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{{Distinguish|重力扰动}}[[File:EGM2008 gravity anomaly map.svg|缩略图|440x440像素|EGM2008模型中，全球自由空间重力异常的分布图（以[[毫伽]]为单位）]]
'''重力异常'''（{{Lang-en|Gravity anomaly}}）在[[大地测量学]]中用于描述[[重力|真实重力]]与[[正常重力]]之间的差异。在[[大地水准面]]上，某点处的[[重力|真实重力矢量]]与该点沿[[法线]]到[[参考椭球面]]上投影处的[[正常重力|正常重力矢量]]之差，被称为该点处的'''重力异常矢量'''，该点处的'''重力异常'''则是这一重力异常矢量的大小。<ref>{{Cite book|title=Physical Geodesy|last=Sneeuw|first=Nico|publisher=Institute of Geodesy Universität Stuttgart|year=2006|isbn=|location=|pages=102-103|url=https://www.gis.uni-stuttgart.de/lehre/campus-docs/LNErdm.pdf|access-date=2020-04-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20200413023934/https://www.gis.uni-stuttgart.de/lehre/campus-docs/LNErdm.pdf|archive-date=2020-04-13|dead-url=yes}}</ref>有时也称这一重力异常为'''混合重力异常'''，而将大地水准面上同一点处的真实重力矢量与正常重力矢量之差（即重力扰动）称为'''纯重力异常'''。<ref name=":0">{{Cite book|title=地球形状及外部重力场|author=宁津生|publisher=测绘出版社|year=1981|isbn=|location=|pages=243-249|authorlink=宁津生|editor=管泽霖|first=}}</ref>重力异常矢量的方向被称为[[垂线偏差]]。

== 数学表达 ==
设[[大地水准面]]上有某一点 <math>P</math> ，其沿[[参考椭球面]]的[[法线]] <math>n'</math> 至椭球面上的[[投影]] 为 <math>Q</math>。 <math>P</math> 点处测量得到的真实重力矢量为 <math>\vec{\mathbf{g}}_P</math>，而 <math>Q</math> 点处计算得到的正常重力矢量为 <math>\vec{\mathbf{\gamma}}_Q</math>，则 <math>P</math> 点处的重力异常矢量为：<ref>{{Cite book|chapter=|url=https://www.springer.com/gp/book/9783211274675|publisher=Springer-Verlag|date=2005|location=Wien|isbn=978-3-211-27467-5|language=en|first=Bernhard|last=Hofmann-Wellenhof|first2=Helmut|last2=Moritz|title=Physical Geodesy|year=|pages=|access-date=2020-06-13|archive-date=2020-06-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20200613072411/https://www.springer.com/gp/book/9783211274675|dead-url=no}}</ref>

:<math>\Delta \vec{\mathbf{g}} = \vec{\mathbf{g}}_P - \vec{\mathbf{\gamma}}_Q  </math>

== 大地测量与地球物理学 ==
[[File:Nj_cboug.jpg|thumb|[[新泽西州]]的布格重力异常分布图（USGS）]]在大地测量和地球物理学中，最常见的理论模型是{{tsl|en|WGS84#WGS84|椭球表面重力}}。

为理解源于地下的重力异常，应做一些必要的还原以测量重力值：
# 除去理论重力只留下当地影响值。
# 每个重力测量点的海拔值要还原至相关基准以便进行整体数据比对，这是地表修正（Free-air Correction），加上已除去理论值的重力观测值便是地表异常（free-air anomaly）。
# 正常的重力梯度（重力海拔变化率），如地表通常为0.3086伽/米（mGal/m），或考虑该点下面岩石平均密度（2.67 g/cm³）的布格梯度（Bouguer gradient）为0.1967伽/米（mGal/m, 19.67 µm/(s²·m)），该数值源于重力减布格板块密度0.1119 伽/米（mGal/m, 11.19 µm/(s²·m)) 。简言之，要做重力测量与大地水准面之间实质影响的修正。接著构建这两个值的模型以形成无限多板块的厚度，这些板块没有横向密度变化，但是每个板块与其上下的板块的密度不同，这个就是布格修正（Bouguer Correction）。
# 特殊情况下的数字地形模型（DTM）。一种由模型结构计算来的地形修正，计算陡侧密度改变影响，如：高原、悬崖、陡岭等。
因如上还原，使用不同方法：
* {{tsl|en|Free-air_anomaly|自由空间重力异常}}：应用正常梯度0.3086，但是没有地形模型。该异常表示该点向下移动，随同整个地形形状。这个简易方法适用于很多大地测量应用。
* {{tsl|en|Bouguer_anomaly|简单布格异常}}：按布格梯度（Bouguer gradient）向下还原0.1967。这种异常解决貌似在平原上的异常点。
* 完全布格异常（refined or complete Bouguer anomaly，通常缩写为ΔgB）：使用标准密度2.67g/cm³（花岗岩，石灰石）尽可能准确地考虑数字地形模型（[[数字地面模型|DTM]]）。布格异常可以表示地下岩石的不同密度影响，是理想的地球物理学方法。
** 两个不平衡地形的微分引力影响差值是地形影响，通常为负（达到100毫伽）。
** 法耶重力异常（Faye's anomaly）与ΔgB的差值是布格归算（Bouguer reduction），即地形引力。
* 特殊方法如Poincare-Prey，使用0.009毫伽每米（90 nm/(s²·m)）的内部重力梯度。该方法应用于钻孔内部重力或特殊大地水准面的计算。



由于地壳均衡布格异常在山体中通常为负值：根部岩石密度比周围地幔低。典型异常如[http://en.wikipedia.org/wiki/Central_Alps 阿尔卑斯山] {{Wayback|url=http://en.wikipedia.org/wiki/Central_Alps |date=20200503091936 }}中央值为负150毫伽（−1.5 mm/s²）。比较局部的异常应用于地球物理学：如果为正值，可能预示金属矿石。在衡量整个山脉和矿体后，布格异常可以预测矿石种类。例如，横跨新泽西中部的东北—西南走向山脉（见图）

表示出一处由致密玄武岩填充的三叠纪地堑。[[盐丘]]在重力地图中通常表现为低点，因为盐的密度比石丘的密度低。异常可以帮助区分沉积盆地中填充的与周围区域密度不同区——如{{link-en|英國與愛爾蘭的重力異常分布|Gravity anomalies of Britain and Ireland}}。

== 卫星测量==
在太空中可以大规模地探测出重力异常。 美國[[德克薩斯大學]]太空研究中心及[[美國航空暨太空總署|美國航空暨太空總署]]的{{tsl|en|Gravity_Recovery_and_Climate_Experiment|重力復原及氣候實驗}}项目（Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE），使用两颗精密測定其間距離的卫星，来全天候監测整个地球的重力改变。

== 天文学 ==
空间中比预期质量密度高的区域会产生重力异常。观测银河系与其他星系间的重力异常引出[[暗物质]]假设。

== 另见 ==
*[[重力扰动]]
*[[垂线偏差]]
*[[重力测量]]
*[[物理大地测量学]]

== 参考文献 ==
{{Reflist}}

== 外部連結 ==
* [https://web.archive.org/web/20090113202619/http://seis.natsci.csulb.edu/grannell/secondgravity.html Bouguer anomaly theory]
* [https://web.archive.org/web/20040902162252/http://www.astro.oma.be/D1/GRAVIMETRY/gravboug.html Bouguer anomalies of Belgium. The blue regions are related to deficit masses in the subsurface - e.g. lower rock density beneath the mountains]
{{物理大地测量学}}

[[Category:地球物理学|G]]
[[Category:重力分析法]]
[[Category:大地测量学]]
[[Category:经济地质学]]