重力異常
大地測(cè)量與地球物理學(xué)
在大地測(cè)量和地球物理學(xué)中,最常見(jiàn)的理論模型是橢球表面重力(英語(yǔ):WGS84#WGS84)。
為理解源于地下的重力異常,應(yīng)做一些必要的還原以測(cè)量重力值:
除去理論重力只留下當(dāng)?shù)赜绊懼怠?/span>
每個(gè)重力測(cè)量點(diǎn)的海拔值要還原至相關(guān)基準(zhǔn)以便進(jìn)行整體數(shù)據(jù)比對(duì),這是地表修正(Free-air Correction),加上已除去理論值的重力觀測(cè)值便是地表異常(free-air anomaly)。
正常的重力梯度(重力海拔變化率),如地表通常為0.3086伽/米(mGal/m),或考慮該點(diǎn)下面巖石平均密度(2.67 g/cm3)的布格梯度(Bouguer gradient)為0.1967伽/米(mGal/m, 19.67 μm/(s2·m)),該數(shù)值源于重力減布格板塊密度0.1119 伽/米(mGal/m, 11.19 μm/(s2·m)) 。簡(jiǎn)言之,要做重力測(cè)量與大地水準(zhǔn)面之間實(shí)質(zhì)影響的修正。這樣我們構(gòu)建這兩個(gè)值的模型以形成無(wú)限多板塊的厚度,這些板塊沒(méi)有橫向密度變化,但是每個(gè)板塊與其上下的板塊的密度不同,這個(gè)就是布格修正(Bouguer Correction)。
特殊情況下的數(shù)字地形模型(DTM)。一種由模型結(jié)構(gòu)計(jì)算來(lái)的地形修正,計(jì)算陡?jìng)?cè)密度改變影響,如:高原、懸崖、陡嶺等。
因如上還原,使用不同方法:
地表異常(英語(yǔ):Free-air_anomaly):應(yīng)用正常梯度0.3086,但是沒(méi)有地形模型。該異常表示該點(diǎn)向下移動(dòng),隨同整個(gè)地形形狀。這個(gè)簡(jiǎn)易方法適用于很多大地測(cè)量應(yīng)用。
簡(jiǎn)易布格異常(英語(yǔ):Bouguer_anomaly):按布格梯度(Bouguer gradient)向下還原0.1967。這種異常解決貌似在平原上的異常點(diǎn)。
精確布格異常(refined or complete Bouguer anomaly,通??s寫(xiě)為ΔgB):使用標(biāo)準(zhǔn)密度2.67g/cm3(花崗巖,石灰石)盡可能準(zhǔn)確地考慮數(shù)字地形模型(DTM)。布格異??梢员硎镜叵聨r石的不同密度影響,是理想的地球物理學(xué)方法。
特殊方法如Poincare-Prey,使用0.009毫伽每米(90 nm/(s2·m))的內(nèi)部重力梯度。該方法應(yīng)用于鉆孔內(nèi)部重力或特殊大地水準(zhǔn)面的計(jì)算。
由于地殼均衡布格異常在山體中通常為負(fù)值:根部巖石密度比周圍地幔低。典型異常如阿爾卑斯山中央值為負(fù)150毫伽(?1.5 mm/s2)。比較局部的異常應(yīng)用于地球物理學(xué):如果為正值,可能預(yù)示金屬礦石。在衡量整個(gè)山脈和礦體后,布格異??梢灶A(yù)測(cè)礦石種類。例如,橫跨新澤西中部的東北—西南走向山脈(見(jiàn)圖)
(布格異常)新澤西州重力異常圖(USGS)
表示出一處由致密玄武巖填充的三疊紀(jì)地塹。鹽丘在重力地圖中通常表現(xiàn)為低點(diǎn),因?yàn)辂}的密度比石丘的密度低。異??梢詭椭鷧^(qū)分沉積盆地中填充的與周圍區(qū)域密度不同區(qū)——如英國(guó)與愛(ài)爾蘭的重力異常分布(英語(yǔ):Gravity anomalies of Britain and Ireland)。
衛(wèi)星測(cè)量
在空間中可以大規(guī)模地探測(cè)出重力異常。 美國(guó)德克薩斯大學(xué)太空研究中心及美國(guó)航空暨太空總署的重力復(fù)原及氣候?qū)嶒?yàn)(英語(yǔ):Gravity_Recovery_and_Climate_Experiment)項(xiàng)目(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE),使用兩顆精密測(cè)定其間距離的衛(wèi)星,來(lái)全天候監(jiān)測(cè)整個(gè)地球的重力改變。
天文學(xué)
空間中比預(yù)期質(zhì)量密度高的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生重力異常。觀測(cè)銀河系與其他星系間的重力異常引出暗物質(zhì)假設(shè)。
另見(jiàn)
物理大地測(cè)量
垂直偏向
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