重力资料的地质解释和应用

9.6.1 解释中应注意的几个问题

重力异常的地质解释是利用实测异常或经过适当数据处理的重力异常，结合工区地质资料对引起这些异常的原因做出地质上的推断或结论。这是重力探测工作取得成果的最终环节，要获得满意的效果，应注意以下几个方面的问题。

（1）分析与检查用于解释的重力异常，是否由研究的地质因素所引起，能否满足精度要求和必需的详细程度，这是能否取得地质效果的前提条件。

（2）在一个工区内，不同的研究对象所产生的重力异常，以及研究对象与非研究对象（或干扰因素）所引起的重力异常变化，特征是否有所差异。

（3）对异常的解释一般是从“读图”或异常识别开始。即使是研究局部构造或矿体的赋存情况，都必须从区域地质环境入手，先把握全局，然后深入到局部。

（4）因为相近的地质条件引起的异常具有相似的特征，所以在对异常的解释必须遵循从由已知到未知的原则。

（5）鉴于重力异常的复杂性，各种数据处理及解释方法又都有自身的局限性，因此应针对解释的具体地质任务和条件选用相应的方法，并通过试验确定有关的参数（如延拓高度、滤波窗口大小等），从中选取效果最佳的解释方案。

（6）一方面，应收集工区内相应的地质、钻探、物性和其他物（化）探资料，尽可能地增加已知条件或约束条件限制反问题的多解性。另一方面只有综合其他物探方法的解释成果，才能从不同侧面对引起异常的场源性质、产状等做出较为合理而正确的判断，为重力异常的解释提供印证、补充或修改。

（7）有条件时，应对已解释的异常开展一定的验证工作。这样做，一方面可以评价解释的可靠性；另一方面，特别是在出现矛盾、解释失败时可以分析原因，寻找正确的答案，并会更加深化对异常的解释和积累成功的经验，提高重力资料地质解释的可靠度。

9.6.2 不同构造单元的重力异常特征

对于一幅重力异常图，首先要注意观察异常的特征。在平面等值线图上，异常特征主要是指区域性异常的走向及其变化，从东到西（从南到北）异常变化的幅度有多大，区域性重力梯级带的方向、延伸长度、平均水平梯度和最大水平梯度值等。对局部异常来说，主要指的是异常的弯曲和圈闭情况，对圈闭状异常应描述其基本形状，如等轴状、长轴状或狭长带状，是重力高还是重力低，重力高、低的分布特点，异常的走向（指长轴方向）及其变化，异常的幅值大小及其变化等。在综合分析区域异常与局部异常基本特征后，才可能根据异常特征的不同将工区划分成若干小区，以供下一步作较深入的分析研究。

在重力异常剖面图上，应注意异常曲线上升或下降的规律，异常曲线幅值的大小，区域异常的大致形态与平均变化率，局部异常极大值或极小值的幅度、所在位置等。

重力异常在褶皱带和稳定地块区具有不同的特征。

1.褶皱带重力异常特征

由于褶皱带是地壳上构造运动最强烈、构造最复杂的地区，区内以强烈的褶皱运动、变质作用和成矿作用发育为主要特点。地壳的强烈震荡和褶皱运动使地槽区形成巨厚的沉积建造，并在造山运动中回返褶皱成山系，所以地形上往往表现为巨大的褶皱山系，同时地壳厚度相应增大。

鉴于上述原因，褶皱带的区域性重力异常的等值线多呈条带状重力低平行排列，延伸可达数百乃至数千千米；区域异常变化的幅度可达数百至数千g.u.。一般来讲该区布格重力异常与地形起伏呈镜像关系，就是说地形越高，重力异常越低。也反映了地壳下界面（莫霍面）相应加深的特点。

2.稳定地块区重力异常特征

稳定地块区是地壳构造运动相对稳定、沉积建造相对较薄、褶皱作用和火山运动相对较弱的地区。在地形上看，稳定地块区多为平原或丘陵。

因此，稳定地块区的区域布格重力异常变化平缓、稳定、相对幅度变化小，方向性不明显。因为地壳厚度较薄，平均异常值较褶皱带高。

图9-8是重庆—西藏马尼根果的地形与布格重力异常剖面对比。此图表明，在东段地形平坦区，重力异常变化平缓，反映了稳定地块区的主要特征；康定-雅安一段是过渡带，地形逐渐升高，重力值逐渐降低；西段地形处于高山区，重力异常值很低并且变化也较大，显示了褶皱带的异常特征。

图9-8 重庆至西藏马尼根果地形与布格重力异常剖面对比（刘天佑，2010）

1—布格重力异常剖面；2—地形剖面

图9-9是新疆南部由巴楚以西至大盐池的南北剖面。在剖面北段巴楚至叶城，处于塔里木稳定地块，重力异常变化较平稳；而从叶城至大盐池，进入地槽性质的昆仑山系褶皱带后，重力异常随着地形起伏而出现了大体呈镜像关系的剧烈跳动。

图9-9 新疆巴楚至大盐池地形与布格重力异常剖面对比（刘天佑，2010）

1—布格重力异常剖面；2—地形剖面

9.6.3 几种常见的异常特征与可能反映的地质因素的推测

下面阐述几种常见的异常特征与可能反映的地质因素的推测。由于不同的地质因素往往会在重力异常平面等值线图上或剖面图上引起相似的异常特征，仅仅根据某一异常特征来判定它是由什么地质因素引起时常常存在多解，必须结合地质资料或其他物探解释成果进行综合解释。

1.等轴状重力高

基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，异常值中心部分高，四周低，有极大值点。相对应的规则几何形体：剩余密度为正值的均匀球体，铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。

可能反映的地质因素：囊状、巢状、透镜体状的致密金属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆（密度较高）的侵入体，形成岩株状，穿插在较低密度的岩体或地层中；高密度岩层形成的弯窿、短轴背斜等；松散沉积物下面的基岩（密度较高）局部隆起；低密度岩层形成的向斜或凹陷内充填了高密度的岩体，如砾石等。

2.等轴状重力低

基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，异常值中心低，四周高，有极小值点。相对应的规则几何形体：剩余密度为负的均匀球体，铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体等。

可能反映的地质因素：岩丘构造或盆地中岩层加厚的地段；酸性岩浆（密度较低）侵入体，侵入在密度较高的地层中；高密度岩层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。

3.条带状重力高（重力高带）

基本特征：重力异常等值线延伸很大或闭合成条带状，等值线的中心高，两侧低，存在极大值线。相对应的规则几何形体：剩余密度为正的水平圆柱体、棱柱体和脉状体等。

可能反映的地质因素：高密度岩性带或金属矿带；中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长桓、地下的古潜山带、地垒等；地下的古河道为高密度的砾石所充填。

4.条带状重力低（重力低带）

基本特征：重力异常等值线延伸很大，或闭合成条带状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。相对应的规则几何形体：剩余密度为负的水平圆柱体，棱柱体和脉状体等。

可能反映的地质因素：低密度的岩性带或非金属矿带；酸性侵入体形成的岩墙或岩脉穿插在较高密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地堑等；充填新生界松散沉积物的地下河床。

5.重力梯级带

基本特征：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。

可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡直接触带；地层的扭曲。

实测重力异常图中断裂引起的异常特征，比上述重力梯级带部分要复杂得多。图9-10表示在重力异常图中指示断裂构造存在的一些标志。

图9-10 断裂构造识别的标志

9.6.4 石油天然气勘探领域的重力勘探

重力勘探在石油及天然气的普查和勘探阶段具有重要的作用。针对油气普查、勘探和开发的不同阶段，重力勘探有如下应用。首先利用小比例尺（1∶100万～1∶50万）重力异常图研究区域地质构造，划分构造单元，圈定沉积盆地的范围，预测含油、气远景区。其次根据中等比例尺（1∶20万～1∶10万）的重力异常图划分沉积盆地内的次一级构造，进一步圈定出有利于油气藏形成的地段，寻找局部构造，如地层构造、古潜山、盐丘、地层尖灭、断层封闭等有利于油气藏储藏的地段。特别是由于重力仪测量精度的提高与数据处理和解释方法的发展，还可利用大比例尺高精度重力测量查明与油气藏有关的局部构造的细节，直接寻找与油气藏有关的低密度体，为钻井布置提供依据。在油气开发过程中，根据重力异常随时间变化，可以监测油气藏的开发过程。