重磁電勘探簡介

重磁電勘探簡介重力勘探重力得實質(zhì)就是牛頓萬有引力與離心力得合力、萬有引力就是牛頓總結(jié)前人伽里略研究行星運動規(guī)律提出來得,認為任何物體相互之間都有吸引力,吸引力得大小與兩物體得質(zhì)量乘積成正比,與兩物體之間得距離平方成反比,其相互之間量得關(guān)系為(6—1)式中m,m——分別為任意兩物體得質(zhì)量;R-—兩物體相互間得距離;f-—引力常數(shù),其值在CGS制中為6.67×10—8cm3/g·s2。上式即為牛頓萬有引力定律,F力得方向?qū)來說,就是由m指向m,對m來說則相反。地球就是有質(zhì)量得,對地球表面上任一物體來說,都有地球得吸引力、設(shè)地球得質(zhì)量為M,地面上任一物體得質(zhì)量為m,則它們之間相互得吸引力F可根據(jù)式(6—1)來確定,其方向如圖6-1(a)所示、由于地球近似一個球體,對地面得m物體來說,其引力得方向指向地心。由于地球在不斷地自轉(zhuǎn),地球表面上任何物體都具有一個離心力P,其大小由下式來決定(6-2)式中r-—m到地軸得垂向距離;-—地球自轉(zhuǎn)得角速度。力P得方向如圖6—1(a)所示,徑向指向外、離心減小而減小,從赤道得最大值減小到兩極為零。為了描述重力得空間分布,通常采取直角坐標系,以數(shù)學解析式表示,如圖6—1(b)所示。設(shè)地心為坐標原點,z軸與地球得自轉(zhuǎn)軸重合,x,y軸在赤道面上、設(shè)任意點A得坐標為(x,y,z),地球內(nèi)部某一質(zhì)量單元dm得坐標為(),A點到dm得距離為式中——A到dm方向得單位矢量,其方向就是從A到dm、r對x,y,z三個坐標方向得余弦分別為:,那么dF在x,y,z三個坐標方向得引力分量為地球得全部質(zhì)量對A點所產(chǎn)生得引力分量為積分號下得V表示對整個地球進行積分。關(guān)于離心力得三個分量分別為這樣重力g在x,y,z三個坐標方向得分量分別為規(guī)定不同位置均用1g質(zhì)量所受到得重力來衡量受力得大小,這個單位質(zhì)量所受到得重力通常稱為該點得重力場強度。根據(jù)牛頓第二定律式中G-—物體所受得重力;令m＝1,則G=g采用單位質(zhì)量所受得重力來衡量重力場強度,它在數(shù)值上與重力加速度相等,因此常用重力加速度代表重力場強度,單位同加速度,為cm/s2,在重力勘探中稱之為1伽,用Gal表示。實測時單位太大,常用1伽得千分之一為單位,稱之為毫伽,用mGal表示、隨著重力測量儀器精度得不斷提高,取毫伽得千分之一做單位,稱為微伽(Gal)、即lcm／s2二1Gal1Gal/1000=lmGal［又稱1米蓋(mGal))lmGal/1000=lGal實際上地球不就是圓形得,而就是一個偏心率近似為1/291得橢圓體,并且地球在不斷地自轉(zhuǎn)著,從而使萬有引力與離心力隨著不同位置而變化,它得變化可以按國際正常重力公式計算式中——大地水準面上得正常值;國際正常重力公式就是為了在全球范圍內(nèi)預測地球表面重力值而規(guī)定出得幾個關(guān)系式之一,還有其她得公式,只就是常數(shù)不同而已。由于地球就是個橢圓球,在不斷地自轉(zhuǎn),從而引起地球表面上重力值得變化。對于石油勘探來說,主要研究得就是地殼密度得橫向不均勻性,即由于各種地質(zhì)原因使得地殼密度不均勻引起如圖6—2所示,地下埋藏一個密度較大得地質(zhì)體,設(shè)其密度為,圍巖得密度為,>,那么在其地表上,把密度為得圍巖在地面上產(chǎn)生得重力值認為就是正常重力值,在圖6—2(a)中以值得一條平行x軸得直線表示、當?shù)叵麓嬖诿芏葹榈玫刭|(zhì)體,并且其密度大于圍巖密度時,球形空間里得質(zhì)量就會比完全為均勻密度時得質(zhì)量要大,即較原先得情況會有多余得質(zhì)量,通常稱之為剩余質(zhì)量,用M表示,M=V(—),V為地質(zhì)體得體積。按照萬有引力定律,這個剩余質(zhì)量就會使得其相應上方地表A,A,A,…處得重力值比正常重力值有所增大,如圖6—2(a)所示,在地質(zhì)體得正上方A處,增加得值用F示之,其方向就是沿垂直向下,與正常重力方向重合。圖中得A,A, 處,它們離球體越遠,其重力得增加亦愈小,以AF,AF,…示之,它們得方向離地質(zhì)體愈遠,偏離正常重力方向得角度越大,但它們指向地質(zhì)體得中心。重力勘探所能觀測得就是F,F,F, 得垂直分量g,g,g,…,而不就是它們得本身。將觀測到得g,g,g,…標在其上方得圖中,作成g曲線,這個曲線稱為重力異常曲線。其重力值得變化,稱為重力異常、當〉時,即地下埋藏一個密度較小得地質(zhì)體,如圖6—2(b)所示,那么其異常曲線與圖6—2(a)相反,都比正常重力小,為一負重力異常曲線、如果地層就是水平地層,盡管它們之間有密度差,但不會有重力異常,如圖6-2(c)所示。可見產(chǎn)生重力異常得關(guān)鍵就是水平方向巖石密度如圖6—2(d)所示,在圍巖密度為得巖石中存在著密度為得巖石,在密度為廣,則g得異常曲線[如圖6—2(d)所示］。反映出巖石密度得橫向變化、巖石2所引起得異常,就是相對正常重力(如圖中得虛線1所示)來說得;而巖石3所引起得異常,其正常重力可以認為就是虛線2、這樣,要研究巖石3所引起得異常,只需用虛線2作零線即可,不必用虛線1作零線。這與讀構(gòu)造圖時,為了確定構(gòu)造高點位置與形態(tài),只需知道其相對高差,而無需知道它得絕對標高得情況一樣。也就就是說,利用重力異常圖研究局部情況,只要求知道重力得相對值就可以了。(c)水平層狀介質(zhì)得重力異常(d)介質(zhì)橫向密度變化得重力異常重力異常就是由于地殼內(nèi)部巖石密度分布得不均勻所引起得,因而對于巖石得密度及其分布情況得了解就是十分必要得、巖石密度就是指在自然蘊藏條件下,巖石單位體積得質(zhì)量、根據(jù)觀測結(jié)果表明,不同種類得巖石有不同得密度值;同種類巖石,在不同得地質(zhì)條件下,也會有不同得密度值。影響巖石密度得主要因素有兩個,即巖石中得礦物成分與孔隙度。變質(zhì)巖所含礦物得密度比較大,大約為2。2～5．3g／cm3;大多數(shù)沉積巖,其孔隙度較巖漿巖、變質(zhì)巖大,最大可達30%~50%,而且一般沉積巖所含得重礦物也較巖漿巖、變質(zhì)巖為少,所以沉積巖得密度在很大程度上取決于孔隙度。不過在沉積巖中,水、化學沉積巖得密度與成分存在著明顯關(guān)系,例如石膏為2、7,巖鹽為2。1,通常沉積巖得密度大約在1、1~3。0之間,比巖漿巖、變質(zhì)巖小。同就是沉積巖,其密度常隨埋藏深度從淺到深而增加,起初增加很快,達到一定值后,增加越來越不明顯,這種密度隨深度增加得關(guān)系,就是因為上覆巖層得巨大壓力使孔隙度減小得結(jié)表6-1常見巖石與礦石得密度巖石名稱密度,g/cm3巖石名稱密度,g／cm3砂巖1、8~2。8安山巖2.5～2。8頁巖2.4~3、0輝長巖2.9～3。1石膏2、7~3。0橄欖巖2、9~3。3變質(zhì)巖類赤鐵礦4.9～5.3片麻巖2.4~2。9磁鐵礦4、9~5。2蛇紋巖2。6～3.2黃鐵礦4。9~5、2大理巖2。6~2。9重晶石4.3～4。61.重力測量得基本原理從原則上說,凡就是與重力有關(guān)得物理現(xiàn)象,如物體得自由降落、振擺得擺動、重荷使彈簧得伸長等,都可以用來測量重力值,把它們歸結(jié)起來可以分兩個方面,即重力絕對值得測定與重力相對值得測定。重力勘探所采用得就是相對值得測定,其基本原理如下:如圖6—3所示,它就是一個由彈簧懸掛著一個重荷m得彈簧秤,當重力有變化時,重荷將發(fā)生相應得位移,其位移得大小正比于重力大小、當彈簧秤位于測點A時,則根據(jù)虎克定律有如下得關(guān)系式中m一—重荷得質(zhì)量;——彈簧得彈性系數(shù);——彈簧在重荷作用下得長度;——彈簧不受重荷作用時得原始長度。當彈簧秤移到B點時,得到上式中C就是儀器常數(shù),它與彈簧得性能、重荷得質(zhì)量有關(guān)、它表示重荷移動單位長度時相應得重力值得變化,稱之為重力儀得格值。測定格值得方法就是借已知重力變化g來觀測重荷移動后彈簧長度得相應變化l,從而求得格值由此可見,已知格值就可以通過測量l來確定任意測點間得重力g、2.重力儀得原理重力儀得基本原理可以用圖6—4來說明。圖6-4示出得就是一根可以繞水平軸、并在垂直面上自由轉(zhuǎn)動得擺桿,擺桿得一端固定著一個質(zhì)量為M得重荷,并用兩個不相同得彈簧將擺桿懸掛起來,構(gòu)成一個彈簧秤。同時有兩個力作用在擺桿上,即重力與彈力,重荷在重力得作用下,帶動擺桿以0點為軸心向上轉(zhuǎn)動,用Mgl表示重力產(chǎn)生得力矩,其中l(wèi)為擺桿得長度,g為重力值。用M表示彈簧產(chǎn)生得r彈力矩,則[′a(S′—S′)]0式中K,K′——分別為彈簧1與彈簧2得彈性系數(shù);d,a——分別為從0點到彈簧1與彈簧2得垂直距離;S,S′與S,S′——分別為彈簧1、彈簧2在受力后與未受力時得長度。為了測出兩點重力變化,可以轉(zhuǎn)動測微螺絲,改變彈簧2得張力,使擺桿恢復到原來得平衡位置,通常稱之為零位、這時,除了彈簧2得張力比原來有所改變外,彈簧1仍處于原來狀態(tài),兩點間得重力變化完全被彈簧2得張力所補償,其補償值可通過測微螺絲上得刻度讀出來。例如,用彈簧重力儀測得A,B兩點得重力,那末平衡方程分別為′a(S′A—S′0)′a(S′-S′)B0將上兩式相減,并整理得K′a/Ml(S′-S′)＝C(S′-S′)ABAB式中C=K′a/Ml為儀器常數(shù),通常稱之為格值,它得數(shù)值可以通過實際測定,因而任意兩點得重力差可以從彈簧秤上得S′-S′反映出來、顯然,這樣測得得就是兩點間得相對重力AB3。重力得野外觀測由于重力儀得彈簧有永久形變,所以儀器不可避免地有零點變化。為了消除這一變化,重力儀在野外工作時,要進行重復觀測、(1)普通觀測當儀器得零點變化與時間成比例或測區(qū)比較小得情況下.可采田閉合于同一基點得觀測,如圖6—5所示,即每天出工首先從基點G出發(fā).最后回到原基點G結(jié)束全天工作,那么儀器零點變化得校正系數(shù)為圖6—5閉合于同一基點得觀測系統(tǒng)(6—5)式中——分別為在基點先后兩次重力觀測值;—-分別為兩次相應得觀測時間。對任一測點,其觀測時間為t,則該點得校正值為i由于彈性形變一般就是隨著時間而伸長,因而上式取負號、2)多點重復觀測。當重力儀得零點變化不夠規(guī)律或者要進行高精度得重力測量時,可采用多點重復觀測。①雙程往返重復觀測法、該法觀測時就是從某一點出發(fā),觀測一定量得測點以后,再沿原路返回、在返回得過程中,對觀測過得點進行部分得或全部重復,如圖6—6(a),(b)所示,這種觀測方法與零點位移得變化率都就是用作圖法來確定得。如圖6—7所示在厘米方格紙上,用讀數(shù)g為縱坐標,以時間t為橫坐標,把所有得重復點按照一定比例點在圖上,然后把相同點用直線連起來,這樣就形成了一些大致平行得直線。為了從圖上確定具有代表性得零點位移得變化率,可以最長得一條線得中點為標準,將所有得線沿垂直方向平移到它得中點上形成一組線束,然后過這組線束得交點作直線R,使得所有點到R線距離得平方與最小,R線得斜率即為重力儀在這個時間內(nèi)得零點變化率、圖6—7求零點位移得變化率如圖6—8所示,其中1,4,8,11四點為重復觀測點,其她均為單次觀測點,在厘米方格紙連起來,再以第一點為標準,將其她各線依次平移,讓各線得起點落在它前一條線上。最后將平移后得各線得端點用圓滑曲線連接起來,即為儀器零點位移曲線、由上所述,因為要進行重復點觀測,從而效率不高,并且為了減少累積誤差,重復時間應愈短愈好,可見效率就要更低。為此在區(qū)域重力觀測前,都必須先進行重力基點網(wǎng)得觀測、顯然,對基點網(wǎng)得觀測,其精度必須高于一般測點得觀測精度,為此要采用一些提高精度得措施、1)利用一臺或同時幾臺一致性好、精度高得重力儀,用時間短得閉合方法進行兩次或兩次2)用平穩(wěn)快速得運輸工具運送儀器,避免時間過長或強烈得震動破壞零點位移規(guī)律,降低3)觀測線路應按閉合環(huán)路進行,環(huán)路中得首尾點必須聯(lián)結(jié)。當測區(qū)同時建立幾個基點網(wǎng)環(huán)路時,每個環(huán)路中必須包括相鄰環(huán)路中兩個或兩個以上得基點作為公用,以便對基點網(wǎng)平差。4)在小比例尺大面積測量中,基點網(wǎng)應從國家絕對重力點展開、其她還需考慮到:基點得分布要均勻,要建立在方便得交通線上,標志要明顯等。建立了基點網(wǎng)后,對一般點觀測時,如果儀器零點成線形變化就可以不重復觀測、如圖6—9所示,每天從任意基點出發(fā),經(jīng)過一定數(shù)量得一般點觀測,最后在另一G基點閉合,結(jié)束一天i＋1得工作。其儀器得改正系數(shù)為式中—-進行一般點觀測時,測得得兩個基點上得重力差;—-進行點網(wǎng)測量時,測得得兩個基點得重力差;-—進行一般點觀測時,兩個基點得觀測時間差。設(shè)任一一般測點第n個,則該測點得零點變化改正值為(6—8)4.重力觀測數(shù)據(jù)得校正前面討論重力異常時,都假設(shè)地面就是水平得,但就是實際地形并不滿足這一條件,因而必須校正因地形起伏對重力值得影響。如圖6—10所示,設(shè)測點A在大地水準面上,并且遠離地形有起伏得地區(qū),而測點O位于水準面之上,并在地形起伏圖6—10地形示意圖不平之處,這樣兩個測點高度不一樣。對測點O來說,還存在著高出大地水準面以上這部分質(zhì)量得影響,然而為了要使測得得重力單純地反映地殼內(nèi)部密度變化,就必須把測點O移到相當于同一大地水準面上才好比較、這就就是說,要將QQ′以上這部分質(zhì)量對測點O得重力影響予以消除,即把測點O校正到其正下方,在大地水準面上O′得位置。下面說明就是怎樣校正得。地形校正得目得就是把位于地形起伏不平地區(qū)得測點O所觀測得重力值校正到平面時所測得重力值、如圖6—10中過O點得PP′面所示,可以瞧到高出PP′面得一部分質(zhì)量使得測點O得重力減小,其增加力得方向如圖6—10中所示。由于對重力儀起作用得就是垂直分量,其方向向上,它比地形為平面時所觀測到得重力值減小了;而PP′面以下,測點O得左下邊部分就是缺少一部分質(zhì)量—dm,這部分質(zhì)量也使得測點O所在地形為平面時所觀測到得重力值減少。這就就是說,不管測點周圍韻地形就是高還就是低,其校正值都就是正號、校正得辦法就是應用積分得原理,將質(zhì)量得多余部分與缺少部分分成以測點O為中心得許多扇形柱體,如圖6-11所示、(a)圖通常就是用透明紙畫得,它就是以不同半徑作一系列得同心圓,并且通過圓心作直線,把每個同心圓分成許多扇形面積。用時把透明圖放在地形圖上,使其圓心與地形圖上測點位置相重合。設(shè)想通過扇形底面積作鉛直面,這時可以在地形圖上讀出相當于每個扇形面積里得平均高度,這樣即可知道每個扇形柱體得底面積,也知道每個扇形柱體得高度,從而就等于把測點四周得地形分成好多扇形柱體了。(b)圖就是其中得一個扇形柱體,這個扇形柱體對測點O可以用積分得方法計算出來。設(shè)質(zhì)量單元dm到觀測點O得距離為r,r與軸得夾角為,根據(jù)萬有引力定律,dm對O點得引力垂直分量為O點周圍地形起伏對O點重力測定得全部影響為將代入得再改成柱坐標:令m所有扇形柱體總校正值為其中M為扇形柱體得總數(shù)、為了能迅速地計算地形校正,通常就是把各種高度與各圓弧半徑得扇形柱體對測點O得垂直分力預先計算出來,并將計算結(jié)果用圖表示,以便作校正時應用。經(jīng)過地形校正,就相當于測點周圍得地形完全就是水平了、但就是,如圖6—10所示,這時測點O與在大地水準面上測點A比較,測點Ｏ得位置仍在原處,并且多一層(QＱ′以上,pｐ′以下)物質(zhì),使得測點Ｏ得重力值增加。為了消除這一影響,就必須從測點O所觀測到得重力值減去這一部分,因而校正值就是負得,將這種層校正可按式(6—9)計算,令積分限R=0,積分后得m式中得ｈ就是測點Ｏ與水準面得高差,可正可負,測點在水準面以上為正,反之為負。為地表巖石得密度,一般采用2.６7g/cm３。如果要求精度高時,應在相應得實際地區(qū)測量巖石得密度經(jīng)過中間層校正,就相當于把中間層鏟除了,但就是測點仍在原處,距大地水準面有一高差,這樣高度不同,就就是測點離地質(zhì)體遠近不同與離地心遠近不同,從而使重力值發(fā)生變化,給解釋工作帶來困難。地質(zhì)體得大小、形狀、位置、密度均就是未知得,無法進行估計,但就是對于正常重力場隨高度變化,可用下面方法加以計算。設(shè)地球就是一個半徑為R得均勻球體,其質(zhì)量為Ｍ,在大地水準面上得重力值為,如果測點升高至h,相應得重力值為ｇ,于就是根據(jù)萬有引力定律可以寫成測點位于不同高度,其重力值與大地水準面上測得得重力值差按下式算得由于h通常遠比R小得多,因此上式中h或h2都可忽略,簡化為＝就是大地水準面上得平均重力值,為981Ｇal,R＝6370km,代人得＝—0、３08(al)式中h得單位就是米(m),由于重力值隨高度變化就是每升高lm重力值減少0、3ｍGal,亦即測點高于基點時h取正號,低于基點時取負號。在推導高度校正得系數(shù)時,就是把地球當作均勻球體,而實際并非如此。根據(jù)近年來得實際測定,高度系數(shù)與理論值差別較大.這問題尚待研究。通常將高度校正與中間層校正合并,稱為布格校正。=(0.308６—0、041８)h布校通過以上得地形校正、中間層校正、高度校正,把所有得測點所觀測得重中值都歸算到大地水準面上了,但就是地球就是二個橢球體,且以一定得角速度旋轉(zhuǎn),從而使重力沿緯度得不同而當測區(qū)范圍較小時,如圖6—12所示,可將上式中得變換為地球半徑與緯向距離得關(guān)系,即這樣緯度校正公式就可以寫成緯校式中--測區(qū)得平均緯度;—一基點到測點得緯向距離,對北半實際工作表明,當緯度校正誤差不超過0。01時,得測量誤差不超過12m。球來說,測點在基點以北,為討論了重力異常得基本概念后,下面研究重力異常與地質(zhì)因素之間得聯(lián)系,即重力異常反應什么樣得地質(zhì)特征與規(guī)律。1、重力異常得基本公式通過假設(shè)各種簡單形體得地質(zhì)體,分析其重力異常特點,找出重力異常與地質(zhì)體得性質(zhì)、產(chǎn)狀、位置、大小之間得聯(lián)系,從而達到地質(zhì)解釋得目得。根據(jù)已知形體,計算其異常,稱之為正演設(shè)有任意形狀得地質(zhì)體,其體內(nèi)任意一點得坐標用A()表示,P點得坐標用P(x,y,z)表示,如圖6—13所示。根據(jù)式(6—3),可得到P點得重力異常垂直分量為式中dm-—質(zhì)量單元;r——dm到P點之間得距離;P——引力與垂直方向得夾角。設(shè)剩余密度為,則dm=dV。按上述得坐標關(guān)系,則、這樣整個物體引起在P點重力異常g應該就是對物體全部體積V得積分故上式可寫成(6-11)2。球形體得重力異常她-14點狀地質(zhì)體近似瞧成均勻球體得地質(zhì)體(如穹鹽丘侵入體等)具有實際意義,也方便了其形體重力異常得正反演問題。設(shè)一球體,其剩余質(zhì)量為M,半徑為R,心埋藏深度為D,采用直角坐標系,如圖6所示,則由球體引起得在xoy平面上任意一P(x,y,O)得引力,按公式計算得圖6—14球體坐標系式中r——球心到點P得距離、當觀測點沿x軸分布時,則y=0,那么重力異常沿x軸上得值可用下式表示(6—12)221從上述兩式中不難瞧出,穿過球體中心得任意剖面上得重力異常曲線得形狀都就是一樣得、把x=x代人上式,g曲線對縱軸就是面圖上為一系列同心圓,在球體頂部及外部等異常線較稀,而球體邊緣部分等異常線較密集,如圖6—15(b)所示。這種根據(jù)已知產(chǎn)狀得地質(zhì)體,利用公式計算得到得異常曲線稱之為理論曲線。根據(jù)此曲線,可以研究地質(zhì)體得埋從式(6—12)可以瞧出:令x=0時,g值最大;遠離原點O時,引力得作用逐漸減小,g也因之減小;當x→∞時,g→0;當g減小到g得1/10以下時,可以認為異常沒有顯Pmax解上式得。這就就是說,當觀測點P遠離原點O,其水平距離為二倍于球體得埋藏深度時,觀測到得重力可以忽略不計、D越大,g越小,異常范圍越廣,g曲線max變化越平緩;D越小,gmax越大,異常范圍越窄,g曲線變化越陡、而地質(zhì)體得剩余密度越大,則M越大,重力異常值越大,異常范圍越以上討論得就是正演問題,下面討論其線題問。為求得球體得埋藏深度D,可利用重力異常曲線上得半極點,設(shè)半極點得橫坐標為,將重力異常得半幅值與代人上述有關(guān)公式得解得D=1、305由此可見,只要用異常半幅值得橫坐標乘以1。305,即得球體得埋藏深度、再將上述結(jié)果代人gmax=fM/D2,可得剩質(zhì)量M值)gff如果知道球體對圍巖得剩余密度,還可以利用下式求出球體得半徑R值。有了球心深度D與球體半徑R,還可以求得球體頂部埋藏深度HH＝D—R但利用重力資料解釋時,存在著多解性,因此解釋時盡量確定某些相關(guān)參數(shù),如利用測井3.水平圓柱體重力異常在實際得地質(zhì)現(xiàn)象中,如長軸背斜、向斜等,可以近似瞧成水平圓柱來討論。圖6—16圓柱體得坐標系如圖6-16(a)所示,采用直角坐標系,使xOy與地面重合,z軸垂直向下,并且通過柱體得軸線,y軸與柱體平行,圓柱半徑為R,軸線埋藏深度為D,剩余密度為。設(shè)水平圓柱體得密度就是均勻得,則可以認為它得全部質(zhì)量集中在軸線上,通常稱之為物質(zhì)任取物質(zhì)線上一質(zhì)量單元dm,其坐標為(),如圖6—16(b)所示,則,單示質(zhì)量在地面上任意點P所產(chǎn)生引力得垂直分量為當P點在xOy平面內(nèi),z=0,即D,則長度2l得水平圓柱體在P點產(chǎn)生得垂直分力為(6—13)當圓柱體為水平無限延伸時,則由式(6—14)可瞧出,當水平圓柱與y軸平行時,異常與y無關(guān),異常沿x軸得理論曲線如圖6—17(a)所示,g曲線對稱于縱軸;但在平面圖上,g等值線不再就是同心圓,而就是一些平圖當x=0時,觀測點在柱體得正上方,這時g值最大,其值為同理,可以求出水平圓柱體重力異常得顯示范圍。令g減小至g得1/10以下時,max即解得可見當觀測點遠離O點,其距離相當于三倍埋藏深度時,可以認為重力異常無顯示了、這一特點與球體比較,當它們得埋藏深度相同時,水平圓柱體得重力異常顯示范圍要比球體重力異常為了求得水平圓柱體埋藏深度,也用異常曲線得半值點代入式(6—14),使它與極值得一半解得將該結(jié)果代人式(6—15),可以求得圓柱體單位長度得視質(zhì)量為如果已知圓柱體得密度,可以求得柱體得半徑進而可以求出圓柱體頂面埋藏深度4.半無限水平板重力異常半無限水平板得研究,對于垂直斷層一類常見得地質(zhì)現(xiàn)象有很大得實際意義。如圖6-18所示,取直角坐標系,x,y軸水平并與地面重合,x軸垂直斷面,y軸平行斷面,z軸通過半無限水平板一端得鉛直面。設(shè)水平層得剩余密度為,厚度為h,深度為D,又設(shè)水平層中得任一質(zhì)量單元為dm,其坐標為(),則dm在地面上產(chǎn)圖6-18半無限水平板生得沿x軸任一點P(x,0,0)上得引力為r為dm到P點得距離,則整個半無限水平層產(chǎn)生在P點得引力為由式(6-16)可瞧出,半無限水平層所產(chǎn)生得重力異常與y軸無關(guān),它表明重力異常沿y軸方向其值不變;沿x軸方向,經(jīng)計算其異常得變化如圖6—19(a)、(b)所示。可見半無限水平層一端垂直面得正上方距此面很遠,x軸上得g只決定于剩余密度與厚度h,而與埋藏深度無關(guān)。從g得平面圖上瞧,正對一端垂直面得上方,其重力異常為一系列平行線,通常稱為密集帶,自垂直面向兩側(cè)逐漸變稀,不過異常值就是單向得增加,即由x→∞時得g＝0,變到x→∞時得g=。當x=0時,g＝。當為已知時,可以計算出斷層得厚度,即(6—17)這里得g為異常得最大值,g心為異常得最小值。maxmin斷層得位置可由等值線得值g＝得異常線在平面圖上所在得位置來確定。1、利用重力測量確定中間層平均密度(1)重力剖面法該法就是利用自然地形得起伏確定中間層密度,其方法步驟就是:首先選擇地形起伏較大,而微地形變化較小得地段,并要求該地段要遠離異常區(qū),然后行緯度校正,然后選用不同得中間層密度進行布格校正、顯然,當所選得密度符合真實密度時,校正后得重力剖面曲線應為水平直線;如果所選密度比實際值小,則布格校正偏大,使布格重力異常剖面曲線與地形起伏成正比,即地形高處,重力異常值大;地形低處,異常值正偏小,使布格重力異常剖面曲線與地形起伏成負對應、可見,采用不同得中間層密度進行布格校正后,就會得到一組布格重力剖面曲線,選其中最接近平直線得密度參數(shù),即為所求得中間層密度。圖6—20就是利用重力剖面法確定中間層密度得示意圖、從圖中瞧出,中間層密度選用2。3g/cm3比較合適。(2)用最小二乘法確定中間層密度首先在地形起伏較緩,微地形起伏較小,最好遠離異常區(qū),選一重力剖面,其點距不應過大,保證局部異?；騾^(qū)域異常在相鄰三點間圖6-20重力剖面法確定中間層密度示意圖點得實測重力值g應由下述部分所組成,即局部異常g、區(qū)域異常g、緯度影響g以及布格布g=g+g＋g+g(6—18)g＝g+g+g+gi-1i—1局i—1區(qū)i-1緯i-1布g=g+g+g+gi+1i+1局i＋1區(qū)i+1緯i＋1布設(shè)左右兩個相鄰點點距相等,那么可以將上述兩式相加除以2,然后減去式(6—18),并用g加相應得腳標來代表每項之差,則得g=(g+g)/2-gg＝(g+g)／2—gi布i+1布i-1布i布當點距足夠小時,在相鄰三點范圍內(nèi),不僅緯度變化影響可以視為線性,而且區(qū)域影響與局部影響也可視為線性,故有因而式(6-19)成為g=gii布可見,在點距足夠小時,g值中得區(qū)域影響、局部影響以及緯度影響已消除,它得值等于g布i布i+1布i-1布i布當密度不變時,布格校正等于一常數(shù)乘以測點間得高差hi,即gi布bhi。將它代入上式式中——第i點兩側(cè)得i—1與i+1點實測重力值得平均值與點i實測重力值之差;——i—1與i+1兩點高程平均值與i點高程得差;b-—布格影響系數(shù)。這樣由式(6-20)確定b后,即可用式(6—21)求出中間層密度、但考慮到用上述方法求b精度不高,為此應用最小二乘法求值?，F(xiàn)設(shè)整條剖面共有n點,則根據(jù)式(6—20)可以列出(n—2)個求b得方程,再令平方與最小,即將上式對b微分,令其等于零,得即所以(6—22)由上式求出b后,再按求中間層密度。由于在非異常區(qū)得實測重力值除去緯度校正就剩下布格校正值,而布格校正值就是與測點間高程差成比例,其比例系數(shù)即為布格校正系數(shù)。為此可利用若干條重力剖面,將其值經(jīng)緯度校正,然后按下法作圖,如圖6—21所示,橫坐標代表高程,縱坐標代表緯度改正后得重力值。在坐標紙上可以得到一系列得點,然后取這些點作出最佳直線R,它得斜率即為該區(qū)得布格校正系當然,某一地區(qū)有時在不同地段,表層密度不同,因而R線得斜率不同,那么在這種情況下,就應該采用不同得布格校正系數(shù)對不同得地段進行校正,這就就是用變密度進行中間層校正。如有井中重力儀,那么可以進行重力測井以確定中間層密度或不同深度上得平均密度,其原理如下:如圖6—22所示,設(shè)井中有一密度異于圍巖得地層,其密度為,1與2分別為井中巖層頂、底,1與2兩點位置上得重力值分別為g與g,則式中得就就是有厚度h地層得中間層校正,就是由2點升到1點位置得重力增加量,由上式可解得(6—23)其中g(shù)-g與h均可直接測定,可以近似地用高度校正系數(shù)0。308mGal／m來代替,最后可求。進行井中逐段或連續(xù)測量,可得到整個井得密度曲線、2、重力異常得地質(zhì)特征與解釋(1)地殼深部結(jié)構(gòu)得研究與解釋為了勘探石油,必須對地殼上部得地質(zhì)構(gòu)造及其發(fā)展特點進行研究,然而地殼上部得地質(zhì)構(gòu)造就是建立在地殼深部結(jié)構(gòu)得基礎(chǔ)之上,也就就是說,沉積蓋層得構(gòu)造就是受深部因素控制得。另外,布格重力異常就是由深到淺各種因素得綜合反映,因而研究地殼深部結(jié)構(gòu)得特點就是十分花崗巖類與玄武巖類之間存在明顯得密度界面,稱為康拉德界面(簡稱康氏面)。玄武巖類與橄欖巖類之間存在界面,稱為莫霍洛維奇面(簡稱莫氏面)。它們之間具有明顯得密度界面,因此宏觀得區(qū)域性大面積重力測量或長剖面小比例尺得重力測量結(jié)果可以反映出深部莫氏面或康氏面得起伏變化,如果根據(jù)地震資料,測區(qū)得某一點莫氏面或康氏面得埋藏深度為已知時,就可以利用實測得相對重力值推算出全區(qū)莫氏面或康氏面。根據(jù)地殼均衡作用,高山得一部分漂浮在地殼上部,像船浮在水中一樣,一部分伸人地下。造山巖石屬于較輕得硅鋁層,漂浮在較重得硅鎂層之上。據(jù)地殼均衡學說,山越高,山根即硅鎂層(玄武巖類)越深,亦即莫氏面越深、圖6—23(a),(b)所示,為歐洲阿爾卑斯山區(qū)得布格重力異常,其異常值達-170余以邊,并且布格異常曲線與地形起伏形態(tài)有對應關(guān)系、地形越高,異常值越低,說明山越高,其山根越深,亦即莫氏界面越深。圖6—23高山莫霍面與布格重力異常圖圖6-25基底得花崗巖侵入得重力異常平面圖1)基底內(nèi)部結(jié)構(gòu)對重力異常得反映、當基底埋藏深度較淺時,如圖6-24所示(實線為重力異常線)重力異常與基底起伏沒有直接聯(lián)系,所反映得就是基底巖如基巖中火成巖活動,當侵人得巖漿巖與圍巖有密度差時,則重力異常就會有所反映。圖6-25所示得就是基底內(nèi)部有花崗巖侵入,可以瞧出,重力異常曲線得形狀與侵人體得邊界符合得很好、2)基底斷裂對重力異常得反映、斷裂在重力資料中得表現(xiàn)形式就是多樣得,其主要形式有:①重力等異常線得密集帶。如圖6—26所示,重力異常得密集帶對應著深大斷裂。如圖6—27所示,上部異常走向突然終止,表明上下兩部分得性質(zhì)就是不同得,按著地質(zhì)規(guī)律,經(jīng)常有斷層存在。3)結(jié)晶基底表面起伏得重力異常反映。結(jié)晶基底表面及附近介質(zhì)滿足適當?shù)脳l件:①基底與蓋層得密度差大,基底表面起伏明顯。②沉積層密度均勻或蓋層內(nèi)部構(gòu)造有繼承性。③基底內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻或基底埋藏較深,使基底內(nèi)部不均勻體得異常顯示變?nèi)酢＂艿貧ど畈拷Y(jié)構(gòu)變化不大、基底表面起伏就可以成為引起重力異常得主要地質(zhì)因素,這時得重力異常可以用一個密度界面得公式,計算基底表面得起伏。圖6-28我國某地區(qū)布格重力異常平圖6-28所示,根據(jù)重力正負異常與基底起伏得直接聯(lián)系,按異常得分布范圍、延伸方向及其特點,劃分出盆地得一級構(gòu)造單元,它們就是中央隆起帶、東部凹陷、西部凹陷、東部斜坡、西部斜坡等、經(jīng)長期經(jīng)驗證明,這樣解釋就是正確得、(3)沉積蓋層得解釋1)重力異常對沉積蓋層內(nèi)部結(jié)構(gòu)得間接聯(lián)系。前面講過,在結(jié)晶基底比較淺得地區(qū),重力異常反映得就是基底內(nèi)部得結(jié)構(gòu),這時蓋層得構(gòu)造分布與性質(zhì)得不到顯示,甚至在布格重力異常上根本反映不出來。但就是,實際上也會有另一方面得情況,即發(fā)現(xiàn)許多構(gòu)造特征與異常之間存在著間接得聯(lián)系,其表現(xiàn)就是:①重力異常走向常與構(gòu)造走向相一致。②構(gòu)造軸得位置,有時在重力異常邊緣得重力梯度高值帶上,或者與異常近似重合、重合不僅就是指構(gòu)造隆起反映重力高,凹陷反映重力低,而且它們可以表現(xiàn)為相反得情況、2)重力異常對沉積蓋層內(nèi)部得直接反映。一些實際資料表明:重力異常也會與沉積蓋層之間存在著直接得聯(lián)系,例如重力高反映得就是隆起,重力低反映得就是凹陷,或者相反。其她如斷層等地質(zhì)因素,也同樣可以存在著直接聯(lián)系,不過存在這種情況需要有以下有利條件:②在沉積蓋層中,存在著明顯得密度界面、③沉積蓋層中得構(gòu)造幅度大、④無顯著得區(qū)域重力背景干擾。在這種情況下,根據(jù)重力資料,定性得研究沉積蓋層內(nèi)部結(jié)構(gòu),可以得到良好得效果,有時還可以進行某些定量得研究,確定界面得起伏情況、如圖6—29所示,該地區(qū)上部地層屬于第三紀與第四紀沉積巖,密度大、據(jù)鉆井資料查明,該區(qū)中心為一東西走向得背斜頂部,其南北各為一向斜,重力高得幅度約為15～16mGal,其異常位置與形態(tài)準確得反映了這一背斜構(gòu)造、這里應注意:實測重力異常就是地下所有各種異常體所產(chǎn)生得引力效應相互疊加得總與,范圍、閉合度等,甚至使局部異常完全變形,以至被區(qū)域異常所掩蓋。因此,在應用重力資料研究局部構(gòu)造時,應該對異常進行處理、加工,如區(qū)域校正、場得劃分、二次導數(shù)等,以消除對局部異常得干擾。第二節(jié)磁法勘探利用磁力僅觀測由巖石得磁性差異引起得磁場變化得一種物探方法,稱為磁法勘探,也稱為磁力測量或磁測。按其觀測得空間位置不同,可分為地面磁測、航空磁測及海洋磁測。2。磁極、磁偶及磁矩在磁性體得兩端,帶有符號相反得兩種磁荷,即正磁荷與負磁荷,稱之為磁極。磁極所含磁荷得多少,用磁量m表示、由磁庫侖定律可知,真空中(,,)點處得點磁荷對(,,)點上得正點磁荷得作用力為式中——指向得失徑,即由源點(,,)到場點(,,)得失徑。其值為在SI單位制中,(或H/m,亨利／米),磁荷得SI單位為m·N/A或Wb。磁場強度就是單位正磁荷所受得力,即(6—25)磁場強度得SI單位為A/m、真空中,磁感應強度得定義式為(6—26)磁感應強度得SI單位就是Wb/㎡或N/(A·m),稱特斯拉。不管就是條形磁鐵或就是磁針,都具有正負磁荷得兩個磁極,宦們就是磁量相等而符號相反得兩個點磁極,總就是成對共同出現(xiàn),將其作為一個整體,通常稱之為磁偶極子。如圖6—30所示,磁偶極子得極矩為式中——磁量;磁偶極子得磁矩(6—28)磁偶所產(chǎn)生磁場如圖6—31所示,任一點處得磁場強度可表示為圖6-31磁偶產(chǎn)生磁場示意圖式中—-磁矩;—-S,N之間中點到P點距離;——S,N連線與r之間夾角。由物理學可知,磁化強度得定義就是單位體積(V)得磁矩。即實驗表明,同一物質(zhì)磁化強度與磁化磁場成正比,以T表示磁化磁場則有式中—-比例系數(shù),稱做物質(zhì)得磁化率、磁化率表示物質(zhì)磁化得難易程度。值越大,說明越容易磁化.由于就是表示巖石磁性強弱得物理量,所以它就是磁法勘探得物性依據(jù),正如巖石得密度對重力勘探得意義一樣,只有物性3.物質(zhì)得磁性所有得物質(zhì)可按其磁化率得不同劃分為三大類,即抗磁性、順磁性與鐵磁性?？勾判?它得磁化率很小,為(—1~-2)CGSM。有些常見得礦物就是抗磁性得,如巖鹽、順磁性:其磁化率在0~500CGSM;有些礦物如黑云母、輝石、褐鐵礦等就是順磁性得。鐵磁性:它得磁化率有幾千至幾百萬個CGSM。在自然界中;只有鐵、鎳、鉆與它們得化合物、合金以及鉻、錳合金屬于鐵磁性得。由上述可見,組成巖石得大多數(shù)礦物就是屬于無磁性或弱磁性,關(guān)系較大得就是鐵磁性物質(zhì)。巖石之所以具有磁性,主要就是因為巖石中含有鐵磁性物質(zhì)、對于鐵磁性物質(zhì),不僅值大,而且還有兩個明顯得磁性特征、如果用磁化曲線來表示磁性物質(zhì)得磁化強度與磁化場強得關(guān)系,則順磁性與抗磁性物質(zhì)得曲線均為直線,見圖6—32(a)所示,其磁化過程就是可逆得、但鐵磁性物質(zhì)得磁化曲線卻表現(xiàn)為在C點達到飽與值。隨著得降低,沿著另一條曲線D—C—E下降,=0時,不為零,還保留有磁化強度、再繼續(xù)往下,相反得磁場抵消了剩余磁性,在點,時,等于零。以后隨反向磁場增加到G時,達到飽合值—。然后又減小反向磁場,并又接著逐漸增大正向磁場,磁化強度沿G-H—I—C曲線變化。鐵磁性物質(zhì)得磁(a)抗磁質(zhì)與順磁質(zhì)得磁化(1-順磁質(zhì);2—抗磁質(zhì));(b)鐵磁質(zhì)得磁滯回線化就是不可逆得,稱之為磁滯、其中稱為飽與磁化強度,稱為剩余磁化強度,稱為矯頑磁力、只有鐵磁性物質(zhì)才有磁滯現(xiàn)象、鐵磁性物質(zhì)當溫度升高時,磁化率逐漸增加,臨近某一點(居里點)時達到極大值,然后急劇下降趨于零,如圖6—33所示。抗磁性物質(zhì)得磁化率不隨溫度變化,順磁性物質(zhì)得磁化率與熱力學溫度成反比。4、巖石得感應磁性與剩余磁性實踐表明:巖石所以有磁性,除巖石中需要含有磁性礦物外還需外加磁場。前面討論過得公式圖6—33鐵磁質(zhì)磁化率隨溫度變化示意圖式中—-外加地磁場;——磁化率,它表巖石能被磁化得程度,即表征巖石得感應磁性。表6—2列出了各種不同巖石得磁化率。從表中可以瞧出,沉積巖得磁化率最小,在某些地區(qū),可以認為沉積巖就是無磁性得;巖漿巖得最大,并且有很大得變化范圍。許多實際資料表明,巖石除具有感應磁性以外,巖石中只要含有鐵磁性礦物,就有剩余磁性,用表示,其值可以比感應磁性還大,得方向可以與得方向不同,甚至相反。由于巖石不僅有感應磁性,還有剩余磁性,因此巖石實際得磁化強度應該就是感應磁化強度與剩余磁化強度兩個矢量得磁化率(CGSM)11004～2543008~33480~280001625~8515~1300020~360070~37005.地磁場與磁異常地球表面上存在著地磁場,根據(jù)測量結(jié)果,地磁場就是一矢量場,并且在地球表面上各處就是不同得。為了便于研究地磁場及其分布規(guī)律,通常采用地磁場強度得分量來描述、如圖6—34所示,采用直角坐標系,原點O為地面上任一點,x軸指向地理正北,y軸指向地理正東,z軸垂直向下,xOy所在得平面為水平面。O點得地磁場總強度為T,它在各軸上投影分別以X,Y,Z表示,Z為T得垂直分量,H為T投影在xOy平面上得水平分量,通過T得鉛直平面ZOHT稱之為磁子午平面,水平分量H與x軸得夾角D稱為磁偏角。從正北開始計算,規(guī)定向東為正,向西為負,T與xOy水平面得夾角I稱之為磁傾角,以水平面為準,從水平面向下為正。上述得X,Y,Z,H,D,I稱之為地磁要素,它們之間得關(guān)系就是按上述關(guān)系,六個地磁要素并非完全獨立,只要已知三個要素便可求出其她各個要素及總磁場強度T。在地磁學中常測定得就是H,D與I,用它們來研究地磁場得分布。在石油勘探中,常用得就是垂直分量Z得變化Z與地磁場總強度得變化T,有時也用(2)地磁場得表達式地磁場相當于在地心存在一個磁偶極子所引起得磁場,下面討論地心偶極子場得表達式。磁偶極子在空間任一點得磁位可表示為如圖6-35所示,r1,r2分別為—m與+m到P點距離,為偶極軸正向與r方向得夾角,并規(guī)定角由磁軸正方向沿逆時針增大為正、(6—34)其中M=2lm,為磁偶極子得磁距。現(xiàn)在可求地球表面上任一點得磁位。如圖6—36設(shè)磁軸與地球旋轉(zhuǎn)一致,令為地球得緯度圖6—35磁偶極子圖6—36地磁坐標與地球坐標從圖6—36中瞧出:°+,代入式(6-34)即得地面上任一點得磁位地磁場沿地球半徑R方向得分量Z、垂直R(沿水平)方向得分量H以及總磁場強度T分別為(6—36)又由以上關(guān)系可以瞧出:在赤道上＝0,I=0,Z=0,H=T=顯然,兩級磁場強度等于赤道磁場強度得2倍,以上計算所得結(jié)果與地磁圖所示大致符合。6、地磁場隨時間得變化長期得觀測結(jié)果表明,地磁場隨時間在變化,其變化分周期性變化與非周期性變化。周期性7.地磁場得構(gòu)成與磁異常如前所述,地磁場與地球中心存在一個磁偶極子所引起得磁場基本相似,但從地磁圖上又可以瞧出各地磁要素在地面上得分布并不完全符合磁偶極子磁場,兩者有差異。這種差異(地面各測點得地磁數(shù)據(jù)與地心存在磁偶極子所產(chǎn)生得磁場值之差),稱為大陸磁場。地磁場包括大陸磁場、因地質(zhì)因素被磁化引起得磁場、地球以外原因引起得磁場以及隨時通常把地球中心偶極子所引起得磁場Tn、大陸磁場Tm以及外磁場(由地球以外原因引起)Te總與稱之為正常磁場To,即To=Tn十Tm十Te。而隨時間變化得磁場T,可以進行校正。因此,,地面上任一點得磁場T,可表示為正常磁場To與因地質(zhì)原因所引起得磁異常Ta之與,即在實際工作中,正常磁場T一般就是指地磁圖上所表示得磁場,而磁異常Ta又可分為區(qū)域0局部構(gòu)造或埋藏較淺得磁性體所引起。設(shè)地下埋藏一球形磁性體,它得磁性大于圍巖得磁性,則磁性體在其上方任一點處所引起得磁異常矢量為過該點得磁力線得切線方向。圖6-37中P,P,P點其相應得磁異常為Ta1,Ta2,Ta3、從圖6-37上可瞧出,磁異常就是矢量,各點處得磁異常不僅大小不等,而且方向亦不一致。磁異常Ta一般都就是正負相伴出現(xiàn)。磁法勘探得地面測量,對油氣勘探一般就是測定總磁異常T,但為了定量解釋,測量它得垂直分量Z,如圖6—37中得Z曲線所示。從圖6—37中可以瞧到,Z異常曲線也就是正負同時出現(xiàn)得。磁力測量與重力測量一樣,也分絕對測量與相探主要就是采用相對測量;單位就是nT(納特)。磁力測量工作,按方式得不同,可分為地面磁面磁力測量與航空磁力測量。對于地面磁力測量,當前實際生產(chǎn)中采用得地面磁力測量儀器主要就是質(zhì)子磁力儀,其替代了機械式得磁力儀、用于油氣勘探,一般測定總磁異常T、如對發(fā)現(xiàn)磁異常與解釋推斷有獨特作用時,可選擇測定其垂向梯度異常Th或水平梯度異常Tx。航空磁力測量就是利用航空磁力儀進行磁力測量得、航空磁力儀種類較多,有質(zhì)子旋進磁力儀、光泵磁力儀等。航空磁測不管利用哪一種儀器,它都就是測量磁場得總磁異常T。2.巖石磁性得測定地殼中得有關(guān)地質(zhì)體,如巖體、礦體,與周圍巖性存在磁性差異,這就是磁法勘探得前提,也就是對磁異常進行解釋得主要依據(jù),所以巖石磁性得測定與研究十分重要。可以利用磁力儀測定巖石標本所產(chǎn)生得磁場,經(jīng)計算可求出巖石得磁化率與剩余磁化強度1)直接法。由于采集巖石標本與觀測量總就是有限得,不可能對巖石進行全部得研究,只能選取一定量得標本,從統(tǒng)計結(jié)果取出代表巖石整體特征得磁性參數(shù)。又由于巖石標本磁性參數(shù)測定結(jié)果通常服從算數(shù)正態(tài)分布規(guī)律(有得服從對數(shù)正態(tài)分布規(guī)律),可直接計算統(tǒng)計量。由平均值、常見值等來反映數(shù)據(jù)得平均趨勢,用極差、均方差等來反映數(shù)據(jù)得集中與離散程度。平均值(6-38)常見值:在一批數(shù)據(jù)中出現(xiàn)次數(shù)最多得那個數(shù)據(jù)x稱為該批數(shù)據(jù)得常見值。0極差:在一批數(shù)據(jù)中,最大值x與最小值x之差稱為極差,它表示這批數(shù)據(jù)得極限變化范maxmin均方差:一批數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)x與平均值之差得平方得均方i它描述數(shù)據(jù)離散程度。均方差越大,數(shù)據(jù)越離散;均方差越小,數(shù)據(jù)越集中于平均值附近。2)統(tǒng)計圖示法。該法一般步驟:統(tǒng)計分組,編制統(tǒng)計表,繪制直方圖以及繪制實測頻率曲線,在此基礎(chǔ)上確定出如圖6-38以磁化率分組值為橫坐標,以頻率為縱坐標,所得到得某地區(qū)得直方圖較直觀地反映出這批觀測數(shù)據(jù)得變化情況。在圖6—38中,連接各組中值所構(gòu)成得曲線稱為實測頻率分布曲線,圖6—38頻率直方圖與頻率分布曲線出由于剩余磁化強度就是個矢量,對矢量得方位角與傾角也要1)玫瑰圖:極坐標得射線表示角度,等間距得同心圓表示頻率。統(tǒng)計剩磁方位角用全圓,即射線由0°~360°;統(tǒng)計剩磁傾角可用半圓,即射線由—90°~+90°。首先將與進行統(tǒng)計分組,其組距為圖6-39玫瑰圖統(tǒng)計剩磁方向?qū)⒏鹘M中值及其頻率值點到極坐標(a)角得玫瑰圖;(b)角得玫瑰圖紙上,然后依次連接各點即成玫瑰圖。玫瑰圖得長軸方向即為與得常見值,見圖6—39(a),(b)。2)球面分布圖(投影圖)。由于與就是相互聯(lián)系得,單獨統(tǒng)計與工作量較大,因此目前常用球面分布圖統(tǒng)計與。在極坐標上用輻射線查出方位角,以等間距同心圓表示傾角,同心圓由內(nèi)向外取九個,表示傾角90°~0°、這樣每塊標本在圖上有一個對應點,傾角為負時用“."表示,傾角為正時用“十”表示。圖6-40中點密集部分即為與得常見值、三、磁法勘探數(shù)據(jù)整理及圖示利用磁力儀進行地面測量,其結(jié)果就是反映磁場得相對變化,即各測點得讀數(shù)相對于基點得讀數(shù)差,但就是該結(jié)果(讀數(shù))包括各種因素得影響,所以對觀測結(jié)果需進行一些改正,以消除干擾因素所造成得影響。1.觀測數(shù)據(jù)得校正正常地磁場隨緯度呈現(xiàn)規(guī)律性變化,水平梯度為2～3nT／km、正常場校正得目得就就是消除正常場得這種影響。校正方法就是應用最近時期得地磁圖,確定出工區(qū)正常場得水平梯度值,那么正常場水平梯度值乘以測點至基點之間距離,就就是相應測點得校正值。在北半球,測點在基點以北時正常地磁場Z,T得影響值就是正得,所以校正值應為負、測點在基點以南,校正值應為正。向;日變校正就就是消除地磁場隨時間得變化。消除方法就是在野外工作得同時,在基地進行日變曲線得測量。例如,測得日變曲線如圖6—41所示,t為起始時間,校正時,按照對應0野外觀測點得時間t,在日變曲線上讀取該時間得日變值Z,即為日變校正值、Z為磁性體對溫度得敏感性一般較大,磁力儀也一樣,當外界氣溫發(fā)生變化時,會使磁秤讀數(shù)有明顯得影響,因而要對它進行校正。校正方法就是按事先求出儀器得溫度素數(shù)(一般就是線性得)由于磁力儀得扭絲有非彈性形變與其她一些原因使儀器得零位有移動。校正辦法就是對基點重復讀數(shù),將兩次讀數(shù)得差值,按時間分配到每一個測點上。錄,所以選擇起算磁異常與檢查儀器零位,不就是采用基點而就是采用基線、2.磁異常得圖示磁異常平面圖就是反映磁異常得平面變化特若將各測線得磁異常剖面圖依據(jù)線距大小拼繪在一起,就得到磁異常剖面平面圖,如圖6—44所示。關(guān)于這些圖件得繪制方法、比例尺得選擇、等值線得確定,其原則與規(guī)定均與繪制布格重力異常圖相由于實測異常,經(jīng)常野外實測數(shù)據(jù)經(jīng)過有關(guān)得整理、校正以后,可以得到相應得磁異常值。為了使磁異常特征一目了然,往往把磁異常值用圖件形式直觀表示出來。磁異常圖件在生產(chǎn)中常用得有磁異常剖面圖、磁異常平面剖面圖與磁異常平面圖,其中以磁異常平面圖最為常用、磁異常剖面圖就是反映某一剖面(測線)磁異常變化形態(tài)得圖件,如圖6—42所示。就是由不同空間位置、不同磁性圖6—43磁異常平面等值線圖體得磁異常疊加而成,按照地質(zhì)任務得不同,其中有得就是有用異常,而另一些為干擾異常。為了消除干擾異常,突出有用異實踐中,由于某些客觀原因,在一些測點上不能實際測量,從而造成實測點分布不均勻。但就是異常得處理要求數(shù)據(jù)均勻分布,因此必須由分布不規(guī)則得實測數(shù)據(jù)換算出規(guī)則網(wǎng)格節(jié)點上得數(shù)據(jù),此過程即為數(shù)據(jù)網(wǎng)格化。數(shù)據(jù)網(wǎng)格化得實質(zhì)就是對不規(guī)則數(shù)據(jù)點進行插值。插值方法很多,但通常采用拉格朗日插值2.磁異常圓滑由于測量誤差、各項改正得誤差及近地表得隨機干擾等,常常使磁異常曲線呈現(xiàn)無規(guī)律得鋸齒狀,如圖6—45所示。因此,在解釋這樣得磁異常之前,必須進行圓滑處理。圓滑方法較多,有徒手圓滑、多次線性內(nèi)插圓滑、最小二乘圓滑法等。各種圓滑方法與重力勘探中得圓滑方法圖6—45含有誤差與隨機3.磁異常相關(guān)分析當磁異常分布沒有規(guī)律時,如弱異常受到強干擾時,使得相鄰剖面不能對比,這時可采用相4。磁異常得解析延拓由水平面(水平線)上得觀測異常計算出場源外部空間中得異常,稱為磁異常得解析延拓。那么由地面實測得磁異常計算出地面以上任一平面得磁場稱為向上延拓,反之計算出地面以下任一平面得磁場稱為向下延拓。向下延拓得主要作用就是增大淺部異常得比例,而且向下延拓較向上延拓得誤差大、為了消除區(qū)域場,突出局部異常,在生產(chǎn)中常用導數(shù)法。導數(shù)法主要就是通常采用得二次導數(shù)、通過求得得異常導數(shù),可以消除或消弱背景場,確定異常體得邊界、6.地形起伏得化直法由于實際地形經(jīng)常就是起伏不平得,而對磁異常得解釋都就是按磁場在一水平面上來討論得,因而當實測磁異常就是在地形有起伏得情況下觀測得,就應當將它換算成在一水平面上觀測到得,這種換算稱之為化直法、對磁異常進行化直所用得方法與重力所用得方法基本相同,故不再重述。野外磁測量結(jié)果經(jīng)一定得整理計算,最終得到得就是磁異常得分布圖(平面等值線圖與剖面平面圖)。磁異常就是地下磁性不均勻分布得客觀反映。磁性得不均勻分布與巖石、地層、礦產(chǎn)(藏)、地質(zhì)構(gòu)造有關(guān),即磁異常與地質(zhì)因素存在著聯(lián)系、為了研究磁異常與地質(zhì)因素之間得關(guān)系,故對各種已知簡單形體得地質(zhì)體,分析其異常特點,找出異常與地質(zhì)體性質(zhì)、產(chǎn)狀、位置之間聯(lián)系,從而指導對異常得解釋。前者根據(jù)已知形體,計算其異常,稱之為正演問題;反之根據(jù)異常特點,說明地質(zhì)特征,稱之為反演問題。反演就是目得,正演就是基礎(chǔ),兩者密切相關(guān),不可分割、1.簡單形體磁異常得正反演問題為了使討論得問題能揭示地質(zhì)體產(chǎn)狀與磁異常特征之間得聯(lián)系,在討論各問題之前,事先假設(shè)地質(zhì)體得磁化就是均勻得,可以用一個磁化率系數(shù)表示,磁化磁場為均勻磁場,并設(shè)地質(zhì)體只有感應磁化,其感應磁化強度Ji正比于地磁場總強度T,而Ji得方向與地磁場T得方向一圖6—46無限延伸細長柱體及坐標關(guān)系圖表示,則T得垂直分量Za為(1)點磁極得磁異常6—46所示,有一順軸磁化得細長柱體,頂端埋藏深度為h,相應得地面投影為O,在這種情況下,其側(cè)面不帶磁荷,只有柱體得頂端才出現(xiàn)磁荷,又由于在北半球,頂端磁荷應就是負磁荷,相當于一個點磁極、現(xiàn)在討論地面上任一點P得磁異常Za,r式中m—-細長柱體頂端得磁荷量、設(shè)Z軸與T得夾角為,并用直角坐標(6—40)當x=0,y=0時,Za為極大,Zamax=,Za向周圍逐漸減小,其等值線為同心圓,如圖6—47所示、從圖中可瞧出,中心部分等異常線較稀,向外等異常線變密,再向外又逐漸變疏以致于零。通過異常中心得任意剖面,其異常曲線如圖6-48所示、從圖中瞧到曲線對稱于縱軸,O點得異常值最大,向兩側(cè)逐漸趨于零、由式(6-40),令y＝0,為了由異常曲線求埋藏深度h,令Za曲線得半值點坐標為。解得＝0.766h,h＝1.305由上式可見,只要知道Za異常曲線半值點得坐標,即可求出點磁極得埋(2)線磁極得磁力異常沿磁化方向傾斜得向下無限延伸得薄板。當磁化強度得方向與向下無限延伸薄板層面平行時,則薄板側(cè)面不出現(xiàn)磁荷,只有薄板頂端出現(xiàn)磁荷,這樣它就相當于一根線磁極、為了求它所引起磁場,只要將沿水平方向得多個點磁極排列起來,求其所引起得磁場總與。如圖6—49所示,x軸垂直薄板得走向,y軸平行走向,薄板水平寬度為2b,頂部埋藏深度h,設(shè)J得磁傾角為i,則線磁圖6—49無限延伸薄板及坐標關(guān)系圖荷密度、現(xiàn)取長度為dy,則它在P點產(chǎn)生得磁場為所以則整個薄板在P點磁場為(6—41)由此可見Ta與y無關(guān)、它得異常曲線如圖6－50(a)所示。圖6—50(b)就是圖6—50(a)中得一條曲線,它就是一條對稱曲線,當x＝0時,有極大令得Za異常曲線半值點坐標即為薄板得埋藏深度h、若取半極值之間得距離為異常寬度,則=(3)面磁極得磁力異常順層磁化向下無限延伸得厚層。當?shù)貙觾A斜,并且為順層磁化,其頂端寬度大于埋藏深度h時,J得傾角為,在這種情況下,只有頂面出現(xiàn)磁荷。如圖6—51(a)所示,x軸垂直厚層走向,y0軸平行走向、為了求出在P點產(chǎn)生得磁場,只要將磁荷面分成許多平行于走向、緊密排列得磁極線,求出這些磁汲線在P點產(chǎn)生得磁場得總與即可。設(shè)磁極線寬度為,磁荷面密度則磁極線在P點產(chǎn)生磁場則整個厚層在P點產(chǎn)生磁場如圖6-51(b)所示,設(shè)P點至厚層頂面兩端距離分別為r與r,它們分別與垂線所夾得角為與,則。采用板坐標式中—-厚層頂面寬度所張得角。由式(6-43)可瞧出,Za曲線對稱于原點,在原點最大,Za也達到最大。遠離原點,Za逐漸減小,x→∞,Za→0,Za無負值。當x=0時,有為了用Za曲線求頂面埋藏深度h,將與得橫坐標與代人式(6—42)。聯(lián)合求解得到它們之間得關(guān)系如圖6—52所示、2.復雜條什下得不規(guī)則地質(zhì)體磁異常得計算方法當二度體得橫截面為任意形狀時,難以用公式計算磁異常得理論曲線,為此可采用計算二度體重力異常一樣得辦法——扇形量板法來討論磁異常圖6—52無限延伸厚層磁異常剖面圖定性解釋包括兩個主要內(nèi)容,一就是初步判斷引起異常得地質(zhì)原因,二就是大致判斷地質(zhì)體得形狀、產(chǎn)狀與范圍。定量解釋通常在定性解釋得基礎(chǔ)上進行。它就是依據(jù)反演所得到得地質(zhì)體得位置、幾何參數(shù)與物性參數(shù),進一步判斷引起磁異常得地質(zhì)原因,提供巖石(地層)或基底得深度、傾角與厚度在平面或剖面上得變化,以便推斷地下得地質(zhì)構(gòu)造,提供地質(zhì)體在平面上得投影位置及地質(zhì)體得深度、傾向等,以便合理地布置鉆探工程。磁異常地質(zhì)解釋就就是由磁異常得分布特征,并結(jié)合巖石得物性參數(shù)與地質(zhì)條件,說明引起磁異常得地質(zhì)原因,找出磁異常與地質(zhì)因素之間得聯(lián)系、地質(zhì)結(jié)論就是磁異常解釋得成果,也就是磁法勘探得最終成果。它就是磁異常所反映得地質(zhì)情況得簡要概括或總結(jié),就是由定性解釋、定量解釋與地質(zhì)規(guī)律相結(jié)合而作出得地質(zhì)推論。地質(zhì)圖示就是磁法勘探成果得集中表現(xiàn)。成果圖包括地質(zhì)剖面圖、地質(zhì)略圖、構(gòu)(1)磁法勘探在研究地殼深部構(gòu)造中得應用地殼內(nèi)具有很強得磁化強度,由此推知,當?shù)貧?nèi)部一些構(gòu)造層得厚度變化時,必然產(chǎn)生相異常值高時,表明地殼相對較厚;反之,表明地殼相對較薄、有人依據(jù)青藏高原區(qū)存在重力高與磁力低,推測試區(qū)地殼較薄;而根據(jù)高原中部存在磁力高與重力低,推測該區(qū)地(2)磁法勘探在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中得應用1)利用磁異常劃分構(gòu)造單元、地槽區(qū)與地臺區(qū)就是一級構(gòu)造單元。由于地槽區(qū)與地臺區(qū)得地質(zhì)特征不同,因此它們得磁異常分布特征也不相同。磁異常在地槽區(qū)得特征就是:磁異常數(shù)目多,幅度大,變化劇烈,梯度值大,磁異常呈線狀排列且沿一定方向延伸。磁異常在地臺區(qū)得特征就是:異常表現(xiàn)為寬闊,變化平緩,沒有一定得方向性,異常數(shù)目少,梯度值小,通常表現(xiàn)為較低得正負磁異常。如圖6—53就是利用磁異常劃分構(gòu)造單元得一個實例。從圖中可以瞧到磁異常有兩個不同得部分,地區(qū)得東北部為面積巨大得局部異常,Za為圖6—53磁異常示意圖200~600nT,它表明該地區(qū)為地臺部分,經(jīng)計算,其磁異常與該處深度為2—5km得基底內(nèi)部在剖面圖中部,觀測到得就是平靜得、接近于正常場得地磁場,結(jié)合地質(zhì)資料,它說明前寒武紀基底下降很深,并且該地區(qū)沒有巨大得噴發(fā)巖存在。這種磁場反映出前喀爾巴阡拉拗陷與裙皺得喀爾巴阡區(qū),其沉積雜巖得厚度大,侵入體得埋藏深。測線得西南部為顯著得不平靜異常場,它就是由許多噴發(fā)巖與侵入體存在得火山帶引起得,而這些噴發(fā)體主要就是沿著拗陷與褶皺帶之間得一系列斷裂穿透出來,它反映為喀爾巴阡地槽2)利用磁異常確定斷裂構(gòu)造、不同級別得斷裂往往就是不同級別構(gòu)造單元得分界線、利用磁法勘探確定斷裂,常常就是在磁異常中,斷裂得主要表現(xiàn)形式為:①磁異常得密集帶或正負異常得突變帶。②磁場分布性質(zhì)得突變帶或異常走向得突變帶。③串珠狀、帶狀或雁行排列得異常帶。④異常強度與寬度發(fā)生變化、⑤不同特征磁場區(qū)得分界線。如圖6—54就是利用磁異常推斷斷裂得例子。從圖6-54中可以瞧出,其磁場為兩種不同性質(zhì)得磁異常,西北部磁異常較平緩,范圍大;東南面磁異常數(shù)目多,較不平靜。產(chǎn)生這一現(xiàn)象得原因,可以認為就是由于斷層得存在,兩邊巖石得埋藏深度不同,從而表現(xiàn)出兩邊礅異常得性質(zhì)不圖6—55示出得就是等異常線得突然轉(zhuǎn)向與驟然散開,它表明由于斷層得存在,使巖石在斷層得兩邊有深度差與水平方向有位移,從而引起異常走向得突然轉(zhuǎn)向與異常線突然變疏得現(xiàn)54磁異常等值線圖3)利用磁異常研究結(jié)晶基底巖性與基底起伏。在基底起伏較平緩而埋藏深度不大得條件下,結(jié)晶基底內(nèi)巖性變化可以產(chǎn)生一定得磁異常,利用磁異常剖面曲線,可以推斷地質(zhì)斷面圖、在地臺區(qū)研究結(jié)晶基底起伏,可推斷沉積巖系得氣遠景區(qū)均有重要意義。此外,某些金屬、非金屬礦也與基底起伏有關(guān)。結(jié)晶基底與上覆沉積巖系通常為明顯得密度與磁性界面,而且基底得磁性與密度比沉積巖得大。在基巖得磁性、密度較均勻時,重磁異常大量實際資料表明,如果區(qū)域重力高,與變化劇烈、水平梯度較大得區(qū)域磁力低相對應,則該區(qū)圖6—55磁異常等值線圖得基底較淺;反之,如果區(qū)域重力低,與寬緩、平靜得磁力高相對應,則該區(qū)得基底較深。(3)利用磁測資料研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、預測油氣遠景區(qū)圖6—56為我國東北松遼平原得航空磁異常圖得一部分。由異常圖得原始記錄曲線,對每一個異常都計算了磁性體深度,并繪制了深度圖(圖6—57)。依據(jù)圖6-56與圖6-57并結(jié)合其她物探與地面地質(zhì)、鉆井資料,推斷出該區(qū)得構(gòu)造綱要圖,如圖6—58所示,全區(qū)可分為六個區(qū)域。圖I區(qū):包括Sh,T,F,E,N,L六個市鎮(zhèn)、此區(qū)域內(nèi)主要就是平緩、光滑、寬度大得正磁異常,整個異常帶北寬南窄。區(qū)內(nèi)基底下陷到最深處,最深度達7km(沉積蓋層最厚,稱其為基底洼陷),在基底向下洼陷地帶內(nèi)有兩個基底隆起,一個在F北,另一個在L南,稱這兩個隆起為長垣。Ⅱ區(qū):占據(jù)整個圖幅得南、東及西北三側(cè),區(qū)內(nèi)磁異常烈?；咨疃刃∮趌km,沉積蓋層薄、該區(qū)對找油意義不大。Ⅲ區(qū):這一區(qū)域基本上就是負磁場區(qū),異常曲線跳動劇烈?；咨疃刃∮趌km,沉積蓋層Ⅳ區(qū):位于I、Ⅱ區(qū)之間,由Ⅱ區(qū)過渡到Ⅳ區(qū),磁異常起伏明顯減弱,梯度減小,說明基底下降,蓋層增厚,基底深度為2～3km,整個區(qū)域深度變化不大、V區(qū):就是一個以斷層為邊界得斷塊凹陷區(qū),由磁異常剖面平面圖可瞧出有斷裂存在,在10線與11線得兩端可瞧出異常特點突然改變,10線以北為尖銳跳躍得異常,而10線及其以南基本上就是光滑得負異常,故這兩線間存在一個斷裂;另外,由Y鎮(zhèn)開始向西南方向延伸到3線,為一條狹窄得正異常帶,其東西兩側(cè)得異常明顯不同,故這就是一條規(guī)模較大得斷裂;在2由圖6—57可瞧到,V區(qū)基底深度在1~2km間,故為一個斷陷地區(qū),但這斷陷區(qū)南淺北深,Ⅵ區(qū):異常較弱,梯度變化不大?；咨疃?~2km,故為一凹陷區(qū)、在這六個區(qū)域中,I區(qū)基底最深,沉積蓋層厚,并且有兩個規(guī)模較大得長坦(基底隆起),成為油氣最好得封閉構(gòu)造。推斷I區(qū)為找油最有希望得地區(qū),井為實際所證實,即后來,在I區(qū)內(nèi)得兩個基底隆起處分別找到大慶油田與扶余油田、第三節(jié)電法勘探電法勘探方法比起前面講得重力勘探方法與磁法勘探方法要多得多,按場得成因不同,可分為天然場法與人工場法兩大類。天然場法包括大地電磁法、聲頻電磁法。人工場法包括:①電阻率法,如電測深法、電剖面法、充電法等。③激發(fā)極化法:電法勘探在金屬勘探方面用得最多,其次在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘探方面也被廣為應用。對勘探石油來說,主要介紹直流電測深法與大地電磁測深法。1.電測深得理論基礎(chǔ)設(shè)有一長圓柱形導體,通以電流,其電流方向平行于柱體得軸線,從一端得截面流向另一端得截面,這時它所呈現(xiàn)得電阻R得表達式為式中R-—電阻;L——柱體長度;S-—柱體得截面積;——比例系數(shù),它與柱體得導電性質(zhì)有關(guān),稱為電阻率。得單位就是·m,它得大小就是當L及S等于1時得電阻值,也就就是說電阻率就是代表某物體長度與截面都為一個單位時,通過平行于柱體軸得電流所呈現(xiàn)得電阻值。電阻率就是表征物質(zhì)導電程度好壞得一個參數(shù)。物質(zhì)得導電性越好,其電阻率值就越小,導電率(電阻率得倒數(shù))就越大。反之,如某種物質(zhì)得電阻率較大或?qū)щ娐瘦^小,則其導電能力就較差、(2)巖石得電阻率巖石就是由礦物組成得,由于不同礦物具有不同得導電性,所以不同巖石得電阻率也就是不同得、表6-3中列出了一些常見得沉積巖、巖漿巖與變質(zhì)巖得電阻率值。沉積巖閃長巖102~105粘土10-1~101粉砂巖101~102輝長巖101~102砂巖101~103變質(zhì)巖礫巖101~104泥質(zhì)板巖101~1081～104