应用地球物理学原理第二章

应用地球物理学习题答案一、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t1时刻开始产生子波向外传播，经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t1＋Δt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。

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，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，测量学，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。

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。

磁化率：在一定磁场强度和一定温度范围内，M=κT，磁化率κ为由物质本身性质所决定外的参数，表示物质被磁化的难易程度。

值越大，越易磁化，无量纲。

磁化强度：单位体积内分子电流磁矩矢量和，表现在外磁场中物质可被磁化的强度。

知识要点1、大地水准面的三级近似。

参量值正球体平均半径6376千米旋转椭球体：与大地水准面拟合得最佳的椭球面赤道半径极半径6378.160千米扁率6356.155千米ξ=1/298.56梨形球面北极南极高出十几米凹进二十几米2、重力（重力加速度）在空间上变化的原因。

①地球形状的影响：地球是近似于两极压缩的扁球体，地表起伏不平，引起约6000毫伽的重力变化②地球自转的影响：地球绕定轴旋转，惯性离心力引起约3400毫伽的重力变化③地壳密度分布的不均匀性，引起约几百毫伽的变化3、重力异常的概念、计算公式及重力异常的物理意义重力异常Δg 的物理意义：剩余质量所产生的引力在重力方向（或铅直方向）的分量。

4、决定重力异常的主要地质因素。

①地壳厚度的变化：当地壳增厚时，相当于莫霍面下高密度的上地幔埋深增大，故显示重力低；反之，当地壳减薄时，相当于莫霍面下高密度的上地幔埋深减小，故显示重力高②结晶基岩内部成分、构造和基底顶面的起伏③沉积岩的成分和构造④金属矿及其他矿产的赋存5、弹簧重力仪的零点漂移及其消除。

仪器每次从基点出发，观测一段时间后，需回到基点（另一基点或总基点）上观测一次，测出零点漂移量。

在较短的时间内，可以认为仪器的零点漂移量是随时间线性变化的。

从观测值中减去零点漂移量，完成零点漂移校正。

6、重力测量值的主要改正项及其计算方法。

①正常场（纬度）校正：消除测点与基点间纬度差异导致的重力变化②地形校正：消除测点附近地形起伏对重力观测数据的影响③中间层校正：消除测点基准面与基点基准面之间水平中间层的重力影响④高度校正：消除测点相对于基点的高程差而造成的重力数值变化、7、布格异常、均衡异常和自由空间异常的概念/计算方法/区别/应用领域。

①布格重力异常布格重力异常去掉了所有的影响，仅是地壳内各深度剩余密度对测点的重力作用，反映了地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常。

②均衡重力异常若补偿不足或补偿过剩，地壳将用壳内质量的迁移，如地壳密度的横向变化、上地幔密度的横向变化以及地壳厚度变化等，来使它区域均衡。

《应用地球物理学原理》教学大纲课程编号：学时：100 学分： 5一、课程性质和目的《应用地球物理学原理》是地球物理和应用地球物理专业的主干专业课程，也是新调整后的地矿类工科本科专业的主要专业基础课之一。

《应用地球物理学原理》是应用地球物理专业的新课程体系－“应用地球物理学原理”、“应用地球物理的数据采集与处理”、“地球物理反演的基本理论及应用方法”和“地球物理方法的综合应用与解释”4本专业系列课程的第1门课程，是整个专业系列课程的基础。

自五十年代初到九十年代末，我国的应用地球物理专业的课程体系基本上与前苏联类似，专业课主要按重力、磁法、电法、地震和测井五门课分别讲授，学科和专业分得较细，教学内容较窄。

结果培养的科研人员越来越专，这对促进科技快速纵向发展起到了积极作用，但不利于学科交叉和学科综合的发展。

另外，重、磁、电、震、测五门课程内容之间也存在着某些重复。

随着科学技术的发展，专业课的教学内容也需进一步更新。

长期以来，应用地球物理专业为了适应国民经济发展的需要，坚持教学改革，进行了教学思想、内容和方法的改革，课程结构有所变化，教学内容有所更新。

随着我国由计划经济逐渐向市场经济过渡，国内应用地球物理专业为适应市场经济的需要，都在积极地拓宽专业面，在加强基础和增强适应性方面进行教学改革和研究。

所谓系列课程的建设，是指为了向学生传授某一方面相对完整的知识或比较全面训练学生某一方面的能力，而把教学内容密切相关、相互之间有必然联系的若干课程组织在一起，从总体上确定每一门课程的教学目标、教学内容和教学方法。

应用地球物理系列课程建设的指导思想是：1.系统地向学生传授应用地球物理的基础知识，使学生知识面较宽、专业基础扎实、适应性较强；2.优化课程体系和教学内容，避免不必要的重复，提高学生的学习效率，减轻学生的学习负担；3.加强综合和交叉，发挥学生潜能、特长和创造性思维。

应用地球物理专业课的系列课建设可分为纵向和横向两种。

地球物理反演基本理论与应用方法目录第一章地球物理反演问题的一般理论1－1 反演问题的一般概念1－2 地理物理中的反演问题1－3 地球物理反演中的数学物理模型1－4 地球物理反演问题角的非唯一性1－5 地球物理反演问题的不稳定性与正则化概念1－6 地球物理反演问题求解思考题与习题第二章线性反演理论及方法2－1 线性反演理论的一般论述2－2 线性反演问题求解的一般原理2－3 离散线性反演问题的解法思考题与习题第三章非线性反演问题的线性化解法3－1 非线性问题的线性化3－2 最优化的基本概念3－3 最速下降法3－4 共轭梯度法3－5 牛顿法3－6 变尺度法（拟牛顿法）3－7 最小二乘算法3－8 阻尼最小二乘法3－9 广义逆算法思考题与习题第四章完全非线性反演初步4－1 线性化反演方法求解非线性反演问题的困难4－2 传统完全非线性反演方法4－3 模拟退火法4－4 遗传算法4－5 其他完全非线性反演方法简介思考题与习题第五章位场勘探中的反演问题5－1 位场资料反演中的几个基本问题5－2 直接法求位场反演问题5－3 单一和组合模型位场反演问题5－4 连续介质参数化的线性反演问题5－5 物性分界面的反演问题思考题与习题第六章电法勘探中深曲线的反演6－1 直流电测深曲线的反演6－2 交流电测深曲线的反演思考题与习题第七章地震勘探中的反演方法7－1 地震资料反滤波处理7－2 波阻抗反演7－3 地震波速度反演7－4 其他地震反演思考题与习题参考文献。

勘探地球物理概论（二）重力勘探1. 熟悉地球重力场模型2. 了解重力测量野外工作方法3. 熟悉常见岩（矿）石密度4. 掌握重力异常数据处理方法5. 熟悉重力资料解释的基本步骤和方法（三）磁法勘探1. 熟悉地磁要素及地磁场的解析表示2. 了解磁法勘探野外工作方法3. 熟悉常见岩石磁性特征4. 掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法（四）电法勘探1. 掌握岩石电阻率的测定方法，熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型2. 了解岩石的自然极化特性，熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用3. 了解岩石的激发极化机理，熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用4. 掌握电磁法的理论基础，熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用（五）放射性和地热勘探1. 熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点2. 了解放射性测量方法原理3. 熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质4. 了解地球热结构特点，掌握大地热流密度的含义和测量方法地球物理勘探复习资料地球物理勘探方法（简称“物探”）：是以岩矿石等介质的物理性质差异为物质基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律以实现基础地质研究、环境工程勘察和地质找矿等目的的一门应用学科。

地球物理勘探方法：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、地热勘探。

应用物探方法所必须具备的地质及地球物理条件：1.探测对象与周围介质之间必须具有较明显的物性差异；2.探测对象必须具有一定的规模（即其大小相对于埋藏深度必须有相应的规模），能产生在地面上可观测的地球物理异常场。

3.各种干扰因素产生的干扰场相对于有效异常场必须足够小，或具有不同的特征，以便能进行异常的识别。

物探的多解性：物探资料往往具有多解性，即对同一异常场有时可得出不同甚至截然相反的地质解释，这种情况往往是由于复杂的地质条件和地球物理场场论自身局限性所造成的。

且不可避免。

产生多解的原因：（1）数学解的不稳定性（2）观测误差（3）干扰因素（4）地球深部的不可入性所带来的观测数据中“信息量”的不足物探工作：先局部后整体第一章:重力勘探重力勘探是以研究对象与围岩存在着密度上的差异为前提条件的。