重力勘探及其应用

李敏敏

【摘 要】 重力勘探是利用牛顿万有引力定律为基础，通过地壳中各种岩石、矿体之间的密度差异所引起地表的重力加速度值的变化来勘探地质的一种手段。本文主要通过概述重力勘探的原理，技术发展历程及其在区域重力调查、区域构造研究、油气勘探和固体矿产勘探等领域的应用效果。并进一步探讨了重力勘探的发展前景。

【关键词】 重力勘探 应用 发展

重力勘探在中国已经有较长的研究历程，从80年代的区域重力调查开始，逐渐发展为油气和固体矿产勘查，至今已经为众多领域做出了贡献。随着我国社会生产力的快速发展，我国在重力勘探领域，如勘探设备、观察方法、处理数据和相关工作规程等方面有重大突破，形成了具有自我特色的重力勘探系统。目前形成的重力勘探队伍，具备了优良的装备、先进的技术、能在多地理环境下进行施工，其在基础地质研究和勘探矿产等领域发挥了重要作用，此外研究表明：重力勘探技术在区域构造研究、油气勘探和固体矿产勘探领域取得的成果较为显著，为发展重力勘探技术，扩宽其应用领域，本文从重力勘探原理、技术发展等方面进行探讨，为今后开展重力勘探的高新技术发展提供借鉴。

1 重力勘探的原理

重力勘探属于地球物理勘探的一个分支，前提条件是研究对象与周围岩石存在密度上的差异，主要是从观测重力值中去掉与研究对象无关的各种因素的影响来获得单纯由矿体或构造等度不均匀体产生的重力异常[1]。从狭义上来说，就是根据地球表面任何物体都受到地球引力。重力勘探就是根据地球内部物质密度存在差异性，而引起重力变化来进行研究地质构造和勘探地质矿产等。

2 重力勘探的发展历程

我国重力勘探至1945年成立的首支石油队开始，先后完成了全国各地区域的重力调查，之后由于大力发展地震勘探，我国重力勘探将重心逐渐放在了地震勘探、金属矿的勘探等方面。从我国重力勘探的开始至80年代，重力勘探的精度属于中精度，80年代后期，以第二代重力勘探技术为基础，重力异常精度提高了几十倍，并通过不断总结和发展，我国的勘探技术和能力不断增强，主要表现在以下几个部分。

2.1 高精度重力基点网的建立

国家重力基本网的成功建立使得其与国际重力基准网成功接轨，这替代了已经使用多年的波茨坦系统，此外还建立了全国范围内的省级重力仪格值标定场，这些重力基点网的建立使得重力的测量获得了严密的控制，保证了测量的准确性。

2.2 区域重力调查和相应技术的规范统一

我国区域重力调查和相应的技术根据实际情况，按照高精度要求，采用了更为精确的重力改正公式和中、高山地区的高精度改正方案，保证了我国各区域重力测量成果的高标准和相关一致性[2]。

2.3 测点定位和测高技术的更新

测点定位和测高技术的更新主要是通过采用GPS三维定位技术，提高了精度，解决了沙漠、高山等一些困难区域的定位工作，此外，我国自行研发的北斗星定位技术也为促进我国的重力勘探积极发展有重要作用。

2.4 重力仪和重力数据库的发展

重力仪从精度低的不断提高，比如由苏联的CH-3型（精度为0.2-0.4×10-5m/S2）提高到我国中科院自行研制的CHZ海洋重力仪，精度为1.35×10-5m/S2。同时完善了由重力数据、高程数据和程序三部分组成的重力数据库，为数据修改，图像处理，数据存储和检索提供了有效的帮助，明显提高了相关部门的工作效率和质量。

3 重力勘探的应用领域及成效

重力勘探技术经过不断的发展，其所应用的领域也不断扩宽。从最基础性的研究，即区域重力调查，我国至1996年初步完成全国的区域重力调查，成功编制了全国的的重力图（比例尺为1：500万-1：100万）。这些数据资料已经在全国地区进行使用，为研究我国大地构造，建立地球重力场模型等方面做出了巨大贡献。随后重力勘探技术还在油气勘探、固体矿产勘探、微重力测量、煤田和地热勘探等方面也做出了一定的贡献。

据相关研究报道，重力勘探有助于大庆、长庆、任丘和胜利等油气田的发现。特别是在以下重力局部异常和地震工作程度较高的区域，通过重力和地震联合解释等手段来筛选油气聚集地段。当然，重力勘探在以地质填图和矿产预测为手段的间接寻矿中也有所作为。如在地质填图的工作中，通过重力勘探来划分断裂和基底岩性，确定火山岩盆地范围和火山岩的厚度，并寻找出寻矿有利部位等都是可行的。有专家在华北地台北缘、长江中下游等成矿远景地球圈出了一批找矿靶区，还有新疆托例的鲸鱼、云南的后层岩盐矿、新疆小热泉子铜矿等矿体的寻找也具有十分重要的意义。重力勘探还在煤田和地热勘探中具有重要作用，有相关学者报道，利用重力勘探技术已经成功勘探了煤田如青海江仓煤田和大兴安岭含煤盆地。而重力在地热勘探中也有不可忽视的作用，首先其能根据沉积盆地地基岩与地温之间的关系，通过重力来确定确定基岩隆起和埋深，从而间接寻找到地热田。此外还能根据重力低与地壳内熔融岩浆的关系圈定热源位置，通过地热与局部异常的对应关系，确定岩体形态和埋深，并能进行相关的地热远景评价。除此以外，重力勘探还在微重力测量领域中发挥了重要作用，微重力的应用使得探测重力异常精度可达30×10-8m/S2以上，使得能探测到小尺度物体引起的微弱异常。

4 结语

总而言之，我国重力勘探经过以上发展阶段，应用领域不断扩宽，除了上述四大领域的应用，重力勘探在溶洞和墓穴探测、滑坡体监测、油气检测、小构造探测等领域的作用也被不断发现。重力是决定决定宇宙的行程与发展的重要因素，重力勘探在研究地球内部构造和地球动力，资源勘查，工程建设，灾害预防等方面具有重要意义。当然，重力勘测在实际的工程领域和资源勘查领域中发展相对比较落后，因此我们也必须加快重力理论及仪器科学和信息科学的发展，摆脱对国外仪器和软件的严重依赖[4]。

参考文献

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

[2]张向林，陶果，刘新茹.油气地球物理勘探技术进展[J].地球物理学进展，2006，21（1）：143-151.

[3]王懋基，蔡鑫，涂承林.中国重力勘探的发展与展望[J].地球物理学报，1997，40（1）：292-298.

[4]邱中建，康竹林，何文渊.从近期发现的油气新领域展望中国油气勘探发展前景[J].石油学报，2002，23（4）：1-6.