自由空间重力异常及布格重力异常

根据重力观测值，可计算出地质体引起的重力异常。在重力勘探中，针对不同的地质任务，可以得到不同的异常，例如自由空间重力异常、布格重力异常及均衡重力异常等。由重力观测值计算这些异常的方法将在第三章详细叙述。此处简单介绍这些异常的意义。

在一个地形平坦的地区布置一条东西向的测线（图2-3-3）。假设在地下有一个密度为σ的球体，围岩的密度为σ₀，而且σ＞σ₀。这个球体在测线上各点引起的引力垂直分量如图2-3-3所示。这些引力垂直分量即是球体在各点引起的重力异常。由于这是一条东西向的测线，所以各点的正常重力值是相等的。根据各点重力异常的大小做出的曲线，清楚地反映出球体的存在及水平位置。

因为球体密度比围岩的密度大，所以球体的剩余质量为正。这个情况可以设想为在密度为σ₀的围岩背景上，“贴”上了一个密度为Δσ＝σ－σ₀的球体。如果存在的球体与围岩之间没有密度差，就不会引起重力异常，即各点处的引力的垂直分量为零。如果球体比围岩的密度小，球体的剩余质量为负，这个情况可以设想为在密度为σ₀的围岩背景上“挖”了一个球体“空洞”；这个“空洞”在各点引起负的重力异常，而负重力异常相应的引力方向是垂直向上的。

如果一条南北向测线处在一个地形起伏的地区（图2-3-4）。与图2-3-3所示的情况不同，在测点处得到的重力值就不可能是纯粹由球体引起的重力异常，即各点重力值之间的差异不完全是由各点与球体的距离差异造成的。只有消除了由研究目标球体之外的因素引起的重力变化，即进行各项校正（也称改正），才能得到球体的重力异常。

把图2-3-3与图2-3-4比较可以发现，在图2-3-4地形起伏面T上观测得到的重力值，既有由球体引起的重力异常，也包含了地形起伏T以及客观存在与基准面L0面之间厚度变化的物质的影响；而且在T面上不同的测点（例如A和B点）受到的影响不同，它们的高程也不相同。为了得到球体引起的重力异常，必须消除地形的影响，即把图2-3-4中的A、B两点的重力值换算到水平面L0的A’、B’两点处。为此，需要进行下列处理：①“去掉”过A和B点水平面L_A或L_B以上物质的重力效应，并“填满”每个水平面与T面之间凹陷的重力影响，这种处理称为地形改正。②消除过A和B点水平面L_A或L_B及基准面L₀面之间水平物质层（经过地形改正后）的影响，这种处理称为中间层改正。③消除A和B点与基准面L₀面之间高度的影响，这种处理称为高度改正，或自由空间改正（意为在测点与基准面之间，除了“空间”之外，没有别的物质存在）。中间层改正及高度改正合称为布格改正。

图2-3-3 平坦地形的球体异常

图2-3-4 起伏地形观测面示意图

重力观测值经过高度改正或自由空间改正得到的重力值称为自由空间重力异常。经过高度改正及中间层改正得到的重力值称为布格重力异常；如果还进行了地形改正，某些作者称这为完全布格重力异常。上述中间层改正、高度改正及布格改正的定义，是我国、俄罗斯及某些国家的提法；美国等一些西方国家把中间层改正定义为布格改正，布格改正为（联合或综合）高度改正。

对于这条南北（包括非东西向）的测线，还要根据正常重力公式进行正常场（纬度）改正。

这些改正的具体做法及各种异常的意义将在第三章详细叙述。