1、第四節 重力資料的整理一、各項外部改正 盡管儀器可以測出各測點相對總基點間的重力差值，但引起這個差值的原因很多，除了包含地下地質因素外，還有各測點相對總基點的緯度變化、高程變化及測點周圍地形起伏等等其它因素。對這些影響因素進行改正，目的是為了獲得僅由地下地質因素引起的重力異常。 1.由于正常重力值是緯度的函數，當測點與總基點緯度不同時，所產生的緯度影響也不同，消除緯度影響稱為緯度改正，也稱正常場改正： D為緯向距，它是指測點與總基點之間緯向距離（以公里為單位）。對于北半球而言，當測點在總基點以北時，緯度影響值為正，反之為負，所以我們規定在緯度改正中，測點在總基點以北取正值，以南取負值。 2.地

2、形改正的目的是消除測點周圍地形起伏的影響。通常分扇形域地形改正和方域地形改正兩種。 )(2sin14. 8ugDg 扇形域地形改正值計算法是：首先在地形圖上以測點A為圓心，以不同半徑R作圓環，然后通過A點按等角度作輻射線分割各圓環，其中陰影面積即為其中一個扇形柱的截面積。一個扇形柱體相對A點的位置。柱體的高度由地形圖中讀取。實際工作中，扇形柱體的高度h可為地形平均高程與測點高程之差。 3.經過地形改正后可認為測點周圍平坦了，但測點A所在的平面和基點相比仍高h，亦即測點仍處在一個半徑為R、厚度為h、密度為的圓盤上。這個圓盤同樣要產生影響，消除這個影響稱中間層改正。 4. 經過中間層改正后，測點相

3、對基點而言仍處在高度為h的位置上，對這個高度影響還要予以消除，稱之為自由空間改正，也稱高度改正。高度改正公式為：5.由于中間層改正和高度改正表達式中均與h有關，所以往往把這兩項改正合并稱為布格改正，并用 表示，即 實測重力差值，經過緯度改正，地形改正和布格改正后，所得到的異常稱為布格重力異常布格重力異常。 .102 . 7)2cos007. 01 (086. 327ughhgmm高.).()419. 0086. 3(ughg布格二、主要重力異常及其地質、地球物理含義1.自由空間重力異常 將經過混合零點改正所得的重力差，再經正常場改正（緯度改正）和自由空間改正（高度改正）后，所得到的重力異常稱為

4、自由空間（氣）重力異常（ ）。 自由空間重力異常反映的是實際地球的形狀和質量分布與大地橢球體的偏差。大范圍內負的自由空間重力異常，表明地殼深部存在著相對的質量虧損；反之，則有質量盈余。 自g2.布格重力異常 實測重力差值，經過緯度改正，地形改正和布格改正后，所得到的異常稱布格重力異常。 式中gS 為經過混合零點改正和基點改正以后的觀測值；g 為緯度改正；gt為地形改正；gbg 為布格改正，包括高度改正gh和中間層改正gm 。 bgtsggggg布 布格重力異常反映的是地殼內各種偏離正常地殼密度的地質體，既包含各種局部剩余質量的影響，也包含地殼下界面起伏而在橫向上相對上地幔質量虧損(山區)或盈余

5、(海洋區)的影響。從大范圍來觀察布格重力異常，在大陸山區應為大面積的負值區，且山愈高負值的絕對值愈大；而海洋區，則反之。 3.地殼均衡理論和均衡重力異常（1）地殼的均衡假說普拉特假說認為，地下存在一個等壓面(也稱均衡面)，等壓面以上的地殼是由若干個橫截面積相等、密度不等而質量相等的巖石柱構成的。 普拉特地殼均衡模式 地殼在均衡狀態下，大陸山區的地殼巖柱的密度小于地殼平均密度，并且山越高巖柱密度越小，也就是山體質量表現的“質量盈余”應由山底的質量“虧損”來補償。 地殼在均衡狀態下，海水下的巖柱的密度大于地殼的平均密度，并且海越深海底巖柱的密度越大；也就是海水的質量“虧損”由海底的質量“盈余”來補

6、償。 艾里假說認為，地下存在一個等壓面，等壓面以上的地殼是由若干個橫截面積相等、密度相等而質量不等的巖石柱構成的。 在地殼均衡狀態下，山越高巖柱陷入越深（形成山根），也就是山體的“質量盈余”，由山根排開巖漿所引起的質量“虧損”來補償。 在地殼均衡狀態下，海越深巖柱底向上凸起越高，也就是海水的質量“虧損”由反山根的多余巖漿造成的質量“盈余”來補償。 艾里地殼均衡模式 從上述兩種假說可知，地下存在著等壓面，且都假設密度較小的地殼漂浮在密度較大的巖漿上。但不同之處是前者認為每個巖柱的密度不等而且補償質量分布在整個巖柱中；后者的每個巖柱的密度相等，而補償質量分布在山根和反山根中。 維寧.邁內茲假說認為

7、地殼是具有一定強度的彈性板，變化地形的質量是加在板上的負荷，它將彈性板壓彎而不致破裂，使壓彎部分陷入巖漿內（彎曲量與負荷重量成正比），一直達到流體靜力平衡為止。由于壓彎后的地殼排開了周圍的巖漿，因而產生了均衡補償。顯然，這個假說是對艾里假說做了一定的修正。艾里假說是把地殼處理成互不聯系的孤立巖柱，因而是局部補償。而本假說未把地殼分為無凝聚作用的孤立巖柱，因而地殼的彈性彎曲是區域補償。 （2）均衡改正和均衡重力異常 根據地殼假說和均衡模式，經過緯度、地形和布格改正的重力異常（布格重力異常），由于這些改正改變了地球的質量分布而使地殼均衡遭到破壞，因此山區的布格重力異常應為負、海洋區應為正（相對正常

8、地殼而言）。將布格重力異常再加一項均衡改正后所得的異常稱為均衡重力異常，即 均改布均ggg 均衡改正是將移去的大地水準面以上的全部地形質量填補到山根或反山根中(對艾里假說而言)，實際上是將計算出的填補質量在測點上產生的引力鉛直分量加到布格重力異常中。在地殼處于均衡狀態時，經均衡改正的重力異常反映的是地殼內局部剩余質量所產生的重力異常。考慮到均衡重力異常是大面積內的平均效應，其中局部剩余質量的影響很小，因此在地殼處于均衡狀態時均衡重力異常近于零值。如果大面積內的平均均衡重力異常為正值或負值，則表明該區的地殼未達到均衡狀態，地殼將不斷地進行質量調整（如地殼橫向密度變化、上地幔橫向密度變化和地殼厚度變化等）使它達到均衡。 應指出，均衡深度以上存在質量盈余時引起正均衡重力異常，而存在質量虧損時引起負均衡重力異常。質量盈余說明山根(大陸山區)的厚度小于均衡時的厚度，所排開巖漿質量不足，故稱為補償不足(但由于所排開巖漿質量不足，意為山根底面至均衡深度之間的巖漿質量過剩，因此也有人稱之為區域補償過剩)。質量虧損說明山根(