常用物探方法的工作原理
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物探方法简介一、瞬变电磁法简介1、瞬变电磁法技术原理瞬变电磁法(Transient ElectromagneticsMethod, TEM)是以地壳中岩(矿)石的导电性与导磁性差异为主要物质基础,根据电磁感应原理,利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间隙期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场,并研究该场的空间与时间分布规律, 来寻找地下矿产资源或解决其它地质问题的一支时间域电磁法。
下图即为瞬变电磁法原理的图解。
2、瞬变电磁法应用领域瞬变电磁法施工简便、低阻探测能力强、精度高、探测深度大(地面1000m、井下150m),井下、井上均可施工。
具有许多传统直流电法不可比拟的优点,可应用于:◆地下水探测。
瞬变电磁法可用于找水、咸淡水区分、地下电性分层、圈定地下充水溶洞;◆寻找金属矿床;◆煤层顶底板富水性探测、巷道迎头超前探、圈定煤层采空(塌陷)区;◆陡倾角、断层、岩脉等地质构造探测。
二、高密度电法简介其原理与普通电阻率法相同,不同的是在观测中设置了高密度的观测点,工作装置组合实现了密点距陈列布设电极,是一种阵列勘探方法,现场测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集,增加了空间供电和采样的密度,提高了纵、横向分辨能力和工作效率。
在众多直流电阻率方法中,高密度电阻率法以其工作效率高、反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势,在物探领域中发挥着越来越重要的作用。
主要应用于:◆寻找地下水、管线探测、岩土工程勘察;◆煤矿采空区调查,煤矿井下富水性探测;◆水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测、建筑地基勘探;◆涵洞和溶洞位置勘查、岩溶塌陷和地裂缝探测三、矿井直流电法简介主要应用于井下,其原理与地面直流电法相似,不同之处为:矿井直流电法属全空间电法勘探、采用本安防爆设备,它以岩石的电性差异为基础,在全空间条件下建立电场,使用全空间电场理论,处理和解释有关矿井水文地质问题。
工程施工物探检测一、工程施工物探检测的原理工程施工物探检测是通过利用地球物理学的原理,采用各种物探方法对地下情况进行探测。
物探方法主要包括电法、磁法、雷达、地震等多种方式。
这些方法都是基于地下不同介质对电磁波、声波、磁场等的散射、反射特性而展开的。
1. 电法:电法是一种基于地下电阻率差异来探测地下结构和地质情况的方法。
通过在地面上布设电极,利用电流在地下传播的方式,测定地下不同介质的电阻率,从而识别出地下构造。
2. 磁法:磁法是一种利用地下岩石的磁性差异来进行探测的方法。
通过在地面上布设磁场探头,测定地下不同介质的磁性响应,可以了解地下情况。
3. 雷达:雷达是一种利用电磁波在地下传播的速度和反射特性来进行探测的方法。
通过在地面上布设雷达,发送电磁波,测定地下介质的电磁波传播速度和反射情况,可以揭示地下情况。
4. 地震:地震是一种利用地下介质对地震波传播速度和反射特性进行探测的方法。
通过在地面上布设地震仪器,发送地震波,测定地下介质对地震波的反射和传播情况,可以了解地下结构。
以上介绍了几种常见的物探方法,这些方法在工程施工物探检测中起着至关重要的作用。
通过这些方法,可以对地下情况进行全面、准确地分析,为工程施工提供重要的参考信息。
二、工程施工物探检测的方法工程施工物探检测的方法主要包括前期调查、仪器选择、数据采集、数据解释和报告编制等环节。
下面将分别进行介绍。
1. 前期调查:在进行工程施工物探检测之前,需要对工程区域进行前期调查,了解地质、地形、水文、气象等情况,为后续的检测工作提供必要的信息。
2. 仪器选择:根据工程需求和地质情况,选择合适的物探仪器进行检测。
不同的物探方法需要不同的仪器设备,选择合适的仪器对检测结果的准确性和可靠性至关重要。
3. 数据采集:在实际检测中,需要对地下情况进行数据采集。
通过布设不同的探测仪器,测量地下介质的电阻率、磁性、声波传播速度等参数,获取相关数据。
4. 数据解释:通过对采集到的数据进行综合分析和解释,识别地下结构和地质情况。
常用物探方法的工作原理1、瞬变电磁法:时间域电磁法(Time domain Electromagnetic Methods)或称瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods),简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为:通过地面布设的线圈,向地下发射一个脉冲磁场(一次场),在一次场磁力线的作用下,地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后,涡流并没有同步消失,它有一个缓慢的衰减过程,在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场,即可了解地下介质的电性分布。
该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线,如图1所示。
图1 二次场衰减曲线图一般来说,对于导电性差的地质体,二次场初始值较大,但衰减速度较快;反之,导电性良好的地质体,二次场初始值小,但衰减速度慢(图2)。
瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。
二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息,晚期主要反映深部信息。
因此,观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律,可以探测大地电位的垂向变化。
图2 瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系仪器野外工作方法及原理见图3。
主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲,当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场,仪器断电后,涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射,接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3 仪器工作原理图瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测,使与探测目的物耦合最紧,取得的异常响应强,形态简单,分层能力强;在高阻围岩区不会产生地形起伏影响的假异常,在低电阻率围岩区,由于是多道观测,早期道的地形影响也较易分辨;线圈点位、方位或接发距要求相对不严格,测地工作简单,工作效率高;有穿透低电阻率覆盖层的能力,探测深度大;剖面工作与测深工作同时完成,提供了更多有用信息。
测绘技术中的物探测量方法介绍测绘技术是现代社会发展和规划的重要组成部分。
它通过各种方法和技术手段来获取地理信息和测量数据,为社会发展和资源管理提供有力支持。
而在测绘技术中,物探测量方法是一种重要的手段,通过对地下物质性质和分布的测量,为工程勘察、资源勘探、地质调查等提供可靠依据。
本文将介绍几种常见的物探测量方法。
第一种方法是电法探测。
电法探测是基于地下物质导电性的差异来进行测量和分析的。
该方法通过在地下埋设电极,在其中施加一定电流,并测量地下电位差来判定地下物质的导电性质。
这种方法适用于寻找地下水、矿藏等。
通过在不同位置布置电极,可以得到整个区域的电阻率分布图,从而揭示地下物质的性质和分布情况。
第二种方法是地磁法探测。
地磁法采用地球磁场与地下物质的相互作用来进行测量。
地磁法探测仪器利用地球磁场的强度和方向的变化,通过测量地面上的磁场参数来判断地下物质的性质和分布。
这种方法适用于寻找矿藏、断层等地下构造的探测。
地磁法具有较高的分辨率和灵敏度,因此在地质勘探和环境监测中有广泛应用。
第三种方法是地震法探测。
地震法是一种利用地震波在地下的传播和反射特性进行测量的方法。
通过在地面上设置地震源,并记录地震波在地下的传播情况,可以推断地下岩石的密度、速度和构造等信息。
地震法适用于不同类型的地质勘探,如石油勘探、地下水勘探和地震灾害预测等。
这种方法被称为地球物理勘探的主要手段之一,其成像能力和解析度很高,能提供较为准确的地下信息。
第四种方法是重力法探测。
重力法是通过测量地球重力场的变化来推断地下物体的质量分布和形状。
利用高精度的重力仪器,测量地表上的重力值,并进行数据处理,可以得到地下物体的密度和分布情况。
重力法适用于大范围的地下构造和均质地层的勘探,常用于天然气、石油等资源勘探和地下水寻找。
以上所介绍的四种方法只是测绘技术中的一小部分,且每种方法都有各自的局限性和适用条件。
在实际应用中,通常需要结合多种方法进行综合分析,以提高勘探的效果和准确性。
电阻率测深法点),通过逐次加大供电电极,AB极距的大小,测量同—点的、不同AB极距的视电阻率ρS 值,研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。
电测深法多采用对称四极排列,称为对称四极测深法。
在AB极距离短时,电流分布浅,ρS曲线主要反映浅层情况;AB极距大时,电流分布深,ρS曲线主要反映深部地层的影响。
ρS曲线是绘在以AB/2和ρS为坐标的双对数坐标纸上。
当地下岩层界面平缓不超过20度时,应用电测深量板进行定量解释,推断各层的厚度、深度较为可靠。
二、应用领域:电测深法在水文地质、工程地质和煤田地质工作中应用较多。
除对称四极测深法外,还可以应用三极测深、偶极测深和环形测深等方法。
高密度电阻率法的控制,实现电阻率法中各种不同装置、不同极距的自动组合,从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。
对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像,可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件,从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。
其原理与普通电阻率法相同.所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。
是一种阵列勘探方法。
二、应用领域:在条件适当时,此方法对工程物探以及探测煤矿的老硐,探测古墓墓穴等有较好的效果。
三、优缺点:与常规电阻率法相比.高密度电法具有以下优点:1.电极布置一次性完成.不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰,并且提高了效率:2.能够选用多种电极排列方式进行测量,可以获得丰富的有关地电断面的信息;3.野外数据采集实现了自动化或半自动化,提高了数据采集速度,避免了手工误操作。
随着地球物理反演方法的发展,高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维,极大地提高了地电资料的解释精度。
激发极化法一、基本原理:是根据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。
它又分为直流激发极化法(时间域法)和交流激发极化法(频率域法(SIP))。
物探仪器的原理物探仪器,即物探测绘仪器(Geophysical Exploration Instrument),是用于地球物理探测的仪器设备。
物探仪器运用物理现象与原理,通过测量地下的物理参数,如电阻率、自然电位、磁场、重力、地震等,来获取地下的信息和结构,用于地质工程勘察、矿产资源勘探、地质灾害预警等领域。
物探仪器主要包括电法仪器、磁法仪器、重力仪器、地震仪器等多种类型。
下面将针对各种仪器的原理进行详细介绍。
1. 电法仪器:电法仪器是根据地下地质体的电阻率分布特征进行测量的。
其原理基于物质的导电和隔绝性质,通过电极将电流引入地下,测量地下不同深度处的电位差,从而计算出地下结构的电阻率分布。
电法仪器主要包括直流电法仪、交流电法仪和自然电位仪等。
2. 磁法仪器:磁法仪器是利用地下磁场的变化来测量地下结构的一种方法。
地球的磁场主要由地磁场和磁化体产生的磁场组成,当地下存在有磁化性质的物质时,其磁场会发生变化。
磁法仪器通过测量地面上的磁场强度和磁场的方向,可以推断出地下的磁性物质的分布和性质。
3. 重力仪器:重力仪器是利用地球引力场的变化来测量地下密度分布的仪器。
地下不同物质具有不同的密度,不同密度的物质会对地球引力场产生不同的扰动。
重力仪器通过测量地面上的重力场强度的变化,可以推断出地下不同深度处的物质密度的分布情况。
4. 地震仪器:地震仪器是利用地震波在地下不同介质中的传播特性来测量地下结构的一种方法。
地震仪器通过放置地震源,产生震波,然后测量震波在地下的传播速度和方向,从而推断出地下的介质性质和结构。
在具体应用中,物探仪器常常会结合使用,通过多种测量数据的综合分析,以提高探测的准确性和可靠性。
此外,随着科学技术的不断发展,物探仪器的原理和技术也在不断创新和改进,以满足不同领域地下结构探测的需求。
物探mtem法
物探MTEM法是一种多道瞬变电磁法(Multi-channel Transient Electromagnetic Method)的简称,是一种地球物理探测方法。
它通过向地下发送脉冲磁场并测量其响应,来探测地下的电性分布。
MTEM法可以用于寻找金属矿床、油气藏、地下水以及其他地质目标。
MTEM法的原理是基于电磁感应原理,通过向地下发送一个脉冲磁场,然后测量该磁场在地下的衰减过程以及产生的感应电动势。
由于不同的地下物质具有不同的电导率和磁导率,因此它们对电磁场的衰减程度和感应电动势的大小也会有所不同。
通过对这些数据进行分析和处理,可以推断出地下的电性分布,进一步确定地质构造、矿产资源和地下水资源的位置和分布。
MTEM法的优点包括:对地下电性差异敏感、分辨率高、探测速度快、成本低等。
同时,MTEM法也存在一些局限性,例如对于深层探测效果较差、容易受到地形和地表覆盖物的影响等。
在实际应用中,需要根据具体的情况选择合适的物探方法和技术。
管道物探检查方法一、引言管道物探检查方法是一种非破坏性检测技术,可以用于对地下管道进行勘测和检查。
它通过使用各种物探设备和技术,对管道进行全面的检测和评估,以确定管道的位置、深度、尺寸、材质等信息。
本文将介绍几种常见的管道物探检查方法。
二、地磁法地磁法是一种常用的管道物探检查方法,它利用地球磁场的变化来探测地下管道。
该方法通过在地面上布置一系列的磁力计,测量地下管道所产生的磁场异常,从而确定管道的位置和走向。
地磁法适用于探测埋深较浅的金属管道,如自来水管道、燃气管道等。
三、地雷达法地雷达法是一种高频电磁波探测方法,通过发射高频电磁波到地下,然后接收地下物体反射回来的电磁波,从而确定管道的存在和位置。
地雷达法适用于各种类型的管道,包括金属管道、非金属管道和混凝土管道等。
它具有探测距离远、分辨率高、精度高等优点。
四、声波法声波法是一种利用声波传播特性探测管道的方法。
它通过在地面上布置声源和接收器,发送声波信号到地下,然后接收地下管道反射回来的声波信号,从而确定管道的位置和深度。
声波法适用于各种类型的管道,包括金属管道、塑料管道和水泥管道等。
它具有探测距离较远、探测速度快等优点。
五、电磁法电磁法是一种利用电磁场特性探测管道的方法。
它通过在地面上布置电磁发射器和接收器,发送电磁波到地下,然后接收地下管道反射回来的电磁波信号,从而确定管道的位置和尺寸。
电磁法适用于各种类型的管道,包括金属管道、非金属管道和水泥管道等。
它具有探测精度高、探测速度快等优点。
六、超声波法超声波法是一种利用超声波传播特性探测管道的方法。
它通过在地面上布置超声波源和接收器,发送超声波信号到地下,然后接收地下管道反射回来的超声波信号,从而确定管道的存在和位置。
超声波法适用于各种类型的管道,包括金属管道、塑料管道和水泥管道等。
它具有探测精度高、分辨率高等优点。
七、总结管道物探检查方法是一种非破坏性检测技术,可以用于对地下管道进行勘测和检查。
测绘技术中常见的物探测量方法测绘技术在现代社会中扮演着非常重要的角色,它可以提供准确的地理空间数据用于城市规划、土地管理、资源调查等领域。
而物探测量方法则是测绘技术中的一种重要手段,用于探测地下的物质分布和构造情况。
本文将介绍几种在测绘技术中常见的物探测量方法,包括电法、磁法、重力法和地声波法。
电法是一种利用电荷运动特性进行探测的方法。
它通过在地表或井孔中放置电极,并施加恒定电流或电压,来观测地下不同岩土层的电导率变化。
电法测量时需要考虑地下岩土层的电阻率和电荷迁移的规律。
在实际应用中,电法可以用于识别和定位地下的各种岩石、矿石和水体,特别适用于找寻金属矿床、水源和地下水流方向等。
磁法是一种利用物体磁性差异进行探测的方法。
地球上的物质大多数具有磁性,通过在地表或井孔中放置磁场探测仪器,可以测量地下岩土层的磁场强度和方向变化。
磁法测量中需要考虑地下岩土层的磁化率和磁场传播的规律。
磁法在勘探地下矿床、识别地下构造、寻找埋藏物和建筑工程勘探等方面有着广泛应用。
重力法是一种利用物体质量差异进行探测的方法。
地球上的物质质量分布是不均匀的,通过在地表或井孔中放置重力仪器,可以测量地下岩土层的重力场强度变化。
重力法测量中需要考虑地下岩土层的密度和重力场传播的规律。
重力法常用于探测地下体积密度差异较大的物质,如矿床、岩石体、洼地和地下水体等。
地声波法是一种利用地震波传播特性进行探测的方法。
地球上的地震波会在地下不同介质中传播,并受到不同介质界面的反射和折射。
通过在地表或井孔中放置地震探测仪器,可以测量地下岩土层的地震波速度和传播路径。
地声波法测量中需要考虑地下岩土层的弹性模量和地震波传播的规律。
地声波法广泛应用于勘探地下地质构造、油气储层、地下水资源等。
虽然以上介绍的物探测量方法在测绘技术中都有重要的应用,但每种方法都有其适用范围和局限性。
因此,在实际应用中通常会根据需要综合应用多种方法,并进行数据处理和解释,以获取更准确、全面的地下信息。
物探主要方法物探是一种通过对地下物质进行探测和分析的方法,以获取地下信息的技术。
物探主要方法包括地震勘探、电磁法、重力法、磁法和地电法等。
地震勘探是一种利用地震波在地下传播的特性来获取地下信息的方法。
地震勘探通过在地表或井孔中释放地震波,然后记录地震波在地下不同介质中传播的速度和反射、折射等现象,从而推断地下的地质结构和矿产资源等信息。
地震勘探广泛应用于油气勘探、地质灾害预测等领域。
电磁法是通过测量地下介质中电磁场的变化来获得地下信息的方法。
电磁法利用电磁波在地下不同介质中传播的特性,通过测量电磁场的强度和频率响应等参数,推断地下的地质结构和地下水等信息。
电磁法应用广泛,可用于地下水资源调查、矿产资源勘探和环境地质调查等领域。
重力法是通过测量地球重力场的变化来获得地下信息的方法。
重力法利用地下不同介质的密度差异对重力场产生的影响,通过测量重力场的强度和方向等参数,推断地下的地质结构和沉积物厚度等信息。
重力法在地质勘探和地下水资源调查中具有重要的应用价值。
磁法是通过测量地球磁场的变化来获得地下信息的方法。
磁法利用地下不同介质的磁性差异对地球磁场产生的影响,通过测量磁场的强度和方向等参数,推断地下的地质结构和矿产资源等信息。
磁法广泛应用于矿产勘探、环境地质调查和考古学研究等领域。
地电法是通过测量地下介质的电阻率变化来获得地下信息的方法。
地电法利用地下不同介质的电阻率差异对电场产生的影响,通过测量电场的强度和方向等参数,推断地下的地质结构和地下水等信息。
地电法在地下水资源调查、土壤污染调查和岩土工程勘察等领域具有重要应用价值。
物探主要方法包括地震勘探、电磁法、重力法、磁法和地电法等。
这些方法通过测量地下介质的不同物理性质,推断地下的地质结构、矿产资源、地下水和环境地质等信息。
物探方法的应用使得人们能够更好地了解地下的情况,为资源勘探、环境保护和工程建设等提供了重要的科学依据。
煤矿物探测井方法
煤矿物探测井的方法有很多种,以下是一些常见的矿井物探方法:
1. 瞬变电磁法:这是一种利用电磁感应原理的物探方法,通过测量地下介质的电阻率来探测异常体。
在煤矿中,瞬变电磁法常用于探测地下水、煤层中的瓦斯、空洞等。
2. 地震槽波法:这种方法利用地震波在地下介质中的传播特性来探测异常体。
地震波在地下传播过程中遇到不同介质时会发生反射、折射等现象,通过分析这些现象可以确定异常体的位置和形态。
在煤矿中,地震槽波法常用于探测煤层中的断层、陷落柱等地质构造。
3. 无线电波透视法:这种方法利用无线电波在地下介质中的传播特性来探测异常体。
当无线电波遇到不同介质时,其传播速度、相位、振幅等参数会发生变化,通过分析这些变化可以确定异常体的位置和形态。
在煤矿中,无线电波透视法常用于探测煤层中的陷落柱、煤与瓦斯突出等异常。
4. 音频电透视法:这种方法利用人工或天然电场在地下介质中的分布规律来探测异常体。
当电场遇到不同介质时,其分布规律会发生变化,通过分析这些变化可以确定异常体的位置和形态。
在煤矿中,音频电透视法常用于探测煤层中的陷落柱、断层等地质构造。
5. 井下雷达法:这种方法利用雷达原理的物探方法,通过向地下发射高频电磁波并接收反射回的信号来探测异常体。
当电磁波遇到不同介质时,其传播
速度、相位、振幅等参数会发生变化,通过分析这些变化可以确定异常体的位置和形态。
在煤矿中,井下雷达法常用于探测煤层中的陷落柱、断层、含水层等地质构造。
以上是矿井物探中常用的几种方法,每种方法都有其特点和应用范围。
在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的物探方法来探测矿井中的异常体。
物探总结物探(物理探测)是指通过物理方法进行地质勘探和资源调查的一种方法。
它是地球物理学的应用,利用地球物理学的原理和方法,采集、解释各种地球现象的数据,以揭示地球内部结构、地下资源分布以及地质构造等信息。
本文将对物探的几个主要方法进行总结和介绍。
一、重力法重力法是通过测量地球表面上某点上的重力场强度来了解地下物质的分布情况。
根据牛顿的万有引力定律,地球上任何一点的重力场强度都与该点的地下物质分布有关。
重力法主要用于寻找地下的矿产资源、岩石构造和沉积地层等信息。
重力法的测量仪器是重力仪,通过在不同位置上进行多次测量,并进行数据处理和解释,可以确定某一地区的地质构造情况。
重力法的优点是测量方法简单、数据获取方便,可以覆盖较大的区域。
但是由于地球表面的重力场强度是由各种因素叠加形成的,因此在解释数据时需要考虑其他因素的影响。
二、磁法磁法是通过测量地球表面上的磁场强度来了解地下物质的分布情况。
地球上的岩石含有磁性矿物,这些矿物会影响地球的磁场分布。
通过测量地球表面上某点上的磁场强度,可以推断该点地下的岩石磁性情况,并进一步了解地下的构造和分布情况。
磁法主要用于寻找地下的矿产资源,尤其是一些具有磁性矿物的矿产资源。
磁法的测量仪器是磁力仪,通过对地球表面上不同位置的磁场强度进行测量,并进行数据处理和解释,可以得到一定的地质信息。
磁法的优点是测量方法简单、数据获取方便,对于一些具有磁性矿物的矿产资源具有较好的探测效果。
三、电法电法是通过测量地球中的电阻率差异来了解地下物质的性质和分布情况。
地下不同物质的电阻率不同,通过在地面上施加人工电场,利用电极对地下电场进行测量,可以推断地下物质的类型和分布情况。
电法主要用于勘探地下的矿产资源、地下水和基础工程等。
电法的测量仪器是电阻率仪,通过测量不同位置上的电阻率差异,可以获得地下物质的分布情况。
电法的优点是对不同类型的物质都具有较好的探测效果,可以有效区分不同岩石、土壤和水体。
地球物理勘探原理
地球物理勘探原理是勘探地质学中非常重要的一部分,它利用地球物理方法来研究地球内部的物理特征及其变化,以寻找地下资源、探测地下构造为主要目的。
其中最为常用的地球物理勘探方法包括地震勘探、电法勘探、磁法勘探、重力勘探和地表变形监测。
一、地震勘探原理
地震勘探是利用地震波在地壳中传播的特性来探测地下构造和地质岩石结构的一种方法。
地震波的传播速度与介质的密度和弹性模量有关,因此在地震勘探中,通过测量地震波的传播速度、波形和幅度等变化来对地下结构进行研究。
二、电法勘探原理
电法勘探是利用电场在地下的传播、反射、折射的规律,研究地下介质的性质和分布。
在电法勘探中,通过在地面上设置电极来产生电场,在地下介质中产生电流,然后测量电流的强度和电势差等参数来研究地下结构。
三、磁法勘探原理
磁法勘探是通过探测地球磁场和地球内部磁性物质的分布来研究地下结构的方法。
在磁法勘探中,通过测量磁场强度和方向的变化来确定地下磁性物质的性质和分布。
四、重力勘探原理
重力勘探是研究地球重力场的分布和变化规律来探测地下构造和岩石密度分布的方法。
在重力勘探中,通过测量重力加速度的变化来研究地下岩石的密度分布和构造。
五、地表变形监测原理
地表变形监测是利用形变仪器对地表运动、沉降、隆起等变化过程进行实时监测和分析的方法。
在地表变形监测中,通过测量和分析地表运动的速度和变化趋势,可以研究地球内部构造和地下水等资源的分布变化情况。
总的来说,地球物理勘探原理是多种勘探方法应用的基础,了解各种勘探原理对于科学合理地选择地球物理勘探方法,开展勘探工作具有重要的意义。
物探技术的原理以及应用实例物探技术(Geophysical Exploration Technology)是指利用物理现象和原理来探测地下构造和物质特性的一种技术手段。
它是地球物理学的一个重要分支,在资源勘探、地质灾害预测、城市地下管线检测等领域都有广泛的应用。
本文将从物探技术的原理和应用实例两个方面进行介绍。
一、物探技术的原理1. 地球物理学原理物探技术的原理基于地球物理学的相关原理,主要包括地震波传播、磁场和电场的测量、重力场的测量等。
地震波传播是其中最常见也是最重要的一种原理。
地震波是地震或人工产生的能量在地球内部传播的波动,它具有折射、反射、散射等特性,通过对地震波的传播速度、方向和衰减等特征进行分析,可以推断地下构造和介质的性质。
2. 数据采集与处理利用地球物理原理获取地下信息需要进行数据采集和处理。
数据采集包括地震波、磁场、电场、重力场等数据的测量,可以通过采用地面测量、井下测量、航测等方式获取。
采集到的数据需要经过处理和解释,包括处理噪声、提取有用信息、建立地层模型等步骤,以便进一步分析和应用。
3. 数据解释与成像通过对采集数据的处理和解释,可以获得地下构造和地质介质的信息。
这些信息可以通过成像技术呈现在地质剖面图、三维模型等形式上,为资源勘探、地质灾害预测、工程勘察等提供有力的技术支持。
二、物探技术的应用实例1. 矿产勘探物探技术在矿产勘探中有广泛的应用。
通过地面地震勘探、磁法勘探等手段,可以有效地探测矿床的类型、大小、深度和构造,为矿产资源的勘探和开发提供重要的依据。
2. 地质灾害预测地震勘探、电法勘探等物探技术在地质灾害预测中起着重要作用。
通过对地下地质构造和介质特性的探测,可以对地震、滑坡、地面沉陷等地质灾害做出预测和评估,从而减轻灾害对人类和社会的影响。
3. 城市地下管线检测在城市建设和维护中,物探技术被广泛应用于地下管线的检测和勘察。
通过地面雷达、电磁法等技术,可以对城市地下管线的位置、深度、材质等进行快速、准确的探测,为城市建设和维护提供重要的信息支持。
物探主要方法
物探是地球物理勘探的简称,它是指通过地球物理场的变化来探测地下物质的性质和分布。
物探的主要方法包括以下几种:
1. 重力勘探:利用地球重力场的差异来探测地下物质的密度变化,从而推断地下物质的分布。
2. 电磁勘探:利用地球电磁场的差异来探测地下物质的电导性或磁性,从而推断地下物质的分布。
3. 地震勘探:利用地震波在地下物质中传播的差异来探测地下物质的密度和弹性性质,从而推断地下物质的分布。
4. 声波勘探:利用声波在地下物质中传播的差异来探测地下物质的声学性质,从而推断地下物质的分布。
5. 热勘探:利用地球表面或地下物质的温度差异来探测地下物质的热导性或热容量,从而推断地下物质的分布。
6. 放射性勘探:利用地下物质中的放射性辐射来探测地下物质的放射性性质,从而推断地下物质的分布。
以上是物探的主要方法,它们各自具有不同的原理和适用范围,可以根据不同的地质问题和探测目标选择合适的方法。
地球物理勘探方法综述一、重力勘探重力勘探是地球物理勘探方法之一,它主要研究地球表面及其周围空间重力变化现象。
地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的,而岩石密度不均往往与地下地质构造、矿产分布等地质因素有关。
由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常。
通过研究重力异常的变化特征,从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息,这就是重力勘探的实质和任务。
1重力勘探的理论基础1.1重力场重力是经典物理学中的基本概念。
当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时,就要受到地球质量对它的引力作用,以及地球自转而使它产生的离心力的作用,两者的合力就是这一物体所受的重力。
如图,F表示地球引力,C表示离心力,P表示重力,则P=F+C。
显然,重力场是引力场和离心力场的叠加。
物体所受重力的大小不仅和物体在重力场的位置有关,而且和其质量m小有关。
按照场强定义,重力场强度(P/m)即单位质量所受的重力大小。
重力场强度和重力加速度概念不同,但其数值和量纲完全相同,方向也一致。
地球物理勘探中所谓的重力测量,也就是重力加速度或者重力场强度的测量。
一般的,将地球的大地水准面作为一个理想的椭球面,根据地球的大小,质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值,把这种重力值的分布称为正常重力场。
1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式:g0=978032.7(1+0.0053024sin2φ-0.0000075sin22φ)(×10-5m/s2)1.2 重力异常地表重力值是随着地点和时间不同而变化的。
根据地表重力变化来进行地质构造和矿产勘查是重力勘探的基本内容。
影响地表重力变化的因素主要包括:纬度、海拔、地形、地球的潮汐以及地球内部密度不均。
其中地球密度的非均一和各种地质构造、矿产分布有密切联系。
重力的变化我们称之为重力异常,分为绝对重力异常和相对重力异常。
地球物理勘探的方法
地球物理勘探是利用地球物理原理和方法来探测地壳内部的结构、性质和地下资源的勘探方法。
常用的地球物理勘探方法包括:
1. 重力方法:通过测量地球引力场的变化来推测地下密度分布,从而探测地下体的形态、内部结构和重力异常。
2. 磁力方法:通过测量地球磁场的变化来推测地下磁性物质的分布,常用于探测地下矿床和地下构造。
3. 电磁法:通过测量地下介质对电磁波的响应来推测地下结构和含矿体。
4. 地震法:利用地震波在地下传播的速度、路径和衰减特性来推测地下的岩性、层序、裂隙和地壳形态,常用于石油、天然气和地下水资源勘探。
5. 非震方法:包括地电、地热、地应力等方法,通过测量地下电性、热力和应力等物理参数来推测地下结构和性质。
以上只是常用的地球物理勘探方法的一部分,具体的勘探方法与勘探目标、地质环境以及经济条件等相关。
不同的勘探目标需要选用不同的地球物理勘探方法来获取有效的地质信息。
地球物理探测技术原理分析地球物理探测技术是一种通过对地球内部和外部物理场的观测、测量、分析以及研究来对地球内部结构、物质组成和地球表面物性进行探测的一门科学技术。
在现代地质学的研究中,地球物理探测技术起到了非常重要的作用。
本文将从物理学角度出发对地球物理探测技术原理进行分析。
一、地球物理探测技术的类型地球物理探测技术根据探测目标的不同可以分为以下几种类型:1. 重力法2. 电磁法3. 地震法4. 地电法5. 磁法二、重力法原理重力法是利用物体之间的万有引力进行探测的一种方法。
在地球表面上进行探测时,通常用重力仪来进行测量。
重力仪中包含了一个悬挂在细线上的质量块,在重力作用下,悬挂的质量块会发生偏转,然后使用光学测量仪器来记录这个偏转角度。
在地球表面,因为地球各地重力场的差异会导致仪器所记录下来的偏转角度不同,根据这个差异就可以推断地下物体的密度。
三、电磁法原理电磁法是一种利用地球表面或空气中的电磁场来探测地下物质的方法。
探测原理是利用电磁波在穿过不同材质时的传播速度和衰减程度不同,从而得到地下物体的信息。
电磁法分为频率域和时域两种测量方法。
在频率域中,测量的是电磁场在不同频率下的响应,而在时域中则是通过测量电磁波在空间中传播的时间和幅度的变化来确定地下物质的性质。
四、地震法原理地震法是通过对地震波的调查和分析来探测地下物质的方法。
地震波是一种由地震震源产生的振动波,能够穿过地球的内部,根据它穿过不同材料的速度、传播方向和衰减率等特点来推测地下物体的性质。
地震法通常是以“反射法”和“折射法”进行的。
反射法是利用地震波在穿过不同材料界面的反向传播来确定地下物质的形态和分布。
而在折射法中,则是根据地震波在穿过介质时发生的折射、反射、绕射等现象来推断地下材料的物理性质。
五、地电法原理地电法是利用地球表面的电流和电位来探测地下物质的方法。
地球表面的电场是一种地球化学和地球磁学作用的结果,其强度和分布与地下物体的化学成分和物理性质有关。
物探仪原理
物探仪是一种利用地球物理学原理进行地下勘探的仪器,它能够通过测量地下介质的物理性质来获取地下信息。
物探仪的原理主要包括地震波原理、电磁波原理和重力场原理。
首先,地震波原理是物探仪最常用的原理之一。
当地震波遇到不同密度的岩石或土壤时,会发生折射和反射,通过测量地震波的传播速度和方向,可以推断出地下介质的性质和结构。
地震波原理被广泛应用于石油勘探、地质灾害预测和地下水资源调查等领域。
其次,电磁波原理也是物探仪常用的原理之一。
电磁波在地下介质中传播时,会受到地下物质的电磁特性影响,通过测量电磁波在地下传播的速度和衰减情况,可以推断出地下介质的电磁性质,从而识别地下矿产和水文地质情况。
另外,重力场原理也是物探仪的重要原理之一。
地球的重力场受到地下岩石的密度分布影响,通过测量地表上的重力加速度,可以推断出地下岩石的密度分布情况,从而识别地下构造和岩层情况。
总的来说,物探仪通过测量地下介质的物理性质来获取地下信息,其原理主要包括地震波原理、电磁波原理和重力场原理。
这些原理在地质勘探、环境地质和地质灾害预测等领域都有着重要的应用价值。
希望通过对物探仪原理的深入了解,可以更好地应用物探仪进行地下勘探工作,为地质工作者提供更准确、可靠的地下信息。
常用物探方法的工作原理1、瞬变电磁法:时间域电磁法(Time domain Electromagnetic Methods)或称瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods),简写为TEM。
它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。
其工作原理为:通过地面布设的线圈,向地下发射一个脉冲磁场(一次场),在一次场磁力线的作用下,地下介质将产生涡流场。
当脉冲磁场消失后,涡流并没有同步消失,它有一个缓慢的衰减过程,在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场,即可了解地下介质的电性分布。
该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线,如图1所示。
图1 二次场衰减曲线图一般来说,对于导电性差的地质体,二次场初始值较大,但衰减速度较快;反之,导电性良好的地质体,二次场初始值小,但衰减速度慢(图2)。
瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。
二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息,晚期主要反映深部信息。
因此,观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律,可以探测大地电位的垂向变化。
图2 瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系仪器野外工作方法及原理见图3。
主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲,当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场,仪器断电后,涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射,接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3 仪器工作原理图瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测,使与探测目的物耦合最紧,取得的异常响应强,形态简单,分层能力强;在高阻围岩区不会产生地形起伏影响的假异常,在低电阻率围岩区,由于是多道观测,早期道的地形影响也较易分辨;线圈点位、方位或接发距要求相对不严格,测地工作简单,工作效率高;有穿透低电阻率覆盖层的能力,探测深度大;剖面工作与测深工作同时完成,提供了更多有用信息。
瞬变电磁法可用于确定岩溶构造的含水性,了解地下水的活动规律。
常用仪器有MSD-1瞬变电磁仪,GDP —32,V8仪等。
2、 激发极化法:激发极化(induced polarization,缩写IP )是发生在地质介质中因外电流激发而引起介质内部出现电荷分离,产生一个附加的“过电位”(over voltage )的一种物理化学现象。
在电法勘探的实践中,通过某一电极排列向地下供电的瞬时,我们可以观测到测量电极间的电位差1U ∆(称为一次场电位差)随着供电时间的增加逐渐增大。
当供电数分钟后,这个电位差趋于某一稳定的饱和值U ∆(称为极化场或总场的电位差)。
当断开供电电路后,在测量电极之间仍然观测到随时间衰减的电位差2U ∆(称为次生极化电位差或二次场电位差)。
这种在电流场作用下产生二次电位差的现象在物探中称为激发极化现象或激发极化效应,所形成的电场成为二次场或激发极化场。
激发极化效应是地下岩、矿石及其中所含的水溶液在外电流场作用下所发生的复杂的电化学过程的结果。
激发极化法(简称激电法)是根据岩、矿石之间激发极化效应的差异,在人工电场的作用下,观测和研究激发极化电场以达到找矿或解决其他地质问题的一种电法勘探。
观测参数为视极化率s η、视电阻率s ρ。
剖面法可用于圈定区域内岩溶构造的大致分布范围、规模、走向、和产状,可结合音频大地电磁法的成果进行对比分析,提高解释成果的可靠性。
电测深装置用于局部精细验证物探异常,确定异常埋深等情况。
双频激电仪及V8仪SIP 法都是属于利用岩(矿)石的激电效应,观测和研究激发极化电场以达到找矿或解决其他地质问题。
在双频激电法中研究岩(矿)石的电性参数主要是幅频率F (IP 振幅随频率的变化率),同时也包括电阻率ρ,其差异是双频激电应用的前提,也是成果解释的物理基础。
双频激电仪在野外主要观测高频电位差H V ∆、低频电位差L V ∆、视幅频率s F 值和视电阻率s ρ。
其中视幅频率s F 值由公式100%L H s HV V F V ∆-∆=⨯∆计算而得,其物理意义:表征激发极化引起的电位差振幅随频率的变化率。
而视电阻率s ρ的物理意义:视电阻率s ρ虽然不是岩石的真电阻率,但却是地下电性不均匀和地形的一种综合反映。
可以利用它的变化规律去发现和了解地下的不均匀性,以达到找矿和解决其他地质问题的目的。
V8仪SIP 法 即功率谱激发极化法,简称谱激电,另外还有一个称呼是复电阻率(CR )。
他是在传统直流电法的一个记录点上观测多个频率的激发极化效应的激电法。
主要应用于矿产领域,和传统激电的区别是采集从256Hz 到128s 之间的宽频带数据,从而即可以得到普通的频率域单频(相位激电)或双频(频散)信息,还可以使用Cole ‐Cole 模型或Dias 模型求解其各数据记录点的“真”激发极化参数。
V8仪SIP 法野外主要提取采集IP 效应谱参数aemo ρ、ma 、a τ、a C 和电磁效应谱参数(用于去耦校正)1 Hz 观测视电阻率a ρ。
他们具有以下物理意义:1、a ρ——1Hz 观测视电阻率:根据四电极测量装置计算的视电阻率,单位欧姆•米,即常规视电阻率。
反映电极排列勘探体积内的平均电阻率。
2、aemo ρ——去掉IP 效应后的极低频(+0 Hz )视电阻率:与1 Hz 观测视电阻率a ρ的物理意义类似。
3、ma ——视充电率:IP 效应强度参数,单位百分比(%),与电极排列勘探体积内的可极化物质的体积含量正相关。
4、a τ——视时间常数:IP 效应特征参数,单位秒。
与电极排列勘探体积内的可极化物质的粒度大小、等由结构信息相关。
5、a C ——视频率相关系数:IP 效应过程参数,无量纲。
与电极排列勘探体积内的可极化物质的IP 效应类型以及极化物质混合分布均匀性相关。
3、 音频大地电磁法:天然电场主要是由电子导体的天然电化学作用和地下水离子导体的过滤或扩散作用,以及大地电流和雷雨放电等因素所形成的电磁场。
音频大地电磁法是通过观测由远程天电引起的天然平面电磁波信号以确定地下的电阻率值的方法,其测量的频率范围为l ~10000赫(兹)。
与大地电磁法相比,由于频率较高,对浅部的分辨率较高,更适于资源勘探。
对于AMT (音频大地电磁测深),其频率范围是10000Hz ~1Hz ,因为其高频部分10000Hz ~1000Hz 所在频段的声波人耳能听到,所以称为“音频”。
探测深度一般为2000m 之内。
AMT 其观测成本较小(采集时间短,一般不做五分量),大部分都采用网格式点测。
即观测点排列成一个规则的测网。
用于进行2km 以上的电阻率立体填图。
AMT 可以提供TE/TM 两个模式的电阻率和阻抗相位用于电阻率反演。
同时还可以提供感应矢量,电性主轴方向,二维判别模量等定性信息以判断构造信息。
音频大地电磁法测量的是音频段中大地电磁场产生的电分量。
它的场源为交变电磁场,在距离场源较远的的地方,大地电磁场可视为垂直于地面入射的平面波(图4),其场的特性服从麦克斯韦方程组:0D qB E B t H J D t ∇•=∇•=∇⨯=-∂∂∇⨯=+∂∂ 式中:q 为自由电荷体密度;t 为时间;j 为电流密度;E 为电场强度;H 为磁场强度;B 为磁感应强度;D 为电位移。
不同形式的交变电磁波,可以分解为谐变电磁波,在导电介质中遵循:()0()0bz i t az bz i t az E E e e H H e e ωω-+-+=•⨯=•⨯式中:211112()b ωεμεωρ⎡⎤=⨯+-⎢⎥⎣⎦,b 为介质对电磁波的衰减系数;ε为介电常数;μ为介质的导磁系数,ρ为电阻率。
当电磁波在介质中传播时,其振幅沿Z 轴方向前进1b 距离时,振幅衰减为地表的1e (约为37%)。
习惯上取距离1b δ=称为电磁波的趋肤深度(或称穿透深度)。
在无磁介质中1503.3b f δρ=≈式中δ为穿透深度;ρ为电阻率;f 为电磁波的频率。
由上可知,电场强度E 随吸收系数b 呈负指数规律衰减,即电磁波的穿透深度随介质的电阻率的增加而增大,随电磁波频率的增大而减小。
在同一观测点,地层的电阻率不变,通过选用不同工作频率的方法,达到探测不同深度的目的。
音频大地电磁法可确定测区内含水构造的分布范围、规模和走向。
4、 可控源音频大地电磁法:可控源音频大地电磁法20世纪80年代兴起的一种测量卡尼亚电阻和相位的电磁测深技术。
基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组,导出电场x E 、磁场y H 与卡尼亚电阻率s ρ的关系式:2215x s y E f H ρ=式中f 代表频率。
根据电磁波的趋肤效应理论,导出趋肤深度公式:H ≈地下水及进行大型工程地质探测等方面,取得了很多成功的实例。
该法最早是由加拿大多伦多大学的D. W.Strangway 教授和他的学生Myaron Goldtein 于1971年提出。
针对大地电磁测深法场源的随机性和信号微弱,以致观测十分困难这一状况,他们提出了一种改变方案——采用可以控制的人工场源。
从而在理论和实践两方面奠定了CSAMT 法的基础。
20世纪80年代以来,方法理论和仪器都得到了很大发展,应用领域也扩展到了地质普查,勘探石油、天然气、地热、金属矿床,水文,环境等方面,从而成为受人重视的一种地球物理方法。
目前在我国已将本方法作为危机矿山深部资源勘探的重要手段,在许多矿山取得了很好的效果。
CSAMT 法主要有如下特点:①工作效率高。
用一个发射偶极子供电,可在它周围的四个很大的扇形区域内测量。
在进行测量时,只需移动接收机,便可进行面积性测深工作,从而得到地下电性的立体分布情况。
②勘探深度范围大。
CSAMT 法有效勘探深度的影响因素包括地电构造、噪声水平、发送机功率、接收机灵敏度、精度和抗干扰能力等。
从理论上来说,其探测深度范围为几十米至2-3公里。
③ 垂向分辨能力好。
CSAMT 法垂向分辨能力与多种因素有关。
如果把可探测对象的厚度与其埋深之比定义为垂直向分辨率,那么,粗略地讲,它大约为20%至10%。
④水平方向分辨率高。
一般的人工场源电法的水平分辨率除受地电条件制约外,还受收距及接收电偶极子大小的影响。
CSAMT 法的水平分辨力与发收距无关,约等于接收电偶极子距离。
⑤地形影响小。
由于卡尼亚电阻率相当于对观测值进行了归一化,同步的地形影响大大减弱;由于是平面波场,测区内地形影响也较小。
⑥高阻电屏蔽作用小。
CSAMT 法使用的是交变电磁场。
因而可以穿过高阻层,特别是高阻薄层。
有些用直流电法无法探测到的高阻薄层下的地质体,用CSAMT 法能很好解决这一问题。
与直流电法相比,以上这些特色均属明显优点,因而CSAMT 法不但可以取得良好地质效果,且应用前景也是广阔的。