1、一地球重力场1.重力 ，其中引力 ；惯性离心力CFGRmGF321rm22. alugs5610./13.试绘出图 1.1 中 A、 B、 C 各点的引力、惯性离心力和重力的方向。 地球质量对它产生的引力为F,方向大致指向地心。物体A随地球自转而引起的惯性离心力为C。引力与惯性离心力的合力G就是重力。4.将地球近似看成半径为6370km的均匀球体，若极地处重力值为9.8m/s3，试估算地球的总质量为多少?在极地处的重力只沿自转轴方向有分量，可近似为 则2/GMRgKGgRM241622 1095.07.82重力异常1.由正常重力位推算得到的在正常椭球面(水准椭球面) 上的重力公式称为正常重力公
2、式。基本形式如下 : ; 81 ;g g ) )2sinsi21 pe12 为 地 球 扁 率为 地 球 的 力 学 扁 率 为 两 极 重 力 值为 赤 道 重 力 值 处 的 正 常 重 力 值；为 计 算 点 的 地 理 经 纬 度epeg正常重力公式： 222m/s )05sin .-0534sin .+1732( 9.=2.重力异常基本公式重力异常就是剩余质量的引力位沿 Z 方向的导数,即 vz zyxdzGVg 2/322)()()(当剩余密度是均匀的时,则可提到积分符号之外,即有 dzxGzxgS22)()(2)(3.重力勘探的前提条件：a横向上的密度差 b异常体积（即异常足够大
3、，产生的异常能够被重力仪器识别）4.“引起重力变化的因素就是引起重力异常变化的因素”这种说法对吗?为什么?1.水准面：平静的海洋面是一个重力等位面, 称为大地水准面2 角灵敏度：单位重力的变化所能引起的平衡体偏角的大小。（偏角越大,则表示仪器越灵敏）3.布格异常:包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响, 也包括了地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损(山区)或盈余(海洋)的影响。4.地磁台:连续地测定地磁要素绝对值及随时间变化场值, 其有固定的测点, 称为地磁台5.地磁脉动：是一种地磁场的微扰变化, 它具有准周期结构的特点。6.磁化强度：均匀无限磁介质受到外部磁场 H 的作
4、用, 衡量物质被磁化的程度7.混合改正:由于日变温度及零点掉格三者混在一起反映在观测数据中, 也可以把三项影响并成一种综合影响, 一次消除称为混合改正。8.二度体：即沿走向为无限长的物体9.区域性异常：往往与大的区域构造或火成岩分布等因素有关10.解析延拓：根据观测平面或剖面上的重力异常值计算高于(或低于)它的平面或剖面上异常值的过程称为向上(或向下)延拓。不对。 ，重力异常是重力实测值减去正常重力值。g5.请考虑如图所示的两种剖面情况，能否在地面上观测出有相对变化的重力异常来?这对重力勘探的应用条件提供了什么启示?答：横向密度变化导致地面上横向上的相对变化的重力异常，故:（a）不能（b）能6
5、.请图示重力异常3仪器1.重力测量可分为动力法和静力法两类。动力法观测的是物体的运动状态（时间与路径),用以测定重力的全值( 绝对重力值);而静力法则是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) 。2.相对重力测量仪器：石英弹簧重力仪、金属弹簧重力仪，超导重力仪，振弦重力仪3.什么是重力仪的零点漂移？研究它具有什么现实意义?如何才能消除这一因素的影响?答：弹性重力仪中的弹性元件，在一个力(如重力)的长期作用下将会产生弹性疲劳等现象，致使弹性元件随时间推移而产生极其微小的永久形变，它严重地影响了重力仪的测量精度，带来了几乎不可克服的零点漂移。重力仪读数的这种随时间而改变的现象称为
6、零点漂移。为消除这一影响，必须获得重力仪零漂的基本规律和在工作时间段内零漂值的大小，以便引入相应的校正。在制造仪器时，应选择适当材料和经过时效处理，尽量使零漂变小并努力作到使它为时间的线性函数。在野外工作中，必须在一批重力值已知的所谓重力基点网的控制下进行，才有可能进行零点校正。4.为什么在同一点上不同仪器的读数会不同?且同一台仪器在不同时刻的读数也不同？参数不同则读数不同；不同时刻不同是因为零点漂移。4野外工作1.基点网上的观测方法在基点网上观测方式的选择,是以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正,能满足设计提出的精度要求为原则。单向循环重复顺序是:12 3 123往返重复顺序是:123 32
7、1三重小循环顺序是:121 2323434 (上列数字是测点号)2.本实验所用重力仪在一个测点上的读数乘上仪器的格值是否就是该点的重力值，为什么？不是，重力仪是测量地面上重力值相对变化的仪器，某点的读数差乘以仪器格值只是该点的相对重力值。3.在记录本上记录重力仪读数时还要记录观测时间，记录观测时间有什么意义？观测资料的整理过程中，进行零点改正和重力基点网平差时均要用到观测时间。4.重力基点的作用是什么?如何保证基点的精度高于普通点?控制重力普通点的观测精度；避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移；确定零点漂移校正系数；推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。要保证基点网测量
8、的精度，应用一台或多台精度高的仪器观测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进行，环路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环路中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网进行平差。基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，地点稳固，并按规定统一编号和建立永久或半永久性标记。5.野外工作中，普通点的观测为什么必须起于基点又终止于基点?为什么要在规定时间间隔内到达下一个基点?答：在基点网上观测方式的选择，是以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正,能满足设计提出的精度要求为原则。以便按时测定重力仪的零点漂移，准确地对各观测点进行零点校正。5异常获取1.布格
9、重力异常 纬 改布 格 校 正 中 间 层 改高 度 改地 形 改 正零 点 漂 移测布 格 这 个 式 子 是 课 本 上 的gggThkB mh)419 0.-86 3.(= 为-3cu gb 2.决定岩石密度的主要因素是:1)岩石中各种矿物成分及其含量的多少;2)岩石中的孔隙度大小及孔隙中的充填物的多少;3)岩石所受压力的大小。3.标本密度测定方法：1）天平测定法2）密度仪测定法4.在不考虑大地水准面弯曲情况下，为什么要进行地形校正？地形校正值为什么为正值?其原理是什么？1）重力仪观测资料经过零点校正后得到的是各测点相对于总基点的相对重力值，为了获得各测点的重力异常并比较其大小,必须将各
10、测点的相对重力值按照同一个标准进行一些校正。2）不管 A 点周围地形是高还是低，相对于 A 点周围地形是平坦的情况下，其地形影响值都将使 A 点的重力值变小，故地形校正值总是正的。3）一般均采用近似积分的办法:将以测点为中心的四周地形分割成许多小块,计算出每一小块地形质量对测点的重力值,然后累加求和便得到该点的地形影响值。5.设沿东西向剖面 AB的自然地表进行重力测量，如果经过仔细的各项校正后，异常为250g.u.的常数，请分别讨论并绘出不作布格校正、不作高度校正和不作中间层校正时，异常曲线将会变成什么样子（设地表岩层平均密度为2.0g/cm3）?不做布格校正： 1250(3.86.419)2
11、0.bghgu不做高度校正; 7u不做中间层校正： 1(.).5a6.简述布格重力异常的地质-地球物理含义。答：经过地形校正和布格校正后,相当于把大地水准面上多余的物质消去了; 作了正常场校正后, 大地水准面以下按正常密度分布的物质也消失了。因而布格异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响, 也包括了地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损 ( 山区) 或盈余 ( 海洋) 的影响。7.在有起伏的自然地表面进行重力测量，经各项校正后所获得的重力异常是大地水准面（或总基点所在水准面）上的异常还是原测点处的重力异常，为什么?答：地表实测重力值是地下密度均匀体(地球正常椭球体)和密
12、度不均匀地质体(如地质构造、岩矿体等)的综合影响。上述校正消除了起伏地形上各测点与大地水准面或基准面密度均匀体(地球正常椭球体)对实测重力值的影响，并没有消除密度不均匀体的影响及对空间坐标进行变换。因此，对于校正后仅由密度不均匀体引起的异常而言，上述各项校正后，各测点仍在起伏的自然表面上。8.根据布格校正公式（3.086-0.419 ） h进行定性分析，如果中间层密度选择得不准（小于或大于实际密度）时，将会对布格异常产生什么样的影响?答：当小于实际密度时，会使布格异常偏大，当大于实际密度时，会使布格异常偏小6资料处理解释1.示意绘出图中两剖面上的异常曲线（必须抓住基本特征），其条件是除D外其它
13、均不变。对于均匀球体来说,重力异常,可得到其表达式为 2/32)(DxGMg对于无限长水平圆柱体所引起的重力异常的表达式为 2对于垂直台阶，重力异常最大值表达式为 )(2maxhHg2.请导出图7.1中（b）图所示的两个水平圆柱体各自产生的异常恰好相等时那一点的坐标 x与 D 的关系式。当 时 Dg2 2/32/32)4()(DxGMxx24.若利用与无限长水平圆柱体走向斜交的观测剖面上测得的异常曲线来反演该物体的参数，会产生什么样的失真？当观测面与水平圆柱体走向斜交时，所有异常曲线将不对称，从而使得纵轴埋深增大，线密度增大5.异常的延拓与高阶导数换算的主要作用是什么？重力异常的导数可以突出浅
14、而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的重力效应，在一定程度上可以分离不同深度和大小异常源引起的叠加异常向上延拓有利于相对突出深部异常特征，向下延拓相对突出了浅部异常。6对比说明用多项式来作异常的平滑处理和拟合区域异常（趋势分析）时的异同点。相同点：趋势分析法与前面介绍的异常平滑方法原理是一样的,即选用一个n阶多项式表示的曲面或曲线描述一个面积或一条剖面上的区域重力异常, 以实现重力异常的分离。区别：在于求区域异常的趋势值时应利用全区测点上的数据;而平滑时只利用计算点附近一个区间内若干个测点的数据。其次,进行趋势分析时坐标原点是固定的,因而所有待定系数均应求出,才能获得各测点上的趋势值
15、;平滑时,原点是滑动的,即逐点计算,故只需求取系数 。oa1地球磁场(1)地磁七要素:T：地磁场总强度X、Y、Z:地磁场 3 个方向上的分量(北向分量 X，东向分量 Y 和垂直分量 Z)H:即 T 的水平分量（H 指向磁北，其延长线即是磁子午线）D:磁偏角【磁子午线(磁北)与地理子午线(地理北)的夹角】【H 偏东时 D 为正，反之为负】I: 磁倾角，即 T 的倾斜角（T 与 XOY 平面的夹角）(2)国际地磁参考场 IGRF:高斯球谐分析模式，称为国际地磁参考场模式。它是由一组高斯球谐系数和年变率系数组成的，为地球基本磁场和长期变化场的数学模型。(3)通化:地磁要素是随时空变化的，要了解其分布
16、特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到某一特定的日期，国际上将此日期一般选在 1 月 1 日零点零分，这个步骤称之为通化(4)地磁图:将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑的曲线连结起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。(5)磁暴：磁暴是一种强烈的扰动。从赤道到极区均可观察到磁暴现象，而且几乎是全球同时发生。发生时对地磁场水平分量的强度影响特别显著，而对垂直分量影响相对小些。因此，通常研究磁暴的形态和特征是通过水平分量变化来进行的。6.地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探工作的意义何在？1)时间变化 a 地磁场长期变化总的特征是随
17、时间变化缓慢, 周期长 b 地磁场的短期变化可以分为两类: 一类是按一定的周期连续出现, 变化平缓而有规律, 称为平静变化; 另一类是偶然发生、持续一定时间后就消失, 是短暂而复杂的变化,称之为扰动变化。2)空间变化 a 等偏线明显地分别会聚在南、北两磁极区,在南北两半球上磁偏角共有四个会聚点 b 等倾线大致和纬度线平行分布 c 地磁场水平强度 H 等值线大致是沿纬度线排列的曲线族, 在磁赤道附近最大; 随着纬度向两极增高 , H 值逐渐减小趋于零;d 地磁场垂直强度 Z 等值线图大致与等倾线分布相似，在磁赤道上 Z = 0, 由此向两极其绝对值逐渐增大意义：掌握现代地磁场的变化规律，能为消除
18、正常的磁场随着时间、空间变化的影响，为获得地质目标体磁异常提供理论依据，也可以帮助以解决某些地质、地球物理问题。2磁异常1.磁法勘探的前提条件：a 有地球磁场 b 目标物有磁性2.地下有一磁性球体，请图示磁异常(右图)3.铁磁性的类型和特点（铁磁物质内包含着很多个自发磁化区域, 称做磁畴）1) 铁磁性。磁畴内原子磁矩排列在同一方向, 例如铁、镍、钴即属于此。2) 反铁磁性。磁畴内原子磁矩排列相反, 故磁化率很小, 但具有很大的矫顽磁力。3) 亚铁磁性。磁畴内原子磁矩反平行排列, 磁矩互不相等, 故仍具有自发磁矩。具有较大的磁化率和剩余磁化强度。4.感应磁化强度和剩余磁化强度在成因上的区别？。2
19、222; ;/;sincos;ZYXTYXHHtgIZI XD位于岩石圈中的岩体和矿体受现代地磁场的磁化, 而具有的磁化强度, 叫感应磁化强度 Mi。岩、矿石在生成时, 受当时的地磁场磁化, 成岩后经历漫长的地质年代, 所保留下来的磁化强度, 称作天然剩余磁化强度 Mr。3.剩余磁化强度的类型及其实际意义？（一）热剩余磁性（TRM）在恒定磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下，在通过居里温度时受磁化所获得的剩磁，称热剩余磁性（简称热剩磁）。（二）碎屑剩余磁性（DRM）沉积岩中含有从母岩风化剥蚀带来的许多碎屑颗粒，其中磁性颗粒(磁铁矿等)在水中沉积时，受当时的地磁场作用，会沿地
20、磁场方向定向排列，或者是这些磁性颗粒在沉积物的含水孔隙中转向地磁场方向。沉积物固结成岩石，按其碎屑的磁化方向保存下来的磁性，称为碎屑剩余磁性(沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁）。（三）化学剩余磁性（CRM）在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程（重结晶）或化学过程（氧化还原）所获得的剩磁，称化学剩余磁性(简称化学剩磁)。（4）粘滞剩余磁性（VRM）岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下，随时间的推移，其中原来定向排列的磁畴，逐渐地弛豫到作用磁场的方向，这一过程中所形成的剩磁称粘滞剩余磁性。（五）等温剩余磁性（IRM）在常温没有加热情况下，岩石因受外部磁场的作用（比如闪电作用），
21、获得的剩磁称等温剩余磁性。意义？：地壳岩石具有的原生剩磁（前三个），既是磁法勘探，也是古地磁学研究的对象。但是，次生剩磁不（后两个）能作为古地磁研究的“化石”。6.视磁化率与真磁化率有何不同？讨论地质体磁化的消磁作用有何意义？1）视磁化率与磁化体的形状有关2）地壳内岩体、矿体一般都是有限体。有限物体在地磁场中受磁化,其磁化强度与它的形状有关。消磁作用就是为了讨论这种关系。7.计算磁异常的基本公式： ),(cosTsT-0aa0Taa 比 较 小 时 ，当 正 常 场磁 场 总 强 度磁 异 常 总 强 度8.重磁位场的泊松公式条件：1)磁性体为简单规则形体 2)均匀磁化 3)单个磁性体 4)观
22、测面水平 5)不考虑剩磁一个体积为 V，密度均匀的物体引力位为 （1）dvrGV1同一均匀磁化物体的磁位为 （2）MUvP4将（1）代入（2）可得 VGP41含义：一个均匀磁化且密度均匀的物体之间磁位与引力位的解析式之间的关系式。用途：若已知物体的引力位，利用泊松公式可简便的计算出磁性体的磁场3仪器及野外操作1.定向标本即要确定标本在原露头上的空间位置。一般用三种定向标志来确定, 即在采集标本的露头上画出两个方向上的水平线确定水平面, 标出水平面的上、下方确定其垂直轴, 并在标本上标出磁北方向箭头。然后, 设法取下标本, 最后对标本进行编录登记。2.测定岩矿石标本磁性参数需要什么装备？哪些参数
23、？1）磁秤。MP-4 质子慈利仪 2）视磁化率 k，剩余磁化强度 Mr1.质子旋进式磁力仪测量外磁场的基本原理：氢质子旋进的角速度 与地磁场 T 的大小成正比，其关系为： TP为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋比(或回旋磁比率)，它是一个常数。P又因 。可见，只要能准确测量出质子旋进频率 f，乘以常数，就是地磁场 T 的值。f22.磁力仪的类别：1）发展历史：第一代磁力仪。如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。第二代磁力仪。如质子磁力仪, 光泵磁力仪, 及磁通门磁力仪等。第三代磁力仪。它是利用低温量子效应, 如超导磁力仪。2）工作原理: 机械式磁力仪。如悬丝式磁秤、刃口式磁秤等。电子式磁
24、力仪。如质子磁力仪、光泵磁力仪、磁通门磁力仪等。3）测量的地磁场参数: 相对测量仪器。如悬丝式垂直磁力仪（测量地磁场垂直分量 Z）。 绝对测量仪器。如质子磁力仪（测量地磁场总强度 T）。3.在高精度磁测中，基点观测（日变观测）为什么要早于第一个测点观测时间，晚于最后一个测点观测时间？日变观测是为了消除地磁场周日变化和短周期扰动等影响， 观测时必须要早于第一个观测点的观测时间，晚于一个测点观测时间，这是因为如果不这样就无法确定第一个和最后一个观测点观测时地磁场的影响4.日变观测点应如何选取？野外地磁日变观测站的选址要在地磁场相对平缓、远离车辆、人员流动以及一切可能引起地磁场变化的地点。5.测点观
25、测中如果仪器操作员身上仍留有铁磁性物件将会带来怎样的影响？会在观测结果中附加铁磁性物件的磁异常,从而影响测线磁场观测的数据质量。6.如何根据地质任务确定磁测精度？采用何种磁测精度, 首先要考虑磁测的地质任务, 及探测对象的最小有意义的磁异常强度(Bmax 低)。根据误差理论知道, 大于三倍均方误差的异常是可信的。根据物探图件要求, 能正确刻画某地质体异常形态至少要有两条非零的等值线, 等值线的间距不得小于三倍均方误差。因此, 通常确定磁测精度为 。低MAXBm)615(四异常获取 0-TT高 改日 改测 五正演 1.顺层磁化厚板 Za、Hax、 T 剖面曲线2.磁性体的 Za 剖面曲线有三种基
26、本形态 :1)两侧无负异常的 Za 曲线顺层(或顺轴) 磁化无限延深板状体(或柱状体) 的 Za 异常为两侧无负值的曲线。其极大值对应原点。2)一侧有负异常的 Za 曲线斜磁化无限延深板状体的 Za 剖面曲线为一侧有负值的曲线。3)两侧有负值的 Za 曲线Za 剖面曲线两侧出现负值, 是磁性体下延深度不大的表现。如球体、有限延深的柱体和板状体、水平圆柱体等。6数据处理与转换1. 目的： 1)把复杂异常处理成简单异常, 便于解释 2）使实际异常满足解释方法的要求 3)突出磁异常某一方面的特点内容：磁异常的处理与转换的内容主要有圆滑和划分异常；磁异常的空间换算；分量换算；导数换算;不同磁化方向之间
27、的换算以及曲面上磁异常转换等等。如何合理选择：必须明确两个问题：1）应当合理地选择处理和转换的方法。2）磁异常的处理和转换只能使资料中某些信息更加突出和明显; 但不能获得在观测数据中不包含的信息。2.网格化过程： 当要计算网格上某点的场值时, 应当先确定选用被插点的周围距离最近的若干点作为插值点由所确定的插值点构造插值多项式来计算被插节点的值。3.为什么要进行数据网格化？在实际磁测时测点分布不规则，在后期处理时需要通过不规则的测点网格数据值来插值得到规则的测点数据网格上的场值，来得到后期分析所需要的数据。4.什么叫化磁极？为什么要进行化磁极？于把 换算到地磁极的地磁场状态故称为化磁极。化磁极是
28、为了简化所观测的磁异常。T过程：1） 化 的分量换算 2）斜磁化 化垂直磁化 的磁化方向换算。aZaZa磁化方向换算的方法是由斜磁化的磁场 求垂直磁化方向的磁位 ，再由垂直磁化磁位 求垂直磁化的磁场 。UUaZ5.圆滑:1）消除异常中总包含有测量的偶然误差和近地表不均匀磁性体产生的干扰, 突出主体异常 2）进行函数拟合6.延拓: 利用观测面上已有的实测的磁异常及其法向导数求出观测面上半空间中的磁异常。7.磁异常分量间的换算：实际磁测工作中一般只测某一种分量 Za 或 T。在磁异常解释推断中, 有时需要磁场的多种分量, 增加解释信息。8.划分区域重磁异常和局部重磁异常的方法：1）深部、大范围的区
29、域异常-向上延拓，圆滑2）浅层、小范围的局部异常-向下延拓，求导7反演1.多解性的原因及解决办法1）场源等效性-利用已有地质条件附加约束条件 2）异常数据是离散的-加密测点3）观测到的异常体不完整-追索异常 4）误差-高精度仪器，改进各校正的计算方法2.多解性：无数个不同的场源体可以引起在测量精度范围内相同的异常3.由位场理论讨论磁异常反演的多解性问题?磁场反演的多解性起因于磁性体外部场的等价性。由于存在外部的等价性,使得不同类型的磁性体可成为某一理论场的场源,甚至同一类型的磁性体的变体可成为某一理论场的场源。例如,任何有限磁性体的理论场,均可以找到能产生该场的闭合的等价单层或等价偶层,且其位置和形状可以不同。八几种简单的反演方法1）特征点法利用磁异常曲线上一些特征值,如极大值、半极值,1/4 极值,拐点,零值点及极小值等坐标位置和坐标之间的距离,求解磁源体参数的方法称为特征点法。其实质就是解出不同形状磁源体磁场解析式的特征点与该形体参数间的关系式,然后由异常曲线上读取各个特征值代入相应关系式求得反演结果。2）切线法利用过异常曲线上的一些特征点(如极值点,拐点) 的切线之间的交点坐标间的关系来计算磁性体产状要素的方法。该方法简便、快速,受正常场选择影响小。3）磁异常梯度的积分法4）磁异常的希尔伯特(Hilbert)变换法5）矢量解释法
