浅论重力勘探法在地质矿产中的应用

摘 要：重力勘探是由地下密度不均匀体引起重力变化，推断圈定区域岩体构造或矿产分布的一种方法。通过整理、各项校正、异常分离等可以得到勘探目标的重力异常特征。通过重力反演，可以确定地质体的埋深、大小等几何参数、密度等物性参数以及密度分界面的起伏。重力勘探能利用获得的异常特征分析、准确推断测区的地质构造。近年来重力勘探在区域地质寻找矿产、工程地质调查、水文地质调查等领域中发挥着重要的作用。本文在查阅相关文献的资料上，简述了重力勘探方法的反常原理，野外工作过程中的实施步骤，叙述了重力勘探方法在地质矿产中的应用，以期为相关人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：重力勘探；反演原理；地质勘探；应用

1、重力勘探对地质体的反演原理

要进行有效的解释推断，就必须先了解各种地质因素与重力异常之间的关系。主要有数量关系。通过由已知地质体的大小、形状和物性，采用数学或者物理的方法分析它引起的重力异常分布规律及形态特征等的一系列过程称为重力异常正演。反之，通过地质体的形态、幅度大小、特征等分布规律来推断地质体的大小、形状小、产状等的一系列过程称为重力异常反演。重力反演以异常分离为基础，针对不同深度、大小等组合而成的地质异常体引起相同的重力异常效应和重力数据的不完整性。由此可见，在进行重力异常反演时，应尽可能地利用已有地质资料、钻探数据等已知地质资料进行对目标异常体的约束，以此来降低多解性。

虽然反演方法比较多，但反演结果存在着解的多解性问题。这主要是由于物质的密度不同和质量分布造成的异常。例如，一个球形状的矿体在地表引起的重力异常，主要由它的剩余质量和球体中心到观测者位置的距离来决定的，从而导致反演时球状矿体的深度和密度值不能唯一确定。假设剩余质量和球体中心深度保持不变，会导致有无穷多个球体密度和半径大小，且它们会产生相同的重力异常值。这就要求我们地质工作都在进行反演分析时，要注重对工区地质资料和物性密度的仔细分析。如，针对上面的例子，如果球形矿体的密度值能得到有效确定，则反常结果会存在唯一解。

2、地质体的重力异常解释

重力异常的解释是整个重力勘探过程中非常重要的一个环节。明确重力勘探的目的任务和重力地质工作的物理依据将有助于后面对地质体的重力异常解释。重力异常解释又可以分为定性解释和定量解释。

定性解释是通过由已知的重力异常特征和地质、地球物理资料对引起的重力异常地质原因进行判断。定量解释是在定性解释的基础上，通过更多的已知因素对有意义的异常区域进行分析计算最终求出地质体的一些具体地质参数。在定性解释中，一般情况下，幅值和范围小而水平梯度较大的异常部分反映的是近地表的小异常体，如在小型岩体浮土下的基岩起伏和范围大水平梯度小的异常可反映出体积较大的情况。埋藏较深的地质体，如区域性背、向斜、沉积基底表面起伏等幅值和范围不大的中等异常则反映出有一定规模、埋藏深度较小的部分地质体。重力异常平面图上等值线的圈闭、重力异常等值线轴向的改变、等值线之间距的疏密程度及排列等等，都是应该引起注意的异常地方。对重力剖面图上异常曲线的上升或下降规律、幅值大小、极值的出现等也需引起关注。

3、重力勘探法在地质矿产中的应用

3.1在石油及天然气方面

大量实践及研究已证明，重力方法在寻找储存石油和天然气的储存构造如背斜、古潜山等的可能性已得到了广泛和有效的应用。大庆油田就是上世纪五十年代由重力勘探发现的，之后的胜利、长庆、江汉等油田的发现都是在建立在重力勘探手段圈定了储油构造的基础上、结合其它地球物理方法证实的。

3.2 在煤矿地质方面的应用

有关研究表明，重力勘探法可应用于圈定含煤盆地的边界，确定含煤盆地的基底深度，而通过研究含煤层系的构造断裂便可以确定含煤层的厚度。煤系地层的密度值往往比围岩要低，煤及煤系地层的密度值在1.5～2.2g/cm3之间，由于密度的差异造成了煤层与围岩明显的密度界面。由于煤系地层大部分情况下为层状，这为重力勘探的应用提供了很好的客观地质条件。因此，在我国煤矿普查中，重力勘探得到了广泛的应用，也取得了较好的效果。重力勘探可以对岩溶现象、煤矿的采空区以及陷落柱进行较准确辨别。王瑞杰应用重力勘探方法进行了煤矿陷落柱的探测，根据重力勘探的正反演结果，通过分析和解释，得出了煤矿陷落柱的大小、埋深及空间赋存形态。

3.3 在金属矿床勘探中的应用

大量学者在重力勘探法用于金属矿床方面作了大量的研究。如任飞龙通过研究，成功将重力勘探访求应用于铝土矿床的勘探，针对我国北方古风化壳沉积型铝土矿多赋存于奥陶系灰岩与石炭系中统本溪组接触面的凹斗处，使用重力勘探研究出区内的奥陶系灰岩凹斗的分布，能够准确圈定靶区，给铝土矿勘探提供指导作用。张寒韬针对武山铜矿区富含铜多金属矿矿床深部及外围勘探程度较低，对九瑞矿集区典型的地层和岩石和矿石密度、磁化率等物理参数进行了测定，收集了武山铜多金属矿床的重力，得到了武山矿区及其外围地区深部地质特征和成矿模式，为深部探测研究提供了宝贵的技术和借鉴。

3.4 在其他地质勘探中的应用

重力勘探方法还可与其他物探方法相结合应用于地质和找矿。如在寻找磁铁矿体、铬铁矿、硫化矿床等中，由于这些矿床主要与岩体有关，利用重力勘探方法对隐伏、半隐伏岩体进行有效圈定是一种行之有效的方法。重力勘探还可以应用于划分断裂构造、圈定盆地、进行基岩地质、构造填图等。除此之外，重力勘探在军事、地质灾害、地震等方面也有应用。自新中国成立以来，地质、石油、煤炭等部门基于不同的目的在众多地方开展了大量的重力勘探工作，可见重力勘探在我国初期的地质矿产工作中发挥了重要的作用。

参考文献：

[1] 王茂均，肖风凯，粟亮.重力勘探技术[J].中国科技信息，2014（16）：61-62.

[2] 任飞龙.重力勘探在沉积型铝土矿勘查中的探索研究[D].西安：长安大学，2014.

[3] 张寒韬.武山铜多金属矿深部及外围找矿综合地球物理方法研究[D].江西：东华理工大学，2013.

[4] 王瑞杰.高精度重力勘探在探测煤矿陷落柱中的应用[J].中国煤田地质，1999，11（1）：68-70.

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