重力教學(xué)實(shí)習(xí)

勘察技術(shù)與工程與固體地球物理專(zhuān)業(yè)

應(yīng)用地球物理方向?qū)I(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)

重力勘探

※※大學(xué)某教學(xué)實(shí)習(xí)基地重力測(cè)量對(duì)于地球物理勘探是必須的！重力測(cè)量是獲得重力資料的唯一途徑，也是實(shí)施重力勘探的重要環(huán)節(jié)。它將為找礦勘探、工程勘探、以及基礎(chǔ)性地質(zhì)研究等提供基本數(shù)據(jù)，測(cè)量方式

重力測(cè)量分為絕對(duì)重力測(cè)量與相對(duì)重力測(cè)量。本次野外實(shí)習(xí)內(nèi)容為相對(duì)重力測(cè)量。所使用儀器主要為ZSM-Ⅲ型石英彈簧重力儀和CG-3型全自動(dòng)石英彈簧重力儀。重力測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容1、熟悉儀器的一般性能及實(shí)際測(cè)量操作過(guò)程；2、基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)與測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)；3、各項(xiàng)改正計(jì)算與基點(diǎn)網(wǎng)平差；4、結(jié)果成圖、簡(jiǎn)單處理與解釋?zhuān)?、完成本環(huán)節(jié)的實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容。時(shí)間安排及人員分配★時(shí)間安排★

人員分配

5~6人為一個(gè)測(cè)量小組。每一小組一臺(tái)重力儀。每一小組推薦一名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)本實(shí)習(xí)時(shí)間段內(nèi)的工作協(xié)調(diào)。

上午下午第一天（室內(nèi)、外））講課、熟悉儀器基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)練習(xí)（室外）第二天（野外）基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)第三天（野外）測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)第四天（室內(nèi)）基點(diǎn)網(wǎng)平差、各項(xiàng)外部改正；密度測(cè)量和CG-3儀器的熟悉。第五天（室內(nèi)）地形改正、作圖、總結(jié)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容一、重力儀簡(jiǎn)介⑴.性能指標(biāo)；⑵.儀器的基本組件及影響測(cè)量精度的因素；⑶.儀器操作及相關(guān)規(guī)定；⑷.CG-3全自動(dòng)重力儀的操作步驟。二、基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)與平差的有關(guān)問(wèn)題⑴.基本概念；⑵.基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)；⑶.基點(diǎn)網(wǎng)平差。三、測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)與各項(xiàng)改正的有關(guān)問(wèn)題⑴.測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)；⑵.混合零點(diǎn)改正；⑶.緯度改正；⑷.布格改正；⑸地形改正。四、精度要求與質(zhì)量評(píng)價(jià)⑴.重力測(cè)量精度的一般要求；⑵.本次實(shí)習(xí)對(duì)測(cè)量精度的要求。五、結(jié)果成圖與資料解釋的相關(guān)要求⑴.成果圖件的繪制；⑵.計(jì)算機(jī)成圖；⑶.資料初步處理與解釋。1.1ZSM-3型石英彈簧重力儀的

基本組件及性能指標(biāo)★

基本組件：底板儀器面板：目鏡筒；指示燈；開(kāi)關(guān)；水泡窗；計(jì)數(shù)器；水泡調(diào)節(jié)孔；外接電池插孔；電池盒；腳螺絲★在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上，在儀器水平條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)讀數(shù)彈簧（數(shù)碼器）使重荷的指示絲處在水平位置，并通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)反射到刻度片中與其零線(xiàn)重合，此時(shí)在數(shù)碼器上讀出所顯示的數(shù)字，即為該測(cè)點(diǎn)的相對(duì)重力變化。1.2影響測(cè)量精度的因素及提高測(cè)量精度的措施

1、溫度影響2、氣壓影響3、電磁力的影響4、安置狀態(tài)不一致的影響由于安置狀態(tài)不一樣，擺桿與重力的交角就不一致，從而使不同安置條件下的測(cè)量結(jié)果不僅包含有重力的改變值，還包含有擺桿與重力交角不一致的影響，因此，重力儀讀數(shù)前必須調(diào)平。5、零點(diǎn)漂移

彈性元件長(zhǎng)時(shí)間在一種力的作用下會(huì)產(chǎn)生蠕變和彈性滯后（彈性疲勞）為消除這一現(xiàn)象，必須在一批重力值已知的重力基點(diǎn)網(wǎng)的控制之下獲得工作時(shí)間段內(nèi)零點(diǎn)漂移值的大小，并進(jìn)行零點(diǎn)漂移改正。1.3儀器的操作及相關(guān)規(guī)定

1、適當(dāng)放置好儀器底板；2、擺放儀器，打開(kāi)開(kāi)關(guān)；3、調(diào)節(jié)縱、橫水泡使其居中；4、轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)器使亮線(xiàn)居中（注意消除鏍距差）；5、記錄時(shí)間及讀數(shù)；6、破壞平衡及計(jì)數(shù)器讀數(shù)（手動(dòng)儀器腳螺旋及計(jì)數(shù)器）、重新調(diào)平、重新轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)器使亮線(xiàn)居中、重新讀數(shù)并記錄。與第一次讀數(shù)差不大于0.1格。

“注意不要丟失腳螺絲！”1.4CG-3全自動(dòng)重力儀

的主要操作步驟1、把重力儀放在三腳架上并大致調(diào)平；2、初始化設(shè)置并使儀器處于野外工作方式；3、按start鍵進(jìn)入調(diào)節(jié)方式；4、用三腳架腳螺絲調(diào)平儀器；5、按start鍵，儀器開(kāi)始讀數(shù)；6、按Record鍵存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。二、基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)與平差2.1基本概念工區(qū)比例尺：40×20m、10條線(xiàn)、25點(diǎn)/線(xiàn)（按照1：2000繪圖）基點(diǎn)：用于掌握并消除儀器測(cè)量過(guò)程中的零點(diǎn)漂移誤差以及統(tǒng)一工作區(qū)重力異常的起算點(diǎn)。（注意與磁法基點(diǎn)的區(qū)別）基點(diǎn)網(wǎng)及基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)：重力基點(diǎn)可分類(lèi)為主基點(diǎn)、分基點(diǎn)等。所有基點(diǎn)連成封閉的網(wǎng)絡(luò)叫做基點(diǎn)網(wǎng)。任意一點(diǎn)或一段的重力觀(guān)測(cè)都要從基點(diǎn)開(kāi)始，并終止于基點(diǎn)?；c(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)的任務(wù)就是使工區(qū)的基點(diǎn)與絕對(duì)重力點(diǎn)準(zhǔn)確可靠地聯(lián)系起來(lái)?；c(diǎn)網(wǎng)的作用：控制普通重力點(diǎn)的觀(guān)測(cè)精度，避免誤差積累；檢查重力儀在某一工作時(shí)間段內(nèi)的零點(diǎn)漂移，確定零點(diǎn)漂移的系數(shù)；推算全區(qū)重力測(cè)點(diǎn)上的相對(duì)重力值或絕對(duì)重力值?！皣?guó)家重力基本網(wǎng)—1985”系統(tǒng)。該網(wǎng)共有46個(gè)基本重力點(diǎn)，6個(gè)基準(zhǔn)重力點(diǎn)及5個(gè)引點(diǎn)組成。在“85網(wǎng)”的控制之下，各省、地市所在地或機(jī)場(chǎng)都經(jīng)過(guò)聯(lián)測(cè)建立了次一級(jí)的絕對(duì)重力點(diǎn)。2.2工區(qū)測(cè)線(xiàn)布設(shè)與基點(diǎn)位置示意圖★基點(diǎn)網(wǎng)的布設(shè)要以方便野外工區(qū)測(cè)量為準(zhǔn)，在一段時(shí)間（2~4h）內(nèi)在不遠(yuǎn)離測(cè)線(xiàn)的情況下能在基點(diǎn)上做校準(zhǔn)測(cè)量。（總基點(diǎn)）本次工作基點(diǎn)網(wǎng)的布置與基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)

★設(shè)一個(gè)總基點(diǎn)；四個(gè)分基點(diǎn)?；c(diǎn)觀(guān)測(cè)時(shí)采用三重小循環(huán)的方法。要求每一個(gè)基點(diǎn)上記錄三次讀數(shù)，并將平均值作為最后讀數(shù)。（重復(fù)讀數(shù)時(shí)也應(yīng)打破前一次的平衡狀態(tài)及計(jì)數(shù)器）2.3繪制基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)結(jié)果圖

2.4基點(diǎn)網(wǎng)條件平差計(jì)算及精度評(píng)價(jià)★條件平差計(jì)算★

精度評(píng)價(jià)

1.繪制基點(diǎn)網(wǎng)分布圖，在各邊段內(nèi)側(cè)標(biāo)出1.求單位權(quán)中誤差；平均重力增量及變化方向（箭頭指向重2.平差后各基點(diǎn)重力值的

力值減小的方向），求出閉合差并標(biāo)在中誤差計(jì)算；閉合圈中央；把權(quán)標(biāo)在各邊段上；3.求基點(diǎn)網(wǎng)精度。2.列改正數(shù)條件方程式；3.建立聯(lián)系數(shù)法方程式；4.解法方程組；5計(jì)算改正系數(shù)；6.計(jì)算平差后各邊重力增量值；7.平差后各基點(diǎn)重力值的計(jì)算?！锒尾畹挠?jì)算三、測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)與各項(xiàng)改正

(各項(xiàng)改正包括:混合零點(diǎn)改正、緯度改正、布格改正與地形改正)★3.1測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)起始于基點(diǎn)（首基），結(jié)束于基點(diǎn)（尾基）；每個(gè)測(cè)點(diǎn)重復(fù)讀數(shù)2次。注意記錄基、測(cè)點(diǎn)的序號(hào)、時(shí)間（時(shí)間按24小時(shí)記數(shù)，準(zhǔn)確到分）★3.2混合零點(diǎn)改正1.首先計(jì)算各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)（G）的讀數(shù)差（△S）；2.用格值C乘以讀數(shù)差；3.計(jì)算隨時(shí)間的零點(diǎn)位移率，即掉格系數(shù)K；4.求出混合零點(diǎn)位移改正值δgi；5.根據(jù)各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于首基點(diǎn)的讀數(shù)時(shí)間差計(jì)算出各點(diǎn)改正后相對(duì)于基點(diǎn)的重力差值△gi=△g’i＋δgi

3.3緯度改正與

布格改正

★緯度改正

Φ：工區(qū)緯度；D：緯向距，為測(cè)點(diǎn)與總基點(diǎn)間緯向距離（以Km為單位）。在北半球，測(cè)點(diǎn)在總基點(diǎn)以北時(shí)，緯度影響為正值，反之為負(fù)。故在緯度改正中，測(cè)點(diǎn)在總基點(diǎn)以北時(shí)，D取正值，以南取負(fù)值★布格改正●本區(qū)密度δ用2.5×103kg

/m3，△h測(cè)點(diǎn)相對(duì)于總基點(diǎn)的高程差（以m為單位），測(cè)點(diǎn)高于基點(diǎn)時(shí)△h為正，反之為負(fù)。

3.4地形改正★任一具有剩余質(zhì)量物體的引力表達(dá)式為：★以柱坐標(biāo)的形式在有限區(qū)域內(nèi)積分，每個(gè)扇形域的積分為：★若令αi+1－αi=2π/n（其中為每一環(huán)帶的分割份數(shù)）則上式的積分結(jié)果為：近區(qū)地形改正★近區(qū)地改用錐形公式：★把A點(diǎn)周?chē)械腻F體及扇形柱體的異常值都計(jì)算出來(lái)，相加后就得到總改正值?！鱣總=∑△gi地

★地形改正共分七環(huán)，每環(huán)八方位，可由地形改正計(jì)算表查出各點(diǎn)不同方位每一環(huán)在不同高差下的改正值。★布格異常為實(shí)測(cè)異常經(jīng)過(guò)各項(xiàng)改正后得到

地形改正中區(qū)、遠(yuǎn)區(qū)量板示意圖中區(qū)量板

遠(yuǎn)區(qū)量板四、精度要求及質(zhì)量評(píng)價(jià)—精度要求★此次野外實(shí)習(xí)要求（參考值）：●1、觀(guān)測(cè)總精度＜0.8g.u.；2、基點(diǎn)網(wǎng)總精度＜0.4g.u.3、儀器觀(guān)測(cè)精度＜0.6g.u.4、測(cè)點(diǎn)高程精度＜0.2m重力精度等級(jí)布格重力異常總精度（g.u.）測(cè)點(diǎn)重力值均方差（g.u.）布格改正均方差（g.u.）地形改正均方差（g.u.）備注1±0.4±0.25±0.1±0.25布格改正只包括高程誤差；地形改正只考慮地形誤差。2±0.4~0.6±0.25~0.4±0.1~0.15±0.25~0.43±0.6~1.0±0.4~0.65±0.15~0.2±0.4~0.654±0.1~2.0±0.65~1.2±0.2~0.25±0.65~1.5質(zhì)量評(píng)價(jià)

★總精度評(píng)價(jià)☆布格改正精度ε布=（3.086－0.4196）εh（g.u.）εh

：平面高程誤差

☆測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)精度

☆地形改正精度

ε地=（ε2近+ε2中+ε2遠(yuǎn)）1/2

●△gi1、△gi2

分別為第I個(gè)點(diǎn)上原始和檢查兩次等精度觀(guān)測(cè)的觀(guān)測(cè)值；N為檢查點(diǎn)數(shù)。εg：基點(diǎn)網(wǎng)觀(guān)測(cè)精度；εⅢ：觀(guān)測(cè)精度；其中各分項(xiàng)精度的計(jì)算方法與測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)精度εⅡ：儀器的讀數(shù)精度；

εⅠ：儀器的精度。計(jì)算相同。.巖礦石的密度測(cè)定★根據(jù)浮力原理，物體在水中減少的重量，等于該物體排開(kāi)同體積水的重量。設(shè)該物體在空氣中的重量為P1、在水中的重量為P2，水的密度以ρ0表示，有★DM－2型巖（礦）石密度測(cè)定儀是一種新型功能較多的巖（礦）石標(biāo)本密度測(cè)定儀器。本儀器具有自動(dòng)顯示密度值，可自動(dòng)打印測(cè)試結(jié)果，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。可供室內(nèi)或野外條件下測(cè)定不溶于水的巖（礦）石標(biāo)本和其它固體物的密度和體積等參數(shù)。，五、結(jié)果成圖及重力測(cè)量結(jié)果的初步解釋★5.1剖面圖以點(diǎn)位（號(hào)）為橫坐標(biāo)，以△g為縱坐標(biāo)，標(biāo)出重力異?！鱣的位置并連線(xiàn)?！?.2平面剖面圖多條剖面圖按測(cè)量比例尺排列?！?.3平面等值線(xiàn)圖先將△g按照測(cè)量比例尺逐點(diǎn)寫(xiě)在方格紙上；然后確定等值線(xiàn)數(shù)值，同時(shí)在已經(jīng)寫(xiě)好△g方格紙上追蹤等值線(xiàn)數(shù)值并連線(xiàn)；兩點(diǎn)之間的數(shù)值采用線(xiàn)性?xún)?nèi)插，允許等值線(xiàn)圓滑，但圓滑的等值線(xiàn)偏差不應(yīng)大于測(cè)點(diǎn)測(cè)量均方差的2~3倍。等值線(xiàn)間隔以疏密美觀(guān)且能夠反映重力異常變化規(guī)律為主。

平面等值線(xiàn)圖目前，計(jì)算機(jī)制圖已經(jīng)完全替代了手工繪制。但我們必須了解并掌握繪圖的基本原理與規(guī)則，以便今后能更好的應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制的專(zhuān)業(yè)圖件。5.4計(jì)算機(jī)繪