CN103376471B - 一种水域冰上重力勘探采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地球物理勘探技术，是水域冰上重力勘探采集方法，采用导航仪导航，到达水域冰面勘探设计位置，将自动型陆地重力仪稳定安置在设计测点位置的冰面上测量数据，开启GPS定位仪，测量测点的平面坐标和高程，在测点位置的冰面向下垂直钻孔并钻透冰层，将水深仪探头从钻孔沉放到冰面之下的水中，启动测量，获得水深读数；测量探头到冰面的距离，水深读数加探头到冰面的距离为测点的水深值，记录并处理完成水域冰上重力勘探采集。本发明在没有船只，不适用高角架，无法进行海洋或水下重力采集的水上冰面使用，可以获得高精度的重力资料，填补了湖区勘探的空白。

Description

一种水域冰上重力勘探采集方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术，具体是一种水域冰上重力勘探采集方法。
背景技术
目前水域重力勘探采集方法主要有海洋重力采集方法、水下重力采集方法、高脚架陆地重力采集方法。海洋重力采集方法是将海洋型重力仪安置在船只中部，在船只航行过程中进行连续重力测量的方法，测量期间需要尽量保持船只匀速直线运动。水下重力采集方法是将水下重力仪放置在船只上，船只航行到达设计位置后，用悬臂将水下重力仪沉放到水底进行静态重力测量的方法，适用水深一般在50米以内。高脚架陆地重力采集方法，是在极浅水域用小船搭载陆地重力仪划行到设计位置，将铁质三脚架安置在水中，在三脚架平台上用陆地重力仪进行静态重力测量的方法。
其中，海洋重力采集需要数百吨以上吨位的船只，岸边会留下1-2km空白区，勘探精度仅有±1×10-5m·s-2，比陆地重力测量精度(±0.05～±0.1×10-5m·s-2)低10倍以上；水下重力采集需要数十吨以上的船只，日效只有10个点左右，精度在±0.2×10-5m·s-2，比陆地重力测量精度低2～4倍；高脚架陆地重力采集方法，水深不能大于1.5米，存在明显水流或风浪时无法进行采集。上述原因造成河湖区重力采集精度比陆地重力采集精度低很多，尤其在一些水域没有合适吨位的船只时形成勘探空白区。
发明内容
本发明目的在于提供一种既要保证采集精度达到或接近陆地重力采集精度，而且采集效率要能达到或接近陆地重力采集效率的一种水域冰上重力勘探采集方法。
一种水域冰上重力勘探采集方法，采用以下步骤实现：
1)采用导航仪导航，到达水域冰面勘探设计位置；
2)将自动型陆地重力仪稳定安置在设计测点位置的冰面上测量数据；
步骤2)所述的测量数据时设置重力仪的采集时间为60秒，采样率为6Hz，启动测量工作，取得重力读数。
步骤2)所述的测量数据是2次以上测量，将读数稳定且差值小于陆地重力测量限差要求的读数取平均值作为该测点的重力值；
步骤2)所述的自动型陆地重力仪采用CG-3型或CG-5型或拉科斯特EG型或其它型号自动型重力仪。
3)开启GPS定位仪，测量测点的平面坐标和高程；
4)在测点位置的冰面向下垂直钻孔并钻透冰层，将水深仪探头从钻孔沉放到冰面之下的水中，启动测量，获得水深读数；测量探头到冰面的距离，水深读数加探头到冰面的距离为测点的水深值；
步骤4)所述的垂直钻孔采用电动或汽油、柴油动力的冰钻。
5)将以上步骤数据记录并处理，完成水域冰上重力勘探采集。
步骤5)所述的处理包括：根据GPS测量的测点平面坐标计算正常重力值g0；根据GPS测量的测点高程和中间层密度计算布格改正值Δgb；根据测量的水深资料和水体密度计算水体重力改正值Δgw；冰上测点布格重力异常采用公式Δg＝g-g0+Δgb+Δgw计算，式中g为冰上测点绝对重力值。
本发明在没有船只，不适用高角架，无法进行海洋或水下重力采集的水上冰面使用，可以获得高精度的重力资料，填补了湖区勘探的空白。在水深最大达到60多米的水面实验，观测误差为±0.050×10-5m·s-2，而该工区陆地检查观测误差为±0.047×10-5m·s-2，采集精度与陆地重力勘探精度相当。
图3为采用发明的重力采集方法测得的湖区布格重力异常与陆地布格重力异常的拼接图，可以看出在湖区边界两种资料拼接效果很好，说明采用本项发明的水域冰上重力勘探采集方法获得的布格重力异常达到了陆地重力勘探采集方法同等的采集精度。
附图说明
图1冰上水深测量示意图。图中h2为水深仪测得的探头到水底的距离，h1为水深仪探头到冰面距离，二者之和即为冰面到水底的总深度。
图2湖水深图。该图为采用本发明提出的水深测量方法测得的湖水深等值线图。
图3湖及周边布格重力异常图。
具体实施方式
以下结合附图和实例详细描述本发明。
1)在重力采集前导航仪上装测点设计坐标，采集时采用导航仪导航，到达水域冰面设计测点位置；
2)将重力仪脚架稳定安置在测点位置的冰面上，将自动型陆地重力仪放置在脚架上，开启重力仪，进行重力测量，完成重力测量后关闭重力仪；
步骤2)所述的测量数据时设置重力仪的采集时间为60秒，采样率为6Hz，启动测量工作，取得重力读数。
步骤2)所述的测量数据是2次以上测量，将读数稳定且差值小于陆地重力测量限差要求的读数取平均值作为该测点的重力值；
步骤2)所述的自动型陆地重力仪采用CG-3型或CG-5型或拉科斯特EG型或其它型号自动型重力仪。
3)将GPS天线放置在设计测点位置，开启GPS定位仪，测量测点的平面坐标和高程，测量完成后关闭GPS定位仪；
4)在测点位置的冰面向下垂直钻孔并钻透冰层，将水深仪探头从钻孔沉放到冰面之下的水中，开启测深仪进行水深测量，获得水深读数；用尺子测量探头到冰面的距离，水深读数加探头到冰面的距离即为测点的水深值，见图1。
步骤4)所述的垂直钻孔采用电动或汽油、柴油动力的冰钻。
为评价测深精度，全区完成测深检查点19个，检查观测精度为±0.099米，优于±0.4米的测量定位高程精度要求。
对厚度0.8米的冰层，完成一个钻孔的时间一般在1～5分钟，基本上不影响重力采集效率。
图2为采用本方法测得的湖区水深图；
5)将以上步骤数据记录并进行重力处理，完成水域冰上重力勘探采集。
步骤1)根据重力基点和冰上测点的重力读数、测量时间和基点绝对重力值计算冰上测点绝对重力值(g)；
步骤2)根据GPS测量的测点平面坐标计算正常重力值(g0)；
步骤3)根据GPS测量的测点高程和中间层密度计算布格改正值(Δgb)；
步骤4)根据测量的水深资料和水体密度计算水体重力改正值(Δgw)；
步骤5)冰上测点布格重力异常采用公式Δg＝g-g0+Δgb+Δgw计算。
图3为采用本发明获得的湖区及周边布格重力异常图，图中蓝线为湖区边界，蓝线内为采用本发明方法获得的湖区布格重力异常，蓝线外为采用陆地重力采集方法获得的布格重力异常。从图中可以看出，湖区重力异常与周边的陆地重力异常拼接良好，没有拼接痕迹，而且异常细节的规模和特征与陆地重力采集结果一致，说明水域冰上重力采集达到了与陆地重力采集一样的精度和效果。其采集精度远优于海洋重力采集和水下重力采集。

Claims (5)

1.一种水域冰上重力勘探采集方法,特点是采用以下步骤实现：
1)采用导航仪导航，到达水域冰面勘探设计位置；
2)将自动型陆地重力仪稳定安置在设计测点位置的冰面上测量数据；
3)开启GPS定位仪，测量测点的平面坐标和高程；
4)在测点位置的冰面向下垂直钻孔并钻透冰层，将水深仪探头从钻孔沉放到冰面之下的水中，启动测量，获得水深读数；测量探头到冰面的距离，水深读数加探头到冰面的距离为测点的水深值；
5)将以上步骤数据记录并处理，完成水域冰上重力勘探采集；
所述的处理包括：根据GPS测量的测点平面坐标计算正常重力值g0；根据GPS测量的测点高程和中间层密度计算布格改正值Δgb；根据测量的水深资料和水体密度计算水体重力改正值Δgw；冰上测点布格重力异常采用公式Δg＝g-g0+Δgb+Δgw计算，式中g为冰上测点绝对重力值。
2.根据权利要求1的方法，特点是步骤2)所述的测量数据时设置重力仪的采集时间为60秒，采样率为6Hz，启动测量工作，取得重力读数。
3.根据权利要求1的方法，特点是步骤2)所述的测量数据是2次以上测量，将读数稳定且差值小于陆地重力测量限差要求的读数取平均值作为该测点的重力值。
4.根据权利要求1的方法，特点是步骤2)所述的自动型陆地 重力仪采用CG-3型或CG-5型或拉科斯特EG型或其它型号自动型重力仪。
5.根据权利要求1的方法，特点是步骤4)所述的垂直钻孔采用电动或汽油、柴油动力的冰钻。
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