在地球上,有没有重力异常区?
我们所知道的地球的结构是一个球,但是区别于标准的球形,是一个椭球形,而且地球上面的山川水陆等等的地理因素把地球衬托的不是完美的椭球形了,因此在地球上肯定是有着重力异常的区域,而且这些区域还有不少。
但是像普遍网上宣传的那种类似于“网红”地的很多都是营销手段造成的,而我们说的这种重力异常指的是在某一地点某一时间可能由于一些非人为因素导致的重力异常,而这些异常通常都是地球的外形和运动状态改变而形成的。
最典型的例子就是地壳运动能够把山变成海,把深藏于海洋的海床变成山,这种自然威力自然能够把重力改变,其中有一些被人发掘的异常地点被人为形成景区。除此之外,还有一种改变重力的方式就是万有引力,虽然他在我们自己身上表现不出来,但是万有引力时时刻刻影响着我们的重力。
同时万有引力是跟距离的二次方成反比的,也就是说物体的质心之间的距离越远,表现出来的万有引力就越少,同等情况下,距离越远,万有引力越小。因此当你在高海拔地区,你离地球的质心比较远,因此所受的重力就比较小。在低海拔地区情况相反,所以所受的重力就比较大。
最后,不得不提到的就是外星球的影响,地球的卫星——月球,月球不仅仅带来潮汐,而且对在地球上的物体有牵引作用,这种作用能够使我们的重力减轻,就算这种万有引力再微小,但他就是实实在在存在的。
尽管有这么多影响地球重力的因素,但是我们的质量才是我们重力的主要来源,而质量是不会凭空变化的,但重力却会因为很多因素发生变化。
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主要构造单元重力异常及构造区划
由于不同的地质构造单元,在地层、岩性、构造背景及物质密度分布上,皆有其自身的特点,因此表现在重力场上的特征也不同。研究表明,重力场与高程、地壳厚度、密度、地壳结构等参数之间存在多元相关关系。它们的相关统计线(对同一构造单元,其相关点将有规律的自成一体,按最小二乘原理,命名各相关点距某一直线的距离的平方和为最小时,我们把该直线称作相关统计线)的形态,相关方程的参数也有一定的差异,表现在重力异常与高程的相关统计特征也不同。对同一构造单元,其相关点将自成一体,这些相关点构成具有一定斜率的相关统计线,而相邻的构造单元,在以上几个方面会表现出明显的差异,特别是相关统计线在横向上具有显著的不连续性,这表明各构造单元间受深大断裂或深部地质结构控制。
图1-1 塔里木盆地及天山地区布格异常及Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ条带域分布图
依据上述性质,我们对塔里木盆地三个条带域中心剖面的布格异常与测点高程进行了相关统计分析。根据相关统计线的形态、相关系数等标志信息,并结合各条带域重力异常的平面特征。尝试将塔里木盆地及邻区划分成如下构造单元:
1.3.1 西昆仑造山带
位于塔里木盆地南部,重力场上表现为一组向南凸出,呈北西一近南东向延伸的巨大弧形重力梯度带,由北向南场值从山前褶皱带的—300×10-5m/s2急剧降至麻扎和大红柳滩附近的(—420~—460)×10-5m/s2,并继续向域外下降,异常梯度达每公里(2.5~2.7)×10-5m/s2。由于西昆仑重力梯度带展布范围极宽,因此推断该区深大断裂比较发育。
1.3.2 阿尔金山隆起
该隆起以阿尔金山前断裂带与塔里木盆地为界。阿尔金地区的重力场表现为沿阿尔金山系走向(北东向)的重力梯度带,整个梯度带宽近200km,平均值由西北侧的—260×10-5m/s2急剧降至阿尔金山附近的—400×10-5m/s2,梯度变化每公里在(1.0~1.3)×10-5m/s2。该梯度带反映了阿尔金断裂系的存在。
1.3.3 天山造山带
分布于南天山南缘区域重力异常梯度带以北地区。该区重力场总体表现为一系列沿天山山系(西天山)走向的负高值和负低值相间出现的异常条带,它们之间被宽窄不等的异常梯度带所分开。其中南天山地段(巴仑台—库米什断裂以南),重力场反映是一个北深南浅的坳陷构造,其区域场值在(—250~—260)×10-5m/s2。中天山地区为北西向的重力异常高(婆罗科努—阿其克库都克断裂以南)场值从南、北两侧的—220×10-5m/s2向中间增大到—195×10-5m/s2,为前寒武系变质基岩隆起的构造区。场值范围为(—120~—230)×10-5m/s2,变化梯度较大,断裂构造比较发育。
1.3.4 塔里木盆地
为巨大环形重力异常梯度带所围的区域。这些梯度的存在,不仅圈出了塔里木盆地的边缘轮廓,同时也说明盆地与周缘造山带之间存在深大壳层断裂。根据条带域内重力场特征可进一步划分出若干次级构造单元。
(1)西南坳陷区
位于西昆仑北缘重力异常梯度带以北地区,异常形态为东西向封闭状的负低值异常区,异常范围东窄西宽,场值为—300×10-5m/s2左右。它实质是叶城—和田坳陷在重力场上的反映,较低负异常表现该区低密度的沉积层比较发育。由叶城—和田负低值异常区往北异常形态表现为自南(—300×10-5m/s2)向北(—115×10-5m/s2)逐渐增高的“重力斜坡带”,表明其深部构造为一个向南倾斜的大斜坡。
(2)中央隆起带
异常形态总体表现北西向展布的重力异常高,其北东和西南侧均为重力异常梯度带所限,场值由南、北两侧的—180×10-5m/s2几乎对称的向中心增高到—75×10-5m/s2。在上延20km和40km的重力异常图上,该重力高值有明显显示,表明该区深部地质构造复杂,其重力异常高值与地壳深部构造有关。隆起带的东部为阿拉干变化异常区,它是由两个以上—175×10-5m/s2等值线圈闭的高值异常和一个以—180×10-5m/s2等值线圈闭的负低值异常所构成,总体亦为一个隆起构造带。
(3)东南断隆带
阿尔金山前重力异常梯度带以北和罗布庄重力异常梯度带以南地区。该区异常与阿尔金断裂带的异常形态基本一致,表现为北东向的重力异常梯度带,往东、西方向异常形态有较大变化。由南往北场值从若羌附近的—240×10-5m/s2急剧增高到罗布庄附近的—195×10-5m/s2,增加梯度达每公里1.2×10-5m/s2。
(4)东北坳陷区
阿瓦提断陷在重力异常上呈现为一大型负低值异常区,形态呈椭圆状,发育两个北东向展布的圈闭异常,分别以—240×10-5m/s2和—105×10-5m/s2等值线圈闭。该区是基底稳定、沉降很深的坳陷区,上延40km和20km后重力低依然存在,表明其深部低密度的特点。其西北侧和南侧分别为沙井子和阿恰—图木休克重力异常梯度带所限。满加尔坳陷的东北部,在重力场上呈现为北西向的“重力缓斜坡”异常区,场值从南部的—175×10-5m/s2向北增至孔雀河附近的—135×10-5m/s2,总体反映了基底是一个由北东向西南倾斜的大斜坡。需要指出的是研究区除南缘的昆仑山、阿尔金山系的巨大重力梯度外,还有北西向渐转为近东西向的阿恰—图木休克重力异常梯度带,重力梯度达每公里2.2×10-5m/s2;北东向沙井子异常梯度带,重力梯度达每公里2.5×10-5m/s2以及近东西向的南天山南缘重力梯度带,它们均是深断裂或复杂断裂带的反映。这些断裂也是控制盆缘及盆内各构造单元的主控断裂。
重力异常与莫霍面深度图
华北地区在中国东部总体呈NNE走向展布的背景上,呈现2个似环状异常展布(图9.19),东部的环状异常大致与华北环状裂谷盆地符合(参见第一章及相关图件),主要为弱正异常(约+20×10-5m/s2);西部的似环状异常大致与鄂尔多斯克拉通单元符合,主要为负异常(约-130×10-5m/s2→-160 × 10-5m/s2)2个似环状异常被其间的太行山异常梯度带(-30×10-5m/s2→-80×10-5m/s2)分隔。
东部华北似环状裂谷盆地单元内,二级单元的盆地对应弱正异常(约+20×10-5m/s2),而周边山岭为梯度带(约-30×10-5m/s2→-80×10-5m/s2)。西部鄂尔多斯克拉通单元内,二级单元的克拉通主体对应较大的负异常(约-130×10-5m/s2→-160×10-5m/s2),而周边断陷带的银川、河套、渭河和山西地堑在总体较大的负异常背景上有局部的弱负异常。
同样,莫霍面深度图与地壳厚度(图9.20)亦呈现两个似环状的展布,东部的华北似环状裂谷盆地和弱正异常布格重力异常区对应似环状的莫霍面埋深浅或地壳厚度小的分布区;西部的似环状鄂尔多斯克拉通地体单元和较大的负异常布格重力区对应莫霍面埋深较大或地壳厚度较大的似环状分布区。两个单元之间被地壳厚度梯度带(或莫霍面陡的斜坡)的太行山所分隔。东、西部两个一级单元之内的二级单元亦与地壳厚度呈较好的对应关系,东部一级单元内的盆地对应地壳厚度最小的分布区,山岭对应地壳厚度梯度带;西部一级单元内的黄土高原主体的地壳总体大于周边的断陷盆地。
图9.19 华北地区重力异常图
Ⅰ—华北环状裂谷盆地区;Ⅱ—鄂尔多斯克拉通单元:Ⅱ-1—鄂尔多斯克拉通,Ⅱ-2—鄂尔多斯周边盆地:Ⅱ-2-a—银川盆地,Ⅱ-2-b—河套盆地,Ⅱ-2-c—山西盆地,Ⅱ-2-d
1—一级单元分界线;2—二级单元分界线;3—重力等值线及其值;4—构造分区编码
由上,区域布格重力异常分布,区域莫霍面深度或地壳厚度分布,与地貌—构造单元划分3者之间的总体一致性表明,①在地貌、地壳厚度的尺度上,深部构造与地表构造是相互对应的;②低的海拔地形对应地壳厚度小,高的海拔对应地壳厚度大,它们总体上受艾里重力均衡原理控制;③地表地形与莫霍面深度之间总体的镜像反映表明,它们之间在成因上有密切的成生联系,是地壳在整个厚度尺度上不稳定伸展(unstable extension)的结果(邓晋福等,1996)。
研究区总体处于地壳伸展构造环境,但是,六盘山地带除外,那里的地壳厚度约50km,比鄂尔多斯单元和华北裂谷盆地单元厚的多,六盘山对应新生代的挤压造山带,那里发育褶皱和逆冲构造,不应归属于华北地区(研究区)地壳伸展构造区,应归属青藏高原东北角的一个次级单元,是研究区的一个重要的构造边界。
地球上,到底有没有重力异常区?
地球这么大,奇奇怪怪的事自然不少,违反地球引力现象的重力异常区当然也有。下面就为大家介绍几个违反自然常理的地方,首先是智利能够“倒流”的瀑布,还有人能够倾斜站立的圣克鲁斯怪屋、重力失常的阿拉加茨山、胡佛水坝、加拿大磁山、厦门怪坡等。
智利倒流瀑布
在智利有一个很奇怪的瀑布,明明瀑布上的水是往下冲,可是却分明能够看到有部分瀑布水是向上倒着流的,从下往上流向空中。这虽然是一个很辣眼的奇景,可却是符合自然道理的,因为这一带的风特别大,往往会有强大的上升气流,瀑布遇上了这种上升气流就会有部分水随着气流往上飘扬,也就出现了所谓瀑布水倒流的奇迹。
圣克鲁斯怪屋
乔治早在1939年来到这片山坡的时候,就发现这片山坡磁力异常,不仅手里的指南针会快速旋转,连自己的身体在这里也站不直,感到有些头晕。心思敏感的他就掏钱买下了这块地,并且建起了一座房子,在这个房子里人们可以体验到奇异的重力失常现象,人可以倾斜地站在房子里、球会向木板上方滚动、甚至连房子附近的树木都是倾斜着生长。
加拿大磁山
加拿大人在30年代的时候,就发现了这座大磁山,人们在这一带开车有时候会自动倒着开,很多时候拉手闸都不管用,由于异常现象太多了,甚至一度有人怀疑这里有鬼怪存在,后来才发现这里有一座很大的磁山。
胡佛水坝
胡佛水坝规模比较大,它的底部宽约200米,高则达到了220米。站在水坝上往下倒矿泉水的话,会发现倒出来的矿泉水不会往下掉,而是克服地心引力后往上飞。这种奇特的现象其实不是当地重力失常了,而是峡谷中的大坝比较高,而且形成了地理上的集风口,使大坝下面往上吹的空气特别强,能够把倒下来的水吹得往上飞。
主要地球物理异常区
重、磁异常定性推断一般以典型重、磁异常分析为基准,按照重、磁异常的形态特征差异来划分异常区或异常带,结合地质资料,作为位场推断解释的依据,分析重、磁场所反映出的地质含义及规律。
根据岩石的磁性特征和航磁异常分布特征,鲁西北地区的区域性磁场总体走向以近东西向为主(图3-2)。由于古生代—新生代主要为无磁性的碳酸盐岩及碎屑岩沉积等,因此区域背景磁场是前寒武纪结晶基底的反映。升高的区域背景磁场与强磁性变质带对应,区域磁场的形态则反映了结晶基底的起伏形态。
在航磁图上,济阳坳陷区为正磁力异常区,其背景值一般在200~600nT,磁异常轴走向以近东西向为主,局部异常峰值高达1000nT,可能是深部的早前寒武纪花岗片麻岩引起;临清坳陷东部的正磁异常区背景值一般在50~250nT,间有局部负磁力异常带,磁异常轴走向以北北东向为主,与中新生代的断裂分布有关,与鲁西隆起区正磁力异常区西部近南北向磁力异常带遥相呼应。
鲁西隆起区的西部和济阳坳陷区以及临清坳陷区之东部地区,处于同一区域重力带内。济阳坳陷区以升高为特征,一般在-15×10-5m/s2左右;鲁西隆起区以降低为特征,一般在-25×10-5m/s2左右;临清坳陷区则更低,一般在-30×10-5m/s2以上。鲁西隆起区和济阳坳陷区之间隔有近东西走向的齐河-广饶相对重力低值带,一般在-30×10-5m/s2左右;而鲁西隆起区和临清坳陷区之间隔有北北东走向的聊城-兰考重力等值线密集带,其梯度为2.5×10-5m/(s2·km)(图3-3)。
在相同区域重力背景的基础上,根据地块内部明显重力值次级变化规律、重力正负异常带和重力梯度带的特征,研究区内大致可划分十多个明显的重力负异常带:由西而东分别是莘县、冠县、德州、东阿乐平铺镇、阳谷安乐镇、武城苏留庄镇、济阳、高青高城镇、惠民、沾化、东营、邹平-淄博、寿光、稻田-上口、大山、长官、昌乐等,这些异常区覆盖有巨厚的中新生代地层,它们一般表现为凹陷;另外,还有十多个重力正异常带或量值升高的异常区,由西而东分别是馆陶、堂邑、高唐、宁津、陵县、无棣、庆云、滨州滨城(滨县)、朱台、大山、寿光、陈家庄、义和庄、广饶,其上一般缺失中生代和古近纪的沉积,基底由古生界和早前寒武系组成,由地震测深资料和钻探资料证明,盖层厚度(第四系+新近系)一般不超过1500m,仅义和庄一带例外,厚度达2000m左右。上述的重力高与重力低过渡带一般多与区域断裂构造带相对应。
图3-2 鲁西北地区航磁ΔT图
鲁西隆起南部的重力异常带较为复杂,是一个相对重力低值区,重力异常的展布方向既有近东西向,又有北北东向。北北东走向的重力异常带,一条是靠近聊兰断裂带的菏泽阳谷(-20~-25)×10-5m/s2相对重力高值带,另一条是远离(相对第一条而言)聊兰断裂带的成武-50×10-5m/s2相对重力低值带和其北的寿张-42×10-5m/s2相对重力低值带。在上述的相对重力高值带上,均缺乏古近纪和中生代地层,基底多是古生代地层,太古宙变质岩系较少,盖层(Q+N)厚度一般在400~1000m,表现为凸起。而在相对重力低值带上,沉积了巨厚的中新生代地层,新近系下伏地层为古近系和侏罗系,表现为凹陷。
临清坳陷区东部,靠近聊兰断裂带展布三个北北东向的相对重力低值带。南部为东明-51×10-5m/s2相对重力低值带,中部为莘县-45×10-5m/s2相对重力低值带,北部有德州-40×10-5m/s2相对重力低值带,表现为凹陷,其上部沉积了巨厚的中新生代地层。
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