重磁电勘探简介
重磁电勘探简介 重力勘探
一、重力勘探的基本概念 1.重力
重力的实质就是牛顿万有引力与离心力的合力。万有引力就是牛顿总结前人伽里略研究行星运动规律提出来的,认为任何物体相互之间都有吸引力,吸引力的大小与两物体的质量乘积成正比,与两物体之间的距离平方成反比,其相互之间量的关系为
F?fm1m2R? (6—1) 2RR式中 m1,m2——分别为任意两物体的质量;
R——两物体相互间的距离;
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f——引力常数,其值在CGS制中为6.67×10cm／g·s。
上式即为牛顿万有引力定律,F力的方向对ml来说,就是由ml指向m2,对m2来说则相反。 地球就是有质量的,对地球表面上任一物体来说,都有地球的吸引力。设地球的质量为M,地面上任一物体的质量为m,则它们之间相互的吸引力F可根据式(6—1)来确定,其方向如图6—1(a)所示。由于地球近似一个球体,对地面的m物体来说,其引力的方向指向地心。
由于地球在不断地自转,地球表面上任何物体都具有一个离心力P,其大小由下式来决定 P?mr? (6—2) 式中 r——m到地轴的垂向距离; ?——地球自转的角速度。
力P的方向如图6—1(a)所示,径向指向外。离心力P随纬度的不同而变化,随着r向两极减小而减小,从赤道的最大值减小到两极为零。
为了描述重力的空间分布,通常采取直角坐标系,以数学解析式表示,如图6—1(b)所示。设地心为坐标原点,z轴与地球的自转轴重合,x,y轴在赤道面上。
设任意点A的坐标为(x,y,z),地球内部某一质量单元dm的坐标为(?,?,?),A点到dm的距离为r,则dm对A点单位质量的引力为
2dF?f2dmr (6—3) 2rr2212r?????x?????y?????z??
??式中
r——A到dm方向的单位矢量,其方向就是从A到dm。 r??x??y??z,,r对x,y,z三个坐标方向的余弦分别为:,那么dF在x,y,z三个坐标方rrr向的引力分量为
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图6—1 地球引力示意图
dm??x??x??fdm23rrrdm??y??ydF?y??f2??f3dm
rrrdm??z??zdF?z??f2??f3dmrrrdF?x??f地球的全部质量对A点所产生的引力分量为
F?x??f?dmr3??yF?y??f?dm
Vr3??zF?z??f?dmVr3V??x积分号下的V表示对整个地球进行积分。 关于离心力的三个分量分别为
P?x???2x P?y???2y P?z??0
这样重力g在x,y,z三个坐标方向的分量分别为
g?x??f???xr3??y2g?y??f?dm??y
Vr3??zg?z??f?dmVr3Vdm??2x重磁电勘探简介
规定不同位置均用1g质量所受到的重力来衡量受力的大小,这个单位质量所受到的重力通常称为该点的重力场强度。
根据牛顿第二定律
G?ma?mg
式中 G——物体所受的重力; g——重力加速度。 令m＝1,则
G=g
采用单位质量所受的重力来衡量重力场强度,它在数值上与重力加速度相等,因此常用重力
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加速度代表重力场强度,单位同加速度,为cm/s,在重力勘探中称之为1伽,用Gal表示。实测时单位太大,常用1伽的千分之一为单位,称之为毫伽,用mGal表示。随着重力测量仪器精度的不断提高,取毫伽的千分之一做单位,称为微伽(?Gal)。 即 lcm／s二1Gal
1Gal／1000＝lmGal[又称1米盖(mGal)) lmGal／1000＝l?Gal
实际上地球不就是圆形的,而就是一个偏心率近似为1／291的椭圆体,并且地球在不断地自转着,从而使万有引力与离心力随着不同位置而变化,它的变化可以按国际正常重力公式计算
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?0?978.0318?1?0.0053024sin2??0.0000059sin22?? (6—4)
式中 ?0——大地水准面上的正常值;
?——地球的纬度。
国际正常重力公式就是为了在全球范围内预测地球表面重力值而规定出的几个关系式之一,还有其她的公式,只就是常数不同而已。 2.重力异常
由于地球就是个椭圆球,在不断地自转,从而引起地球表面上重力值的变化。对于石油勘探来说,主要研究的就是地壳密度的横向不均匀性,即由于各种地质原因使得地壳密度不均匀引起重力的变化。
如图6—2所示,地下埋藏一个密度较大的地质体,设其密度为?0,围岩的密度为?1,
?0 >?1,那么在其地表上,把密度为?1的围岩在地面上产生的重力值认为就是正常重力值,
在图6—2(a)中以?0值的一条平行x轴的直线表示。
当地下存在密度为?0的地质体,并且其密度大于围岩密度时,球形空间里的质量就会比完全为均匀密度?1时的质量要大,即较原先的情况会有多余的质量,通常称之为剩余质量,用M表示,M＝V(?0—?1),V为地质体的体积。按照万有引力定律,这个剩余质量就会使得其相应上方
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