个主要分支，它是通过测量地面各点的重力场值来寻找各种矿产以及解决与之有关的各种问题。 自从牛顿发现了万有引力定律之后，一切物质之间的相互吸引作用已被认为是普遍的现象。这个现象还说明了一个众所周知的事实，即在地球附近空间落向地球的物体将以逐渐增加的速度降落，速度的递增率就是重力加速度，简称重力，用g表示。伽利略证明了地球上某一固定点，所有物体的重力加速度都是一样的。 假定地球是一个均匀的具有同心层结构的理想球体，则地球对位于地球表面上的物体的吸引力应当到处相同，且重力应当由唯一的恒定值。事实上，地球是不均匀的，非球形的并且是旋转的，其表面也是起伏不平的。所有这些实际情况都使地球表面上的重力值发生变化。但是，这种变化是很微小的，只有借助于非常灵敏的仪器，才能对它作出精确的测定。 测定和分析地球表面的重力变化，已成为地学研究中的一个很重要的内容。其中与地球偏离球形有关的重力变化，为大地测量学研究地球形状提供了有意义的依据。而反映地下岩石密度横向差异的重力变化，对研究地质构造及寻找各种矿产极为重要。 第一节 利用重力异常计算矿体产状的基本理论 一、地球重力场 地球是一个具有一定质量、两极半径略小于赤道半径且按照一定角速度旋转的椭球体。如果忽略日、月等天体对地面物质的微弱吸引作用，则在地球表面及其附近空间的一切物体都要同时受到两种力的作用：一是地球所有质量对它产生的吸引力F；二是地球自转而引起的惯性离心力C,此两力同时作用在某一物体上的矢量和称为地球的重力P。见图1-1，图中NS为地球自转轴， 为纬度。 存在重力作用的空间称为重力场。 地球全部质量对质量为m的物体的引力可根据牛顿万有引力定律来计算 (1.1) 式中R为地心至m处的矢径，负号表示F与R方向相反，G为万有引力常数。G的数值牛顿在世时并未确定，而是1798年由卡文迪什在实验室里首先测出的。G的公认值在国际（SI）单位制中是；在常用（CGS）单位制中是。它在数值上等于质量各1g、中心相距1cm的两个质点之间的作用力。在SI单位制中力的单位是牛顿（N）、1N=dyn（达因）。若地球自转角速度为，有A点到地球自转轴的垂直距离为r,根据力学知识，A点m质量的物体所受到的惯性离心力为 (1.2) 图1-1 地球外部任一点单位质量所受的力从牛顿第二定律可知，重力P是质量m和重力加速度g的乘积，即P=mg。当被吸引质量m为单位质量时，则重力的数值就等于重力加速度。所以在重力测量中，往往把重力加速度叫做重力。所谓重力测量实际上是测定重力加速度的数值。由此，重力（即重力加速度）的单位在CGS制中为cm/s2，称为“伽”（gal）（为纪念伽利略而定名）。 1伽=103毫伽（mgal）=106微伽（gal） 在SI单位制中，重力g的单位是，规定1的为国际重力单位（gravity.unit）,简写成g.u.，1m/s2=106g.u.，SI单位与CGS单位的换算关系为1gal=104g.u.。 在地球表面上，全球重力平均值约为9.8 m/s2。赤道重力平均值为9.780 m/s2，两极平均值为9.832 m/s2，从赤道到两极重力变化大约为0.05 m/s2，这个量级接近地球平均重力值的0.5%。而地球自转产生的惯性离心力在赤道最大，平均也只有0.0339 m/s2。日、月等天体对地面物质的最大作用为×10-5m/s2。 二、重力测量 与地质勘探方法相似，根据重力勘探任务的不同可分为重力预查、普查、详查和精查（又称细测）。不同阶段所解决的地质任务也不同。例如，研究深部地壳构造或地壳均衡状态、划分大地构造分区，就要进行重力预查。重力普查主要是划分区域构造、圈定岩体和指出成矿远景区等。重力详查的目的是在已知远景区内，划分断裂与基底岩性，圈定隐伏岩体，火山岩厚度等。重力细测是在有希望的岩体上进行详细的测量，以便计算矿体的产状、储量等。不同的测量方法其测量技术及精度要求也不同，具体见表1-1 。 重力测量形式可分为路线测量，剖面测量及面积测量。面积测量是重力测量的基本形式。而路线测量和剖面测量的方向应尽可能与地质构造走向垂直。各种重力测量的具体原则如下：（1）测点的密度保证在相应比例尺的图上每平方厘米要有1～2个测点。 （2）重力异常等值线的间距，应为异常均方差的2.5～3倍，以保证异常体能被1～2条等值线所圈闭。 （3）重力异常的均方差应小于勘探对象引起最大异常的1/3~1/4 。 表1-1 常用工作比例尺、点、线距及精度要求 工作阶段 工作比例尺 等异常线