引起重力异常的主要地质因素

重力异常是对地下地质构造和矿产赋存情况进行解释的基本依据。它的产生是由地表 到地下深处密度不均匀体引起的。综合起来，决定重力异常的主要地质因素有：(1)地壳厚 度变化及上地幔内部密度不均匀性；(2)结晶基岩内部构造和基底起伏；(3)沉积盆地内部构 造及成分变化；(4)金属矿的赋存以及地表附近密度不均匀等。因此，为了更好地进行地质 解释，必须首先了解各类地质因素引起重力异常的特征。

（一）地壳厚度变化及上地幔内部密度不均匀性

引起重力异常的深部地质因素主要是地壳厚度的变化，此外，上地幔物质密度的变化在一定程度上也影响重力异常的分布。据测定，上地壳平均密度为2.6～2.7g/cm³，下地 壳为2.9g/cm³，上地幔为3.31g/cm³。可见康氏界面、莫霍界面都是明显的密度分界面。它们的起伏对重力场基本背景起着决定性的影响。地壳增厚，显示重力低；反之，显示重 力高。地壳厚度可由海洋区最薄的5km变到高山区最厚的70km，相应的布格异常也从 ＋4000g.u.变到-5000g.u.左右。图2-7是横穿青藏高原南北剖面布格异常、地形与地 壳厚度对比图。从图中看出，青藏高原的地壳厚度，从南到北由35km增大到70km左 右，喜马拉雅山正处在重力异常的梯度带上。

图2-7 横穿青藏高原南北剖面布格异常、地形与地壳厚度对比（示意）图

除地壳厚度变化外，上地幔物质密度的不均匀性也会引起重力异常。图2-8是日本东北部已消除了地壳厚度变化影响后的布格重力异常，它反映出有一高密度俯冲带（密度 差ρ＝0.07g/cm³）已插到约200km深处的上地幔中。

图2-8 日本东北部上地幔与剩余布格异常的关系

以上介绍的深部地质因素引起的异常范围达上千平方千米，幅度达几千重力单位。

（二）结晶基岩内部成分变化及基底起伏

在一些地台区，沉积岩下面是片麻岩、大理岩及各种结晶片岩组成的前寒武系结晶基 岩。结晶基岩内部又有酸性、基性等侵入体。同时还因构造运动而形成的褶皱和断裂。这 些因素都使结晶基岩内部物质密度发生变化，引起重力异常。图2-9是波罗的海地区重 力异常与结晶基岩密度变化曲线对比图。此外由于结晶基岩与上覆沉积岩间存在一个大约 0.1～0.3g/cm³的密度分界面，所以在基岩内部密度比较均匀的情况下，重力异常可以很 好地反映结晶基底的起伏。在与油气藏密切相关的沉积盆地内，重力异常的变化主要反映 盆地结晶基底的起伏，如图2-10所示。图中坳陷地区及其周围就是油气分布的有利 地段。

图2-9 波罗的海地区重力异常与结晶基岩密度变化曲线对比图（据萧敬涌，1965）

（三）沉积岩的成分变化与内部构造

沉积岩内部不同岩性及不同时代的岩石往往存在着密度差异。因此在沉积岩系内部可 能存在不止一个密度分界面，并且它们往往与地质界面相吻合。例如我国华北平原奥陶系灰岩的侵蚀面与上覆石炭系、二叠系的煤系地层就是一个明显的密度分界面。地质界面与 密度界面的一致，是用重力方法直接寻找沉积岩构造的主要依据。这类异常一般在 100g.u.以内，有时甚至只有几个重力单位。分布范围在几平方千米至数百平方千米之 间。但是，沉积岩的岩性与岩相变化、砾石及砾石的局部堆积等，也可能引起重力异常，与构造引起的重力异常相混淆，给资料解释带来一定的困难。

图2-10 布格重力异常与盆地基底起伏

（四）固体矿产的赋存

大多数金属矿，特别是致密状矿体，一般都与围岩有1～3g/cm³的密度差。但因矿体不大，所以引起的异常较微弱，多数只有几个重力单位，个别达十几到几十个重力单 位，分布范围也很小。而某些非金属矿（如岩盐、煤炭等）或侵入体及局部构造（如溶 洞、含水破碎带等）其密度一般比围岩要小。因此，当这些矿体或局部构造具有一定的规 模且埋藏深度又不大时，就能在地表观测到比围岩形成的背景场低的局部重力异常。