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重力學與重力勘探 版權信息
- ISBN：9787030744517
- 條形碼：9787030744517 ; 978-7-03-074451-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
重力學與重力勘探 本書特色
從重力學理論、重力應用出發，建立了完善的理工融合的教材內容。
重力學與重力勘探 內容簡介
本書共分為兩篇十二章，從重力學理論、重力應用出發，建立了完善的理工融合的教材內容。針對全球重力研究地球結構、重力資源勘查的兩個方面來進行重力相關知識的全面歸納，圍繞重力場模型、重力場特征、重力場作用等。對于重力勘探圍繞衛星、航空、海洋、陸地重力測量及校正方法均進行了系統的介紹，且針對處理與解釋新方法進行了對比性介紹，從而適用于地球物理學、勘查技術與工程專業本科和研究生系統了解重力學和未來發展趨勢。
重力學與重力勘探 目錄
目錄
前言
**章概述1
**節重力學與重力勘探的研究對象與任務1
第二節重力學與重力勘探發展現狀及趨勢3
習題14
第二章地球重力場15
**節地球形狀及內部結構15
第二節重力、重力位與重力場基本概念22
第三節地球正常重力29
第四節重力組成及重力異常物理意義32
習題37
第三章重力儀的分類38
**節重力測量分類38
第二節地面重力測量儀器39
第三節航空重力測量儀器64
第四節海洋重力測量儀器67
第五節井中、衛星重力測量儀器72
第六節重力梯度儀74
習題81
第四章重力野外工作方法82
**節地面重力測量技術82
第二節航空重力測量技術103
第三節海洋重力測量技術106
第四節井中和衛星重力測量技術108
習題114
第五章重力資料整理115
**節地面重力測量數據整理115
第二節航空重力測量數據整理136
第三節海洋重力測量數據整理140
第四節井中、衛星重力測量數據整理142
習題145
第六章重力異常正演計算146
**節正演概述146
第二節簡單條件下規則地質體重力異常146
第三節簡單條件下非規則地質體重力異常161
第四節密度分界面重力異常164
習題168
第七章重力資料地質解釋及實例應用170
**節重力異常地質解釋概述170
第二節重力解釋在區域地質調查中的應用174
第三節重力解釋在地球深部構造及結構研究中的應用182
第四節重力勘探在資源勘察、工程勘察等領域中的應用187
習題205
第八章地球固體潮206
**節引潮力、引潮力位及其展開207
第二節地球固體潮平衡潮現象219
第三節重力固體潮理論值計算223
第四節彈性地球模型潮汐響應——勒夫數225
第五節固體潮作用231
習題234
第九章地球重力場模型及地球形狀236
**節地球重力場模型236
第二節利用重力異常確定大地水準面240
第三節利用重力異常確定地球形狀254
第四節精確大地水準面的應用260
習題265
參考文獻266
附錄一杜德森編碼272
附錄二常用物理單位對照表275
前言
**章概述1
**節重力學與重力勘探的研究對象與任務1
第二節重力學與重力勘探發展現狀及趨勢3
習題14
第二章地球重力場15
**節地球形狀及內部結構15
第二節重力、重力位與重力場基本概念22
第三節地球正常重力29
第四節重力組成及重力異常物理意義32
習題37
第三章重力儀的分類38
**節重力測量分類38
第二節地面重力測量儀器39
第三節航空重力測量儀器64
第四節海洋重力測量儀器67
第五節井中、衛星重力測量儀器72
第六節重力梯度儀74
習題81
第四章重力野外工作方法82
**節地面重力測量技術82
第二節航空重力測量技術103
第三節海洋重力測量技術106
第四節井中和衛星重力測量技術108
習題114
第五章重力資料整理115
**節地面重力測量數據整理115
第二節航空重力測量數據整理136
第三節海洋重力測量數據整理140
第四節井中、衛星重力測量數據整理142
習題145
第六章重力異常正演計算146
**節正演概述146
第二節簡單條件下規則地質體重力異常146
第三節簡單條件下非規則地質體重力異常161
第四節密度分界面重力異常164
習題168
第七章重力資料地質解釋及實例應用170
**節重力異常地質解釋概述170
第二節重力解釋在區域地質調查中的應用174
第三節重力解釋在地球深部構造及結構研究中的應用182
第四節重力勘探在資源勘察、工程勘察等領域中的應用187
習題205
第八章地球固體潮206
**節引潮力、引潮力位及其展開207
第二節地球固體潮平衡潮現象219
第三節重力固體潮理論值計算223
第四節彈性地球模型潮汐響應——勒夫數225
第五節固體潮作用231
習題234
第九章地球重力場模型及地球形狀236
**節地球重力場模型236
第二節利用重力異常確定大地水準面240
第三節利用重力異常確定地球形狀254
第四節精確大地水準面的應用260
習題265
參考文獻266
附錄一杜德森編碼272
附錄二常用物理單位對照表275
展開全部
重力學與重力勘探 節選
**章概述 **節重力學與重力勘探的研究對象與任務 一、重力學研究對象與任務 重力學是一門歷史悠久且經典的地球科學重要分支學科，是研究重力場隨空間、時間變化的變化規律，并將重力數據用于大地測量、地球內部構造、地球動力學、資源勘探、工程建設、災害預防等方面的基礎性科學和應用科學。在基礎理論方面，重力學的研究對象與內容有以下幾點：有引力、重力、引力位場及地球重力場的理論研究；重力場的空間、地球表面和內部的分布特征與規律，以及它們所反映的物質質量分布、密度分布的狀態、性質、特征與規律的理論研究；重力場因天體運動和地球內部物質運動引起的周期性變化規律與非周期變化的性質、機理的理論研究。但是，這些理論研究的進展程度是參差不齊的，有些理論研究已相當成熟，并且被廣泛應用；有些則是近些年來才取得重要的突破性進展，并在實際應用中得到證實和推廣；還有一些則尚在探索之中。 為了獲得理論研究的基礎數據和資料，重力的測量原理、方法、技術和重力測量儀器的研制是重力學重要的、基本的研究對象與內容。在此基礎上，建立國家重力基本網，一、二級重力網，重力數據庫以及與國際聯網等同樣是重力學的組成部分。觀測獲得的重力數據必須歸算到統一的、可對比的某種標準條件下，因此需要進行各種校正、改正、換算等處理，而這些處理的方法、技術研究與改進是必不可少的研究方向。采用經各項改正后的重力異常資料研究地殼內部的結構、構造，探查固體礦產和油氣資源分布，查明大型建筑工程基底的穩定性等，都是重力學的重要的研究對象。作為實現這些研究的基礎，建立地球內部結構、構造、固體礦產和油氣賦存狀態的地質模型，進而研究各種地質模型的正、反演問題，給出對應的正、反演理論和方法，以及與其他地質、地球物理資料結合的綜合解釋方法、聯合反演方法等，已成為重力學研究的主要內容，并得到很好的發展。 地質災害（如滑坡、天然地震、火山噴發等）是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產造成損失、對環境造成破壞的地質作用或地質現象。地質災害發生前，常常伴隨重力場的變化。因此，采用高精度重力儀監測重力非正常變化，預測地質災害發生的時間和地點，也是重力學研究的重要內容。重力監測研究包括固體潮汐變化的長期連續監測、火山和地震等特定地質現象的動態重復監測，以及監測結果的解釋理論、方法與技術等。 總之，重力學研究的對象與任務涉及地球表面及內部重力場的時間、空間變化及規律研究的各個方面，應用于資源探查、環境保護、災害預防等與國民經濟、國防建設相關的地球科學的各個領域。隨著科學技術的發展以及應用任務的需要，重力學在新理論、新方法、新技術和新儀器等方面的研究任務是相當艱巨的，也是十分光榮的。 二、重力勘探研究對象與任務 根據重力測量或重力勘探所承擔的地質任務及勘探對象的不同，大體上可以分為區域構造重力調查、能源重力勘探、礦產重力勘探、水文及工程重力測量、天然地震重力測量等。 （一）區域構造重力調查 區域構造重力調查是國土資源區域地質調查基礎工作的一個組成部分，一般在以下幾方面發揮重要作用。 （1）研究地球深部構造，如地殼厚度的變化（莫霍間斷面的起伏）、深大斷裂的可能部位及延伸情況、上地幔密度的不均勻性以及研究地殼的均衡狀態等。 （2）研究大地及區域地質構造，劃分構造單元；研究結晶基底的起伏及其內部成分和構造；圈定沉積盆地范圍，研究沉積巖系各密度界面的起伏和內部構造。 （3）探測、圈定與圍巖有明顯密度差異的隱伏巖體或巖層，追索兩側巖石密度有明顯差異的斷裂，進行覆蓋區的基巖地質、構造填圖。 （4）根據區域地質、構造及礦產分布規律，為劃分成礦遠景區提供重力場信息。區域重力調查的結果還對地球形狀以及導彈、宇航器飛行研究提供極為重要的基礎資料。 （二）能源重力勘探 重力測量可以在沉積覆蓋區快速、經濟地圈出對尋找石油、天然氣或煤有遠景的盆地；在圈定的盆地內研究沉積層的厚度及內部構造，尋找有利于儲存油氣或煤的各種局部構造，在條件有利時可以研究非構造油氣藏（如巖性變化、地層的推覆、古潛山及生物礁塊儲油構造等），并直接探測與儲油氣層有關的低密度體。 （三）礦產重力勘探 礦產重力測量包括金屬及非金屬礦產的重力測量。它多與其他的物探方法配合，圈定成礦帶；在條件有利時，可以探測并描述控礦構造，或圈定成礦巖體；或者直接發現埋藏較淺、體積較大的礦體，或對已知礦體進行追蹤等。 （四）水文及工程重力測量 在水文及工程地質方面，重力勘探的主要任務是研究浮土下基巖面的起伏和有無隱伏斷裂、空洞，以確保廠房或大壩等工程的安全；尋找水源，如利于儲水的地下溶洞、破碎帶、地下河道等；監測危巖、滑坡體；研究地面沉降；在地熱田的勘測開發過程中，發現熱源巖體，監測地下水的升降以及水蒸氣的補給情況，以便合理、持久地開發地熱田等。 （五）天然地震重力測量 天然地震重力測量可分為臺站重力測量和流動重力測量兩種形式。其主要任務是研究重力場在臺站點上或在某一地震活動帶、沿一條測線或一塊面積的重力隨時間的變化。在臺站點上的觀測結果是臨震預報的依據之一；在固定測點之間進行的流動重力觀測結果是中長期預報的依據之一。 不同的地質勘探階段可以布置適當比例尺的重力測量工作，以完成相應的地質任務。隨著重力儀器測量精度的提高、測量領域的擴大、各項校正方法的逐步完善，以及資料處理和解釋方面新方法、新技術的發展，重力勘探所能完成地質任務的能力和勘探效果在日益提高，應用范圍也在不斷擴大。 第二節重力學與重力勘探發展現狀及趨勢 一、重力學與重力勘探國外發展 重力學是一門古老的學科，16世紀末至今，從重力測量開始，到重力場的理論研究，再拓展到應用重力資料研究地球的外表形狀、地球的內部結構與構造運動，進而深入到資源環境、災害和空間科學等研究領域，這些構成了現代重力學的基本內容及研究范圍。 16世紀，意大利科學家伽利略（G.Galilei）在1590年通過從比薩斜塔上投擲鉛球的實驗和在斜面上滾落球體的實驗，發現了物體受地球重力下落的加速度規律。該時期就粗略地求出地球重力加速度的數值為9.8m/s2。17世紀和18世紀是科學變革的興盛時期，重力測量的理論基礎是伴隨著引力理論、剛體力學的發展而建立起來的。在伽利略發現自由落體以均勻加速度運動和擺的周期運動時間與擺的長度相關的這些認識基礎上，惠更斯（C.Huygens）提出了數學擺和物理擺的理論，并研制出**架鐘擺。在此后的200多年間，測定重力的唯一工具就是擺。 1672年，法國天文學家里歇爾（J.Richer）在南美洲赤道附近圭亞那的科學考察，揭示了重力隨測點位置的變化。1687年，牛頓根據開普勒行星運動定律推導出萬有引力定律，發表在《自然哲學的數學原理》，這一著名的定律為（1.1）式中，F為引力；G為引力常數；m1、m2為兩個相互吸引物體的質量；r為物體之間的距離。 由于萬有引力和離心運動的發現，牛頓提出了液態均質地球的均衡狀態學說，認為地球是一個旋轉的橢球體，指出了地球呈兩極扁平的特征和重力是由赤道向兩極增大的規律，從而解釋了里歇爾的觀測事實。布格（P.Bouguer）將均衡狀態的研究擴展到按共焦層分布的旋轉體的研究，引入了水準面的概念。克萊羅（A.C.Clairaut）在《地球形狀原理》中提出了以他名字命名的“克萊羅定理”，這一定理適用于旋轉橢球體，可以通過在不同緯度測定的兩個重力值來確定橢球體扁率，進而確定橢球體的大小，這對地球物理學有重要的意義。1735～1744年，布格等通過一系列的觀測證實了重力隨緯度的變化；1749年又進行了重力隨高度變化的觀測，并研究了重力的海平面改正（又稱高度改正）。 19世紀初的發展特點是開展新的測量方法研究和可移動儀器的研制，并進行較大區域的野外測量。1811年，德國天文學家鮑年倍格（J.Bohnenlerger）闡明了可倒擺原理。1818年英國凱特（H.Kater）研制成**臺可供野外觀測的可倒擺儀器。試用結果表明，測量誤差約為35mGal1Gal=1cm/s2。。貝塞爾（F.W.Bessel）研究了可倒擺的理論和誤差源，并研制出線擺，并在1828年前后用其實施了絕對重力測量。這種儀器的誤差已減到約為10mGal。拉普拉斯應用克萊羅定理計算一批重力點的重力值，給出地球扁率約為1/330。1873年，理斯廷將高斯（C.F.Gauss）給出的海平面上的等位面定名為大地水準面。英國數學家斯托克斯（G.G.Stokes）證明了位理論反演問題沒有唯一解，位理論反演的目的在于從外部重力場來確定地球內部的物質分布，這是地球物理中十分重要的研究問題。 1854年英國的普拉特（F.Pratt）整理在喜馬拉雅山附近用擺測量的垂線偏差記錄時，發現實測值比預期的小，表明地下存在某種補償作用抵消了一部分高山的影響，在1855年他提出一個假設，認為山脈是由地下物質從某一補償深度起，向上膨脹而形成的，山越高，密度越小。但在補償深度以上的各個巖石柱體的質量都相等。同年，英國天文學家艾里（G.B.Airy）提出另一個假設，認為山脈是較輕的巖石浮在較重的介質上。山越高，它的底部伸入介質中的深度越大，即所謂的“山根”。后人在普拉特和艾里的假說基礎上又提出了改進和新的均衡、補償的假說。 1889年，美國地質學家杜頓（C.E.Dutton）引進了均衡（isostasy）這一名稱。根據均衡學說，可見的物質剩余（山地）和物質虧損（海洋）可通過地殼密度或者地殼厚度的變化而得到補償，從而在某一補償深度上達到靜力平衡。 19世紀末，使用擺儀在每個測點上觀測半日至一日，可使重力差的精確度從±10～±20mGal提高到±5mGal。此時已獲得了大量可用的全球重力資料。為了便于重力資料的使用，就要求研究重力數據歸算到海平面的問題。赫爾默特（F.R.Helment）在這方面做出了貢獻，1901年，他使用經過空間改正后的1400個重力值，得到的地球扁率為1/298.3，大大提高了地球扁率精度，由此推出的正常重力公式在20世紀初得到世界各國廣泛的應用。1898～1904年，庫寧（F.Kühnen）和馮特萬勒爾（P.Furtwüngler）在波茨坦（Potsdam）完成了絕對重力測量。其觀測結果被確定為“波茨坦重力系統”的基礎。在1909年該系統被采用為世界重力基準。 20世紀初，厄特沃什（R.von E？tv？s，對稱厄缶）研制成適用于野外作業的扭秤，在匈牙利進行了持續的扭秤觀測，結果表明扭秤可以反映地下區域的密度變化。在應用地球物理方法勘探石油之初，一個顯著的特點就是使用了扭秤。1918年，施文達爾（W.Schweydar）對德國北部的一個鹽丘進行了首次探測，并研究了地形影響的校正方法。他研制的可以照相記錄的扭秤，由柏林的阿斯卡尼亞（Askania）公司于1922年生產，并被一些德國和美國的地球物理勘探公司用以勘探鹽丘。1930年左右，美國使用這種儀器達125臺。然而，使用擺儀和扭秤觀測，每個點的觀測時間需要1～6h，過于費時。并且扭秤對地形的不規則性反應靈敏，所以它只能在平原地區用來測定單一的構造。對于大區域的快速觀測，它們就不能適應需要了，于是研制新型重力儀就被提到日程上來了。 早在1833年，赫斯切爾就提出應用彈簧秤測定重力的設想。但是，只有在材料科學和高精度的測量技術取得進展的條件下，才有可能研制成這種儀器。1934年拉科斯特（L.J.B.LaCoste）提出應用長周期地震儀原理研制高精度的彈簧重力儀。沃登（Sam P.Worden）研制了石英彈簧重力儀，這類儀器的測量精度達±0.05～0.2mGal；一個觀測點的平均觀測時間已縮短到10～30min。到1939年，在地球物理勘探中，這類重力儀幾乎完全取代了扭秤。至此，一些
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