应用地球物理生产实习报告（重力、磁法、电法和地震部分）
专业：地球物理学
班级：230401班
学号：23040115
姓名：常银辉
二OO七年七月
目录
前言--------------------------------------------------1 第一章地质、地球物理特征-----------------------------2 第一节自然地理概况-----------------------------------2 第二节区域地质特征-----------------------------------3 第三节前人物化探工作程度及效果-----------------------4 第二章应用地球物理方法技术及质量评价-----------------5 第一节测地工作方法技术及质量评价---------------------5 第二节重力勘探方法技术及质量评价---------------------7 第三节磁法勘探方法技术及质量评价---------------------12 第四节电法勘探方法技术及质量评价---------------------15 第三章地球物理资料的处理与初步解释-------------------20 第一节重力资料的处理与初步解释-----------------------20 第二节磁法资料的处理与初步解释-----------------------20 第三节电法资料的处理与初步解释-----------------------21 结论与建议--------------------------------------------22 附图--------------------------------------------------23 附表--------------------------------------------------24
前言
1、实习的目的
应用地球物理教学实习是勘探技术与工程专业和地球物理学专业科教学实习计划的重要部分,是应用地球物理系列课程的教学内容,是教学实践的重要环节,是课堂理论知识的延伸和补充。
在完成应用地球物理原理与方法系列课程理论教学的基础上，通过教学实习，将理论和实际联系起来。使学生结合研究区的实际，学习并初步掌握应用地球物理勘探生产中普遍应用的常规野外工作方法和技术，了解实际生产的各个环节、各工种之间的关系，学习仪器操作技术，了解应用地球物理各种方法常规数据处理的流程，了解物探资料的处理和地质解释的方法步骤。
通过实践对物基本理论的解释和掌握，进一步验证、加深和巩固课堂学习的的理论知识。培养了学生的动手能力、独立分析和解决实际问题的能力。使学生学会客观的观察问题的方法，科学的思维方式，树立严谨的治学态度，实事求是的工作作风和开拓创新的的精神。以便将来能够胜任地球物理勘探工作和相应的科研工作。
2、实习的任务
在辽宁兴城市夹山地区进行1：2000地球物理勘探（重力、磁法、电法、地震数据采集和资料整理），通过对所测地球物理数据的初步处理，并结合区域地质概况进行初步解释，初步查明研究区内矿体的赋存状态（平面位置、埋深、产状），种类、品位，任务完成情况。
3、实习的要求
对本次教学实习要求学生了解根据地质任务进行野外工作设计的方法；要求学生掌握学校所提供的各种地球物理仪器的基本原理、结构、操作方法及常见故障的排除方法；了解物探测网的布置原则，掌握布设测网的工作步骤和方法，学会简单的测网布设与联测；要求学生独立完成测区的部分数据采集工作，较准确地获取每个物理点的原始数据；要求学会野外记录和填写各种计算表格，掌握精度分配的原则和单项技术指标的要求，确保所得到的数据真实可靠；学会物探数据的计算整理、改正，掌握各种地球物理方法数据处理的流程，完成实验区野外数据的处理工作，完成各种成果图件的绘制；通过分析研究区的地质、岩矿石物性和物探资料，初步掌握地球物理异常的地球物理解释和地质解释方法。学会描述物探异常的特征、圈定异常范围、做出合理的地质解释；掌握物探成果报告的编写。
第一章地质、地球物理特征
第一节自然地理概况
本次实习日期是7.11——8.4。实习地点是辽宁省兴城市夹山地区。
兴城市位于辽宁省西南部，地处华北和东北两大经济协作区的交汇地带，东邻锦州，北靠葫芦岛，西连山海关，南濒渤海辽东湾，地理坐标为E120°42′，N40°37′。在行政区上，该区隶属于辽宁省葫芦岛市。在地貌上，该区属于江西山地黑山丘陵的东部边缘，区域地貌为海滨丘陵。海拔高度一般为20——500m，相
对高差200——350m。最高点位于兴城市西北的九龙山，海拔558.7m。山体的总体走向为北东向，地势总体上西北高而东南低。发源于兴城市西北青山——大虹螺山一带的六股河、烟台河、兴城河和西北河，自西北向南流动，最终汇入辽东湾。
兴城市属于北半球暖温带亚湿润气候区。这里气候暖和，干湿相宜，冬无严寒，夏无酷暑。一月份平均气温为-8℃，7月份平均气温24℃，年平均 9℃，年降水量约620mm。暑期7-9月份，海水温度24℃，海滩沙面温度31-33℃。滨海地区环境优美，空中负离子含量4000个/ ，比一般城市都高出10~20倍。
兴城市交通发达，设施完备，公路、铁路、海运、空运形成了立体化的运输网络。京哈铁路、京哈公路和京哈高速公路横贯全境，交通十分便利（如下图）。
第二节区域地质特征
兴城地区前侏罗纪区域大地构造位置位于华北板块（华北地台）北部燕山沉降带东段。本区域地质构造发展史分为三个阶段:华北地块基底形成阶段、华北板块盖层的发展阶段和大陆板内变形活化阶段。
1.华北板块的基底形成阶段
在太古宙，本区形成了早期大陆型地壳，以海相中基性火山岩和碎屑沉积为主，太古宙晚期，这些早期大陆型地壳岩石在较深地壳层次发生中深区域编制作
用并有深成酸性侵入体形成。
古元古代时期，区内处于隆升剥蚀，形成山海关隆起。古元古代末发生吕梁远东，形成统一的华北板块区，同时伴有深成岩浆侵入及深成变质变形作用，表现为黑石岗岩体的侵入及构造片麻理的形成。
2.华北板块盖层发展阶段
中元古代——三叠纪，本区进行华北地台盖层沉积阶段，形成了三套趁机盖层：第一套为中、新元古代陆内裂陷槽沉积。中元古代长城纪早期本区沉积了常州沟——串岭沟期的陆地边缘相沉积物。兴城运动发生在长城纪内，并伴随有锦西岩体沿东西向断裂带侵入，是一次造陆运动。
第二套沉积盖层为早古生代，典型浅海碳酸盐建造。古生代寒武纪本区再度沉降。早寒武世为内源碎屑夹泥岩建造。中晚寒武世海侵区处于广泛的海侵期，以内源碳酸盐建造为住，为潮见带——潮下带地台相沉积。早奥陶世末期受加里东运动的影响，本区露出水面，风化剥蚀。
第三套趁机盖层为晚古生代晚石炭世至三叠纪，由晚石炭世、早二叠世海、陆交互相近海平原沼泽相沉积至中二叠世、三叠纪为大陆河流相沉积。
3.大陆板内变形活化阶段
中生代三叠纪末开始，稳定的地台发生了强烈的构造运动，使本区发生了大规模的褶皱、断裂和岩浆活动，板内变形，地台活化。
中生代三叠纪末期，以南北向对偶为主的印支运动形成了本区一些主要的东西向断裂构造和掀斜构造或者说大型的构造向斜盆地，岩浆活动规模不大，以闪长岩类岩株形式产出。燕山期本区发生了更强烈的构造运动，构造形迹方向明显发生了变化。以北西、南东对偶作用，形成了大规模的北东向断裂构造，以及伴随的大规模带，大杨和沟、盘道沟断裂带等显示地垒式的断裂构造，以及所伴随的大规模岩浆活动。早、中侏罗世以山间碎屑盆地为主，伴有中基性火山盆花。早白垩世本区形成了一套火山——火山碎屑岩建造，为大陆裂陷盆地沉积。
新生代以来，随着海盆地的不断下降、陆地的抬升，海陆差异性升降运动是这一时期的主要运动形式。第三纪全区处于剥蚀状态，无沉积形成。第四纪近海地区和山间沟谷地带，接受了黄土、砂砾石堆积，其他地区继续遭受风化剥蚀。
第三节前人物探工作程度及效果
兴城地区目前较系统的地区地质研究工作仍然是1966~1967年由辽宁省地质局区域地质测量队一分对完成的1：20万区域地质调查K-51-（25）（锦西幅）和K-51-（31）（兴城幅）。由于“文革”影响，其地质图说明书及其简陋。后来，20世纪80年代《东北地区区域地质表》编制；1989年《辽宁省区域地质志》以及1997年《辽宁省岩石地层》等辽宁省区域地质系列性总结工作对本区域地层、岩浆活动及构造有所概略总结。辽宁地矿局有关地质队还进行过区内数幅1：5万矿产地质调查工作。此外，有关研究所、地勘、矿山部门也在区内进行过一些专题性的研究工作。我院在20实际60~70年代也曾在区内进行过野外教学实习工作。总体看来，目前区内基础地质研究工作程度很低，仅依据有限的资料进行概略总结。
第二章应用地球物理方法技术及质量评价
第一节测地工作方法技术及技术质量评价
测地工作方法技术
物探测量就是按照物探设计要求以一定的网度布设物探测点，为物探工作确定物理测点或为化探工作确定采样点。物理观测点或化探采样点通常布设在一条直线上，称为物探测线，一个测区通常需要布设多条测线。为了控制测线的布设工作，一般首先布设一条或者多条物探基线，基线与测线构成物探测网。
本次教学实习，按照设计要求布设，为规则自由网形式布设的物探测网。
物探测网的编号：测点的编号用分数式表示，分母为测线号，分子为本测点的点号；分子与分母都由南向北、由西向东递增，如50 100代表100条测线上的第50个测点。本次采用双号法进行编号。
一、物探测网的布设方法
物探测网的布设可以通过如下方案进行：
1.测网法：是全仪器布设物探测网的方法。用于大比例尺物探测网的布设工作中，采用经纬仪直接布设基线与测线。
2.控制网法：用于小于1：10000的比例尺的物探测网布设工作中，分为控制线法与控制点法。控制线法：基线与控制线（控制线间距一般为物化探测点间距的5--10倍）用仪器布设，物化探测点由物探作业人员用罗盘与步测距离定出；控制点法：先布设基线，在从基点出发沿测线方向布设测线控制点，两点间距一般为物化探点距的2--5倍，相应测线控制点间物化探测点的布设同上。
3.地形图布设法：用于中小比例尺物探测网的布设工作中，地形图的比例尺大于物探工作比例尺。先将物探测网展绘到地形图上，在实地应用地形图将测网落实到实地上。
4．航片布设法：同地形图布设法。
5.GPS布设法
二基线的布设
布设基线首先拟定基线位置，确定起始点，然后确定基线方向，进而延长方向线，按基线点距确定基线点。
1.拟定基线位置：要考虑下列条件：对测线起控制作用；基线接近控制点，以便于测设或联测，尽量避开地物繁多或地形复杂地区，以便于施测。拟定基线位置，通常先在地形图上设计。如果是非固定网，根据实地情况还可以稍加改变基线设计位置。
2.确定起始点：起始点可以是基线上的任意点，通常也可以在图上选定，其条件是：便于测设或连测，点位安全，便于延长基线。另外，按设计要求，也可以在实地选定。
3.确定基线方向：根据要求或用罗盘给出基线概略方向，或者用前述的测设方向的方法来布设；此外还可以通过太阳高度法或时角法测定方位角来布设。
4.测设基点：在测站上按基线方向和基点距定出基点位置，同时钉木桩或铁钉，
并写点号插标志旗。
5.转站：因地形条件不便于继续延伸基线时，“前尺”员要及时选择既便于安置仪器又便于观测的转站点。转站点间距，同样用光电测距进行。转站后的基线方向，如果是折基线，可用一个盘位或两个盘位测设，如果是延长基线，常采用下列几种方法布设：一次倒镜法或一次平转法。
6.埋石：为了固定测网和异常位置，以便于今后恢复测网以及进一步布设地质、探矿工程和物探工作，需要埋石。埋石范围包括测网的四角点、基线端点、异常点及其它有价值的点等同。在同一基线上应至少保证有两个埋石点能通视。埋石后须绘“点之记”，即对其周围绘一张大比例尺地形草图，以便今后寻找。
7.联测：测网联测主要目的是控制测网取得统一坐标系，为地质、物探成果和地形图吻合提供数学基础。
三、测线的布设
基线布设完毕经过校验合格后，方可布设测线。测线一般闭合于相应两基线点之间，布设方法与基线布设相同，只不过精度要求较低。测线闭合差要求小于2米（本次实习），延长方向测线一般采用一个盘位进行，距离测设采用测绳丈量。经纬仪安置在某一基点上，照准另一个基点，平转90度，即可得到测线方向，然后用测绳按规定点距布设测点（本次实习测点点距20米），用钉有红布条的木桩予以标记点位，并在红布条上注记相应的点号。一条测线布设完毕后，须实地量出测线闭合差交验工作的质量。
在测线布设过程中，经常会遇到测线方向上存在障碍的情况出现，一般可采用如下几种方法来穿越障碍物：等腰三角形法；直角法；直角三角形法；小角度转折法。
四、基线与测线水准测量
基线测量采用S3级水准仪按四等水准测量模式进行，基线水准路线布设成起闭与同一基线点的闭合水准路线。进行四等水准测量的外业施测工作时，在一测站上水准仪照双面水准尺的顺序为：
[1].照准后视尺黑面，读取上下丝与中丝读数；
[2].照准前视尺黑面，读取上下丝与中丝读数；
[3].照准前视尺红面，读取中丝读数；
[4].照准后视尺红面，读取中丝读数。
以上顺序简称为后-前-前-后；注意：每次中丝读数之前，必须使附和水准器气泡居中，并保证前后视距大致相等，以消除或减小水准管轴不平行于视准轴产生的视差及地球曲率和大气折光的影响。观测与读数要求见物化探基线与测线水准测量限差表。
测线水准测量采用S3级水准仪按等外水准测量模式进行，每条测线水准路线布设于两基线点之间构成附和水准路线，不必要把每个测线点读连接进行水准路线中，测线点的高程可通过插前视方法进行。进行等外水准测量的外业施测工作时，在一测站上水准仪照准水准尺的顺序为：
[1].照准后视尺黑面，读取上下丝与中丝读数；
[2].照准后视尺红面，读取中丝读数；
[3].照准前视尺黑面，读取上下丝与中丝读数；
[4].照准前视尺红面，读取中丝读数；
以上顺序简称为黑-黑-红-红；注意：每次中丝读数之前，必须使附和水准器气泡居中，并保证前后视距大致相等，以消除或减小水准管轴不平行于视准轴产生
的视差及地球曲率和大气折光的影响。观测与读数要求见物化探基线与测线水准测量限差表。
物化探基线与测线水准测量限差表
等级仪器类型视线长
度（米）前后视距
差（米）
前后视距
累差（米）
黑红面读
数差（毫
米）
黑红面高
差之差
（毫米）
四等 S3 100 3.0 10.0 3.0 5.0 等外 S3 100/150 10.0 50.0 4.0 6.0
第二节、重力勘探方法技术及质量评价
一、重力勘探的准备工作
重力勘探的准备阶段包括接受地质任务、收集资料、实地踏勘、施工前的仪器准备试验、编写技术设计、上级主管部门批准等项内容。为了保证仪器测量精度，重力仪在正式投入生产之前应进行必要的性能检查和常规检查。常规检查包括测程的检查与调节、纵横水准器的检查调节和水泡曲线测试、灵敏度的检查和调节。重力仪的性能试验包括零点位移的检查（静态试验和动态试验）、多台仪器的一致性试验、以及仪器格值的检查和重新标定。
二、重力数据的野外采集
重力数据的野外采集包括：重力基点网的联测、基点网的条件平差、基点网的精度评价、普通测点的观测和精度评价等项内容。
（一）重力基点网的联测
1.重力基点网的设立原则
重力仪存在零点漂移的问题。位移大小只有在基准点上先后两次读数做比较才能确定。这个基准点称为基点。当测区的面积很大时，只设一个基点工作很不方便，为了控制普通点的测量精度，减少误差积累和提高效率，须设立读个基点。这些基点相互联系就组成了基点网。此外，重力测量往往是相对测量仪器测出的异常需在全区内选一个基准点为异常的起算点，这个起算点又称为总基点。
基点网的设立原则如下：
①基点网联测应全部按闭合环路进行，当需要建立多个环路时，每个环路中包含相邻环路中的基点数不得少于两个，以便统一平差。
②根据仪器零位变化的最大的线性时间间隔和交通运输条件等情况确定基点分布的密度和网形，在保证精度的前提下应尽量减少基点的个数。基点网中的基点一般要均匀分布在全区，在地形条件差的地段要增设基点，同时基点要有统一编号。
③基点应选在交通方便，标志明显，地基稳固、干扰小、易于永久保存的地点。
④基点网联测应使用完善而迅速的交通工具，可采用一台仪器多次重复观测或多台仪器重复观测。
2、重力基点网的联测方法
基点网联测应全部采用重复观测的方法，常用的有三程循环观测和重复观测等方法。
①三程循环观测法
为了提高精度，尽量保证重复时间相近，多数基点网联测所采用的三程循环观测路线方法，即采用A→B→A→B的观测路线，这样的方式可以分别计算出A、B基点间两个非独立增量来，最后由这两个非独立增量的平均值计算出该段的总平均值，称为一个饿独立增量。
②重复观测法
是先从一个基点出发依次按顺序进行测量，到最后一个基点后按原路线返回再依次重复测量。
3、重力基点网段差值的计算方法
各相邻两基点间（一个边段）的重力差值称为段差。采用解析法或图解法都可以消除仪器零点漂移后的重力段差值。
如下为解析法求取断差值:
（二）重力基点网的条件平差与精度评价
1、重力基点网的条件平差计算
基点网中基点的段差得到之后，根据闭合圈的闭合差确定是否需要进行平差。平差的目的是合理修改测出的段差值，最终保证基点网中的每一闭合圈的闭合差均为零。如下为重力自由基点网以各边独立增量的个数为条件进行平差的过程：
①绘制基点网分布图：首先在各边的外部（以所在的闭合为准）标出平均重力增量及变化方向（箭头指向重力值减小的方向）。然后求出各闭合圈的闭合差，以g.u.为单位。闭合差等于圈中顺时针方向增量之和减去逆时针方向增量之和，并写在闭合圈中央，同时把权Pi（Pi等于第i条边独立增量的个数）写在各边段上。
②列出改正数条件方程式
设基点网由r个闭合圈组成，各闭合圈闭合差分别为Wa,Wb,Wc.......Wr.把各圈每一边待求的改正数Vi编上序号，则可列出r个方程式。系数的符号按各圈边段箭头方向确定，顺时针方向取正号，反之取负号，则有：
..................................
③建立联系数法方程式
…………………………………………………..
④解法方程组
解得系数Ka,Kb.
⑤计算各边改正数值Vi
将算出的联系数Ka，Kb和第i边的权的倒数1/Pi代入下式
⑥计算平差后的各边重力增量值（段差值）
首先将算出的个边改正数Vi值写在基点网示意图相应的边上。各边的重力增量（联测的平均值）Li与Vi的代数和，并用Xi表示，即平差后的重力增量值Xi 为：Xi=Li+Vi
利用平差计算出来的各圈闭合差应当等于零。但由于改正数Vi值四舍五入等原因，闭合差有时不为零，而有微小差异时可作适当调整，将不符值分配在不与邻圈接界的权较小的边上即可。一般这种差异的分配原则是：a分配在非公共边上；b应分配在P较小的边上；c当权一样时分配在段差较大的边上。
⑦平差后各基点重力值的计算
各基点重力值是由各边平差后的重力增量值推算而得，因此它是各边重力增量的线性函数，我们称为增量值函数G。
（三）重力基点网的精度评价
1.求单位权中误差
其中r为闭合环个数;Pvv为各边段权系数与改正数乘积的和,它也可由闭合差和联系数计算求得.
2.平差后各基点重力值误差计算
①转换系数的计算
解方程组可得到 ,
②计算平差值函数的权倒数
③计算平差后各基点重力值误差
计算公式如下:
3.求基点网的精度
各个基点的精度求出后，用整个网内最弱点的误差表示基点网精度。
（四）普通点的观测和精度评价
1普通测点的观测
普通测点一般采用单次观测的方法，每个工作单元首尾必须连接基点，即从某一个基点出发经过一些测点后回到该基点或到另一个基点的闭合观测，两基点间观测的时间不能超出仪器零位变化为线性范围的最大时间间隔。在工作过程中，如发现仪器受震或读数变化时，必须返回到前一测点重复检查后在继续往下测量，如有突掉情况作突掉改正。
2 野外实测数据的混合零点改正计算
使用重力仪在野外普通点上进行观测时，其读数的变化即包括了测点间相对重力的变化，也包括了仪器本身零位的变化，还包括了重力场随时间的变化。为了消除仪器本身零位的变化和重力场随时间变化的综合影响，所进行的改正称之为混合零点改正。
在测量过程中利用两个不同基点（或同一个基点）进行控制，不但可以计算掉格系数，而且同样可以计算出各测点的混合零点改正值，其公式为：
式中，为第i个测点上的时间读数；为首基点读数时间；K为掉格系数其表达
式为：
式中：C为重力仪的格数，直接显示数字的仪器C=1；为尾基点读数；为首基点读数；为尾基点读数；为首基点重力值；为尾基点读数时间；为首基点读数时间；
进行混合零点改正和求取测点重力值的步骤如下：
①计算各测点相对首基点的读数差，式中Si为该测点的平均读格数；
②求取重力差；
③计算随时间的零点位移率，即掉格系数K；
④求出混合零点位移改正值；
⑤根据各测点相对首基点的读数时间差，计算出各点改正后相对于首基点的重力差值；
⑥将各测点相对于首基点的重力差值加上首基点的绝对重力值即可求出该测点的绝对重力值了。
注：当野外工作一天中对三次或更多次基点时，应以相邻两次基点观测时间间隔为一段，分段进行计算，中间个各基点即作为前一段的尾基点，又作为下一段的首基点。
3 检查点的观测和精度评价
为了检查普通点上观测的质量，需要抽取一定数量的测点进行检查观测，一般检查点数应占总点数的3—5%。检查点的分布应做到时间上和空间上都大致均匀，即每天的观测或每一条测线都应受到检查。检查应及时进行，以便及时发现问题。检查观测是应严格做到一同三不同（同点位、不同仪器、不同时间、不同操作员）或二同二不同（同点位、同仪器、不同时间、不同操作员）。
普通测点的观测均方误差，以检查观测来评定，使用经过混合零点改正后的原始观测值和检查观测值计算。
4 补充观测
按原设计点距进行观测时，若发现异常变化较大，即可临时决定加密点距进行补充观测。
三重力勘探仪器简介
在本次实习中用到的重力测量仪器是ZSM-Ⅲ型石英弹簧重力仪。
1、ZSM-Ⅲ型的组成：
它是在地面上测定重力加速度值相对变化的一种高度精度仪器。仪器的弹性系统用石英玻璃制成，采用零点读书方式，设有精密的自动温度补偿装置。ZSM-Ⅲ型石英重力仪由弹性系统、光学指示系统、保温隔热系统等组成。基本的组件有：面板、计数器、目镜筒、水准窗、灯泡、开关、电池盒及角螺丝。
2、ZSM-Ⅲ型的主要技术参数：
测量精度ε≤±0.3g.u.
读数精度±0.1g.u.
读数器读数范围 0000.0—3999.9
格值 0.9—1.1g.u./格
测量调节范围 >40000g.u.
亮线灵敏度 16—20g.u./刻度偏一大格时
混合零点掉格≤±1g.u./h
格值线性度≤±1/1000
3、ZSM-Ⅲ型石英弹簧重力仪的基本原理
在仪器水平条件下，调节读数弹簧，使重荷的指示丝指示与零线重合，仪器处在水平位置，通过光学系统反射到刻度片中与其零线重合，此时在读数器上读出的数即为该点的重力值。
4、ZSM-Ⅲ型石英弹簧重力仪操作步骤：
①将仪器的底盘放平、放稳。
②小心将仪器从减震箱中取出，轻轻的放在底盘上，并利用底盘凹面粗略调平。
③用右手扶住仪器，用左手提起照明电源开关。
④旋转水平调节螺丝，先调横水准器气泡居中，后调纵水准器，水平调好后，在整个操作过程中，切勿按压仪器面板。
⑤观察目镜茼亮线的位置，当亮线在刻度片零线左侧时，应顺时针方向旋转计时器旋钮。为了避免齿轮和螺距间隙对读数的影响，每次读数时，总是保持同一旋转方向使亮线与零线位置。两者重合后，记下此时计数器上的读数。
⑥将计数器逆时针方向旋转半周，使亮线偏离零线。重复步骤5。
⑦重复步骤6，直到三次连续读数间的最大差值在允许范围内为止。
⑧检查纵、横水准器，如气泡偏离居中位置不超过允许值，则按下照明开关，并记下此时的时间。
⑨最后，将仪器轻轻提起，小心的放回减震箱中，以便转移到下一测点进行观测。
第三节磁法勘探方法技术及质量评价
磁法勘探野外工作是整个磁法勘探工作的主要环节，它是通过磁力仪在野外进行观测获取磁异常资料，通过对磁异常资料的处理和地质解释，达到利用磁力仪勘探解决地质问题的目的。
磁法勘探的野外教学实习就是完成学习掌握这一阶段工作的重要教学环节。磁法勘探野外工作主要分为现场勘探、野外施工设计、野外施工和磁测资料的初步地质解释等阶段。
一、仪器一致性的检测
仪器一致性的观测方法如下:
1.选择一个有100~200nT磁场变化的地区,确定10~20个点。
2.在早晨或晚上日变较小的情况下进行观测。
3.所有参加野外观测的仪器严格按操作步骤在所确定的点进行往返快速观测，在观测中应尽可能保持点位一致、仪器高度相同、避免一切人为干扰。
4.室内计算采用混合改正的方法，计算出各测点相对某固定点的差值。
5.用计算每台仪器的均方误差（单台仪器一致性），用
计算出多台仪器的总的均方误差（多台一致性）。式中：n为观测点数；
m为单台仪器往返总的观测次数，这里m=2n;
k为某一观测点上，所有仪器往返的总的观测次数；
为第i点上多台仪器往返观测的平均值。
二、基点、基点网、及基点连测
与重力测量一样，开展任何磁测工作都要先建立基点，基点可分为总基点、基点和分基点。基点的作用、选择（参见磁日变站选择）及基点网的联测、平差也与重力测量相同。
三、野外观测方法技术
1、磁力仪的基本原理和简单操作方法
本次实习用的是CZM-2型质子旋进式磁力仪。
⑴原理：CZM-2型质子旋进式磁力仪是由仪器主体、探头和电源三部分组成的。感知外磁场的部件成为探头，是由一盛满含氢溶液（水、煤油、酒精等）的圆柱体，外面是围绕柱体缠绕的线圈组成。利用含氢溶液中的氢质子磁矩在外磁场作用下呈现顺磁性的特点。水平探头在垂直于地磁场T的方向上加一个很强的人工磁场（由线圈中1-2A），则垂直于T的方向上氢质子便形成较强的宏观磁矩（此过程为极化）。当突然切断电流时，由于氢质子自旋，宏观磁矩并不立即倒向方向而是绕着地磁场T的方向进动。旋进的角频率和地磁场的大小成正比。。其中为质子的磁旋比，是一个稳定的常数（0.267513HZ/nT）。
由于宏观磁矩旋进时切割探头中的线圈，因此在线圈中产生与旋进频率相同的感应电压，很明显，测出这一感应电压讯号的频率就测定了地磁场总强度的绝对值。
⑵CZM—2型质子磁力仪操作方法
①将电池盒的连线与主机电源插座接通后，开启电源开关。
②接通电源后（先不要接探头线），进行自校检查，其方法是先将开关掷向‘自校’位置，然后按动一下极化开关（微动开关），经4秒左右时间，显示器上显示出49152的数字（即表示自校正常），说明倍频器及记数显示系统等工作正常。
③自校正常后，将探头线与主机探头插座接通，探头轴线置于东西向，参照测程分布表。选择测区的正常配谐档，按动一下极化开关，经4秒左右时间，显示器就显示出地磁场总强度的绝对值，连续几次按动机化开关，如果显示的数字重复即可开始磁测工作，如重复性较差则应交换探头及配谐档，选择重复性最后的档位进行工作。
④每一观测点应连续2-3次数，如两次重复可不必读第三次，将两次读数的平均值计算出来，即为该点的地磁场总强度的绝对值。
⑤野外工作时需2人，一人持探头，一人操作兼记录，持探头者应去掉身上一切磁性物体并与操作者间的距离要大于4米，探头轴线应为东西方向。
⑥在野外进行测点观测过程中，有的测点可能在异常区，其磁场可能与基点的正常磁场相差较大，此时应依磁场的变化规律，改变配谐开关的位置。在某一测点上，一般相邻的三档均可能正确读数，但必有一档重复性更好一些，应选该档。要注意，在异常梯度大的点上不应过分的要求读数的重复性，梯度过大会使读数重复性变坏，甚至无法获得正确读数。
⑦当天工作完成后立即拔下电源插头。
⑶仪器性能及优缺点
该仪器定点重复测量误差±2.0nT，测量均方误差±1.5nT，测程3.2—7万nT。测量梯度不得大于150nT/M。
2、日变观测
高精度磁测必须设立日变观测站，观测地磁场的日变化和短周期的地磁扰
动，以便消除他们对野外磁测的影响，这是保证磁测精度的一项重要措施。日变观测站地址的选择条件是:
①驻地附近；②磁场平稳（在半径为2米及高差1米范围内磁场的变化不超过设计总均方误差的1/3）；③无人文干扰(如建筑物、工厂、汽车等)；④地基稳固。日变观测所用的磁力仪的精度应与野外磁测所用的仪器精度相同或更高。CZM—2质子磁力仪读数的时间间隔为0.5—1分，最长时间间隔可达5分钟。日变站的观测开始时刻要早于出工的第一台仪器，而结束时刻要晚于收工的最后一台仪器。日变和短周期地磁扰动随纬度而变化，一个日变站的有效控制范围与磁测精度有关。通常在半径50—100km范围之内，高精度磁测日边站最大有效范围以半径25km为宜。
3、野外磁测
在野外磁测的各项准备工作就绪后，就可以开始野外磁测。每个小组的磁测都开始于基点，结束于基点。每个组在基点观测以前都要与日变站核对手表，每4个小时左右在基点上观测一次，观测时点位要准。在地磁场总强度绝对值的磁测中，每一个点都要纪录点线号、时间和读数等，CZM—2磁力仪读数要精确到1nT；基点上要四次读数，读数误差不超过±2nT；测点上一般读数两次，读数不同则读第三次。
四、岩（矿）石标本的磁参数测定
磁参数指磁化率和剩余磁化强度Mr，k是纯量，Mr是向量，因此为测量出标本磁性的大小和方向，必须采集定向标本，即采集前在露头上标出磁北方向和铅直向下的方向。
1、准备工作
①将特制的测量磁性的仪器架放好、调平，放上罗盘，定好方向，将标本托架，旋转至磁针静止方向，并将托架倾斜方向调至同当地磁场方向一致后锁紧，此时探头应在磁东西方向。
②在标本中心建立起空间直角坐标系。
2、测定步骤：
①读取To（未置标本的读数）；
②将标本置于标本托板上，设Z轴朝斜下方时的读书为T1，朝斜上方时读数为T2对X轴和Y轴也可以读取T3、T4、T5和T6；探头中心位于标本磁矩X、Y、Z 分量的高斯第一位置。
③读取T0`（取下标本）；
④量取标本中心到探头中心的距离R（以米为单位）；
⑤量取标本的体积；
3、计算磁参数的公式
计算标本视磁化率的公式为
计算剩余磁化强度大小的公式分别为：
计算剩余磁化强度偏角和的公式分别是：
…
4、技术及精度要求
①（T1+T2）/2，（T3+T4）/2，（T5+T6）/2应分别大于等于To；
②标本中心与探头中心距离R应小于等于0.45米；
③|To-To`|≤2nT；
④按一定比例进行重复测量，计算视磁化率和剩余磁化率的相对误差。
第四节电法勘探方法技术及质量评价
野外作业准备
一、仪器设备的检查与维护
1、发送机、接收机、发电机在工作前应系统检测其各项技术指标没，在驻地试运行，确保安全、稳定可靠地工作。
2、用于实习的导线，特别是旧导线要认真检查有无破损点和断点。
3、对棒状铁、铜制电极要进行除锈处理，使电极表面光亮，减少电极的接地电阻。
4、在激发极化法中，使用的不极化电极极差应小于2mV，内阻小于1000Ω，并将不极化电极放在盛有硫酸铜溶液的容器中，电极并联起来以备使用。
二、装置形式、电极距及电极排列方向的选择
（一）电剖面法装置和电极距的选择
在电剖面法中常用的装置有联合剖面装置、对称四极装置和中间梯度装置等。选择装置的电极距应遵循的原则是：①一般要考虑被探测对象顶部埋深。②覆盖层的电阻率。探测低阻覆盖层下的地质体要选用较大的供电电极距。③表土电性的不均匀程度。④为了获得探测对象的多种信息，可选用多组电极距观测。⑤为了工作方便，通常取点距的整数倍。⑥选择电极距应在已知地质剖面上进行必要的试验工作。
1.联合剖面装置
装置形式为两个对称的三极（AMN和MNB）装置所组成，测量电极MN和无穷远电极C是共用的。
①当探测对象的规模与埋深不清楚或变化范围较大时，应尽可能设计多种电极距进行观测，其极距变换值不小于2为宜。
②“无穷远”电极一般应垂直测线方向布设，要求它与最近测线的距离不小于的5倍，当需要沿测线成斜交方向布设“无穷远”电极时，一般应超过的10倍。
联剖装置的K计算公式为：，联合剖面法通常用于寻找良导脉
状地质体的位置及产状。其优点是异常幅度大，分辨能力强，如交点明显，缺点是效率低，地形影响大，一般在详查阶段中使用。
2.对称四极剖面装置
装置形式为AMNB沿测线对称O点分布。该装置供电极距主要根据工区基岩顶板或探测对象顶部对象顶部的平均埋藏深度或疏松层的平均厚度H来确定，供电电极距至少应为探测对象顶部埋深的4~6倍；测量电极距应小于探测对象顶部埋深，但不宜超过。
对称四极剖面法K的计算公式为对称四极剖面法通常用于了解
基岩起伏，不同岩性接触面和古河道等。其特点是曲线形态简单、易识别、异常幅度小，受表土不均匀和地形影响小，效率高。
3.中间梯度装置
中间梯度装置属四极不对称装置。供电电极AB固定，测量电极MN在AB中间的1/3或1/2范围内逐点移动测量，且可以一线供电多线测量，但最远的测线与供电线之间的距离不允许超过AB/6。对于主剖面，装置系数K计算公式为：
中间梯度法由于AB电极中间部位电场校均匀，对于直立高阻岩脉，产状平缓的地阻矿体的视电阻率和视极化率异常较为明显。鉴于该方法每敷设一次供电电极，可以同时沿几条相邻剖面进行测量，工作效率高，常用于面积性普查。（二）电测深法电极距系列及电极排列方向的确定
在电测深中常用的装置为对称四极装置。由于电测深装置的测量结果是表示在模数为6.25厘米的双对数坐标纸上，为使各电极距在取对数后间隔均匀，分布大约为1厘米，相邻两极距的比值通常选择为1.5。最小极距（AB/2）应小于第一层的厚度，并至少用二、三个极距来测得该层的电阻率，以保证出现左支渐近线，在选择最大的AB/2极距时，必须使被研究的标准层清晰的表现在测深曲线上。本次实习的电极距的分布表如下：
便。在同一测区的电测深点的电极排列方向应大体相同，并和剖面方向一致，当地形坡度大时，应尽可能使电极排列方向与地形等高线平行。
电测深装置主要用于研究地电断面垂向的变化情况，确定水平（或小于20度）地层的埋藏深度和产状，研究第四纪覆盖层厚度及基岩起伏情况。
野外工作方法
一、测站布置
1、测站是野外作业中枢。剖面测量时，测站位置应尽量靠近观测地段的中心，以便控制测区较大的面积。测深测量的测站尽可能布置在测点附近。通常选择在视野开阔，地势平坦，通行方便，避风干燥处。
2、检查仪器和控制面板线路连接情况，并检查仪器及通讯设备的电源及工作状态是否正常，检查通讯设备授话和收听效果。
3、检查仪器、导线及线架是否漏电并记录检查结果
4、核对各电极的点、线号
5、导线敷设。电极接地结束后，利用通讯设备与跑极员取得联系，先插好测量线插头，确认测量线完好后，再接好供电线插头。粗略测试供电回路电阻并进行供电，选择合适的工作电压、电流，匹配好平衡负载。
二、导线敷设
为了防止导线敷设不当而引起电磁耦合，电磁感应或导线漏电，导线敷设应遵从下列规定：
1、供电、测量导线敷设不允许相互交错敷设，应尽可能分列于测线两边，并保持一定距离。
2、测量导线一般应避免悬空架设
3、电线接头处应确保接头牢固和外皮绝缘良好
4、测量导线应尽可能远离高压输电线
三、电极接地
棒状电极接地通常应遵循以下原则：
1、电极应尽量靠近预定接地点标志，垂直地表打入地下，并与地层密实接触，以减小电极的接地电阻。
2、电极入土深度一般应小于电极至MN中点距离长度的1/20，当电极距很小时，也应不超过1/10
3、当单个电极接地不能满足野外作业要求时，应采用多根电极并联成电极组
4、供电电极的数目应根据供电电流和接地条件而定。单根电极通过的电流强度以不超过0.1A为宜，以减小电流不稳现象。
不极化电极接地的技术要求：
1、应在接地点挖电极坑，坑内不得留有碎石和杂草，地表干燥时，应以前半个小时在坑内浇水。
2、不极化电极不可埋设在流水、污水或废石堆中。布设时，还应尽量减小两极温差，所有电极应避免日晒。
3、当接地点受自然条件限制要移动电极布设位置时，其移动方向应垂直测线，其移动距离不应大于观测点点距的1/5。
4、自然电场法的电位装置测量时，基点的电极（固定极）接到测量仪器的N端，测点的电极（流动极）接到测量仪器的M端。
四、漏电检查
在野外作业中，测量仪器、供电线路、测量线路中的任何一部分都会对观测结果造成误差，因此，必须适时进行漏电检查。
1、电法野外观测之前和结束之后，均应对仪器和导线的绝缘性进行系统检查。
2、仪器的漏电检查
3、开工前对导线的漏电检查
4、当仪器设备在观测现场无法满足2和3所规定的绝缘指标时，应进一步对供电系统和测量系统进行漏电检查
五、测站观测
野外观测方法分为基本观测、重复观测、检查观测和系统观测。
1、基本观测及技术要求
基本观测又称为原始观测，其观测结果是原始资料的重成部分。
（1）对电阻率法基本观测的技术要求
①供电电压不宜低于15V，以免因低压供电电极极化缓慢致使供电电流不稳；同时供电电压低将造成极化电压所占比例增大，影响观测精度。
②在观测进程中，应将供电电流的变化控制在±2%以内。
③对于单个测回，应采用短暂而相同的观测时间，以避免观测过程中电极极化引起电流变化以及某些地质体的激电效应给观测结果带来的影响。
④应选择合适的测程来度量输入信号，一般以指针偏转不少于表头刻度的1/3为宜。
⑤供电电流和总场电位差应尽量估读至三位有效数字；视电阻率值应算至三位有效数字。
⑥当变换测量极距观测时，应当在测量极距被改变的两相邻供电极距上同时获得两组测量电极距的观测值。
（2）对激发极化法的基本观测的技术要求：
①在供电过程中，供电电流变化不得超过2%。
②供电时间的相对误差不得超过5%。
③断电后，某一瞬间的二次场电位差一般不小于0.5mV。
④观测供电电流、总场电位差和断电后，某一瞬间二次场电位差时，应尽量读取三位有效数字，直读视极化率时，读取到小数后一位。
自然电场法在一个野外工作日开工之前，须测定不极化电极的“开工极差”不得超过±2mV。当整个工作日结束之后，应测量不极化电极的“收工极差”，“收工极差”不得大于5mV。
2、重复观测
不改变操作者和观测条件而对该测点进行再次的观测叫做重复观测，即在读数条件比较困难、单次观测难以保证精度的情况下，通过增加观测次数，使最终的结果符合精度指标。
（1）电阻率法在下列情况下需要重复观测
①当读数小于0.3mV或0.3mA时。
②电测曲线的突变点，与相邻测线对比显得无规律的测段。
③电测深作业，当供电电极距超过500m时，应进行重复观测。
视电阻率的重复观测应符合下列要求：
①在参加统计的一组观测结果中，最大值和最小值之差相对二者的算术平均值应不超过，其判别式为：
式中n为参加平均的视电阻率值的个数，M为设计的无位均方相对误差。
②在一组重复观测数据中，误差过的观测数据可以舍弃，但必须少于观测次数的1/3。
③重复观测应改变电流，但不改变接地位置及条件。
④对一组重复观测的有效数据取其算术平均作为该点最终的观测数据。
（2）激发极化法测量出现下述情况之一者，需要进行重复观测
①断电后某瞬间的二次场电位小于1mV.
②当采用短导线工作方式直读视极化率时，表征二次场衰减特性的衰减系数ɑ超过在相应地质条件下常见值的允许范围。
③在观测过程中发现有明显干扰现象，单次观测难以保证最终结果精度时，视极化率的重复观测应符合视电阻率重复观测的四点要求，但其误差判别式为：
式中M为设计的无位均方相对误差，n为参加平均的视极化率的个数。
当用均方误差衡量质量时，
式中ε为设计的无位均方误差。
（3）自然电场法在困难条件下进行重复观测
自然电场法的重复观测也应符合电阻率法的有关规定。但其误差判别式为：
式中，分别为该组观测数据的极大值和极小值；Δ为设计的平均
绝对误差。
六、检查观测和系统检查观测
1、检查观测是改变工作条件的重复观测，即操作者本人对已完成的原始观测点或极距进行的抽样检查或对质量有疑义地段或极距的检查。
2、系统检查观测是指对于基本观测进行所进行的全区（或分区）性同精度系统性检验，是改变操作者和观测条件的独立的检查和观测。
3、工区观测质量和精度
①电阻率法
电阻率法观测的精度按均方相对误差M来衡量，计算均方相对误差的公式为：
式中，分别为第i点供电极距的基本观测数据和检查观测数据；n为参
加统计计算的测点数或视电阻率观测数。
②激发极化法
激发极化法系统检查观测的精度，除低极化率背景段外，均按均方相对误差M
来衡量；计算均方相对误差的公式为：
式中与分别为第i点供电极距的基本观测数据和检查观测数据；为
和的平均值；n为参加统计计算的测点数或视极化率观测数。
在低极化率背景段（视极化率小于等于30%），系统检查的精度，按均方误差ε
衡量，并应满足ε≤0.2%的精度要求。其计算公式为：
式中各个物理量意义同上。
③自然电场法
自然电场法系统检查观测精度按平均绝对误差衡量，平均绝对误差的计算公式为：
重磁勘探复习资料
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一．地球重力场 1.重力C F G ，其中引力R R m Gm F 3 21；惯性离心力r m C 2 2.mGal u g s m 5 6210.10/1 3.试绘出图1.1中A 、B 、C 各点的引力、惯性离心力和重力的方向。 地球质量对它产生的引力为F,方向大致指向地心。物体A 随地球自转而 引起的惯性离心力为C 。引力与惯性离心力的合力G 就是重力。 4.将地球近似看成半径为6370km 的均匀球体，若极地处重力值为 9.8m /s 3 ，试估算地球的总质量为多少? 在极地处的重力只沿自转轴方向有分量，可近似为2 /GM R g 则 Kg G g R M 2411 62210965.510667.68.9106370 二．重力异常 1.由正常重力位推算得到的在正常椭球面(水准椭球面)上的重力公式称为正常重力公式。基本形式如下: ;β 8 18 1 ; g ;g )(φ g )2sin sin 1(21p e 212为地球扁率为地球的力学扁率为两极重力值为赤道重力值处的正常重力值 ；为计算点的地理经纬度 e e p e g g g g g 正常重力公式：2 2 2 m/s ) 2φ000005sin 0. -φ0053024sin 0. + 1 780327( 9. = g 2.重力异常基本公式 重力异常就是剩余质量的引力位沿Z 方向的导数,即 v z z y x d d d z G V z V g 2/3222])()()[()( 当剩余密度是均匀的时,则可提到积分符号之外,即有 d d z x z G z x g S 2 2)()() (2),( 1.水准面：平静的海洋面是一个重力等位面, 称为大地水准面 2角灵敏度：单位重力的变化所能引起的平衡体偏角的大小。（偏角越大,则表示仪器 越灵敏） 3.布格异常:包含了壳内各种偏离正常密 度分布的矿体与构造的影响, 也包括了地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损(山区)或盈余(海洋)的影响。 4.地磁台:连续地测定地磁要素绝对值及随时间变化场值, 其有固定的测点, 称为地磁台 5.地磁脉动：是一种地磁场的微扰变化, 它具有准周期结构的特点。 6.磁化强度：均匀无限磁介质受到外部磁场 H 的作用, 衡量物质被磁化的程度 7.混合改正:由于日变温度及零点掉格三 者混在一起反映在观测数据中, 也可以把 三项影响并成一种综合影响, 一次消除称 为混合改正。 8.二度体：即沿走向为无限长的物体 9.区域性异常：往往与大的区域构造或火 成岩分布等因素有关 10.解析延拓：根据观测平面或剖面上的重力异常值计算高于(或低于)它的平面或剖面上异常值的过程称为向上(或向下)延 拓。
电法勘探作业题 1.简述影响岩、矿石电阻率的主要因素。 2.根据电阻率串并联的关系，推导层状岩石沿层理方向和垂直层理方向的电阻率公式ρn 和ρt。 3.地面上两个异性电流源A(+I)和B(-I)供电，在地下均匀半空间建立稳定电流场，试回答 下列问题： (1)求A、B连线中垂线上深度为h处的电流密度J n的表达式。 (2)计算并绘图说明深度为h处的电流密度随AB的变化规律。 (3)确定电流密度为最大时，供电极距AB与h的关系。 4.画图说明地下半空间水平、垂直和倾斜电偶极子所产生的电位和场强的基本规律。 5.画图说明电阻率剖面法的几种类型。 6.推导全空间均匀电流场中球体外一点的电位表达式。 7.用“镜像法”推导点电源垂直接触面两侧的电位公式p71。 8.用视电阻率的微分形式分析三极剖面法ρ1A曲线特点，其中ρ1=50Ω.m， ρ2=10Ω.m。 9.在水平层状介质的地表上，由点电源的电位通解形式出发，推导出两层介质时地表的转 换函数表达式。 10.画图说明三层介质时对称四极测深的视电阻率曲线类型。 11.激发极化效应定义及影响因素。 12.解释名称，并说明三者的异同点。 （1）面极化和体极化。 （2）极化率和频散率。 （3）电阻率与等效电阻率。 13.写出下列参数的表达式及相互关系。 （1）视极化率。 （2）视频散率。 （3）等效电阻率。 14.在均匀大地表面，当采用AB=1000m,MN=40m的激电中梯测量时，为保证?U2不小于 3mv,需要多大的供电电流？ 15.为什么岩石极化率均匀时，地形不会产生极化率异常？ 16.翻译专业术语：高密度电阻率法、激发极化发法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法 及缩写。 17.写出柯尔－柯尔模型，说明各参量的含义： 1 ()[1(1)] 1() s c i m i ρωρ ωτ =-- + 18.简述瞬变电磁法（TEM）的工作原理 19.简述频率域测深法（FEM）的工作原理 20.写出趋肤深度定义以及表达式 21.视电阻率的定义？ 22.岩矿石有哪些电磁学性质？ 23. 趋肤深度、有效深度及波束的关系： 1 )(1) () () k i i m Z m δ δ ==-=- =≈ =≈ 有效 MN S MN j j ρρ =?
《重磁勘探》 ——读书报告 专业所在院（系、部）核工程技术学院 研究生姓名郭猛猛 学号 2010070807 专业名称固体地球物理学 日期 2011年6月30日
上了重磁勘探这门课以后，我觉得弄清楚每个定义是很有必要的，所以我把这些常用到的定义总结下来，作为我的读书报告。 重力勘探:：根据地球重力场研究地球构造及寻找矿产资源的一门地球物理学科或地球物理方法。 等位面：凡位之值相等的各点所构成的曲面称为等位面。 重力位：场中任意一点的重力位等于将一单位质量从无限远处移至该点是重力所做的功。 重力等位面：重力位值相等的各点所构成的曲面。 地球的形状：两极稍平，赤道略鼓的不规则球体。这个形状的一级近似可视为平均半径为6376km的正球面，二级近似是一个两极半径略小于赤道半径的二轴托球面。 重力的变化：包括空间因素与时间因素。空间因素是1.地球不是一个正球体，近似于两极压缩的扁球体，地表面又是起伏不平的。2.地球绕一定的轴旋转。3.地下物质密度分布不均匀。时间因素是1.太阳、月亮等天体引力引起的重力的变化，它表现有一定的周期性，也称为潮汐变化。2.地球形状的变化和地下物质运动引起的变化为非周期性的，也称为非潮汐变化。 重力异常：在重力勘探中，将由于地下岩石、矿物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。 自由空气重力异常：重力观测值经过高度校正或自由空气校正得到的重力值称为自由空气重力异常。 布格重力异常：经过高度校正及中间层校正得到的重力值称为布格重力异常。 仪器灵敏度：单位重力的变化所能引起相对重力测量仪器的平衡体偏角的大小，如果偏角越大则表示仪器越灵敏。 基点：用重力仪在测点上进行观测是，需要有一些精度跟高、重力值一直的点来控制，这些点称为基点。 基点网：重力基点在观测是都要联成封闭的网络，这些网叫做基点网。 基点网的作用：控制重力普通电的观测精度，避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数；推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。 平差：将每个环路中的闭合差按周一定的方法和条件分配到相应环路的每一个边上，使分配后环路上各边的重力增量满足∑Δg t =0。 重力异常的地质——地球物理含义： 1.自由空气重力异常：自由空气异常反映了时机的地球形状和物质分布与大地椭球体的偏差。大范围内的自由空气异常，说明该区域下方物质的相对亏损，而正的自由空气异常则表明有物质的相对盈余。 2.布格重力异常：包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响，也包括了地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损或盈余的影响。所以，布格重力异常除了有局部的起伏变化外，从大范围来说，在陆地，特别是在山区，是大面积的负值区；山越高，异常负的越大；在海洋区，则属大面积的正值区。 均衡的原理：在地下某个深度（称为补偿深度）的下面，地球内部的压力是流体静压力或静水压力，这就意味着在补偿深度出单位横截面上覆柱体的重量，必须完全是相等的；地球曲率的小的校正会造成一些差别。如果在地球的表面存
重磁勘探方法与原理实习指导书 第三章重力勘探 重力勘探是依据重力异常特征研究地质构造和有关矿产的一种方法。为了获得重力异常，重力勘探工作应包括：编写技术设计，准备工作，野外数据采集，室内计算与数据整理，绘制异常图和地质解释等过程。 根据地质任务，在一个地区开展面积性重力勘探工作，使工作合理，高效而又按计划进行，必须事先编写技术设计书。技术设计书不仅可以指导具体施工，而且也是最终质量检查的依据。在开工前必须做好下列准备工作，如根据工作任务、物理勘探前提（密度差）确定使用的仪器，测量精度及采用的工作方法和具体措施等。 §3.1 重力仪的基本原理与操作 一、重力仪的基本原理 本次实习所采用的重力仪主要有两种，一种是国产的系列石英弹簧重力仪，一种是加拿大生产的先达利CG-3型全自动重力仪。 （一）ZSM型石英弹簧重力仪 该仪器是北京地质仪器厂设计并制造的，观测精度约为5.0 ±g.u.，读数能力为0.1格， 3.0± ~ 直接测量范围约为1400g.u.，测程范围50000 g.u.。接近国外同类仪器水平。 仪器可分为如下几个主要部分： 1.灵敏系统位于主体结构的底部，其构造如图3.1-1。主要部件中，除了温度补偿丝和负荷为金属外，其它均由石英制成。主要部件由一个矩形石英框架支撑着，用一个支杆固定在密封器顶盖上。灵敏系统的位移方式属角位移。 图3.3-1 ZSM型重力仪灵敏系统图图3.3-2 ZSM型重力仪光学 1－负荷；2－摆杆；3－摆扭丝；4－主弹簧；5－测读装置示意图 温度补偿框扭丝；6－读数弹簧；7－读数弹簧连杆； 8－温度补偿框扭丝，9读数框架扭丝；10－测程调 节弹簧；11－指示丝
习题一 1. 1.说明地核地幔地壳的特征和划分依据 地壳：莫霍面以上的地球物质，组成物质成分主要为硅铝镁等。上地壳为花岗岩层，主要有硅铝氧化物构成，下地壳为玄武岩层，主要由硅镁氧化物构成。全球大陆地壳平均厚度月39~41km 。大洋地壳为8~10km 地幔：莫霍面和古登堡面之间的地球物质，厚度约2865km ，体积最大，质量最大一层。上地幔顶部存在一个软流层，软流层以上地幔部分和地壳共同组成岩石圈。下地满温度压力和密度君增大，物质成可塑性固态 地核：古登堡面至地心之间的地球物质，平均厚度约3400km 。外地核厚约2080，物质大致呈液态，可流动，过渡层厚约140km ，内地核是半径约1250km 的球心，物质大概为固态，主要由铁镍构成。 划分依据： 莫霍面：地壳和地幔间，横纵波传播速度陡增 古登堡面：地幔和地核之间，纵波减速，横波消失。 4.假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大?有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大（因为 ∞→→2 0lim r GM r ），对不对？为什么？ 答：不对，应为零，万有引力定律适应于两质点之间或两物体的大小相对于距离可以忽略的情况。
7.重力等位面上重力值是否处处相等?为什么?如果处处相等，等位面的形状如何?如果重力有变化，等位面的形状又有何变化? 答：等位面上重力位相等，重力值是矢量，有大小和方向，若处处相等则为平面。 8.分析重力等位面，水准面，大地水准面区别与联系。 重力等位面：连结重力位相同点所构成的面，它处处与重力g 的方向垂直。 大地水准面：由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。是水准面向大陆的延伸 水准面：静止的水面称为水准面。它是重力场的一个等位面。 9.利用用赫尔默特公式计算： 1)从我国最南边的南沙群岛（约北纬5?）到最北边的黑龙江省漠河（约北纬54?），正常重力值变化有多大? 请用用赫尔默特公式计算。 答：1901-1909年赫尔默特公式 2229.78030(10.005302sin 0.000007sin 2)/g m s ???=+- 南沙群岛处有：1 1.000040059g = 漠河有：2 1.00346367g = 则：2210.003423611m/s g g -= 2）两极与赤道间的重力差是多大? 3）若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少? 13.指出：“同一质量的地质体在各处产生的重力异常应该一样”说法正误和原因。 重力异常：由于地球质量分布不规则造成的中各点的重力矢量g 和矢
一引言 回顾油气勘探活动的历史，不难看出，现在已由根据油苗进行直接找矿发展到普查沉积盆地、详查构造带、寻找隐伏的构造圈闭乃至非构造圈闭，地表条件愈加复杂，地震勘探不易取得资料的地区所占比重逐渐增大，地震勘探的效果明显有所下降，传统地震勘探结果通常不能给出圈闭含油气的信息。 而近年来非震物探技术的分辨能力不断向精细化推进，应用范围也从勘探早期延展到整个勘探阶段的有效应用，并正在向油藏开发阶段延伸。近期内重磁等非震物探技术将朝着高精度三维勘探的方向发展。在油气勘探中，重磁方法越来越有着举足轻重的作用。 二．重磁方法在油气勘探开发过程中的应用 合理选择地球物理综合方法是个复杂的问题，通常要针对所解决的具体地质任务做比较全面的考虑，除了考虑地质-地球物理的先决条件外，还要考虑经济因素。在一般情况下，地球物理综合方法的组成必须包括能够反映不同种类信息的多种方法，换言之，这些综合物探方法能够观测到不同物理场的要素或同一种场的不同物理量，以及研究对象的物理-地质模型的不同参数，如岩石的物理性质、几何参数（形状、埋深和范围等）、地层的厚度和空间展布态势等。油气勘探、开发的地质任务大致可分为三个层次，即含油气盆地、圈闭和油气藏（储集层）[8]，不同层次的地质任务，综合物探方法有着不同的作用和选择，简介如下。 2.1含油气盆地 含油气盆地首先是一个沉积盆地（指的是在一定的地质历史时期、在独立的地理区域、在相对统一的构造环境中，由一处或多处沉积来源的沉积物组成的沉积岩体地区），而且有油气生成、运移和聚集的所有地质条件，并且形成了油气藏和油气聚集带。对含油气盆地进行勘探的主要任务是从整体出发，查明区域的基本石油地质条件，包括构造、沉积和油气三个方面。各种物探方法解综合应用在这三方面都起到相当重要的作用。重磁场方法和电法主要用于分析研究断裂与构造单元、基底起伏与基底岩性、火成岩分布、盆地边界与周边关系、控制盆地的深部构造等方面问题。 此时常用的综合模式是面积性重磁场、电法工作与区域性综合地质-地球物理大剖面结合。 2.2含油气圈闭 圈闭是指地层中能够捕获油气的场所。圈闭应当具备有效的储集层，盖层和遮挡或封堵条件。含油气圈闭的调查研究大致可以分为三个阶段。第一阶段是寻
重磁电勘探简介 重力勘探 一、重力勘探得基本概念 1.重力 重力得实质就是牛顿万有引力与离心力得合力、万有引力就是牛顿总结前人伽里略研究行星运动规律提出来得,认为任何物体相互之间都有吸引力,吸引力得大小与两物体得质量乘积成正比,与两物体之间得距离平方成反比,其相互之间量得关系为 (６—1) 式中m1,m2——分别为任意两物体得质量; R-—两物体相互间得距离; f-—引力常数,其值在CGＳ制中为６.67×10—８cm３／g·ｓ２。 上式即为牛顿万有引力定律,F力得方向对ｍl来说,就是由m l指向m２,对m２来说则相反。 地球就是有质量得,对地球表面上任一物体来说,都有地球得吸引力、设地球得质量为Ｍ,地面上任一物体得质量为m,则它们之间相互得吸引力Ｆ可根据式(6—1)来确定,其方向如图6-1(ａ)所示、由于地球近似一个球体,对地面得ｍ物体来说,其引力得方向指向地心。 由于地球在不断地自转,地球表面上任何物体都具有一个离心力P,其大小由下式来决定 (6-２) 式中ｒ-—m到地轴得垂向距离; -—地球自转得角速度。 力P得方向如图6—1(a)所示,径向指向外、离心力P随纬度得不同而变化,随着r向两极减小而减小,从赤道得最大值减小到两极为零。 为了描述重力得空间分布,通常采取直角坐标系,以数学解析式表示,如图6—1(b)所示。设地心为坐标原点,z轴与地球得自转轴重合,x,y轴在赤道面上、 设任意点A得坐标为(ｘ,y,z),地球内部某一质量单元dm得坐标为(),A点到dm得距离为ｒ,则dm对A点单位质量得引力为 (6-3) 式中——A到dm方向得单位矢量,其方向就是从A到ｄｍ、 r对x,y,z三个坐标方向得余弦分别为:,那么ｄF在x,y,z三个坐标方向得引力分量为
《地球物理勘探》考试大纲 一、考试科目：地球物理勘探 二、适用专业：地球物理学、地质资源与地质工程-地球物理勘探地、地质工程-油气地球物理工程 三、参考书目（请依据考试内容选择以下参考书） 1、地震勘探部分 《地震勘探原理》（第3版），陆基孟，王永刚主编，中国石油大学出版社，2009。 《地震数据处理方法》，牟永光等编著，石油工业出版社，2007。 2、重磁电勘探部分 （1）《大地电磁测深资料处理与解释》，陈乐寿等编著，石油大学出版社，1989； （2）《油气田重磁勘探》，吴蓉元编著，中国地质大学出版社，1991年； （3）《石油电法勘探》，王家映编，石油工业出版社，1992年。 四、考试内容要求 考查考生掌握地球物理勘探与数据处理的基本概念、基本理论和基本方法的程度，以及分析和解决地球物理勘探问题的能力。 考试内容分为地震勘探和重磁电勘探部分，考生可以选择地震勘探部分，也可以选择重磁电勘探部分进行考试。试题内容包括名词解释（40分）、简答题（60分）、综合题（50分），综合题中可能有问答、计算和证明等多种形式。 五、地震勘探部分（150分） 1、地震波运动学 地震波的基本概念，一个界面情况下反射波的时距曲线，地震折射波运动学，多层介质情况下的反射波时距曲线。 2、地震信号的频谱分析
频谱分析概述，付立叶展式的重要性质，频谱资料的获得和整理，地震波频谱的特征及其应用，线性时不变系统的滤波方程，频率滤波参数选择的基本原则。 3、地震勘探的野外工作 野外工作方法，地震测线的布置，观测系统及其图示方法，地震波的激发，地震波的接收，低速带的测定。 4、地震组合法原理 地震勘探中干扰波的特点和组合法的提出，简单线性组合的方向特性，随机干扰的特点，组合对随机干扰的统计效应，确定组合参数的方法步骤和基本原则，组合的频率特性，各种组合方式。 5、共反射点叠加法 共中心点反射波时距曲线方程，多次反射波的特点，多次叠加的特性，多次叠加的相位特性、频率特性和统计效应，多次覆盖参数对叠加效果的影响及其选择原则，影响叠加效果因素分析。 6、地震波速度 地震波在岩层中传播速度，几种速度概念，平均速度的测定，叠加速度的求取，各种速度之间关系及换算公式。 7、地震数据处理基础 一维傅立叶变换及频谱分析，采样与假频，一维数字滤波，二维傅立叶变换及二维频－波谱分析，空间假频，二维数字滤波。 8、预处理及真振幅恢复 数据解编,道编辑,野外观测系统定义,波前发散能量补偿,地层吸收能量补偿。 9、反褶积 褶积模型，反褶积概念，反褶积的基本假设，地震子波求取，最佳维纳滤波，最小平方反褶积，脉冲反褶积，预测反褶积。 10、动校正及叠加
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021版电法勘探、磁法勘探安全 操作规程 Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
2021版电法勘探、磁法勘探安全操作规程 一、发电机应有有效的漏电保护电路。仪器外壳、面板旋钮、插孔等的绝缘电阻，应大于100MΩ/500V。工作电流、电压不得超过仪器额定值，进行电压换档时应关闭高压。 二、电路与设备外壳间绝缘电阻，应大于5MΩ/500V。电路配有可调平衡负载，严禁空载和超载运行电路。 三、线绝缘电阻每公里应大于2MΩ/500V。 四、电法勘探、磁法勘探作业人员，应熟练掌握安全用电和触电急救知识。 五、供电电极附近应设有明显的警示标志。 六、观测前，操作员和电机员应检查仪器和通讯工具工作性能，测量供电回路电阻，在确认人员离开供电电极后，方可进行试电。 七、导线铺设，应避开高压输电线路；必须经过高压输电线路
时，应有隔离防护措施。 八、雷电天气，禁止进行野外勘探作业。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
—1) 重磁电勘探简介 重力勘探 一、重力勘探的基本概念 1 .重力 重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。万有引力是牛顿总结前人伽里略研究行星运 动规律提出来的，认为任何物体相互之间都有吸引力，吸引力的大小与两物体的质量乘积成正 比，与两物体之间的距离平方成反比，其相互之间量的关系为 R ――两物体相互间的距离； f ――引力常数，其值在 CGS 制中为6. 67x 10—8cnf / g ? s 2。 上式即为牛顿万有引力定律， F 力的方向对m 来说，是由m 指向m ,对m ＞来说则相反。 地球是有质量的，对地球表面上任一物体来说，都有地球的吸引力。设地球的质量为 M, 地面上任一物体的质量为 m,则它们之间相互的吸引力 F 可根据式(6 — 1)来确定，其方向如图6 —1(a)所示。由于地球近似一个球体，对地面的 m 物体来说，其引力的方向指向地心。 由于地球在不断地自转，地球表面上任何物体都具有一个离心力 P,其大小由下式来决定 式中r ------ m 到地轴的垂向距离； -■——地球自转的角速度。 力P 的方向如图6— 1(a)所示，径向指向外。离心力 P 随纬度的不同而变化，随着 r 向两 极减小而减小，从赤道的最大值减小到两极为零。 为了描述重力的空间分布，通常采取直角坐标系，以数学解析式表示，如图 6— 1(b)所示。 设地心为坐标原点，z 轴与地球的自转轴重合， x , y 轴在赤道面上。 设任意点A 的坐标为(x , y , z)，地球内部某一质量单元 dm 的坐标为(，，)，A 点到dm 的距离为r ，则dm 对A 点单位质量的引力为 (6 — 3) 1 r = f -x f +(□ —y $ +(匚—z 打2 r 式中 --------- A 到dm 方向的单位矢量，其方向是从 A 到dm= r r 对x , y , z 三个坐标方向的余弦分别为： ------------- ,— , z ，那么 dF 在x , y , z 三个 r r r 坐标方向的引力分量为 mim 2 (6 式中 m 1，m ------ 分别为任意两物体的质量; 2 P = mr ■ (6 —2)
《重磁电勘探》结业作业 学生姓名：周昆 专业班级：资工（基）11202 班级序号：35号 指导教师：刘启民 时间：2014.12.5
中国重力勘探技术及方法的发展与展望 [摘要] 本篇文章是对新世纪里的重力勘探的仪器、数据处理技术、解释理论与方法、应用领域等方面的发展进行了分析与展望。开展卫星重力测量,综合卫星、航空、地面重力测量资料研究地球结构与构造;发展高精度数据处理技术；发展复杂条件下三维重力场多参数综合反演可视化技术以及快速自动反演技术。 [关键词]中国重力勘探技术；发展；前景与展望 1引言 在中国，以地质构造为主要研究对象的重力勘探方法已经历了一个长期和成功的历史。从50年代初期，重力勘探开始应用于我国的地质找矿试验工作，此后随着地质工作的不断深入开展以及现代数学物理理论与计算机科学的迅速发展，促使重力勘探在仪器、方法技术、解释理论以及实际应用等各方面得到了全面系统的发展。重力勘探已成为研究地质构造的重要手段，在解决以下地质问题中取得了肯定的效果:(1)大地构造单元划分;(2)基底起伏和内部结构;(3)追索大的构造破碎带和断层;(4)圈定沉积盆地范围和内部构造;(5)侵入岩的空间分布和深部形态;(6)岩石圈均衡状态和上地慢密度横向不均匀性，详细重力测量在地质填图和矿产勘查中也发挥了重要作用。当前，重力勘探已在区域地质调查、能源和固体矿产普查、工程地质调查，以及深部构造研究中得到广泛应用，这与方法技术上的进步是密切相关的。重力勘探方法如何进一步发展以适应科学研究和经济发展的需要是当前面临的关键问题。 文章在分析当前重力方法进展的基础上，从现代数理理论与计算机科学的发展和新的需求角度,对重力方法从仪器、数据处理技术、解释理论与应用等方面进行了评估与展望。 2重力勘探技术的改进和发展 2.1高精度重力勘探技术的应用 高精度重力勘探技术是建立在位场理论、电子技术和计算机技术高度发展的基础上。它的野外工作方法是在小面积范围内采用大比例、密测网和小点距工作。该技术的发展及其特征如下: ①较早的外国重力仪有诺加、握尔登重力仪，后来发展到精度较高的索丁和拉科斯特(:Lacoste)重力仪。1991年我国引进了使用亚菲尼特(Affinity)仪的美国艾菲系统;1993年西北地质研究所从俄罗斯引进了使用THY一B型重力仪的GONG 技术。拉科斯特D型、G型重力仪由美国70年代研制成功，是目前国内外使用最广的一类重力仪。它以零点漂移小，精度高、重量轻和操作方便而著称。②高
复习题 1、简述重力勘探和磁力勘探的基本原理、前提条件及可以解决哪类地质问题。 重力勘探：以地壳中岩矿石的密度差异为基础，研究地下物质密度分布不均匀引起的重力变化(称为重力异常)，可以了解和推断地球的结构，勘探与开发矿产资源，进行灾害的预测与防治，以及解决一些力所能及的地质问题。 磁法勘探：以地壳中岩矿石的磁性异常为基础，通过观察研究天然地磁场和人工场的变化规律和差异，查明地质构造和寻找矿产的一种方法。 2重力场和重力位的组成、场和位的关系，重力勘探中重力是如何定义的。 重力场=引力场+离心力场重力位=引力位+离心力位 位、场之间的关系是：重力位和引力位与重力场强度和引力场强度的关系是梯度关系（一阶导数） 重力：地球质量对物体产生的引力与物体随着地球自转而引起的惯性离心力的合力。 3、地球外部任何一点受到单位地球内部质量的引力及其重力表达式。 4、什么是重力勘探的正问题和反问题？ 1)知道了体密度或面密度时，可以根据泊松方程和拉普拉斯方程确定场的位(或者场强度)----正演问题(2)知道了场的位及其梯度时，可以根据泊松方程确定场中某点体质量密度或面质量密度----反演问题 5、一般的重力测量值都要进行哪些改正才能用于解释，什么叫自由空气校正，什么叫布格校正 ①重力差值的组成因素：维度改正、地形改正，中间层改正，自由空间改正、布格改正及布格重力异常。 ②经过中间层改正后，测点相对基点而言仍处在高度为h的位置上，对这个高度影响还要予以消除 ③由于中间层改正和高度改正表达式中均与h有关，往往把这两项改正合并称为布格改正。 6、什么是正常重力和重力异常，重力异常有哪几种及如何定义？ 正常重力：用正常场地地球模型代替实际地球，假定地球内部的质量是均匀层状
应用地球物理—重磁电 读书报告 姓名：*** 学号：*************** 攻读专业：固体地球物理学 课程成绩：
前言 重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石（或其他探测对象）磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法。二者有广泛的应用，如研究地壳深部构造；研究区域地质构造，划分成矿远景区；掩盖区的地质填图，包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等；广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)；查明区域构造，确定基底起伏，发现盐丘﹑背斜等局部构造；普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)，主要用于查明与成矿有关的构造和岩体，进行间接找矿；也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体，并计算矿体的储量；工程地质调查；如探测岩溶，追索断裂破碎带等。 随著电子技术的发展和微处理机的广泛应用，测量磁场3个分量及其梯度的高精度航空磁力仪已经制成。加上高精度的导航和数据处理，绘图和资料解释推断的自动化，今后航空磁法勘探将代替部分地面磁法勘探，并在工作过程中自动作出解释，绘出磁性体空间分布图。利用这些图件，再结合其他资料，能可靠地对工作地区的地质构造作出推断，供找矿﹑找地下水﹑工程建设和地震预报等方面应用。我国在改革开放以后，随着科学技术的飞速发展，在重磁勘探领域取得了令人瞩目的成就，在测量精度方面大大提高。 由于重磁法勘探应用广泛，成本不高，因此在勘探领域一般是其他勘探方法之前的首选方法。由于地球区域复杂，通常要对所采集的数据进行各种处理，以去除各种无关影响，提取所要的结果。同时根据处理结果对其进行解释，其中解释又分为定性解释与定量解释。 在本次课程中，重力和磁法方面，我们主要学习了重磁方法的基本理论知识，重磁异常的反演方法以及重磁资料的地质解释和在勘探中的应用等。本文结合应用地球物理—重磁电这门课程的学习内容，主要介绍了重磁数据处理基本原理与方法,并结合自己的研究方向，做了几个简单的正演模型，结合所学知识对正演模型进行了初步的解释，为在实际中的应用提供参考。
重磁电勘探简介 重力勘探 一、重力勘探的基本概念 1．重力 重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。万有引力是牛顿总结前人伽里略研究行星运动规律提出来的，认为任何物体相互之间都有吸引力，吸引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与两物体之间的距离平方成反比，其相互之间量的关系为 122m m R F f R R =? (6—1) 式中 m 1，m 2——分别为任意两物体的质量； R ——两物体相互间的距离； f ——引力常数，其值在CGS 制中为6．67×10—8cm 3／ g ·s 2 。 上式即为牛顿万有引力定律，F 力的方向对m l 来说，是由m l 指向m 2，对m 2来说则相反。 地球是有质量的，对地球表面上任一物体来说，都有地球的吸引力。设地球的质量为M ，地面上任一物体的质量为m ，则它们之间相互的吸引力F 可根据式(6—1)来确定，其方向如图6—1(a)所示。由于地球近似一个球体，对地面的m 物体来说，其引力的方向指向地心。 由于地球在不断地自转，地球表面上任何物体都具有一个离心力P ，其大小由下式来决定 2 P mr ω= (6—2) 式中 r ——m 到地轴的垂向距离； ω——地球自转的角速度。 力P 的方向如图6—1(a)所示，径向指向外。离心力P 随纬度的不同而变化，随着r 向两极减小而减小，从赤道的最大值减小到两极为零。 为了描述重力的空间分布，通常采取直角坐标系，以数学解析式表示，如图6—1(b)所示。设地心为坐标原点，z 轴与地球的自转轴重合，x ，y 轴在赤道面上。 设任意点A 的坐标为(x ，y ，z)，地球内部某一质量单元dm 的坐标为(,,ξηζ)，A 点到dm 的距离为r ，则dm 对A 点单位质量的引力为 2 dm r dF f r r = (6—3) ()()()12 2 2 2 r x y z ξηζ??=-+-+-?? 式中 r r ——A 到dm 方向的单位矢量，其方向是从A 到dm 。 r 对x ，y ，z 三个坐标方向的余弦分别为：,,x y z r r r ξηζ---，那么dF 在x ，y ，z 三个坐标方向的引力分量为
电法勘探作业题 1. 简述影响岩、矿石电阻率的主要因素。 2. 根据电阻率串并联的关系，推导层状岩石沿层理方向和垂直层理方向的电阻率公式ρn 和ρt 。 3. 地面上两个异性电流源A(+I)和B(-I)供电，在地下均匀半空间建立稳定电流场，试回答 下列问题： (1) 求A 、B 连线中垂线上深度为h 处的电流密度J n 的表达式。 (2) 计算并绘图说明深度为h 处的电流密度随AB 的变化规律。 (3) 确定电流密度为最大时，供电极距AB 与h 的关系。 4. 画图说明地下半空间水平、垂直和倾斜电偶极子所产生的电位和场强的基本规律。 5. 画图说明电阻率剖面法的几种类型。 6. 推导全空间均匀电流场中球体外一点的电位表达式。 7. 用“镜像法”推导点电源垂直接触面两侧的电位公式p71。 8. 用视电阻率的微分形式 分析三极剖面法ρ1A 曲线特点，其中ρ1=50Ω.m ，ρ2=10Ω.m 。 9. 在水平层状介质的地表上，由点电源的电位通解形式出发，推导出两层介质时地表的转 换函数表达式。 10. 画图说明三层介质时对称四极测深的视电阻率曲线类型。 11. 激发极化效应定义及影响因素。 12. 解释名称，并说明三者的异同点。 （1） 面极化和体极化。 （2） 极化率和频散率。 （3） 电阻率与等效电阻率。 13. 写出下列参数的表达式及相互关系。 （1） 视极化率。 （2） 视频散率。 （3） 等效电阻率。 14. 在均匀大地表面，当采用AB=1000m,MN=40m 的激电中梯测量时，为保证?U 2不小于3mv,需要多大的供电电流？ 15. 为什么岩石极化率均匀时，地形不会产生极化率异常？ 16. 翻译专业术语：高密度电阻率法、激发极化发法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法 及缩写。 17. 写出柯尔－柯尔模型，说明各参量的含义：1 ()[1(1)]1()s c i m i ρωρωτ=--+ 18. 简述瞬变电磁法（TEM ）的工作原理 19. 简述频率域测深法（FEM ）的工作原理 20. 写出趋肤深度定义以及表达式 21. 视电阻率的定义？ 22. 岩矿石有哪些电磁学性质？ MN S MN j j ρρ= ?
常用电法勘探的原理及优点分析 【摘要】随着世界矿产资源的需求，地球物理勘探技术越来越倍受世人关注，而有效、相对确切的勘探手段也是被许多学者研究，而电法勘探是应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、使用性最强的一门分支学科。文中简要介绍了三种电法勘探方法的实施方法及原理、数据处理及其优点概况，其中包括电阻率法、三维直流电法、瞬变电磁法和高密度电阻率法。 【关键词】电法勘探；岩土体；电阻率测试法；三维直流电法；高密度电法电法勘探是根据岩、矿石电学性质的电性差异来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法，也是勘探行业应用比较广泛的一种勘探方法。它是通过仪器观测人工、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。 1.三种电法勘探的主要方法及特色 1.1岩土体电阻率测试技术 对岩土体电阻率的测试，可以采用多种方法。下面主要介绍直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用。根据试验研究和工程实测结果知该法具有快速、准确地测定岩土体电阻率，并对不同岩性层划分做出客观解释的优点。 实施原理：由于温纳装置是等比装置，且MN/AB=1/3，所以视电阻率与电位差及电流强度的关系式为：ρs=kΔUAM/I现场观测施工方法：AB供电极距逐渐加大，以增加勘探深度，可以测得不同电极距下的视电阻率ρs。采取处理与解释采用现场作图的方式，快速测定电阻率及划分岩性层位。以MN为横坐标，计算MN/ρs，并以MN/ρs为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制MN/ρs与MN的关系图。对各测深点依次作图解释，可求得各测点处分层的电阻率值，对获得的各层电阻率值进行数理统计，便可获得地层的平均电阻率值。物性层位的划分可以采用计算机数值模拟计算、量板法或其它手工解释方法。 该方法较传统的解释方法具有快速、准确的特点，相对于传统的解释方法而言更适合工程物探在解决地层划分和电阻率测试中的应用。另外，场地的岩土电阻率是工程设计接地装置的一个重要参数。它的确定对电流尽快地散入大地，达到足够小的接地电阻及接地装置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地层深度的变化规律是选择接地装置型式设计的主要依据。 1.2三维直流电法 三维直流电法探测就是应用现有的直流电法仪器和勘探方法，在施工方法上优化改进，进行加密采样数据以取得三维数据体，然后采取电阻率层析成像技术进行资料处理和成图。该方法是传统直流电法的三维化，可使勘探精度得到很大提高，在原有仪器设备条件下提高了传统直流电法勘探的能力，其工作主体是测试工作，以“时间换取空间上的高分辨率”。 施工采取一次布极，多极距测量技术，本文主要介绍的三维直流电法勘探施工两极装置是：在勘探区域布置m条测线，每个测线布置n个测点（电极），测网密度根据探测对象及其探测深度而定，在城市建设和水利电力工程勘测中，一般选取测线距L=2～10米、测点距D=2～5米即可。 该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点，在工程勘察中有较好的应用效果，同时又拓展了老式电法仪的应用范围，延长了老式仪器的经济使
重力勘探：是以地壳中不同岩石矿石之间的密度差异为基础，通过观测和研究天然重力场的变化规律，用以查明地下地质构造和寻找有用矿产的物探方法。 大地水准面：人们将平均海水面顺势延伸到大陆下所构成的封闭曲面称为大地水准面。 重力异常：从地面某点实际观测重力值中减去该点的正常重力值后所得的差。表示由地下岩石、矿石密度分布不均引起的重力变化。 正常重力场：用一个与大地水准面形状接近的大地椭球体代替实际地球，假定地球内部的质量是成均匀层状分布的，由此求出的重力场称为正常重力场。 重力固体潮：太阳、月球等天体相对于地球位置的变化，使他们间的引力不断变化，引起固体的地球周期性的起伏，这种变化所造成的地面重力变化就是重力变化，又称重力固体潮。 重力：物体所受的重力应为地球的引力和惯性的矢量和。在重力勘探中，将重力场强度简称为重力。 重力位：重力场的位函数等于引力位和离心力位之和。 正演问题：给定地下某种地质体的形状产状剩余密度分布等，通过公式计算，得出他在地面产生的异常的大小特征和变化规律。 反演问题：根据已经获得的异常数值的大小、分布情况、变化规律等场的特性，综合已知的地质资料和地质体物性参数，求解地质体的形状和空间位置。 角灵敏度：单位重力变化引起的平衡旋转角度的变化的大小。 内部矫正：为了消除本身结构的不完善所产生的干扰而进行的矫正。包括：温度、欺压、地磁、零点漂移校正。 外部矫正：在得到准确的重力值之后为提取地下地质异常在测点引起的重力变化还应该消除各种影响因素的作用需要对观测数据进行的必要的校正。包括正常场、地形、中间层、高度校正。 自由空间重力异常：只对观测提的高度校正而不做其他校正。反映的是实际地球的形状和质量分布与正常旋转椭球体的偏差。 布格重力异常：对观测点重力值进行了正常场的校正、地形校正、布格校正（中间层校正和高度校正）。包含了由浅到深各个深度上剩余密度分布对测点的重力作用，既有局部矿体和构造的影响，也包含了大范围面积地壳下界面起伏而在横向上相对于地幔质量的巨大亏损。均衡重力异常：根据均衡理论，计算地形起伏在大地水准面与均衡补偿面之间引起的密度变化及其对测点重力值得影响将其从布格重力异常中消除。g均=g布+g均，他反应的是经过平衡调整后地球密度分布与正常椭球体之间的偏差。 磁法勘探：是以不同岩石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物探方法。 地磁要素：地面上任意一点的磁场都是三维空间中的适量。地磁场强度T在x,y,z三个方向上的分量分别为：北向分量X，东向分量Y，垂直分量Z。T在xoy面内的投影为水平分量H，其方向为磁子午线方向。H与x的夹角称为磁偏角，符号为D。T与xoy内的夹角称为磁倾角，符号为I。X，Y，Z，H，D，T统称为地磁要素。 地磁场的构成：地面上任一点的地磁场是各种不同成分的磁场叠加。分为两部分：来源于固体地球内部的稳定磁场；来源于固体地球外部的变化磁场。 正常场：所要研究的磁场的背景场或基准场。 磁异常：地壳内的岩石矿物及地质体在基本磁场的磁化作用下所产生的磁场。 磁偶极子的磁场：由于正负磁极总是成对出现，不可分割，因而可将其视为整体，称为磁偶
一：地球重力场地表分布特征 1）正常重力是人们根据需要而提出来的，不同的计算公式对应不同参数的地球模型，反映的是理想化条件下地球表面重力变化的基本规律，所以它不是客观存在的； 2）正常重力值只与纬度有关，在赤道上最小，两极处最大，相差约50000g.u.； 3）正常重力值随纬度变化的变化率，在纬度45°处达到最大，而在赤道和两极处为零；4）研究表明，正常重力值还随高度的增加而减小，其变化率约为-3.086g.u./m。 二：地球磁场地表分布特征 总偏线特征: 从一点出发汇聚于另一点的曲线簇,明显地汇聚于南北两磁极区,两条零偏线将全球分为正负两个部分。 总倾线特征:与纬度大致平行，零倾线在地理赤道附近，称为磁赤道，它不是一条直线，磁赤道向北倾角为正，向南为负。 等H线大致平行于地理纬线；在赤道附近(磁赤道上)，水平分量H最大，达(30～40)μT，地下介质在这里被“水平磁化”。H逐渐减小。在两极附近H为零。 三：重力勘探与磁力勘探的异同（重力异常与磁异常） 1）就相对幅值而言，磁异常比重力异常大很多。地壳厚度变化引起的重力异常最大，达5.6gal，若正常重力按980gal计算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异常高达10-4T，若正常地磁场强度按0.5*10-5T计，则最大磁力异常可以比正常地磁场强度大一倍。 2）从地面到地下数十公里深度内所有物质的密度变化都会引起重力的变化，说明重力异常反映的地质因素较多。但磁异常反映的地质因素却比较单一，只有各类磁铁矿床及富含铁磁性矿物的其他矿床和地质构造才能造成地磁场的明显变化。 3）密度提只有一个质量中心，而磁性体则有两个磁性中心（磁极），且它们的相对位置因地而异。当地质体置于不同的纬度区时，重力异常特征不变，而磁异常特征则要改变，因此磁异常总是比重力异常复杂一些。 四：重力异常特征及其地质意义 对异常特征描述主要从异常的形状、异常的走向、异常的长度和宽度、异常的分布范围、异常的强度、异常的梯度等方面进行描述；异常的地质意义则可从上述不同的异常特征所代表的地下密度不均匀地质体的分布方面进行说明。 五：划分区域与局部重磁力场主要有哪些方法？各有何原理？ 向上延拓法，图解法，数字滤波法，滑动平均法，趋势分析法。 1）向上延拓是将实测异常换算到上半空间的某一高度上，其目的在于消弱局部异常、突出深部物质引起的区域异常； 2）滑动平均法：动态测试数据的平滑与滤波方法就称为滑动平均。通过滑动平均后，可滤掉数据中频繁随机起伏，显示出平滑的变化趋势，同时还可得出随机误差的变化过程，从而可以估计出其统计特征量。 3）趋势分析法：利用n阶多项式曲线对实测重力数据拟合在一定误差范围之内对区域异常和局部异常进行分离。通常情况下所建立区域异常的模型相对局部异常的模型要大，大小模型之间的相对位置能较好地反映出区域异常和局部异常。小模型相对于大模型而言为局部异常。 4）数字滤波法：经过傅里叶等变换，把数据变成波长不同的波。波长长的是低频，代表的是区域异常。波长短的是高频，代表的是局部场。