重磁勘探方法简介.docx

重磁勘探方法一、重力值的测量与校正 1 .重力测量的基本原理从原则上说, 凡是与重力有关的物理现象, 如物体的自由降落、振摆的摆动、重荷使弹簧的伸长等, 都可以用来测量重力值, 把它们归结起来可以分两个方面, 即重力绝对值的测定和重力相对值的测定。重力勘探所采用的是相对值的测定,其基本原理如下: 如图 3 所示, 它是一个由弹簧悬挂着一个重荷 m 的弹簧秤, 当重力有变化时, 重荷将发生相应的位移, 其位移的大小正比于重力大小。当弹簧秤位于测点 A时, 则根据虎克定律有如下的关系当弹簧秤移到 B 点时,得到?? 0 B B mg l l ?? ?以上两式相减后有???? AB A B A B AB m g m g g l l l g l C l m ? ??? ????? ??上式中 C 是仪器常数, 它与弹簧的性能、重荷的质量有关。它表示重荷移动单位长度时相应的重力值的变化, 称之为重力仪的格值。测定格值的方法是借已知重力变化 g 来观测重荷移动后弹簧长度的相应变化 l ,从而求得格值 gCl ?由此可见,已知格值就可以通过测量 l 来确定任意测点间的重力 g。图3弹簧秤的基本原理图4弹簧重力仪的原理 2 .重力仪的原理重力仪的基本原理可以用图 4 来说明。图4 示出的是一根可以绕水平轴、并在垂直面上自由转动的摆杆, 摆杆的一端固定着一个质量为 M 的重荷, 并用两个不相同的弹簧将摆杆悬挂起来,构成一个弹簧秤。同时有两个力作用在摆杆上, 即重力和弹力, 重荷在重力的作用下, 带动摆杆以 0 点为轴心向上转动,用 Mgl 表示重力产生的力矩, 其中 l 为摆杆的长度,g 为重力值。用M r 表示弹簧产生的弹力矩,则 rM ??[?? 0 Kd S S ? ? K ′a(S′ -S′ 0)] 为了测出两点重力变化, 可以转动测微螺丝, 改变弹簧 2 的张力, 使摆杆恢复到原来的平衡位置, 通常称之为零位。这时, 除了弹簧 2 的张力比原来有所改变外, 弹簧 1 仍处于原来状态, 两点间的重力变化完全被弹簧 2 的张力所补偿, 其补偿值可通过测微螺丝上的刻度读出来。例如,用弹簧重力仪测得 A,B 两点的重力,那末平衡方程分别为?? 0A Mg l Kd S S K ? ??′a(S′ A -S′ 0)?? 0B Mg l Kd S S K ? ??′a(S′ B -S′ 0) 将上两式相减,并整理得 A B g g g ? ?? K′a/ Ml(S′ A -S′ B )= C(S′ A -S′ B) 式中 C=K′a/ Ml 为仪器常数, 通常称之为格值, 它的数值可以通过实际测定, 因而任意两点的重力差可以从弹簧秤上的 S′ A -S′ B 反映出来。显然,这样测得的是两点间的相对重力差值。 3 .重力的野外观测由于重力仪的弹簧有永久形变,所以仪器不可避免地有零点变化。为了消除这一变化, 重力仪在野外工作时,要进行重复观测。(1) 普通观测 1) 闭合于同一基点的规则。,如图 5 所示, 即每天出工首先从基点 G 出发. 最后回到原基点 G 结束全天工作, 那么仪器零点变化的校正系数为图5 闭合于同一基点的观测系统 G G G G g g K t t ?????(5) 对任一测点,其观测时间为 t i ,则该点的校正值为?? i i G g K t t ??? ?(6) 由于弹性形变一般是随着时间而伸长,因而上式取负号。图6多点重复观测系统 2) 多点重复观测。当重力仪的零点变化不够规律或者要进行高精度的重力测量时,可采用多点重复观测。①双程往返重复观测法。该法观测时是从某一点出发, 观测一定量的测点以后, 再沿原路返回。在返回的过程中,对观测过的点进行部分的或全部重复,如图 6(a), (b) 所示,这种观测方法和零点位移的变化率都是用作图法来确定的。如图 7 所示在厘米方格纸上, 用读数 g 为纵坐标, 以时间 t 为横坐标, 把所有的重复点按照一定比例点在图上, 然后把相同点用直线连起来, 这样就形成了一些大致平行的直线。为了从图上确定具有代表性的零点位移的变化率,可以最长的一条线的中点为标准,将所有的线沿垂直方向平移到它的中点上形成一组线束,然后过这组线束的交点作直线 R,使得所有点到 R 线距离的平方和最小, R 线的斜率即为重力仪在这个时间内的零点变化率。图7求零点位移的变化率②三程双次观测法。如图 8 所示, 其中 1,4,8, 11 四点为重复观测点, 其他均为单次