量子重力仪在地球科学中的应用进展

量子重力仪是近30年来快速发展起来的一种新型绝对重力仪,目前对该新型重力仪的研究已进入小型化和实用化阶段.国内外基于量子重力仪的地球科学研究发展较快,应用研究包括火山活动监测、海洋绝对重力测绘和航空绝对重力测量等.由浙江省量子精密测量重点实验室研制的ZAG-E型量子重力仪具有体积小、易搬运和稳定性高等优点,其绝对重力测量精确度可以达到10 μGal.基于该量子重力仪,开展了地震台连续绝对重力测量的相关研究,着重介绍了在四川省甘孜藏族自治州燕子沟地震台进行的连续绝对重力测量,该研究有助于构建该地区的重力基准和分析地质地形构造以及地质活动所带来的影响.基于量子重力仪的精密重力测量为地球科学的研究提供了一种新型的技术手段,同时也提供了可靠的基础绝对重力数据.未来,量子重力仪有望被越来越广泛地应用于地球物理和地表绝对重力测绘等地球科学领域.     

卫星重力发展及应用

卫星重力资料在恢复地球重力场方面具有全球高覆盖率、高空间分辨率、高精度和高时间重复率等优点,为大地测量和地球物理学科的发展开辟了新的途径。本文简要回顾了卫星重力的发展历程,介绍了四种卫星重力探测技术的原理和发展状况,并分析了三颗重力卫星的优点和不足,最后对卫星重力在地球科学中的的应用情况进行了简要总结。     

新的重力测量—有关壳下结构和力学的新观点

1) “新的重力测量”(NG)是重力异常解释中的新趋势。这种测量可以独立于其它地球物理方法,而进行下列事项:a) 识别密度非均匀体(岩块、岩板、岩群)的准水平岩石圈层理表面积准垂直界限表面;b) 确定断裂和岩块母体深度;c) 估算相对变化值和绝对密度值;d) 建立三维岩石圈结构模型。     

高精度重力方法在“大塘坡式”锰矿找矿中的应用

随着1∶20万区域重力调查工作的深入开展,圈定了一大批具有找矿意义的重力异常。如何对这些异常进一步研究,并详细探讨与成矿密切相关的岩株、岩墙、岩脉及控矿断裂构造、含矿建造等地下赋存形态,已经成为深部找矿工程中需要突破的瓶颈,解决这些问题迫在眉睫。但国内一些地形复杂的地区,高精度重力测量工作起步较晚,如贵州省高精度重力测量工作基本为空白。贵州省地质调查院为了开展并实施好成矿带区域地球物理调查和高精度重力调查工作,优选省内优势矿种,在贵州省松桃县道坨多金属矿产普查区内开展试验工作,证明了高精度重力测量方法对“大塘坡式”锰矿找矿简单有效,为在该地区开展高精度重力调查工作提供了实践依据。     

综合地球物理方法在黔西页岩气勘探中的应用

贵州黔西地区地质情况复杂,为查明地层展布和构造情况,以研究区区域重力资料为基础,推断密度界面起伏及区域性断裂构造展布; 以区域重力资料推断结果为约束,反演大地电磁电性分界线及断裂; 以大地电磁电性分界线和断裂构造为参考,正演拟合高精度重力实测曲线,以达到地球物理综合推断解释的目的,为更详细、准确地提取研究区地层、构造信息,并开展下一步页岩气勘探工作提供资料和依据。     

地壳运动整体观论纲

本文在全面讨论了构造体系与全球运动场、板块构造与旋转扩张、断块构造、镶嵌构造、地洼说与地球自转、构造迁移的方向性及地球水圈、气圈和生物圈的运动规律以后,提出了地球动力系统统一观,并进一步论述了包括重力、热力、离心惯性力等在内的地球动力系统中,地球自转和自转速度不均衡乃是发动地壳运动的主因,而地球整体的运动和变化,又受着天体活动的影响。
本文纲要性地指出,地壳上各种地质现象与相关的自然现象是一个有联系的整体,受控于地球整体的运动系统。      

卫星测高重力资料及其在南海莺-琼盆地中的应用

利用卫星测高资料换算得出的高精度、高分辨率重力资料可以广泛应用于海上区域地质构造研究。在研究卫星测高换算重力资料方法的基础上，计算了位于中国南海区域的莺歌海和琼东南盆地的重力值，增加了该海域的地球物理信息；并将计算结果与利用地球重力模型(EGM96)计算的结果进行了对比。对比结果表明，前者的分辨率明显高于后者。同时利用卫星测高换算的重力资料，对上述盆地进行了地质构造解释，确定了盆地的基本地质构造特征。研究表明，由卫星测高换算得到的重力资料研究海洋盆地是一种有效方法。     

复杂条件二维重力场及重力张量场空间波数域正演方法

随着传感器技术的发展,重力场与重力张量场测量技术发展迅速,为实现地下密度分布精细反演提供了数据保障。正演是反演的基础,解决任意密度分布复杂地质体重力场与重力张量正演高效、高精度计算问题,是实现重力高效、精细反演、人机交互反演解释的关键。针对起伏地形和任意密度分布这种复杂条件下二维重力场及重力张量场高效高精度正演问题,这里提出了一种空间波数混合域正演算法,其关键环节包括:①结合新的矩形二度体组合模型波数域表达式和一维Gauss-FFT算法,提出了一种任意密度分布和起伏地形下重力场及重力张量高效、高精度正演算法;②采用新的二维正演算法,计算观测最高点和最低点之间多个不同高度水平网格重力场及重力张量,结合三次样条插值方法,实现了起伏地形上重力场及重力张量场高效、高精度正演。模型算例结果表明,新方法具有高效、高精度的显著特点。     

国外航空重力测量在地学中的应用

介绍了20世纪美国、加拿大、澳大利亚等国家航空重力测量的应用情况,分析了目前国外航空重力测量技术应用于我国中西部艰险、复杂地区及沙漠、沼泽等困难地区的区域地球物理勘探和基础地质研究的适用条件。     

重力场的潮汐变化观测及其研究

基于我国武汉超导重力仪长周期序列潮汐观测数据,研究了重力场潮汐变化特征,精密确定了地球潮汐常数,讨论了重力观测中的海潮负荷和大气效应问题;根据地球自由核章动在周日重力潮汐观测中的共振效应确定了自由核章动的复本征周期和品质因子Q值,研究了极移重力效应;并对进一步利用重力潮汐观测研究地球物理问题进行了讨论。     

地震激发地球自由振荡过程的数值模拟初步探索

地球自由振荡的固有频率与地球内部结构密切相关,研究地球自由振荡可以深入研究地球内部结构。传统的解析方法侧重于本征频率的确定,但对从地震发生到地球自由振荡被激发的全过程难以研究。从弹性波动理论基础出发,试采用谱元法结合高性能并行计算数值模拟特大地震激发的弹性波在地球内部传播过程。在不考虑地球重力情况下,对数值模拟激发地球自由振荡的结果进行功率谱密度分析,通过对谱结果的观察并与理论值进行对比分析,认识到环型振型数值模拟结果可以准确重现其长周期理论频率值,地球重力对球型振型有重要影响。探讨了是否可以通过这种方法真实重现地球自由振荡激发的过程。以期利用此方法深入探讨地球横向不均匀性对地球自由振荡的影响。     

"地球重力场及其地学应用"专刊序言

重力学是地球物理学的重力、磁法、电法、地震等4个重要分支之一,从伽利略和牛顿时代开始,这门学科就已产生.随着现代科学和新观测技术的发展以及重力场结果的广泛应用,重力学近年来又被赋予了新的内容,它与基础物理学、地球动力学、地震学、天文学、海洋学以及水文学等众多学科密切相关.因此,重力学既是地球科学的基础学科,又是在地球和空间科学领域内具有广泛用途的应用学科.其主要研究地球形状、地球的局部和整体的运动、地表及内部物质分布与迁移以及地球密度结构等相关内容,是认识全球变化及人类面临的资源、环境和灾害等可持续发展问题的重要手段与途径,极具发展空间和潜力.同时,重力学在建立国家测绘基准(尤其是确定大地水准面及高程基准)及其动态变化、资源能源的勘探、国家军事安全(包括卫星和航天器发射和定轨等)以及地质灾害的监测等领域有着不可替代的作用.另外,地球重力场数据是国家战略数据,其在建立国家测绘基准、空间基准、军事工程探测、海洋战略、水下航行器导航、中远程导弹的精确制导和空间飞行器等轨道的精准定位、全球水循环和气候变化中发挥着重要作用.重力学中的很多技术是典型的军民融合技术,西方国家对我国实行严格的技术封锁,因此,发展重力学中的核心技术将极大地提升我国综合国力和国际竞争力.     

综合地球物理勘探在夏日哈木矿区的应用研究

文章通过选用高精度磁测剖面测量、激电中梯剖面测量、高精度重力剖面测量、可控源音频大地电磁测深等方法对青海省夏日哈木铜镍矿床开展地球物理方面的研究,探讨各种物探手段对该区矿床勘查的有效性及适用性,丰富区内物探资料,为区内同类型矿床勘查提供借鉴.研究表明,高精度磁测剖面测量在大范围寻找矿体较为有效,但难以表达矿体的形态特征...     

高精度重力测量在冀东铁矿整装勘查区查找隐伏铁矿中的应用

在研究冀东铁矿外围覆盖区的地质概况和地球物理特征,野外高精度重力调查的基础上,结合重磁剖面,利用二度半重磁联合反演,在重磁异常经钻孔验证见铁矿厚度20 m左右,认为使用剩余重力异常是寻找深部隐伏铁矿的有效方法,冀东铁矿外围具有很大找矿潜力。     

地面重力观测数据在地震预测中的应用研究与进展

地震发生过程和孕育机制异常复杂,加之大地震"非频发性"影响和人类对地球内部结构与活动规律认识的不足,使得地震预测极其困难。地面重力观测已经成为许多国家和地区研究地震前兆信息的主要途径之一。简要总结了中国大陆地面重力观测技术与观测网络:地面重力测量仪器从17世纪的惠更斯物理摆发展到今天的高精度绝对重力仪,测量精度已经达到±1×10-8m/s2。我国已相继建立了国家重力基本网、中国数字地震观测网络、中国地壳运动观测网络、中国大陆构造环境监测网络等,为重力场非潮汐变化、地震、构造运动等的监测提供了公共平台;通过具体震例阐述了地面重力观测数据在地震预测中的作用,利用地面重力观测数据能较好地捕捉强震孕育过程的重力变化信息,为强震中长期预测提供重要依据;分析了震前区域重力场的时空变化特征及其与强震的关系:在震级高于MS5.0的地震发生前,一般都会出现较大幅度和范围的重力异常区。强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区。重力场动态变化图像能够比较清晰地反映大地震在孕育和发生过程中的前兆信息。最后,提出了地面重力技术在地震前兆观测中存在的问题,并对利用重力测量资料开展地震预测研究进行了展望。     

关于重力勘探中的高度改正系数

重力勘探中的高度改正系数,一般的重力教材均采用0.03086毫伽/米.近年来长春、武汉两地质学院编的教材中改用0.3080毫伽/米,但未详细推证.最近有人发表文章对此进行了讨论.该文主要是将地球近似作为球体对理论重力垂直梯度值作了估算.由于将地球一     

海洋地球物理技术的发展

海洋地球物理的海底探测技术在20世纪里的迅猛发展推动了地球科学的进展。高精度的导航定位技术是实现海底高精度探测的基础。高精度的导航定位包括水面船只和水下探测系统的精确定位。现代水面船只定位依赖以全球卫星定位技术为主的导航定位系统；水下定位系统主要发展有超短基线定位系统(USBL)、短基线定位系统(SBL)和长基线定位系统(LBL)等。海洋重力测量系统的主体技术得到改进，陀螺稳定平台广泛采用光纤陀螺技术，开发出改正交又耦合效应的新技术，系统实现数字化控制，卫星测高技术引入海洋重力测量领域。海洋地磁测量发展出光泵式测量技术、多分量测量技术和梯度测量技术，近数十年快速发展起来的海底声学探测技术有多波束测深技术、声纳侧扫技术和浅层剖面测量技术等，这些技术已经在当代海底科学研究、海底资源勘查、海洋工程和海洋开发等方面发挥出极其重要的作用。在新的世纪里，海洋地球物理仍然保持着前沿科学的地住。     

秦始皇帝陵遗址考古重磁力场特征

为了查清秦始皇帝陵区地下文物分布情况, 筛选适合于探测秦始皇帝陵区文物赋存特征的地球物理探测方法技术, 利用高精度重力、磁法测量在陵区已知陪葬墓、陪葬坑、建筑基址上进行了方法有效性试验, 结果证明: 应用高精度重力测量, 能够探测建筑遗存基址的范围及推测其在地下的分布特征, 高精度磁力测量探测火烧过的陪葬坑方法有效, 也能够应用高精度磁力测量寻找陪葬幕.试验结果为今后在秦始皇帝陵区探测类似文物提供了方法选择依据.      

中国东部新生代玄武岩熔体结构与地球物理场的关系

中国东部新生代玄武岩被划分为拉斑玄武岩套、白榴玄武岩套和碱性玄武岩套,其中后者又分为内、中、外3个带。本文通过计算各岩套及岩带的NBO/T等熔体结构特征值,并结合地球物理场特征综合研究,认为各岩套及岩带熔体结构特征不仅有着明显差异,而且与地球物理场特征密切关联,其中NBO/T值与重力异常值呈负相关,与重力异常梯度和地壳厚度呈正相关。并且,产于深断裂带的玄武岩,其NBO/T值较大,而产于地台、地块的玄武岩,其NBO/T值较小。     

利用图像显示装置读取重力测点的纬度和精度

在重力勘探的数据处理中,测点的纬度、经度值是纬度改正、地形改正和网格点重力值等计算的基础。求经纬度的方法,通常是从地形图上注记的经纬度已知点开始,量测到测点的距离,以求出经纬度(第1图)(略——译者)。