第三章 第四节 重力资料的整理.ppt

第四节 重力资料的整理 一、各项外部改正 尽管仪器可以测出各测点相对总基点间的重力差值，但引起这个差值的原因很多，除了包含地下地质因素外，还有各测点相对总基点的纬度变化、高程变化及测点周围地形起伏等等其它因素。对这些影响因素进行改正，目的是为了获得仅由地下地质因素引起的重力异常。 1.由于正常重力值是纬度的函数，当测点与总基点纬度不同时，所产生的纬度影响也不同，消除纬度影响称为纬度改正，也称正常场改正： D为纬向距，它是指测点与总基点之间纬向距离（以公里为单位）。对于北半球而言，当测点在总基点以北时，纬度影响值为正，反之为负，所以我们规定在纬度改正中，测点在总基点以北取正值，以南取负值。 2.地形改正的目的是消除测点周围地形起伏的影响。通常分扇形域地形改正和方域地形改正两种。 扇形域地形改正值计算法是：首先在地形图上以测点A为圆心，以不同半径R作圆环，然后通过A点按等角度作辐射线分割各圆环，其中阴影面积即为其中一个扇形柱的截面积。一个扇形柱体相对A点的位置。柱体的高度由地形图中读取。实际工作中，扇形柱体的高度h可为地形平均高程与测点高程之差。 3.经过地形改正后可认为测点周围平坦了，但测点A所在的平面和基点相比仍高h，亦即测点仍处在一个半径为R、厚度为h、密度为的圆盘上。这个圆盘同样要产生影响，消除这个影响称中间层改正。 4. 经过中间层改正后，测点相对基点而言仍处在高度为h的位置上，对这个高度影响还要予以消除，称之为自由空间改正，也称高度改正。高度改正公式为： 5.由于中间层改正和高度改正表达式中均与h有关，所以往往把这两项改正合并称为布格改正，并用 表示，即 实测重力差值，经过纬度改正，地形改正和布格改正后，所得到的异常称为布格重力异常。 二、主要重力异常及其地质、地球物理含义 1.自由空间重力异常 将经过混合零点改正所得的重力差，再经正常场改正（纬度改正）和自由空间改正（高度改正）后，所得到的重力异常称为自由空间（气）重力异常（ ）。 自由空间重力异常反映的是实际地球的形状和质量分布与大地椭球体的偏差。大范围内负的自由空间重力异常，表明地壳深部存在着相对的质量亏损；反之，则有质量盈余。 2.布格重力异常 实测重力差值，经过纬度改正，地形改正和布格改正后，所得到的异常称布格重力异常。 式中△gS 为经过混合零点改正和基点改正以后的观测值；△g? 为纬度改正；△gt为地形改正；△gbg 为布格改正，包括高度改正△gh和中间层改正△gm 。 布格重力异常反映的是地壳内各种偏离正常地壳密度的地质体，既包含各种局部剩余质量的影响，也包含地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量亏损(山区)或盈余(海洋区)的影响。从大范围来观察布格重力异常，在大陆山区应为大面积的负值区，且山愈高负值的绝对值愈大；而海洋区，则反之。 3.地壳均衡理论和均衡重力异常 （1）地壳的均衡假说 ①普拉特假说认为，地下存在一个等压面(也称均衡面)，等压面以上的地壳是由若干个横截面积相等、密度不等而质量相等的岩石柱构成的。 地壳在均衡状态下，大陆山区的地壳岩柱的密度小于地壳平均密度，并且山越高岩柱密度越小，也就是山体质量表现的“质量盈余”应由山底的质量“亏损”来补偿。 地壳在均衡状态下，海水下的岩柱的密度大于地壳的平均密度，并且海越深海底岩柱的密度越大；也就是海水的质量“亏损”由海底的质量“盈余”来补偿。 ②艾里假说认为，地下存在一个等压面，等压面以上的地壳是由若干个横截面积相等、密度相等而质量不等的岩石柱构成的。 在地壳均衡状态下，山越高岩柱陷入越深（形成山根），也就是山体的“质量盈余”，由山根排开岩浆所引起的质量“亏损”来补偿。 在地壳均衡状态下，海越深岩柱底向上凸起越高，也就是海水的质量“亏损”由反山根的多余岩浆造成的质量“盈余”来补偿。 从上述两种假说可知，地下存在着等压面，且都假设密度较小的地壳漂浮在密度较大的岩浆上。但不同之处是前者认为每个岩柱的密度不等而且补偿质量分布在整个岩柱中；后者的每个岩柱的密度相等，而补偿质量分布在山根和反山根中。 ③维宁.迈内兹假说认为地壳是具有一定强度的弹性板，变化地形的质量是加在板上的负荷，它将弹性板压弯而不致破裂，使压弯部分陷入岩浆内（弯曲量与负荷重量成正比），一直达到流体静力平衡为止。由于压弯后的地壳排开了周围的岩浆，因而产生了均衡补偿。显然