重力勘探儀器
正文
重力勘探中測定重力加速度或重力加速度隨地點的不同而變化或其變化率的儀器。在地表，重力加速度的平均值約為 9.80665m/s2。重力加速度值的變化主要與測點的緯度、高度和測點周圍的地形，以及地球的潮汐、地球內部岩石密度的差異等有關。對於找礦、地質構造的研究有意義的是由岩石密度差異引起的重力加速度的變化。這一變化值比地表重力加速度的平均值小很多，不超過平均值的數千分之一，對於某些有開採價值的金屬礦，甚至不超過百萬分之一。對於這種礦的勘探，要求重力儀能測出重力加速度10-7m/s2的變化值,測量值的誤差應小於 10-8m/s2。因而重力儀要有很高的靈敏度和精度，以及具有較大的測程，讀數與重力加速度變化之間關係簡單，便於計算。另外儀器的進一步輕便化、多功能和自動量測等也是儀器發展的趨向。重力勘探發展的初期，使用的主要是測定兩點間重力加速度之差的振擺儀和測定重力加速度沿水平方向變化率的扭秤。發明了輕便的重力儀之後，這兩種儀器由於笨重和效率低而逐漸被淘汰。在重力勘探中已完全被重力儀所代替。重力儀的種類很多，按套用範圍可分為陸地重力儀、海洋重力儀、井中重力儀和航空重力儀。按儀器的測量方式分為測定兩點的重力加速度差值的相對重力儀和測定任一點重力加速度絕對值的絕對重力儀。在重力勘探中僅用相對重力儀。
相對重力儀原理 相對重力儀是通過測量彈簧在不同重力作用下伸長量的變化來測定重力變化的。如圖1,
當作用在負荷上的重力g變化了Δg時,彈簧的伸長量L隨之變化ΔL,負荷也位移ΔL。根據彈簧彈力和負荷重量的靜力平衡方程： mg＝kL
m(g＋Δg)＝k(L＋ΔL)
可得
式中的k為彈簧的彈力常數；
為重力儀的格值，可通過實驗方法或在已知重力差的兩點上確定。從而將測量重力加速度的變化轉化為測量彈簧伸長量的變化。 相對重力儀的彈簧系統以石英材料製成的稱石英彈簧重力儀；用金屬材料製成的稱金屬彈簧重力儀。石英彈簧重力儀在陸地的重力勘探中使用廣泛，測量精度一般為3×10-7～5×10-7m/s2。
石英彈簧重力儀結構 實際使用的石英彈簧重力儀，種類雖多，但結構大同小異。以ZSM型為例,主要組成部分包括：①靈敏系統，又稱平衡系統或彈性系統。它是感覺重力變化的部分。其結構如圖2，
其中除溫度補償絲和負荷由金屬製成外,其他均由石英製成。②光學系統,又稱指示系統。它是一個長焦距顯微鏡，其功能是使石英擺桿的指示絲在刻度上成像。③測量系統，由讀數裝置、測程調節裝置及縱橫水準器等組成。此種儀器靈敏、精度高、測程大、體積小、重量輕，計算簡單，使用方便。用於尋找油氣田、煤田和金屬礦床的重力勘探，以及大地重力測量等。 海洋重力儀和航空重力儀 具有彈簧系統的這兩種重力儀，基本原理與陸地上的類似，主要差別在於：這兩種儀器都是在運動狀態中自動連續量測，備有使儀器在運動狀態中保持水平位置和消除運載工具振動而產生影響的裝置；為消除或減小運載工具的速度變化及其鉛垂加速度等因素對觀測值的影響而設定的特殊裝置；以及對量測值進行特殊校正。
井中重力儀 在油、氣田鑽井中不同深度處進行重力相對測定的重力儀。儀器遠離操作者，因而帶有使儀器自動處於水平位置的遙控裝置。
