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第一章 地球重力场 1

第一节 重力和重力加速度 1

一、重力 1

二、重力加速度 2

三、重力的数学表达式 2

第二节 重力场 4

一、物理场、引力场、重力场的概念 4

二、引力场 5

三、引力位和重力位 11

第三节 地球的形状 23

习题 25

第二章 重力异常 26

第一节 重力的变化 26

第二节 正常重力公式 26

第三节 重力异常的意义 27

一、重力异常概念 27

二、重力异常与剩余质量引力的关系 28

三、计算重力异常的基本公式 29

第四节 自由空气重力异常及布格重力异常 30

习题 31

第三章 重力测量仪器 32

第一节 绝对重力测量仪器 32

一、自由下落法绝对重力仪 32

二、上抛法绝对重力仪 34

三、国产绝对重力仪 34

第二节 相对重力测量仪器 35

一、总论 35

二、地面重力测量仪器 38

三、海洋、航空及井中重力仪 46

习题 52

第四章 重力测量 53

第一节 重力测量的地质任务与技术设计 53

一、重力测量的地质任务 53

二、重力测量的技术设计 54

第二节 仪器的检查与标定 56

一、重力仪的静态试验 56

二、重力仪的动态试验 57

三、重力仪的一致性试验 57

四、重力仪格值的标定 57

第三节 基点网的布置与观测 58

一、基点网的作用 58

二、基点网的布置 58

三、基点网上的观测方法 59

四、基点联测 59

第四节 普通点、检查点的布置与观测 59

一、普通点的布置与观测 59

二、检查点的布置与观测 60

三、补充观测 60

四、高精度重磁测量 60

第五节 测地工作 60

第六节 海洋重力测量 61

一、概述 61

二、海洋重力测量受到的干扰 61

三、海洋重力观测值的校正 62

第七节 航空重力测量 63

一、航空重力测量的优越性及应用 63

二、美国航空重力测量 63

三、航空重力测量的校正问题 65

四、我国的航空重力测量 66

第八节 地下重力测量 66

一、概述 66

二、井中重力测量 67

三、井中重力测量的应用 68

第九节 重力梯度测量 68

一、重力梯度测量的优越性 68

二、扭秤在早期石油勘探中的作用 69

三、重力梯度计算值的应用 69

四、应用重力仪测量重力垂直梯度值 70

五、新型的美国海军重力梯度仪 71

六、重力梯度仪测量数据的应用 71

第十节 卫星重力测量 71

一、地球重力场模型 72

二、卫星重力测量技术 74

三、卫星重力测量在我国地球科学中的应用 77

习题 78

第五章 重力资料整理、重力异常的获得及均衡重力异常 79

第一节 观测资料的初步整理及质量评定 79

一、普通点观测资料的初步整理及质量评定 79

二、基点网观测资料的初步整理及联测精度 80

第二节 重力基点网平差 81

一、闭合差 81

二、条件平差 81

第三节 重力异常值的计算 83

一、地形校正 83

二、中间层校正 86

三、自由空气（高度）校正和布格校正 87

四、正常场（纬度）校正 89

第四节 重力异常的地质-地球物理含义 90

一、自由空气重力异常 91

二、布格重力异常 91

第五节 异常的图示 92

一、异常平面图 92

二、异常剖面图 93

三、异常平剖图 93

第六节 均衡及均衡重力异常 93

一、均衡的发现 93

二、均衡的原理 94

三、均衡假说 94

四、均衡校正 96

五、均衡重力异常 96

六、根据重力测量的试验均衡 98

七、均衡和地壳构造 98

习题 100

第六章 岩（矿）石的密度 102

第一节 决定岩（矿）石密度的主要因素 102

一、火成岩的密度 102

二、沉积岩的密度 103

三、变质岩的密度 104

第二节 岩（矿）石标本密度的测定 105

一、对岩、矿石标本采集的要求 105

二、标本密度测定方法 105

三、密度测定结果的整理 108

第三节 地层平均密度的估计 109

一、重力试验剖面估计中间层密度 109

二、最小二乘法估计地层密度 109

三、利用竖井中重力测量结果计算地层平均密度 111

四、不同地层密度的表示 112

习题 112

第七章 重力异常正问题 114

第一节 简单规则几何模型体重力异常的计算 115

一、简单规则几何模型体的重力异常 115

二、简单几何模型体的简化 126

三、简化条件的讨论 129

第二节 不规则复杂模型体重力异常的计算 131

一、横截面形状不规则二度体异常的计算 131

二、不规则形状三度体异常的计算 133

第三节 密度分界面重力异常的计算 138

一、单一密度分界面重力异常的计算 138

二、多个密度分界面重力异常的计算 141

习题 143

第八章 重力异常反问题 145

第一节 计算地质模型体的几何及物性参数 147

一、直接法 147

二、特征点法 150

三、选择法 158

四、人机交互式反演方法 162

第二节 计算密度分界面的深度 162

一、线性回归法 162

二、压缩质面法 163

三、迭代法反演 165

四、频率域反演方法 167

第三节 计算地层密度的分布 168

第四节 多解性问题 169

一、多解性的表现 170

二、引起多解性的原因 171

三、限制多解性的方法 172

第五节 重力归一化总梯度法 173

一、方法原理 174

二、重力归一化总梯度的计算 176

三、理论模型研究 177

四、方法的应用范围 182

第六节 统计分析方法在重力资料解释中的应用 182

一、利用布格异常与莫霍面深度的相关性计算莫霍面深度 183

二、重力异常与地表高程的相关性 183

三、追踪断裂构造的相关滤波 184

第七节 地层视密度的计算 185

第八节 异常特征量的统计分析与图像识别 186

第九节 重力解释中的几个概念 187

一、重力场及重力效应 187

二、对数位 188

习题 188

第九章 重力异常的分离 189

第一节 引起重力异常的主要地质因素 189

一、地球深部的因素 189

二、结晶基岩内部的密度变化 192

三、结晶基底顶面的起伏 193

四、沉积岩的构造和成分变化 193

五、其他密度不均匀因素 193

第二节 叠加重力异常 194

一、重力异常的叠加 194

二、区域异常和局部异常 195

第三节 重力异常的平滑 196

一、剖面异常的平滑法 196

二、平面异常的平滑法 198

第四节 图解法 200

第五节 平均场法 202

一、偏差值法 202

二、圆周法（多边形法） 203

三、网格法 204

第六节 高次导数法 204

一、诺伊曼无限平面外部问题的解 205

二、重力高次导数Vxz，Vzz，Vzzz的计算及其作用 206

第七节 解析延拓法 214

一、一维异常的向上延拓 214

二、一维异常的向下延拓 215

三、二维异常的向上延拓 216

四、二维异常的向下延拓 217

第八节 频率域滤波法 220

一、空间域和频率域 220

二、傅里叶（傅氏）变换和褶积定理 221

三、频率域变换滤波 223

四、频率域中异常的分离 225

第九节 趋势分析法（最小二乘多项式拟合法） 226

一、趋势分析法的原理 226

二、趋势分析法的应用条件及存在问题 227

三、虚假异常的消除 228

四、最佳拟合多项式次数的估计 229

第十节 调和分析 230

一、重力异常的调和级数展开式 230

二、重力异常转换的基本公式 231

三、重力异常转换的计算步骤 232

四、傅里叶系数的计算方法 232

五、根据起伏地形异常换算水平面上的异常 233

六、高频干扰的消除 233

习题 234

第十章 重力异常的地质解释及重力资料的应用 235

第一节 地质解释概述 235

第二节 异常的识别 236

一、异常特征的描述 236

二、典型局部重力异常的可能解释 236

三、断裂构造在平面等值线图上的识别 237

第三节 地球深部构造及地壳结构研究 238

一、卫星重力异常在地球深部构造研究中的应用 238

二、地壳深部构造的研究 240

第四节 划分大地构造单元 243

一、地槽区重力异常特征 243

二、地台区重力异常特征 244

第五节 石油及天然气勘探 245

一、区域地质构造的研究及油气远景区的预测 245

二、寻找古潜山和封闭构造 246

三、探测油气藏 246

第六节 盐矿探测 248

第七节 金属矿勘探 250

一、玲珑花岗岩体的重力研究 250

二、吉林某地含铜硫铁矿的重力勘探 251

第八节 水文地质调查 255

第九节 工程勘察 256

结束语——重力勘探法的发展趋势 258

附录1重力勘探国际单位制（SI）与CGS单位制对照表 260

附录2正在使用的重力仪器 261

附录3正在研制的重力仪器 265

参考文献 267