第一章绪论
1.1 地球物理学
地球物理学在本质上是一门观测科学，需要采集大量的有效信息，可靠信息和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。高精度和高分辨率的观测与实验仪器和设备乃是在地球物理学发展进程中的“前哨”。在地球物理学领域，地球物理场主体上分为重力场、地磁场(包括航磁)、电场、地热场、放射性辐射场和地震波场。对矿产资源、油气能源和环境的勘察与监测，对地震灾害的预测与预防，对地球深部圈、层结构以及物质组成和空间状态的探测等都是通过物理场完成的。随着地球物理学在理论、方法和应用方面的不断进步，科学与技术发展的需求日益增加，相应学科的仪器与设备得到了迅速发展，物理学、力学、信息学和计算技术中的一些新成就得到了广泛应用，地球物理观测的精度和对信息的分辨率不断提高。
1.2 地球物理仪器
众所周知，在野外进行地球物理勘查要求所使用的仪器重量轻、体积小、坚固耐用，要能防潮、防晒、不怕振动，无论在寒冷的北极或是在炎热的赤道地区都能正常工作。同时还要求仪器有多种功能，即能同时测量多种参数，例如不仅能测重力值、磁场值，而且还能测定它们的梯度；不仅能用来做电阻率法，也能用来做激发极化法、交流电法等。我国是一个多山国家，在固体矿产资源勘查中迫切需要有轻便多功能的地球物理仪器；同时，我国又是一个幅员辽阔的国家，海洋及西部的沙漠戈壁石油资源有待于开发，城市与环境物探方兴未艾，也迫切需要功能强，精度高，运用现代物理、电子与计算机技术的地球物理仪器装备。
第二章放射性勘探仪器的方法简介
2.1 放射性勘探基本理论
放射性勘探又称放射性测量或“伽玛法”。借助于地壳内天然放射性元素衰变放出的α、β、γ射线，穿过物质时，将产生游离、荧光等特殊的物理现象，人们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器（如辐射仪、射气仪等），通过测量放射性元素的射线强度或射气浓度来寻找放射性矿床以及解决有关地质问题的一种物探方法。也是寻找与放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金属元素矿床的辅助手段。放射性物探方法有γ测量、辐射取样、γ测井、射气测量、径迹测量和物理分析等。
2.2 放射性勘探方法简介
2.2.1 γ测量
用盖革式辐射仪或闪烁辐射仪在地面步行作放射性总量测量，是铀矿普查工作中最有成效、最广泛采用的方法。它是以测量岩矿石的γ（或β＋γ）射线总强度来发现放射性异常的。该法的优点是几乎能在任何地区、任何地质条件下进行最详细的测量。缺点是不能区分放射源的性质（铀、钍、钾），探测深度有限。
步行测量还可利用γ能谱仪在野外直接测定(点测)浮土及岩矿石中铀、钍、钾的等效含量。本法适用于各种地质、地形条件，即使在覆土掩盖区，只要存在放射性元素的分散晕就可采用。但效率较低，不适于大面积测量。
为了提高γ测量的效率，目前多将γ能谱仪装在飞机上或越野性能良好的汽车上进行测量，寻找放射性异常，也可以做成特殊的γ能谱仪，进行湖底或海底放射性测量。航空放射性测量，主要用于地质填图，推断铀、钍成矿区的位置，寻找与放射性元素分布有关的某些非放射性矿产资源（见航空地球物理勘探）。车载放射性测量，主要用于踏勘性的调查，或作为航空放射性测量的初步检查。
γ测量还可以在钻孔中进行，即用辐射仪在钻孔中测量岩矿石的天然γ射线强度，以寻找地下深处放射性矿床。有γ测井（总量）和能谱测井两种（见地球物理测井）。
2.2.2 射气测量
利用射气仪测量土壤空气中放射性气体的浓度，以推断浮土覆盖下可能存在的放射性矿床，也可用来圈定破碎带等地质构造。射气测量主要是测量氡(部分钍)衰变时放出的α射线。该法探测深度较大，一般可以发现 6～10米厚的浮土覆盖下的盲铀矿体。在岩石裂隙和构造破碎带有利于射气迁移的条件下，还可发现埋藏更深的矿体，因而广泛应用于浮土覆盖地区。可在现场用抽气泵自土壤中抽气取样，利用闪烁室型或电离室型射气仪直接进行测量；也可用活性炭吸附土壤空气中的氡，经过一定时间，在实验室测定活性炭中氡子体 RnC的β或γ放射性。土壤空气中的射气浓度受气候条件变化等许多因素的影响，使得射气异常的解释十分困难和复杂。
2.2.3α径迹测量
利用塑料径迹探测器记录地下放射性元素衰变时放出的α粒子的径迹，以此寻找深部放射性矿床。探测器记录的α径迹密度（径迹数平方毫米）主要取决于积累于埋在土壤中杯子里的氡及其子体放出的α粒子。由于它是长时间（约20～30天）积累取样，即为时间上氡浓度的积分测量，因而比瞬时抽气取样的射气测量（为“时间上氡浓度的微分测量”）具有较大的探测深度，而且可在很大程度上消除气候和取样条件的变化影响，使所得结果比较可靠。此法操作简便，成本低，可发现来自深部的微弱信息。实际资料表明，找矿深度可达100～200米。其探深机制目前在理论上的解释尚不完善。缺点是埋片时间长，不能及时取得结果。
第三章放射性勘探仪器的传感器原理与参数
3.1 放射性勘探仪器
测量地质体中天然放射性元素发出的，或通过人工激发由非放射性元素发出的射线的核探测仪器。在放射性勘探中,用于放射性矿床和某些非放射性矿床的勘查,以及解决某些地学问题。
3.2 放射性勘探仪器基本原理
探测的基本原理是粒子或射线通过构成探测器的物质时，直接或经次级效应产生的电离、激发效应使其能量转换为可观测的物理量信号，用电子线路或特定的设备处理这些信号，以便测定。核法勘探仪器的种类繁多，性能、功能各异，然而它们通常都是由探测器、信号处理、分析、显示、输出等部件构成，其中最重要的、决定仪器基本性能的是探测器。
3.2.1 放射性勘探探测器
3.2.1.1气体探测器
它是根据带电粒子通过气体时，引起气体的电离来探测辐射粒子的。早期该种探测器曾广泛应用，它的优点是制备简单，性能可靠，成本低廉，使用方便，因而至今仍在应用。随着探测器技术不断发展，在高能物理和重粒子物理实验中它已获得新的应用。
3.2.1.2闪烁探测器
它是根据射线与物质相互作用产生荧光现象，来探测射线粒子的。它比气体探测器高多的探测效率而被广泛使用，在不少仪器中已取代了气体探测器。
3.2.1.3半导体探测器
这是六十年代以来迅速发展起来的一种新型探测器。主要优点是：能量分辨率高。线型范围广，体积小。是今年来发展极为迅速的一种核辐射探测器件。
用于核辐射测量的还有原子乳胶，固体径迹探测器；威尔逊（wilson）云室和气泡室火花放电室；多能正比室切伦科夫（uepeHKOB）计数器；热释光探测器等。
探测器的工作原理可归纳为：
1. 利用射线与物质作用时产生的荧光现象；
2. 利用射线通过物质时产生的电离作用；
3. 利用射线对某些物质的核反应；
4. 利用射线与物质作用时产生辐射损伤；
5. 利用射线与物质作用时产生的化学反应或热效应。
第四章电路原理与方框图
4.1气体探测器
气体探测器包括电离室，正比计数器和G—M计数器等。研究气体探测器的工作原理要了解气体探测器中的电离现象。
图2.1气体探测器的结构示意图
4.1.1 气体探测器中的电离现象
在气体探测器中带电粒子通过气体时与气体分子发生电离碰撞，使气体分子电离或激发。并在粒子通过的途径上生成大量的离子对，或者这些入射的粒子所带电荷与气体分子中核外电子之间产生库仑作用力，使气体分子的核外电子被拉出来，离开原来的分子而独立运动，从而使原来
的中性气体分子形成离子对（一个带负电的电子和一个带正电的正离子）。以上统称为气体的电离现象。因为辐射粒子射入气体后将前进一段路程，在它经过的途径上由于电离效应将产生大量的电子——正离子对，直到辐射粒子能量逐渐消耗到低于气体分子的电离电位时。电离才告结束，收集这些电离电荷，就可以了解辐射射线的情况。因此，气体探测器也就是离子的收集器，它通常是由高压电极和收集电极组成，常见的是两个同轴的圆柱形电极，两个电极由绝缘体隔开并密封于容器内。电极间充入一定气体并加一定电压，使气体中有一定的电场存在，辐射使两电极间的气体电离时，生成的电子和正离子在电场作用下漂移，最后收集到电极上，电子和正离子生成后，由于静电感应，电极上将感生电荷，并且随它们的漂移而变化。从而在输出回路中形成电离电流。
4.2 闪烁探测器
闪烁探测器具有分辨时间短，探测效率高等优点。因此，它在很多领域已代替了气体探测器，是当前使用最多的核辐射探测器。
4.2.1 闪烁探测器的工作原理
闪烁探测器主要由闪烁体和光电倍增（有称光电倍加管）组成，如图1—3—1所示。其工作过程可分为五个相互联系的环节。
①射线进入闪烁体，使闪烁体的原子或分子电离或激发。
②被电离或激发的原子或分子退激时产生光子。
③利用反射物和光导将光子尽可能收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光
子在光阴极上打出光电子。
④光电子在光电倍增管中各倍增极上逐渐倍增，电子数目增加几个数量级，经过倍增
的电子流在阳极负载上产生电脉冲讯号。
⑤此讯号有电路记录。
4.3半导体探测器
半导体探测器是六十年代以来发展起来的一种探测器，其探测介质是半导体材料。它的主要优点是：
①能量分辨率高：例如金硅面垒型探测器对Am241的5.486MeV的α射线的半宽度（FWHM）可达10.8KeV。锗锂漂移型探测器对Co60的1.332MeV的γ射线全能峰的半宽度（FWHM）可达1.3KeV。硅锂漂移型探测器对Fe55的X射线峰的半宽度（FWHM）可达150eV。
②线性范围宽：在很大的能量范围内，探测器输出脉冲幅度与被测射线的能量精确地成正比，如锗锂漂移型探测器在300KeV—1.3MeV范围内线性偏离小于0.2KeV。
③对于金硅面垒型或PN结型探测器还有两个优点：一是输出脉冲上升时间快，可达毫微秒数量级；二是体积小，可以做成小型探测器。
4.4 放射性仪器
放射性仪器可按测量辐射信息参量的不同，分为总辐射强度测量仪器和能谱测量仪器两大类，如图3.1如示。它们的差别主要在对射线产生的脉冲信号的处理电路不同。
放射性仪器的电子学线路主要有前置电路，放大电路，脉冲幅度甄别器或脉冲幅度分析器，脉冲记录或数字记录、处理和显示电路，以及有关辅助电路和电源等部分构成。它的工作过程是：当辐射射入核辐射探测器，与其作用后转换成电脉冲信号，该信号首先传入与探测器紧密连接的前置电路进行适当处理和放大，经放大后的电脉冲信号可远距离传送。信号通过电缆传送到仪器的主体部分，被再次放大，以保持其后放路正常工作。
图3.1 与核辐射探测器连接在一起工作的基本电路框图
(a）辐射总量测量仪器；(b）能谱测量仪器；(c）微机化仪器。
第五章仪器工作过程及注意事项
5.1 FD-3013 数字γ辐射仪
FD-3013 数字γ辐射仪是一种便携式γ总量测量仪器，其工作原理如下图所示。
探测器为 N a I（Tl）闪烁计数器，它将入射γ射线转换成电脉冲信号，其计数率正比于射线强弱。
放大器将探测器给出的脉冲加以放大，以利后面的电路工作。
甄别器的阈压为 40 keV，它剔除掉对应能量小于 40 keV的脉冲，而让能量大于40 keV的脉冲通过，使仪器进行积分测量。
分频器的作用是进行每秒计数与含量间换算；测量结果的归一化。计数选通门根据测量要求，在控制电路的控制下，选择经过不同分频的脉冲计数通路。
计数、锁存、译码电路将通过了计数选通门的脉冲数记录下来，并送往显示器显示测量结果。
控制器包括量程判别电路、计数通路控制、报警控制等部分。
5.2 FD-3014数字两用γ辐射仪
FD-3014数字两用γ辐射仪与FD-3013数字式辐射仪类似，其差别仅在于前者的甄别器的阈压可变，并可分别进行不同阀压积分测量，可分别用于测量两种能量阈γ射线总计数和定性地给出铀含量或钍含量。图 5．4是它的原理框图，工作过程类似于FD-3 013。
FD-3014数字式γ辐射仪原理框图
5.3 FD-3022γ能谱仪
FD-3022四道γ能谱仪是上海电子仪器厂研制生产的智能型放射性勘查仪器。该仪器用于在地面同时测量地质体的在四个不同能量范围内的γ射线照射量率，用以寻找钾、铀、钍和其它矿产或研究其它有关问题。
仪器的结构
图4.9是FD-3022四道γ能谱仪的方框原理图。它由信号采集系统和单片机测量系统两大部分组成。信号采集系统由闪烁探测器、放大器、四道脉冲幅度分析器、低压及高压直流变换器组成;单片机测量系统由单片机最小系统、显示器、稳谱电路、参数输入电路及附属电路(电池检测、键入、告警)等组成。
闪烁探测器将核幅射(γ射线)转换为电脉冲，电脉冲的幅度与射线能量成正比，脉冲计数率与幅射强度成正比。
放大器将辐射电脉冲线性放大、成形展宽后，同时送至六个单道脉冲幅度分析器进行幅度分析。然后信号按幅度(射线能量)分成六路分别进入六个计数器进行定时计数。计数器将计数转变成数字信号送入单片机的数据总线。
图 4.9 FD-3022四道γ能谱仪的方框原理图
单片机系统对其中的四路测量道数字信号进行运算处理，利用显示器显示出辐射体的U、Th、K含量及总道的铀当量含量。同时单片机还对Cs上，Cs下二路稳谱输入信号进行减法处理，经过处理后通过D/A输出一直流电压，该直流电压控制单道脉冲幅度分析器中幅度甄别电压的大小，从而达到稳谱的目的。
5.4 FD一 3 017 RaA测氡仪
FD一 3 017 RaA测氡仪是一种新型的瞬时测氡仪器，它利用静电收集氡衰变的第一代子体RaA作为测量对象，定量测定土壤、空气或水中氡浓度，其特点是没有探测器污染问题，也不存在钍射气的干扰影响，并且具有较高灵敏度，操作简便，现场可获取结果等优点。
本仪器除了应用于放射性找矿的射气测量及水化找矿的水中氡浓度测定外，还可应用于寻找地下水源、地定予报、放化测镭、环境环护及科研教学等部门的测氡工作。
仪器工作原理
本仪器主要由抽气泵和测量操作台两部份组成，抽泵除了完成抽取地下气体完成脱气任务外，还将起到贮存收集氡子体的功能。仪器对α放射性的测量是采用金硅面垒型半导体探测器，它具有较高的灵敏度与高分辨率，当α射线进入到探测器的灵敏层后，将产生电子一空穴对，并在电场作用下向两极运动，形成脉冲电流，在负效电阻R上产生电压脉冲，经电荷灵敏放大器及主放大器放大后，送入单道脉冲幅度甄别器，别除低能噪声及RaC’的高能干扰脉冲，仅通过测量感兴趣的RaA，最后进入计数电路，在液晶屏上显示出来，这就是本仪器的基本工作过程。
第六章 FD-3017仪器简介
FD-3017仪器是一种新型的测氡仪，它利用静电场收集氡衰变的第一代子体---RaA作为测量对象。FD-3017是一个携带式的、高灵敏的、快速的、准确的现场测量仪器。仪器应用于土壤和水中以及其他许多场合中定量测量氡的浓度。、在勘察而言，需要的就是具体仪器，氡测量可用于资源勘察，包括铀钍矿床.石油以及水资源的勘察，也可应用与地质隐伏构造的勘察。近十年来，国际卫生组织宣布人们受到的天然辐射中50%是由于环境中氡造成的，氡吸入过多可诱发多中疾病，如肺癌等。
6.1 仪器简介
FD-3017型RaA测氡仪（土壤测氡仪）是一种新型的瞬时测氡仪器是一款国产的及水,土壤,空气为一体的测氡仪，它利用静电收集氡衰变的第一代子体－RaA 作为测量对象，定量测量土壤，或水中氡浓度。
仪器除了应用于放射性找矿的射气测量及水化找矿的水氡浓度测定外，还可应用于建筑工程土壤氡检测及寻找地下水源、地震预报、环境保护及科研教学等部门的测氡工作。
6.2仪器技术指标及参数
1、极限探测灵敏度：小于0.1爱曼（1Bq/L=0.27×10-10 Ci/L=0.27em）
2、抽气泵密封性能：在700mm泵柱时，漏气速率≤20mmHg/分
3、探测器：金硅面垒探测器，直径φ26 mm，面积531mm2
4、探测效率：η2л≥40％（用pu－239源活性区直径≤φ26mm）
5、本底：≤4脉冲/小时
6、计数容量：1－99999
7、定时：高压定时：1分、2分、3分、5分、10分和手控
测量定时：0.5分、1分、2分、3分、5分、10分和手控。
8、仪器显示：
1）加高压时左下角有“HV”和左上角有“”符号同时显示，当高压低于2450－2500v时，左上角符号消失。
2）测量时右上角有“M”显示。
3）电池电压低于3.3v时右下角有“LB"显示。
9、仪器有高压定时报警和测量时间报警
10、仪器在温度－10℃－40℃环境下及温度＋40℃相对湿度95％的气候条件下正常工作，
与常温常湿条件相比，计数误差≤±10％
11、仪器供电：三节一号电池，功耗≤300mW(包括高压）
12、FD-3017型RaA测氡仪（土壤测氡仪）仪器尺寸和重量：
操作台：体积210×97×156mm3 重量2.3公斤；抽气泵：长540mm直径103，重量
3.3公斤
6.3测氡仪电路方框图
氡（222Rn）是镭（226Ra、T=1602年）经过α衰变后（α—4.6MeV）的气态元素（即气体），氡的半衰期为3，825天。
氡的第一代子体元素是RaA（218Po—钋），而且，RaA形成的瞬间是带正电的离子。RaA的半衰期较短变成RaB（214Pb），其α粒子的能量为6.00MeV。
因此，FD—3107RaA测氡仪是一种瞬间测氡仪器。在取样金属片τ加—HV，立即收集半衰期极短的RaA离子在电场作用下被浓集在带负高压的金属收集τ。经过一段时间，如果氡浓度高，其第一代子体RaA的粒子数量就多，RaA衰变时，放出的α粒子数也多，相反，氡的浓度低，其子体RaA衰变时放出的α粒子数就少。这样，RaA的α放射性强度将与氡浓度成正比。
仪器采用金硅面半导体探测器测量α粒子。当α射线穿过射入面，进入灵敏区后，将产生电子—空穴对，电子—空穴在电场作用下向两极运动，形成脉冲电流，在负载电阻R上产生电压脉冲，经电荷灵敏放大器放大后，送入单道脉冲幅度分析器，剔除低能噪声及RaC的高能干扰脉冲，因此，进入计数电路的仅是Ra产生的脉冲，并由液晶屏显示出来。
物探仪器分类 按照地球物理勘探依据的原理分类，可将仪器分为以下几种： 一高密度电法仪 1. 吉林大学骄鹏E60M、E60D高密度电法仪（分布式，即电极接口处有自动转换开关），一次布设电极多，线缆多 2. 美国劳雷公司的AGI 高密度电阻率成像仪（分布式11/6芯电缆） 3. 北京地质仪器厂DCX-1多功能高密度电法仪（电阻率层析成像数据采集系统） DCX -1A 型集中式电阻率层析成像数据采集系统 ■由工控机做主控器，采用大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏，数据处理能力强，存储数据量大，界面友好，易于操作。 ■LCD 彩显可实时显示测量数据，如：电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、 A ， B ，M ，N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像，显示内容丰富，测量进程直观。 ■集中式多路电极转换器采用复合控制技术，精简了硬件规模，使控制电极道数增多，本系统以120 道为基本组态，可以方便地做长剖面的“ 滚动” 测量。为满足特殊用户需求，可以接受240 道测量系统的订货。 ■采用双向覆盖电缆，使现场布线与分布式仪器的布线速度相当，与以往普通式连接电缆相比，施工简化，降低了劳动强度，提高了工作效率。电缆接头均有防水功能，可在水中作业。 ■本系统测量通道数量多，而且易于扩大测量通道数，使之探测有效空间增大，便于增加勘探深度和提高探测分辨率。 DCX-1B 型分布式电阻率层析成像数据采集系统 ■ DCX-1B 型系统采用分布式结构，其电极转换器与电缆串接，每个转换器控制盒都设有微处理器芯片，控制准确快速，各串电缆可随意串接并自动排序编址，野外施工方便。 ■测量主机与DCX -1A 型系统的主机相同，有PC 机及大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏。LCD 彩显可实时显示测量数据，如：电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、A ，B ，M ，N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像，显示内容丰富，测量进程直观。 ■现有120道、180道、240道基本配置。 ■每六个电极盒为一串，视需要串接控制电极数。电缆（Φ 7mm ）以及电极盒（Φ 22 × 170mm ）均防水，可在水中作业。
地球物理学基础复习资料 绪论 一．地球物理学的概念，研究特点和研究内容 它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学之间的 边缘学科。 地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，内部构造，物质组成及其 运动规律，探讨地球起源，形成以及演化过程，为维护生态环境，预测和减轻地球 自然灾害，勘探与开发能源和资源做出贡献。包扩地震学，地磁学，地电学，重力 学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。 研究特点：1.交叉学科地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科 本身的发展，它不断产生新的分支学科，同时促进了各分支学科的相互交叉，加 强了它与地球科学各学科之间的联系。2.间接性都是通过观测和研究物理场的 信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身，而是其物理性质。3 多解 性正演是唯一的，而反演存在多解。不同的地质体具有不同的物理性质，但产 生的物理场可能相同。不同的地质体具有相近的物理性质，由于观测误差，物理 场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。不同的地质体具有相同的 物理性质，即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。 地球物理学的总趋势：多学科综合和科学的国际合作。 二．地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。 地震学：波在弹性介质中的传播。地震体波走时，面波频散，自由振荡的本征 谱特征 重力学：牛顿万有引力定律。地球的重力场和重力位 地磁学：麦克斯韦电磁理论。地磁场和地磁势。 古地磁学：铁磁学。岩石的剩余磁性。 地电学：电磁场理论。天然电场和大地电场 地热学：热学规律，热传导方程。地球热场，热源。 第一章太阳系和地球 一．地球的转动方式。 1.自转地球绕地轴的一种旋转运动，方向自西向东，转速并非完全均匀，有微小变化。 2.公转地球绕太阳以接近正圆的椭圆轨道旋转的运动。 3.平动地球随整个太阳系在宇宙太空中不停地向前运动。 4.进动地球由于旋转，赤道附近向外凸出，日月对此凸出部分的吸引力使地 轴绕黄轴转动，方向自东向西。这种在地球运动过程中，地轴方向发生的运动即 为地球的进动。 5.章动。地轴在空间的运动不仅仅是沿一平滑圆锥面上的转动，地轴还以很小 的振幅在锥面内,外摆动，地球的这种运动叫章动。 二．地球的形状及影响因素。 地球为一梨形不规则回转椭球体。 影响因素：1.地球的自引力---正球体；2.地球的自转----标准扁球体；3.地球内 部物质分布不均匀--不规则回转椭球体
登封市慧祥煤业YDZ(A)直流电法仪探测报告 探测地点：12181巷道 探测日期：2007.10.23
本次YDZ(A)井下直流电法仪探测的地质任务是：12181掘进巷道前方地质含水结构 1、井下电法基本原理 矿井直流电法属全空间电法勘探。它以岩石的电性差异为基础，与地面电法不同，在全空间条件下建场，在地下巷道中进行电法测量工作，地下电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，测量该电场的变化规律，使用全空间电场理论处理和解释，就可找到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规律。 井下直流电法的方法技术很多，巷道迎头超前探测使用三点——三极探测法效果好； 该技术改变了传统的探测方法和解释方法，包括： （a）不使用传统容易的对数坐标，而使用难度较大的算术坐标，进行高密度采集数据； （b）改变过去单点解释方法，使用新的断面连续解释方法，能大大提高物探解释的准确性； （c）确定相应方法判断解释潜在突水通道的物探标准。 井下采集第一手资料是反映岩石电性特征的视电阻率，使用西安分院研制的具有国内先进水平的矿井电法专用软件进行处理和解释：（1）单独提取视电阻率中的含水信息——用于解释工作面巷道底板100m深度内的含水、导水规律，潜在的突水通道。 （2）单独提取视电阻率中的岩石电性分层信息——用于解释工作面底板隔水层厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度。 （3）超前探测——井下巷道侧帮、迎头前方80米内的断层及含水、导水构造。
（4）立体成图——对工作面底板下不同深度进行类似“CT”成像的断面、平面切片，分离出电法含水异常区域，得到视电阻率低阻异常断面图、平面图，进行立体解释。 2、系统组成 YDZ(A)防爆数字直流电法仪（以下简称电法仪）是井下电法勘探仪器，也可用于地面进行电法探测地质构造。由9节1.8Ah锂电池组成5.4 Ah 10.8V电池组，逆变电路，整流滤波电路，极性变换发射输出，单片机控制电路，接收电路，显示、存储、通讯等电路组成。 电法仪的各功能板如图1所示，电池输出的直流电压经逆变升压电路产生70或100V的高压，经整流滤波、极性变换输出，通过AB 供入大地；同时通过MN接收大地的感应信号，经A/D转换器放大并转换成数字后送给单板机存入存储器。存储器中的数据通过RS232串行通讯口进行数据交换；供电时间有可选。供出的电流在显示器上显示。 电法仪的组成
地球物理仪器 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
分类号密级 中国地质大学（北京） 课程结课报告 地球物理仪器 学生姓名马敏院（系）地球物理与信息技术 专业电子与通信工程学号 任课教师邓明职称教授 二O一四年四月
1 前言 球物理仪器是认识地球、资源探测、工程勘察、地质灾害监测的重要手段，是地球科学研究的基础，也是前沿技术。在地球物理学领域，地球物理场主体上分为重力场、地磁场、电场、地热场、放射性辐射场和地震波场。日常工作中对矿产资源、油气能源和环境的勘察与监测，对地震灾害的预测与预防，对地球深部圈、层结构以及物质组成和空间状态的探测等都是通过物理场完成的。随着地球物理学在理论、方法和应用方面的不断进步，科学与技术发展的需求日益增加，相应学科的仪器与设备得到了迅速发展，物理学、力学、信息学和计算机技术中的一些新成就得到了广泛应用，地球物理观测的精度和对信息的分辨率不断提高。地球物理勘探仪器是集当代先进技术如传感器、电子、计算机、数据传输和通讯等技术为一体的综合系统。它的革新与发展总是伴随着新技术的推广和完善。地球物理仪器按照所测量的地球物理场，主要分为重力仪、磁力仪、电法仪、浅层地震仪、测井仪以及放射性仪器等。 地球物理仪器在许多部分存在相似的电路，例如模拟通道和数字通道，前置放大电路和滤波电路，A/D采样和数模转换等，除此之外还会连接通信接口、显示接口以及键盘接口等等。但是地球物理仪器往往又有自己的一些特点：（1）频带较宽，大动态范围；（2）高速、高分辨率和高信噪比；（3）集成度高，功能多但是功耗较低；（4）操作简单，轻便灵活，现场实时显示结果，宽工作温度范围，高稳定度在以上各个重要参数中，高分辨率是地球物理仪器的最为关键参数，这是因为在地球物理勘探中，传感器接收的信号一般都很小，如直流电法仪中，测量大地的自然电位时，信号可能只有几uV；地震勘探中，检波器接收的信号也只有几pV；瞬变电磁仪接收到的二次场信号也只有几nv。这就要求A/D转换器具有很高的分辨率，因此目前的地球物理仪器设计中大都采用了24位△∑A/D采样技术，以达到高分辨率的
编号
专业名称
07
学科门类：理学
0701
数学类
070101
数学与应用数学
070102
信息与计算科学
0702
物理学类
070201
物理学
070202
应用物理学
070203
核物理
0703
化学类
070301
化学
070302
应用化学（注：可授理学或工学学士学位）
0704
天文学类
070401
天文学
0705
地理科学类
070501
地理科学
070502
自然地理与资源环境（注：可授理学或管理学学士学位）
070503
人文地理与城乡规划（注：可授理学或管理学学士学位）
070504
地理信息科学
0706
大气科学类
070601
大气科学
070602
应用气象学
0707
海洋科学类
070701
海洋科学
070702
海洋技术(注：可授理学或工学学士学位)
0708
地球物理学类
070801
地球物理学
070802
空间科学与技术（注：可授理学或工学学士学位）
0709
地质学类
070901
地质学
070902
地球化学
0710
生物科学类
071001
生物科学
071002
生物技术（注：可授理学或工学学士学位）
071003
生物信息学（注：可授理学或工学学士学位）
071004
生态学
0711
心理学类
071101
心理学（注：可授理学或教育学学士学位）
071102
应用心理学（注：可授理学或教育学学士学位）
第一章绪论 1.1 地球物理学 地球物理学在本质上是一门观测科学，需要采集大量的有效信息，可靠信息和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。高精度和高分辨率的观测与实验仪器和设备乃是在地球物理学发展进程中的“前哨”。在地球物理学领域，地球物理场主体上分为重力场、地磁场(包括航磁)、电场、地热场、放射性辐射场和地震波场。对矿产资源、油气能源和环境的勘察与监测，对地震灾害的预测与预防，对地球深部圈、层结构以及物质组成和空间状态的探测等都是通过物理场完成的。随着地球物理学在理论、方法和应用方面的不断进步，科学与技术发展的需求日益增加，相应学科的仪器与设备得到了迅速发展，物理学、力学、信息学和计算技术中的一些新成就得到了广泛应用，地球物理观测的精度和对信息的分辨率不断提高。 1.2 地球物理仪器 众所周知，在野外进行地球物理勘查要求所使用的仪器重量轻、体积小、坚固耐用，要能防潮、防晒、不怕振动，无论在寒冷的北极或是在炎热的赤道地区都能正常工作。同时还要求仪器有多种功能，即能同时测量多种参数，例如不仅能测重力值、磁场值，而且还能测定它们的梯度；不仅能用来做电阻率法，也能用来做激发极化法、交流电法等。我国是一个多山国家，在固体矿产资源勘查中迫切需要有轻便多功能的地球物理仪器；同时，我国又是一个幅员辽阔的国家，海洋及西部的沙漠戈壁石油资源有待于开发，城市与环境物探方兴未艾，也迫切需要功能强，精度高，运用现代物理、电子与计算机技术的地球物理仪器装备。 第二章放射性勘探仪器的方法简介 2.1 放射性勘探基本理论 放射性勘探又称放射性测量或“伽玛法”。借助于地壳内天然放射性元素衰变放出的α、β、γ射线，穿过物质时，将产生游离、荧光等特殊的物理现象，人们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器（如辐射仪、射气仪等），通过测量放射性元素的射线强度或射气浓度来寻找放射性矿床以及解决有关地质问题的一种物探方法。也是寻找与放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金属元素矿床的辅助手段。放射性物探方法有γ测量、辐射取样、γ测井、射气测量、径迹测量和物理分析等。 2.2 放射性勘探方法简介 2.2.1 γ测量 用盖革式辐射仪或闪烁辐射仪在地面步行作放射性总量测量，是铀矿普查工作中最有成效、最广泛采用的方法。它是以测量岩矿石的γ（或β＋γ）射线总强度来发现放射性异常的。该法的优点是几乎能在任何地区、任何地质条件下进行最详细的测量。缺点是不能区分放射源的性质（铀、钍、钾），探测深度有限。 步行测量还可利用γ能谱仪在野外直接测定(点测)浮土及岩矿石中铀、钍、钾的等效含量。本法适用于各种地质、地形条件，即使在覆土掩盖区，只要存在放射性元素的分散晕就可采用。但效率较低，不适于大面积测量。
一、名词 正演（问题）：已知地质体求其引起的异常。（给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场） 反演（问题）：已知异常反推地质体的形状和产状。（已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等） 重力勘探：重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。 零长弹簧 零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化。 重力场强度：单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用。 大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。 重力异常：由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化，或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化。 自由空间重力异常：对实测重力值只做正常场与高度校正。 布格重力异常：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。 均衡重力异常：布格重力异常再进行均衡校正。 重力梯级带：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。 三度体：x,z,y,三个方向都有限的物体。 二度体：地质体沿走向方向无限延伸。 特征点法：根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数 磁法勘探：利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法 磁异常：通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场同归为正常场。 磁场强度：单位正磁荷在磁场中所受的力。 磁感应强度：磁感应强度为场源在观测点的磁场强度与磁化物体所形成的附加磁场强度的和。
地球物理与空间信息学院专业介绍 学院大类专业介绍： 学院的专业属于地球物理类。该大类专业包括地球物理学（地质与地球物理实验班）、地球信息科学与技术两个专业。 地球物理类专业培养目标和要求：本类专业培养的学生，具备坚实的数理基础和较系统的地质、地球物理、3S等基本理论、基本知识和基本技能，能运用物理学、数学与计算机科学的理论、方法和现代高科技手段，从事与地球内部结构探索、地球动力和演化、资源勘查和开发利用、地质灾害的预测和防治、水利、电力、交通等重大基础工程的勘测、生态环境的保护以及对污染的监测等方面的工作，具有创新精神和实践能力、良好的科学素养及教学、科研能力、德智体全面发展的高级专门人才。 地球物理类毕业生应获得的基本知识和能力：掌握数学、物理学、地质学、计算机科学、信息科学、电子学等方面基本理论、基本知识和基本技能，具有坚实而宽广的专业基础知识；掌握地球物理学的基本理论、基本知识和基本实验技能；掌握遥感技术、地理信息系统和卫星导航定位技术等方面的基本理论和基本知识。 地球物理类主要课程设置和教学环节：数学、物理学、地质学、信息科学、地球物理学、3S课程等以及主要课程的实验和实习、地质实习、专业教学学习和毕业论文设计等。 地球物理类修业年限：四年
地球物理类授予学位：理学学士、工学学士 地球物理类主要就业领域：国土资源、水力、电力、交通（铁路、公路、桥梁、机场建设）、能源（石油、煤炭）、环保、信息等行业的研究所、大专院校、企业，从事科研、教学、生产及管理等工作，有很强适应性。 主要课程设置（前2年）： （1）、通识教育课程：包括马列、德育、英语、高级计算机程序设计、体育、军事理论等必修课，及人文、社科、经济、管理、社会实践等选修课程； （2）、学科基础课程：高等数学、大学物理、测量学、地质学、信号与系统、固体地球物理概论等； （3）、集中性实践环节：军训、测量实习、计算机程序课程设计、地质教学实习 （后两年专业培养阶段的主要课程和实践内容见各专业教学计划）
北京大学空间物理与应用技术研究所 空间物理学是人类进入太空时代以来迅速发展起来的新兴学科。它主要研究太阳系特别是日地空间中的物理现象与规律，研究空间环境及其对人大空间活动和生态环境的影响。空间物理学主要包括太阳大气物理学，日球层（即行星际）物理学、磁层物理学、电离层物理学及电波传播及应用、高层人气（热层和中层）物理学、空间探测实验与技术。空间环境学，空间等离子体物理学及日地关系学等分支，是一门应用性强的交叉性的基础学科。 当前，人类已进入开发太空资源，开创空间产业的新时期，空间通讯和导航已广泛应用。空间对地观测正在迅速发展。空间材料和制药工程已开始诞生，空间发电系统也将运行。月球基地和行星开发将在下一世纪上半叶出现。我国是一个空间技术大国，空间应用的一些领域已进入实用阶段。人类的航天活动必须以对太空环境的认识为基础。目前日地系统整体过程的研究和地球空间环境预报已在全球范围内广泛开展。21世纪将是空间技术和科学蓬勃发展的新世纪，空间物理学人才大有作为。 北京大学空间物理与应用技术研究所2002年刚刚成立，其前身是成立于1960年的空间物理学专业。四十年来已培养出一大批日地空间物理、空间环境和空间应用等领域内的杰出的科学家和工程技术人才，其中有中国科学院、国防科工委、航天部门和高等院校等诸多系统的各级领导、技术骨干，有国际影响的空间物理学家和空间环境专家等，有的还被评选中国科学院院士；他们为发展我国的空间科学事业做出了巨大的贡献。 本研究所是国家空间物理学博士点和硕士点，现有中国科学院院士1人，教授7人（其中博士生导师3名），副教授、高级工程师和高级实验师4人，博士后1人。此外还有博士研究生和硕士研究生近20人。 本专业教师知识面广，教学水平高，科研成果出色。先后承担了22项国家自然科学基金项目和国家基金委“日地系统能量传输研究”重大项目两项课题及“863”高科技项目，还参与了国家科委攀登计划。多次获得国内外重大科学奖励，（仅2001年就获得两项国家自然科学二等奖，且均为第一获奖人），有的被选为中国科学院院士、有的被选为国际宇航科学院院士、有的被聘为欧空局卫星星座计划国际合作科学家。 在实验条件方面，本专业现已建成“电离层和电波传播实验室”，“等离子体探测实验室”和“高层大气探测实验室”。本专业教师利用这些实验条件承担过航天部的“无线与等离子体相互作用”，“返回卫星等离子体鞘套”及中美合作科学卫星项目等研究工作，还承担了航天部关于卫星表面电位和星内粒子辐射方面的重要任务。此外，本专业还进行“电离层多普勒效应”和“宇宙噪声”的日常观测，具有电离层垂直和斜向探测的能力。并已开始向美国地球物理中心交换观测资料。 本专业同国际一些知名的空间物理研究单位，如美国加州大学洛杉矶分校地球与行星物理研究所、德国马克斯普朗克高空物理研究所等，以及国内空间和科学研
一、名词解释 1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波 在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。 2震动图：用μ～t 坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波 的震动图。 3波剖面图：某一时刻 t 质点振动位移μ随距离 x 变化的图形称之为波剖面图。 4时间场：时空函数所确定的时间 t 的空间分布称为时间场。 5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。 6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传 播又称之为剪切波或 S 波。 7纵波：弹性介质发生体积形变（即拉伸或压缩形变）所产生的波称为纵波，又 称压缩波或 P 波。 8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。 9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻 t1波前面上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从 t 1时刻开始产生子波向外传播， 经过t 时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t1＋ t 时刻的新的波前面。 10视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视 速度。 V* 11观测系统 :在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√× 追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收 点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。 13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到 激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。 14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。 15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大， 球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。 二、判断题 1．视速度小于等于真速度。× 2．平均速度大于等于均方根速度。× 3.仅在均匀介质时，射线与波前面正交。× 4.纵波和横波都是线性极化波。× 5.地震子波的延续时间长度同它的频带宽度成正比。× 6.倾斜界面情况下，折射波上倾方向接收时的视速度等于下倾方向的视速度。× 7.折射波时距曲线是通过原点的直线，视速度等于界面速度。× 12．瑞雷面波是线性极化波。× 8.折射波的形成条件是地下存在波阻抗界面。× 9.对水平多层介质，叠加速度是均方根速度。√ 10.从各个方向的测线观测到的时距曲线极小点位置，一般可以确定反射界面的 大致倾向。√ 11.相遇观测系统属于折射波法的观测系统√
地球物理学应用中的人工智能和动力系统 Alexei Gvishiani, Schmidt United Institute of Physics of the Earth RAS, Russia Jacques Octave Dubois, Institut de Physique du Globe de Paris, France Artificial Intelligence and Dynamic Systems for Geophysical Applications 2002, 347pp. Hardcover EUR 119.00 ISBN 3-540-43258-2 Springer-Verlag 本书是一套两卷的丛书，作者用新的人工智能和动力系统技术采集、管理和研究地球物理学数据。第1卷《地球物理学应用中的动力系统和动力学分类》已于1998年发表，本书为该丛书的第2卷，介绍地球物理学、地球动力学和自然灾害中应用新的几何分类归并方案、动力系统和模式识别算法等论题。原来的数学技术是建立在经典和模糊系模型上的，而应用本书描述的人工智能技术大大超越地球科学应用的界限。
全书分成两部分，共有6章。第一部分用人工智能分析地球物理数据(有3章)，涉及用几何分类归并和模糊逻辑解决地球物理数据分类问题的新概念和新方法。第1章动力学和模糊逻辑群集和分类；第2章地物理学、地震学和工程地震学中的应用；第3章地震易发区的识别和地震风险评估。第二部分分形和动力系统(有3章)，讨论不同的理论工具及它们在用大的地球物理数据集的自然系统模化中的应用，用分形和动力系统分析地貌(大陆和海洋)、水文、深海探测、重力、地震、地磁和火山所生成等的数据。第4章分形和多分形；第5章动力系统的特性和长时间系；第6章结论和远景。 本书可供从事地球物理学研究和实际工作的科学家、工程师，以及大学教师和高年级学生参考。 罗银芳，研究员(中国科学院计算技术研究所) Luo Yinfang, Professor (Institute of Computing Technology, the Chinese Academy of Sciences)
840-《地球物理学基础》考试大纲 一、试卷满分及考试时间 试卷满分为150分，考试时间为180分钟。 二、试卷的内容结构 地震学 60％ 地磁学 40％ 三、试卷的题型结构 填空题 20％ 分析题 80％ 四、考察的知识及范围 1、地震学 正确理解地震烈度、震级、地震频度、震中距、震源、震中、波阵面、射线、入射角、出射角、视入射角、视出射角、费马原理、球对称介质、本多夫定律、SNELL定律、高速层、低速层、正演、反演、传播速度、质点振动的位移、质点振动的速度和加速度、面波频散、相速度和群速度等概念。 在无源的情况下，建立无限均匀弹性介质中的波动方程及其解，掌握均匀平面波，非均匀平面波以及球面波之间的关系、矢量场分解及其运算，球面波的分解。掌握平面波在介质表面的折射和反射，非均匀平面波叠加形成面波的理论基础，以及自由表面瑞利面波和勒夫面波的频散特性。
以几何地震学为基础，分析近震射线及走时方程，建立首波的形成相关概念及波阵面方程。分析球对称介质中的射线特征与走时曲线的关系，确定地球内部速度分布的公式。 地震学以观测为基础，应了解地震仪的主要组成及工作原理，掌握摆的固有运动与地面运动之间的关系。另外，掌握地方震、近震、远震的射线传播路径、以及各类震相的运动学和动力学特征，学会识别简单的震相，以及利用地震记录定性判地震类别。再次，在测震学中，震级标定和用一个台或三个以上台进行地震定位是必须掌握的内容之一。 2、地磁学 地磁场的构成、地磁标势的通解、高斯系数的确定方法、高斯分析的本质内容；主磁场的起源、分布特点、西向漂移，磁极、地磁极；地壳磁异常特征、地磁异常的正演和反演、海底磁异常特征、居里温度；影响地磁场变化的因素、变化磁场的分类、地磁指数、Sq傅里叶系数确定球谐系数、典型磁暴的发展过程。
现代地球物理仪器及应用课程报告 姓名：xx 班级：xxxx 学号：xxx 指导老师：xxx 20xx年xx 月
第一章地下水勘探的地球物理前提 地下水正在成为一种越来越重要的资源，而利用一般的钻探，水文等领域的方法找水存在成本高，效果不理想等问题。而通过地球物理勘探方法寻找地下水则是费省效宏的找水方法。它可以更好地定位地下水的位置，形态，提高找水的效率，节约成本，具有其他方法不具备的优越性。 以研究不同物理场空间分布规律为基础的各种物探方法种类繁多, 通常我们主要应用以岩石导电性差异为基础的地面电阻率法、井中电阻率测井法; 以岩石激电性差异为基础的激发极化法; 以岩石自然激电性差异为基础的声频大地电场法和以岩石磁性差异为基础的磁法等综合物探方法（如表1-1） 表1-1 主要水文物探方法的分类及应用范围 各类物探方法, 尤其是地面物探方法, 都是通过观测地下地质体在地面产生的物理场空间分布规律来推断地质情况, 达到地质勘探的目的, 这比用肉眼观察推断, 比钻探手段了解地层深部构造来说, 显然具有透视性、效率高和成本低的特点。[1]
第二章地下水勘探的地球物理仪器 可控源音频大地电磁法（CSAMT）是一种有效的地下深部资源勘探方法，采用人工场源可以克服天然场源信号微弱的缺点，但是波的非平面波特性决定了处理资料时的复杂性。当发射距是探测深度的3～5倍，高频时非平面波可以近似地看作平面波，低频时则会出现电阻率随频率降低而在双对数坐标图上呈45°上升的近场效应，因此须作近场改正，校正后的数据可看作为平面波产生的结果，然后再采用用MT的方法来分析。所以，MT的反演方法原则上都可用来做近场校正后的CSAMT反演。如不作平面波校正的反演，其有效数据只能取远场的值，而对于近场甚至过渡场的资料都要摒弃不用，这将造成较大的浪费。 由于现有仪器分段分时的工作方式使得其观测精度受不同排列观测条件差异的影响。为了提高测量精度和效率，研制了一种实现整条测线多点同步观测的分布式电磁探测系统 第三章仪器的基本工作原理和组成 一、工作原理 分布式电磁探测系统主要采用CSAMT法标量测量的工作原理。通过沿一定方向（设为ｘ方向）布置的接地导线向地下供入某一音频谐变电流，在其一侧或两侧６０°张角的扇形区域内沿与发射平行的方向布置测线；分布式接收机同时布置在一条测线上，所有测点同步观测相应频率的电场分量和与之正交的磁场分量。根据公式（1）、（2）计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位： 式中：｜Ex｜，｜Hy｜和φEx，φHy分别为Ex，Hy的振幅和相位；μ为大地的磁导率；ω＝2πμ为角频率。在音频段内逐次改变供电和测量的频率，便可测出视电阻率和阻抗相位随频率的变化曲线，经过数据处理及反演，获得反映地下结构的地电断面资料。
我对地球物理学的认识 一、地球物理学需要科普 中国科协发布了我国公众具备当代科学素养的调查结果，总体上18岁至69岁的成年人群，达到基本科普素养水平指标的人口比例仅为1.98%。分类统计是：专业技术人员达标比例7.4%，国家机关人员达标比例5.4%；企业（生产）工人达标比例2.5%；商业服务人员达标比例2.3%；农业牧渔人员达标比例不足1%。 加强地球科学的普及，有利于培养人们的科学精神，形成尊重科学、实事求是的风尚；有利于引导广大群众树立正确的世界观、人生观、价值观，自觉抵制各种愚昧迷信和反科学、伪科学的行为；有利于开创地球与人类美好的未来。 二、固体地球物理学 固体地球物理学有3 个发展较早的基础性学科：重力和大地测 量学、地震学和地磁学。固体地球物理学还包含地电学和地热学。这两个学科发展历史不长，正在进一步发展之中。在固体地球物理学范围内，还有3个学科名称，它们都是对固体地球作综合性和整体性研究的。它们彼此之间的差别很小。大地构造物理学在30年代只讨论岩石和矿物形成的物理条件和过程，近年来其研究领域已由地球表层逐渐扩大到地球内部。地球内部物理学是研究地球内部物质结构、组成和物理过程的学科分支。地球动力学原是研究地球内部的作用力、物质对作用力的响应特性及有关的变化过程的。60年代板块大地构
造学说兴起后，有关地球的整体性运动的问题都以地球动力学的名称出现，是研究比较活跃的领域。 1、大地测量学 固体地球物理学中最老的学科之一。它是研究地球的形状和地面上各地点的空间位置和几何关系的一门学科。从大尺度来看，地面不是平的，甚至不是一个简单的规则曲面，而铅垂线的方向也并不总同真实地面垂直。于是测定远距离地点的方位和高程便不是一个简单的问题，而早已形成一个专门的学科。由于铅垂线的方向决定于重力，所以大地测量学和重力学是分不开的，后者是专门研究地球重力场的分布和成因的一门学科。地球重力场决定于地下物质的分布。重力学除同大地测量学有密切关系外，也同地质构造和矿产分布有关。重力分布是阐明地质构造和勘探有用矿床的一种重要数据。 2、地震学 固体地球物理学的主要支柱，应用极广。地震学不仅研究天然地震，而且利用由天然地震或人工地震所产生的地震波，来研究地球内部的结构或其他信息，特别是储油构造。地震勘探法主要是利用人工地震的地震波，现在已成为石油勘探最重要的方法之一。除此之外，地震观测还是监视地下核爆炸唯一有效的方法。在取得地球内部信息方面，地震学走在地学各学科的最前列，其潜力也是最大的。 3、地磁学
绪论 一.地球物理学的概念，研究特点和研究内容 它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学Z间的边缘学科。 地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，内部构造，物质组成及其运动规律，探讨地球起源，形成以及演化过程，为维护生态环境，预测和减轻地球自然灾害，勘探与开发能源和资源做出贡献。包扩地震学，地磁学，地电学，重力学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。 研究特点：1?交叉学科地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科本身的发展，它不断产生新的分支学科，同时促进了各分支学科的相互交叉，加强了它与地球科学各学科之间的联系。2.间接性都是通过观测和研究物理场的信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身，而是其物理性质。3多解性止演是唯一的，而反演存在多解。不同的地质体具有不同的物理性质，但产生的物理场可能相同。不同的地质体具有相近的物理性质，由于观测误差，物理场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。不同的地质体具有相同的物理性质，即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。地球物理学的总趋势：多学科综合和科学的国际合作。二?地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。 地震学：波在弹性介质屮的传播。地震体波走时，而波频散，自由振荡的本征谱特征重力学：牛顿万有引力定律。地球的重力场和重力位 地磁学：麦克斯韦电磁理论。地磁场和地磁势。 占地磁学：铁磁学。岩石的剩余磁性。 地电学：电磁场理论。天然电场和大地电场 地热学：热学规律，热传导方程。地球热场，热源。 第一章太阳系和地球 一?地球的转动方式。 1?自转地球绕地轴的一种旋转运动，方向自西向东，转速并非完全均匀，冇微小变化。 2.公转地球绕太阳以接近正圆的椭圆轨道旋转的运动。 3?平动地球随整个太阳系在宇宙太空屮不停地向前运动。 4?进动地球曲于旋转，赤道附近向外凸出，口月对此凸出部分的吸引力使地轴绕黄轴转动，方向门东向曲。这种在地球运动过程中，地轴方向发生的运动即为地球的进动。 5. 章动。地轴在空间的运动不仅仅是沿一平滑圆锥面上的转动，地轴还以很小的振幅在锥面内,外摆动，地球的这种运动叫章动。 二.地球的形状及影响因索。 地球为一梨形不规则回转椭球体。 影响因素：1?地球的自引力…正球体；2?地球的自转■…标准扁球体；3.地球内部物质分布不均匀-不规则冋转椭球体
仪器名称：核磁共振找水仪 型号： NUMIS 产地：法国 单价： 58 万人民币 应用领域：区域水文地质调查，圈定找水远景区；确定地下水在三维空间的分布；区分其它电法找水异常性质；环境监测等 仪器名称 : 多功能电法仪 型号:GDP32-II 产地: 美国 单价:126万人民币 应用领域 : 金属矿产勘探；石油勘探；地热探查；地下水探测；洞穴探测；金属探测等 仪器名称： PC集群并行处理机 型号： 产地：北京 单价：158万人民币 应用领域：地震数据处理，叠前偏移等 仪器名称：数字旋转磁力仪系统 型号：DSM－2 产地：美国 单价：56万人民币 应用领域：研究古地理、古气候；分析沉积环境以预测矿产
仪器名称：卡帕桥仪 型号 : ： KLY-3S 产地：捷克 单价： 28 万人民币 应用领域：磁性地层学、环境磁学、岩石磁学等研究 仪器名称 : 探地雷达 型号: PULSE EKKO-4 产地: 加拿大 单价: 39万人民币 应用领域 : 岩溶探测、破碎带勘查、地下管网探测等 仪器名称：连续电阻率成像仪 型号：OhmMapper TR2 产地：瑞典 单价：25万人民币 应用领域： 仪器名称：重力仪 型号：LCR-D (-G) 产地：美国 单价：24万人民币 应用领域：高精度区域重磁勘探、油气勘探
仪器名称：浅层地震仪 型号：SE2404EX 产地：长春 单价：16万人民币 应用领域：交通，能源，工业与民用建筑，地质环境调查等领域的工程探测工作。 仪器名称： ENVI质子磁力仪 型号：ENVI 产地：加拿大先达利（SCINTREX）公司 单价：6万人民币 应用领域：区域重磁勘探、考古、军事埋设物探测、环境磁场检测
《勘探地球物理学基础》习题解答 第一章 磁法勘探习题与解答（共8题） 1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？ 解答：地磁场T 是矢量，研究中令x 轴指向地理北，y 轴指向地理东，z 轴铅直向下。地磁场 T 分解为：北向分量为X ，东向分量为Y ，铅直分量为Z 。 T 在xoy 面内的投影为水平分量H ，H 的方向即磁北方向，H 与x 的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角D （东偏为正），T 与H 的夹角为磁倾角I （下倾为正）。X 、Y 、Z ，H 、D 、I ，T 统称为地磁要素。它们之间的关系如图1-1。 图1-1 地磁要素之间的关系示意图 各要素间以及与总场的关系如下： 222222T H Z X Y Z =+=++， c o s X H D =， sin Y H D =? cos H T I =?， s i n Z T I =?， t a n /I Z H =， a r c t a n (/I Z H = tan /D Y X =， a r c t a n (/D Y X = 2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？ 解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。 其中长期变化有以下两个特点： 磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为10～
20nT/a）。 磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。（且是全球性的，但快慢不同，平均约0.2o/a）。 短期变化有以下两个特点： 平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。地磁场的平静变化主要指地磁日变。 扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。 3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？ 解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。 在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。但在海上磁测时，为了提高测量精度必须提出相应的措施，消除其日变干扰场。 在强磁暴期间，应该暂停野外磁测工作，避免那些严重的地磁扰动覆盖在地质体异常之上。 地磁脉动可以在具有高电导率的地壳层中产生感应大地电磁场，可以作为磁测的激发场。通过测量其大地电流，可以确定地壳层的电导率及其厚度等，以解决某些地质、地球物理问题。 4、了解各类岩石的磁性特征对磁法勘探的有什么意义？ 解答：磁法勘探是以地壳中不同岩（矿）石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律，用以查明地质构造和寻找有用矿产的地球物理勘探方法。因此，在磁法勘探前必须了解各类岩（矿）石的磁性参数，以分析总结工作区是否具备磁法勘探的工作前提，为工作方法的选择提供依据；另外，了解工作区各类岩（矿）石的磁性差异、差异大小、分布规律以及成因也是磁法勘探工作的布置和磁测成果资料的解释的重要依据。
第一章：地球物理仪器简史 1. 简述地球物理勘查仪器的基本要求与特点。 2. 什么是灵敏度、精密度、准确度？ 3. 我国什么年代开始生产测量垂直分量的磁通门磁力仪？ 4. 我国什么年代开始生产石英弹簧重力仪？ 5. 建国初期，我国使用的模拟光点记录地震仪是从哪些国家进口的？ 6. 我国从哪年开始研制数字地震仪？ 7. 浮点放大器数字磁带记录地震仪我国是哪一年在哪两个厂家研制的？ 8. 高密度电法勘探是哪个国家首先实现的？ 9. 高密度电法勘探仪的电极转换开关有哪几种？ 10. 我国哪个年代开始进行野外伽玛射线能谱测量技术及应用研究的？ 11.核辐射仪器主要分为哪几类？ 第二章：重力仪 1.简述绝对重力测量的工作原理. 2.绝对重力测量仪器距离和时间是用什么方法测量的？ 3. 我国计量科学院从年开始研制下落式绝对重力仪, 年制成准确度为±1g.u.的 固定式仪器。 4. 用于重力勘探工作中的重力仪，是什么类型的重力测量仪器？ 5. 为什么相对重力测量仪器比绝对重力测量仪器更容易制作？ 6. 相对重力仪主要由哪几部分构成的？ 7 .简述相对重力仪的工作原理。 8 相对重力仪是如何提高角灵敏度的。 9. 简述相对重力仪的零点读数法。 10. 简述影响重力仪精度的因素及消除影响的措施。 11. 在弹簧类重力仪中，按制作的材料不同可分为几大类？ 12. ZSM型重力仪结构有几大部分？ 13．试点评石英弹簧重力仪和金属弹簧重力仪。 14. 试述世界上生产重力仪的主要几家公司。 15. 试述CG-5自动重力仪的结构特点。 16.试述CG-5自动重力仪的工作参数。 17. 试述CG-5自动重力仪的工作步骤。 第三章：核地球物理仪器 1.试述天然放射性核素衰变常数的物理意义。 2. 什么放射性衰变的统计涨落现象？ 3. 试述α射线和物质的相互作用。 4.试述β射线及其与物质的相互作用。 5. 试述γ射线及其与物质的相互作用。 6. 试述中子与物质的相互作用。 7. 一台完整的核地球物理仪器，可分为两大部分，第一是 ，第二是 。 8. 常用的核地球物理探测器有：，，
地球物理勘查仪器研制及方法技术开发与发展研究 雷振英米宏泽 （中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所） 内容提要：本文概括了地质大调查以来，我国物探仪器研制与方法技术研究的成果总结和发展研究中的绝大部分内容，主要为重磁方法技术与仪器、金属矿地震方法与仪器、电法方法技术与仪器、地温调查方法技术、岩石物性数据库建设、地下物探方法技术与仪器及综合物探方法技术与应用等七大部分。从总体上凸显出近十年来地球物理勘查方法技术的创新发展高水平，成果实用化大提升的好形势。 1 前言 本文汇集了十年来我国地球物理勘查界院校、科研所、生产部门广大科技工作者完成的“物探仪器研制与方法技术研究”成果及其精华，反映出我国国内勘查地球物理的最新成就。根据我国矿产资源需要，结合国内外地球物理勘查发展形势，采用多方法、多层次研究适合我国矿产勘查的物探方法技术及其优化组合。包括：围绕找隐伏矿开展的新类型电磁法找矿试验研究，重要成矿区带电法快速普查研究，大探测深度阵列MT法研究等，以及相应成果的示范、推广；为提高我国物探仪器研发水平，成功研发了普查型双频激电幅相仪、单、三分量高温超导磁强计、高精度井中三分量磁力仪、高精度重力义等。这些具有自主知识产权的新技术、新仪器的成功研制与推广为我国复杂地质条件下的矿产资源开发提供了有力的技术手段，为我国地质勘查技术装备国产化水平上了一个新台阶。 本文最大特点是，通过两年系统地调研梳理与总结，对60多项研究成果进行了分门别类的汇集；既有专题研究的理论深度，又有方法的实用效果和地质效果，内容全面，重点突出，具有实用价值，将为“十二五”期间地球物理勘查的科研与生产的发展与进步提供了非常丰富有价值的资料，发挥它积极作用；有助于从事物探科研与生产技术人员扩展眼界、提高专业水平，有利于物