[科普中国]-微重力测量

基本原理

微重力测量与常规重力测量不同，是能够达到微伽级精度的重力测量。为保证得到微伽级精度的分析解析结果，其关键在于野外勘测作业的方法、技术上与常规的勘探测量有许多不同的要求、特殊措施和规定，比常规重力测量要复杂得多。在地质等自然条件上，地形、地貌、近仪物体、温度、压力、振动、固体潮等因素的影响；在观测操作技术上，仪器及底盘的放置、调节操作、测点高程等因素都需要专门考虑；记录方法也需要专门的规定。对于微重力观测得到的数据，除与常规重力观测数据改正相同的项目之外，为确保达到微伽级的观测数据的质量要求，还需要进行近物体影响的改正和在一定范围内的建筑物影响的改正。

存在重力作用效应的空间称为重力场。

为了便于对地球内部物质分布进行比较研究，将单位质量所受的重力作为研究标准，称为重力场强度或重力加速度，对重力加速度的测量简称为重力测量。重力测量可分为绝对测量和相对测量。绝对重力测量测的是重力的全值，称为绝对重力值；相对重力测量测的是各点相对于某一基准点的重力差。相对重力测量是现代测量的主要形式。

地球表面上的重力加速度随着地点的不同有所变化。根据测量得到的地面上的重力变化来研究地下的地质构造特点，勘探矿藏、地下人丁建筑物体以及一些人类活动遗迹，是微重力探查的主要内容。由于岩石受力变形，地下洞穴等的差异会产生微重力场的变化，通过研究这种变化可以达到勘查地质灾害的目的，如滑坡、塌陷、地面沉降等。

一般地表重力加速度的变化原因主要有：

(1)地球的实际形状比较复杂，是一个北极稍突出、南极缩入，赤道半径较两极半径稍大的类似梨状的扁球体，并且地面是起伏不平的；

(2)地球绕一定的旋转轴自转；

(3)地球内部，特别是地壳岩石圈层及其附近的物质，密度分布不均匀，这是地球历史上多次复杂的地质作用造成的结果，因此这种不均匀与地质构造、矿产分布有着密切的关系；

(4)人类的历史活动在接近地表形成的遗迹和人工建筑物体的存在，造成局部地区密度分布的微小变化。1

分类及分布原则在工程上，微重力测量一般可分为两类：①剖面测量，剖面一般垂直于线型地下结(如断层、背斜、向斜和隐伏河道)的设定走向；②面积测量，主要探测地下地质形态和分布。无论剖面或面积测量，重力测点位置的相对高程必须用测地方法来确定。

用以进行勘探的野外程序取决于勘探的目的和有关数据校正的要求，微重力勘探的量是相对于局部地区的参考点而进行的，并不需要确定绝对重力值。至于面积测量中的例尺，可按工程的需要确定，1:200至1:1000不等。

微重力测量的布点原则：

(1)将所探测的对象或异常布置在测线或测区的中心；

(2)测线或测区内应尽可能覆盖在与探测对象有关的地质体附近；

(3)测线方向应尽量垂直于探测对象的走向，并尽可能与已知的地质剖面一致；

(4)测点距应小于可信异常宽度的1/2~1/3，保证至少有四个测点能反映出上述异常；

(5)测线距不大于地质体在地面上投影长度的1/2~1/3。1

地下微重力测量地下微重力测量是在地下的钻孔空洞、穴道、矿区竖井与水平巷道进行测量。地下微雨力探测的目的是测定研究区的密度分布．寻找与发现密度异常体．以确定矿体分布装置、规模，核定与扩大储量；探查局部地质构造。如断裂、破碎带、溶洞、空穴等异常体；探测废弃的矿井与巷道；并且通过定时、定点重复观测以监测随时问而变的岩石、矿层、构造的变形、失衡等动念变化和预计发生岩石爆裂、崩塌等危等的进程与危险区。2