四川盆地深部地质结构

2.1.1 重力异常反应的盆地深部构造特征

区域重力场是按地壳结构(包括沉积建造和结晶基底的结构以及地壳深部的结构)的特点和构造发展史而划分的各种地质构造区域的重力场的分布形态，主要是指大规模的变动所引起的重力场的形态，而不计小规模的异常影响。利用重力场的分布和变化规律，可以研究岩石圈水平界面因隆起、拗陷、断裂以及岩浆侵入所导致的密度不均匀，根据重力异常结合深地震资料计算出地壳近似厚度和上地幔密度的分布特征。

从重力等值线形态上看(图2.1)，总体表现出东南向西北逐渐降低的重力缓斜坡，反映出地壳厚度由东南向西北逐渐增厚的趋势。区内各块体显示出各自不同的重力场特征。

图2.1 四川盆地及邻区地壳结构轮廓图

由广元-成都-乐山-泸州-重庆所围成的区域存在局部重力异常高值圈闭区。可见，四川盆地周缘造山带或高原区布格重力异常等值线的分布呈环绕盆地状展布，向北及东北开口略有箕状显示，即西部边缘异常值较低、较密集，呈NNE向，东部边缘重力异常梯度带近NNW向，总体呈近似菱形，重力值线变化展布与盆-山地形为匹配的“镜像”关系，梯度带反应基底凸起、凹陷和断裂的分界线。

在重力异常图上，四川盆地及周缘断裂带均表现为一定程度的等值线扭曲或梯度带分布，表明浅部地表变形在重力场中有着良好的反映。

向上延拓20km结果可以看出，该盆地在重庆-遂宁-自贡-泸州地区表现为重力高值区，向外重力降低，这应该是克拉通古地核的密度显示；重力异常偏差和梯度结果显示，重庆之西的重力高值已不明显、而南充重力低值则有一定的反映以及在盆地中部及周边分布零散的圈闭等。航磁异常显示，四川盆地中部航磁异常以正异常为主，在西北、西南盆地边缘地区以负异常为主，盆地基本上被负异常所包围。盆地内正异常分布近似菱形，这些进一步印证了重力高值区可能是克拉通陆核。

2.1.1.1 山梳状褶皱群-武陵断块深部构造关系

四川克拉通深部构造总体为一单斜构造(图2.2)，均匀性较强，基底断裂和由此划分的构造单元比较发育且多期活动，有显性和隐性活动两种类型，断裂表现为走滑方式。

图2.2 过龙门山中央带-四川盆地-川东梳状褶皱带NW向地质-地球物理综合大剖面

据最新研究还发现，在四川盆地中部的蒲江-巴中深大断裂以东、华蓥山深大断裂以西的川中地块发育古裂谷(谷志东等，2012)，表现为具有强烈正磁场异常呈NE 向展布的坚硬块体(图2.3)，川中地块大陆裂谷的发现对川中地区的油气勘探具有重要意义。

在四川克拉通与华蓥山断块地震深反射剖面上，在华蓥山北新发现的华蓥山与盆地腹地之间存在一条地壳尺度断裂及Moho面断开(图2.4)。该面为倾向SE的莫霍面“透明区”，该结构面对应于“克拉通陆核”中部，这一发现对四川盆地深部格架以及川东与武陵单元构造关系的认识有重要启示。

2.1.1.2 龙门山构造带-四川克拉通构造单元之间存在一个晚中生代以来的裂陷槽单元

川西高原-龙门山构造带-四川克拉通构造关系，其间存在一个晚中生代以来的裂陷槽单元，盆-山过渡带深部为垒堑构造

经高精度MT大地电磁测深、重磁场、变形及建造综合分析，提出高原-四川克拉通之间存在一个裂陷槽单元(图2.5)。这是一套磨拉石建造，展布于龙门山前-康滇地区，地层时代从侏罗纪一直断续到中新世，在中更新世仍有活动发育，沿山前绵延近百千米，向北东至都江堰砾石层变薄，再向北至江油逐渐消失。向南西方向进入到滇东北，“汇入”滇东北的断陷盆地群，后者表现为区域性面状反转状态——云贵高原，断陷及相应的建造关系保存较好。MT证实这是一个深达60～100km的结构性单元，而不是川西高原向四川克拉通简单的挤压推挤。

图2.3 川中地块基底裂谷断陷

(据谷志东等，2009)

图2.4 新发现的华蓥山与盆地腹地之间存在一条地壳尺度断裂及Moho 面断开

(据高锐，2012)

盆-山过渡带深部为垒堑构造。与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合。龙门山中央带的隆升“反转”并未能改变原地系统的构造性质及其组合(图2.6)。

断陷(二叠纪)-坳陷(三叠纪-白垩纪，其中须家河期是坳陷最强时期)-冲断反转(白垩纪之后)，现今四川盆地基底向NW缓倾的产状就是三叠纪时期的原始产状，反映大尺度(地壳尺度)掀斜断块的掀斜状态。在须家河组沉积等厚线图上，NE向-NW向断裂组控制着须家河组沉积，印支期的轻微反转是以NE向断裂为前断坡、NW向断裂为侧断坡。

图2.5 龙门山前发育晚中生代-新生代裂陷槽的证据

晚中生代以来在龙门山山前持续发育的一套磨拉石砾岩-五龙沟砾岩-大溪砾岩-大邑砾岩-中更新世砾岩

(底图据1：20万H-48-13天全幅地质图)

图2.6 龙门山前晚中生代-新生代裂陷槽磨拉石砾岩等厚线图

2.1.1.3 盆-山过渡带深部为典型的垒堑构造

盆-山过渡带深部为典型的垒堑构造，与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合。龙门山中央带的隆升“反转”并未能改变原地系统的构造性质及其组合(图2.7)。

图2.7 龙门山前陆盆地剖面(L2线)构造解译图

(地震反射剖面为过L深1井测线，据中石化南方公司，2007)

从图2.7中还可以清晰地解读出以下几个要点：

1)深部为典型的垒堑构造，与须家河组构成下断上坳的“双层”结构-伸展变形的典型结构组合，川西高原-龙门山中央带反转隆升并未能改变深部原地系统的结构。

2)断陷(二叠纪)-坳陷(三叠纪-白垩纪，其中须家河期是坳陷最强时期)-冲断反转(白垩纪之后)。

3)现今四川盆地基底向NW缓倾的产状就是三叠纪时期的原始产状：反映大尺度(地壳尺度)掀斜断块的掀斜状态。在须家河组沉积等厚线图上，NE向-NW向断裂组控制着须家河组沉积，印支期的轻微反转是以NE向断裂为前断坡、NW向断裂为侧断坡。

2.1.2 四川盆地及周缘地壳壳层结构及脆性拆离面深度

利用天然地震群数据结合和地壳流变结构模型，确定了四川盆地及周缘脆性变形底界面的深度分布。天然地震深度的优势分布特征显示(图2.8)，龙门山构造带的流变结构的中上地壳脆塑性转化深度为12～15km，与拆离面深度相一致；四川盆地内的地壳流变结构与川西高原明显不同，在20km和30km有两个转换点，地震深度即脆性拆离面分布在15～24km，且东高西低，在此之上基本不发育塑性流变；由重磁解译的盆地“克拉通陆核”对应于较浅的脆性拆离底界发育区，深度为11～13km；盆地东侧外围深度在13～15km。

图中的直线是断层摩擦强度(流体孔隙压为静水压)，曲线是岩石的流变强度(实线和虚线分别代表长英质岩石和基性岩)。其中，川西高原和四川盆地仅给出了走滑断层情况下的摩擦强度，而龙门山构造带分别给出了走滑(直线1)、逆冲走滑(直线2)和逆冲(直线3)情况下的摩擦强度。

图2.8 四川盆地及邻区地壳流变结构模型及壳层拆离解耦状态对比

(地壳流变结构模型据周永胜，2010)

2.1.3 变质基底特征

2.1.3.1 重磁基底背景特征

四川盆及周边地区地壳平均密度变化不大，一般为2.8g/cm3左右，四川盆地可达2.81g/cm3，但上地幔平均密度变化较大，在四川盆地为3.36～3.41g/cm3。因此，在计算中选取地壳底部与上地幔顶部的界面密度差为0.55g/cm3。应用调和级数方法对该盆地的地壳厚度进行了反演计算。

布格重力异常等值线显示的地壳底界面(莫霍面)的深度分布(图2.9)，四川盆地中部地壳厚度为38～41km，在重庆之西有一上地幔隆起区，该区地壳厚度为37km，而在盆地西部边缘地区地壳厚度从41km陡变至47km，与地形呈镜像关系。

对采集的该盆地的航磁异常同样进行了网格化处理，反演计算了该盆地磁性顶、底界面的深度分布(图2.10)。该盆地磁性顶界面深度分布显示，在盆地中部顶界面埋深较深，在6～9km，且明显可以看出在中部有一“Z”形展布带，厚度在带两侧逐渐减小，而在盆地边缘地区埋深较浅，一般为4～6km。该盆地磁性底界面深度分布显示，在盆地中部磁性底界面有一NE向的陡变带，厚度从边缘处的37km变至中部的43km，在盆地内部磁性底界面厚度为40～44km，在南充强磁场区有一磁性底界面较深区(深于44km)，在重庆东北方向也存在一磁性底界面较深区(深度大于44km)，与磁异常分布对应，周边地区则为36～39km。

2.1.3.2 深部构造的地质解释

布格重力异常值自西向东逐渐升高，这与该地区地壳厚度自西向东逐渐减薄具有一定的相关性。该地区的重力异常场的分布与该区的岩石层密度分布也有关。该区地壳平均密度变化不大，一般为2.8g/cm3，四川盆地较高，为2.81g/cm3，但上地幔平均密度变化较大，在四川盆地达到3.36～3.41g/cm3，而松潘一带最小为3.21g/cm3，由于该盆地具有相对较高的上地幔平均密度，因此也是造成盆地内部重力异常相对周边高的原因之一。

图2.9 四川盆地及邻区布格重力异常(偏差)等值线(色阶)图

图2.10 四川盆地及周缘航磁异常场(色阶)图

该地区的重力异常场的分布与该区软流圈深度具有一定的关系。根据大地电磁测深资料，四川盆地软流圈深度为90km左右，龙门山以西达150km，呈一明显的梯度带，与该区内布格重力异常梯度带相吻合。这表明重力场分布与软流圈分布有关。但也有例外，如武隆地区软流圈为隆起(80km)，其东、西两侧软流圈下凹，重庆处深达140km，但在重力场上无明显反映，说明影响重力场并非单一是软流圈因素。航磁异常表明，南充、石柱磁异常之间地区构成一菱形强磁场区，菱形边界可能是结晶基底隐伏断裂的反映，断裂两侧岩石磁性有较大的差异。南充地区磁异常高达＋350nT以上，上延拓后仍然很大，这说明该地区可能是太古宇深变质基性-超基性岩为其基底，属单层基底结构型。这些变质基性岩、超基性岩，构成了南方大陆板块的古陆核，具有很高的强度，是川中表层褶皱极为平缓的重要原因之一，它是康定群和崆岭群的母岩，是中元古代的物源区(图2.11，图2.12)。

图2.11 四川盆地前寒武基底岩相分区图

1—下构造层；2—中上构造层；3—古生界；4—川西高原变质巴颜喀拉群(三叠系)；5—峨眉山玄武岩；6—新生界坳陷；7—断裂；8—褶皱；9—油气区

图2.12 四川克拉通基底构造图

等值线为基底顶面高程(单位为m)(基底高程数据据中石化南方公司，2006，有修改)

1—峨眉山玄武岩分布区；2—黄陵穹窿；3—雪峰-江南褶皱带；4—断裂；5—褶皱；6—油气区；7—油气井

石柱地区磁异常为＋275nT，与南充磁力异常类似，但其值较低。因此该区基底应与之相似，属单层结构的太古宙结晶基底，推测基底岩性为深变质的中基性岩。

德阳-绵阳地区为磁正异常区(大于＋70nT)，该区位于龙门山断裂带以东，其北为米仓山、摩天岭，已出露有太古宙或太古宙至古元古代的后河组、鱼洞子组，中元古代有火地垭群、碧口群。该区的西南为康滇地块，已出露的太古宙至早古生代为康定群、河口群，中元古代为会理群、峨边群。上述两区在重、磁场上具有相似之处，推测该区基底应具有双层基底结构特点，即太古宙“灰色片麻岩”或中度区域变质及部分混合岩化的绿岩组成结晶基底；浅变质的沉积岩或火山岩组成褶皱基底。

根据上述深部结构构造特征，结合周缘造山带变形(图2.13)提出了四川盆地及邻区构造单元配置及深部变形运动学模式(图2.14)。

图2.13 四川盆地周缘造山带的枢纽褶皱变形

左上图为SC15：特大型枢纽褶皱-枢纽产状：70°∠0°，中三叠统巴东组(T2b)钙质胶结粉砂岩-细砂岩；左下图为SC7：大型水平枢纽褶皱，枢纽产状：25°～30°∠0°，T2l中三叠统雷口坡组；右图为SC33，点位：乐山市沙湾区田坝儿南0.46km，点意：隔槽式褶皱之一翼，P2s 上二叠统沙湾组，地层产状：95°∠85°～90°，局部倒转

图2.14 中上扬子现今构造单元配置关系及变形运动学模式

1—上构造层(Pt3-Pz-Mz)；2—中构造层(Pt2-3)；3—下构造层(Pt1-Ar)；4—拉伸线理；5—拉伸作用

什么是引力场？什么重力场？

魔潭、异河、怪丘

宇宙中最强大的引力场，掘说就是黑洞，它所产生的引力使光都无法逃脱。正是这番缘故，科学家到现在还无从确认这种极端黑暗的天体残骸究竟存在于何处。

不过，人们已经发现在地球上也存在着某种强引力场，被猜测得最多的是著名的“百慕大三角区”、非洲西诺亚洞中的“魔潭”。

西诺亚洞是津巴布韦境内的一处古人类穴扈遗址，它是由明暗两洞及两洞间的一个深潭组成的。深潭位于一个石洞底部，距地面数十米；一潭深蓝色的清水宛若一块巨大的宝石晶莹闪光。石洞直壁上有透穴同明暗两洞相望，石洞的下部有一穴口，潭水从这里流出，绵延形成长达15千米的地下河。

洞中的深潭为什么有“魔潭”之称呢？原来它有一种魔法般的引力。明明潭面只有10余米宽，按理说将一块石头从水潭的此岸扔向彼岸的石壁，不该费什么力气，可事实上连大力士都绝对无法将石头扔过去，飞石一过潭面必定要下坠入水。不可能么？也确有不服气的，人力不行，就借助于枪械。但子弹射出去，同样不等走到深潭对面的石壁，就如同被什么神力吸住了似的，往下一栽溅落潭中。

这样的实验已进行过无数次。西诺亚洞中的魔潭的这种神奇得令人难以置信的引力由何而来？直到今天，没有人能够揭开这个秘密。

地球上类似的重力之谜很多。谁都知道，地心引力制约着地球表面物体的运动，河水因此也只能往低处流。可是如果你有机会到我国台湾省台东县一条公路附近开辟的观光点去看看，就会怀疑地心引力在此地是否失常了。你不得不睁大自己的眼睛，这里有一股河水分明是傍着山脚往上流去的，是名符其实的“逆流河”，真是奇怪。看到四周的游客们在为“水往高处流”的奇景而咋舌时，你又该作何感想呢？难道是地心引力的指向在这里出了毛病？

这样的地方，不仅中国台湾有，美国犹他州也有，这就是“重力怪丘”。你想开车省力气么？在这个州议会大楼不远处右面的曲道上，迎面一段陡峭的斜坡，长达500米左右。你开车至坡前停下，随便放开车闸，怪事就会出现，车子像被无形的力牵引着或推送着，它会自动地缓缓爬上斜坡，让你莫名其妙。实验表明，这个“重力怪丘”特别作用于重的物体，分量越重，它所产生的反常的作用力就越大。

汽车司机为“重力怪丘”而开心，科学家却在为“重力怪丘”而迷惑。

圣塔克斯“怪秘地带”

最令科学家为反常的地球重力表现伤脑筋的地方是美国加利福尼亚州圣塔克斯镇郊外的一个“怪秘地带”。从加州海滨城市旧金山驱车南行，大约2个小时就可到达圣塔克斯小镇，然后再行车5分钟的光景，就会受到“怪秘地带”的欢迎。这里的游客总是很多。

森林包围在四周，风拂林吟，气氛怡然。在空地的木栅门上高挂着标有“怪秘地带入口处”的牌子。进了这道门，就如同来到另外一个世界，令你处处大惊小怪，其实每个新来的游客都不免如此。

你看，两位日本人矢追和大桥在干什么？原来他们踩着两块石板在比个头呢。这两块石板看起来很普通，每块长约50厘米，宽约20厘米，彼此间距离约40厘米，它们就摆在进门后不远的地方。这是两块“天然魔术”板。

矢追和大桥各选一块石板站好，再相互交换站立的位置。这个时候，他俩和周围的游客简直不敢相信自己的眼睛了：就见身高仅1.64米的矢追倒显得比身高1.80米的大桥还高大、魁梧得多。再来交换一次位置，大桥转眼间特别高大起来，矢追一下子矮小得可怜。他们就这样来回交换着位置，他们的身高也随着来回变化着，忽而伸长，忽而缩短。

用卷尺测量一下身高吧，尽管表面看来身高在变来变去，可用卷尺测得的数据依然是原来的身高，一点没变。矢追和大桥又认真地用水平仪测量了石板，两块石板确实处在同一水平面上。这一切到底是怎么回事？游客们可没工夫去多想，秘密也许就在石板上吧。

离开石板，就要准备爬坡了。沿着一条坡度极大的坡道，游人们兴致勃勃地朝“怪秘地带”中心走去，沿途只见周围的树木全都向一个方向使劲倾斜着，好像刚刚遭受了强台风的袭击。走着走着，有人发现看不到自己的脚尖了。原来不知不觉当中，身子已经极度倾斜了，几乎达到平行于坡道的地步了。然而每个如此行走的游人却都步履稳健，并不觉得有什么别扭。

简陋的、建造年代不详的小木屋立在“怪秘地带”的中心，由木板搭成的围墙与木屋之间留出了供游客逗留的空地。这里的木屋也在明显地倾斜着，与树木倾斜的方向一样。游人们的身子依然无法挺直，憋足劲也没有用，全都不由自主地朝一个方向倾斜着身子。许多人侧歪着身子边走边笑，边跳边叫，感觉似乎比平常还好受些。这真是一种难以言喻的奇景，无法捉摸的引力改变了人们的行为。

当跨入狭小的木门进入小木屋时，要小心些才好，屋里立刻会有一股强大的力量向你袭来，似乎要把你拉到重力的中心点去。敏捷的人虽然可以就近抓牢把手，与这股力量抗争，但不出10分钟，就会使你感到头昏眼花，像晕船一般难受。

有时，好奇的游客会伸出双臂，向上用手抓住天花板的横梁。你若站在一旁看去，就会发现那悬挂着的身子不同地面垂直，而是倾斜到一边。这不算什么，科学家已经验证，这地方的任何悬挂物都无法与地面形成直角，总是呈现自然倾斜状态。

一直为游客讲解的老向导开始表演了。他不用扶持，稳当当地从木屋板壁挨地边沿踩上去，顺着板壁步步高升。当他斜立在板壁高处，微笑着向下招手时，游客们都为他身怀“飞檐走壁”的绝技而吃惊。随后，大家也都学着老向导的样子走上板壁。哈，原来如此自由自在，如同在平地散步一般。这种走法，在其他地方是任何训练有素的杂技演员也望尘莫及的。

小木屋里的怪事还有不少呢。看到那块向外伸展的木板没有？它的外端明显地向上倾斜，可当你把一只高尔夫球放在木板顶端时，它并不会沿斜面往下滚动。即使用手推动它，球儿也是被迫往下滚几圈，然后再自动滚上来；当它顺着木板顶端滚落时，你也不能在垂直方向去接它，因为它是不管什么“自由落体”规律的，而是按着倾斜的方向掉下来。

小木屋里的“钟摆”也够古怪的。一根悬挂在天花板横梁上的铁链，其下端系着一个直径约25厘米、厚约5厘米的圆盘状物体。这就是供游人们赏玩的“钟摆”了。当然，它悬挂的角度也是倾斜的。眼看它很沉重，但当你从一个特定方向推动它时，只要手指轻轻一点，它就会摇晃起来，但你若从相反方向来推它，它则纹丝不动，即使双手运足力气，也只能移动分毫而已。

按照常规来看，钟摆被推动起来后，它会按一左一右、一右一左的规律摆动，幅度由大而小，最后以垂直状态静止下来。然而，小木屋的这个“钟摆”却很独特。在它受到冲击后，最初是按常规左右摇摆几下，但随后它就接着画圈的方向摇摆起来，一会儿朝左旋转几圈，一会儿朝右旋转几圈，每隔5～6秒，就自动改变摇摆方向一次，间或前后摇摆或左右摇摆。如此周而复始，历久不衰。

圣塔克斯“怪秘地带”发生的种种奇异现象都是违反牛顿的重力定律的。地球重力场在这个弹丸之地的突出的异样存在，带给现代科学的不仅仅是困惑，它为富于探索精神的人们提供了一个新的认识窗口。

俄勒冈的“魔力漩涡”

圣塔克斯“怪秘地带”并不是绝无仅有的。美国俄勒冈州格兰特山岭和沙甸之间的地方，有一片似具魔法的森林：鸟儿飞过森林上空时，就开始扑腾起来，好像有一种力量粘住它的翅膀，使它往下坠；马儿来到森林附近，也会惊恐地回避，拒绝朝前走。这片森林的中心就是有名的“俄勒冈漩涡”所在地。

进入森林中，你会惊奇地发现，所有的树木都奇怪地向着森林中心倾斜。森林中心高高的树丛中围着一片草地，树丛的树叶都不往高处生长。草地所在处是一片低低的山丘，距顶端约10米有一座古老的木屋。

这是古时淘金人住的房子，小房原来建在山丘的顶端，不知何时有了移动。淘金人原来一直在这间小木房里称砂金，但到1890年以后，秤却出现了错乱，随后小木房就废弃不用了。自此小木房就变得愈加神秘起来。

人们一踏进房子，身子就好像被无形的绳索拽着要向前倾倒，一般斜度达10度左右。如果你想往后退，离开那座小屋，就会觉得有一种力量在往回拉你。仔细观察，整间木屋都在倾斜。地面摆着棋子、空玻璃瓶、小球等，推动一下，它们就会奇妙地沿着斜面从低处滚向高处，而绝不会后退半寸。

在这座歪斜如意大利比萨斜塔的木屋中，曾有许多科学家对这里进行过长时间的试验。他们用一条铁链，连着一个13千克重的钢球吊在木房的梁架上，钢球也明显倾斜成一个角度，朝向漩涡中心。

在这座木房子里，任何成群飘浮着的物体都会聚成漩涡状。在小屋里吸烟，上升的烟气即使有风也是慢慢地流动，逐渐加速自旋成漩涡状。撒出撕碎的纸片也飞舞成漩涡，就好像有人在空中搅拌纸片似的。

对于“俄勒冈漩涡”现象的由来，研究者认为是重力与电磁力在配合作怪。据说曾在此地用仪器测出一个直径约50米的磁力圈，它以9天为周期，循着圆形轨道移动。

“变位石”

物理学告诉人们，地球上的物体重量在不同的地区会由地心引力的差异而有细小的差别，保存在我国贵州省惠水县村民罗大荣家中的一块贝壳类化石，却可以随时随地自行增减重量达2千克左右。这种现象同人们对地心引力与物体重量常规关系的认识是相矛盾的。

这块不寻常的椭圆形石头，其长直径为29.1厘米，宽度为25.9厘米，高度为18.2厘米，周长为88.6厘米。圆石表面透出一层古铜色，错综盘绕的石纹构成了类似穿山甲鳞片、仰翻着的手掌以及对称的马蹄形等图形。

据圆石主人罗大荣说，最初称石时有22.5千克。朋友们在1989春节时来观赏“宝石”，再过秤时圆石质量变成了25千克。随后一连数天，分别换了8杆秤反复校验，才发现这块圆石最重时是25千克，最轻时是22.5千克，质量上下变化2.5千克。

研究人员在一次测定中记录了当天11时13分、11时43分和12时28分这3个时刻里圆石的质量，分别为21.8千克、22.8千克和23.8千克。在短短的1小时15分钟的时间里，圆石的质量竟增加了2千克，这块“变量石”名不虚传。

圆石的质量为何有增有减且如此显著呢？这种变化是否对应于重力场的某种变化呢？

无独有偶，前苏联普列谢那湖东北处也有一块可能联系着重力现象新奥秘的石头。与自行改变重量的中国圆石不同，这是一块能够自行移动位置的“变位石”。该石呈蓝色，直径近1.5米，重达数吨。近300年来它已经数次变换位置。自1840年蓝色怪石出现在普列谢那湖畔后，60年内它向南移动了数千米。

17世纪初，人们在阿列竞赛山脚下发现了这块会“走路的”巨石，后来人们把它移入附近一个挖好的大坑中。数十年后，蓝色怪石不知何故却移到了大坑边上。1785年冬天，人们决定用这块石头建造一座新钟楼，同时也为的是“压制”它。当人们在冰面上移动它时，不小心让它坠落湖底。而到了1840年末，这块巨大蓝石竟躺在普列谢那湖岸边了。

科学家们对这一奇特的现象进行了长时间的分析研究，但始终未能解开其中奥秘。“变位石”同重力场之间究竟存在着怎样的联系呢？目前对此还没有科学的解释。

引力场是描述物体延伸到空间中对另一物体产生吸引效应的理论模型。现代观点认为引力场是物质在空间中产生的空间弯曲效应，物体在该弯曲空间内运动时表现出在直角空间中的运动状态改变，从而体现出引力效应。在牛顿力学的经典理论框架下和爱因斯坦的广义相对论理论框架下均有对引力场的定量描述。然而，通过现代观测手段发现宇宙中星际物质的运动与现有理论存在不相符的现象，因此引入了“暗物质”和“暗能量”的概念，来弥补原有理论和实际观测的差距。尽管学术界针对暗物质和暗能量的可能的量、分布和属性已经着手研究，但它们仍然是未知大于已知，且尚未完全证实的概念。

重力场（earth's gravity field）

由于地球内部质量分布的不规则性，致使地球重力场不是一个按简单规律变化的力场。但从总的方面看，地球非常接近于一个旋转椭球，因此可将实际地球规则化，称为正常地球，同它相应的重力场称为正常重力场。地球重力场的非规则部分称为异常重力场。地球重力场中任一点的重力位与正常位之差值称为扰动位。扰动位是由于地球的质量分布和形状与平均地球椭球有所不同而引起的。与扰动位相应的有重力异常和扰动重力。重力属于是保守力。

根据全球重力测量和卫星大地测量的结果，可以确定地球的总质量和地球的平均密度；配合天文测量结果，可以求出地球绕其自转轴的转动惯量；根据地面上大范围甚至全球范围的重力测量结果 ，可以研究地核-地幔边界的起伏，地幔地壳边界的起伏，地幔中的热对流，地壳均衡的状态等。