地球物理勘探 第五章-fu

绪论1、什么是地球物理场及地球物理异常？答：地球物理场，是指存在于地球内部及其周围的、具有物理作用的物质空间。

组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将会引起相应的地球物理场在空间(或时间)上的局部变化，这种变化称为地球物理异常。

2、什么是地球物理勘探？答：地球物理勘探就是通过专门的仪器，观测这些地球物理异常，取得它们(在时间和空间上)的分布及形态等有关地球物理资料，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断地下地质构造，或确定岩土介质的性质，从而达到解决地质问题的目的。

3、地球物理勘探如何分类？答：1）按场分：重、磁、电、震、放、热；2）按工作空间：航空、地面、海洋、井下；3）按目的：金属、石油、煤炭、水文、工程、环境4、地球物理勘探方法应用的前提是什么？答：有物性差异、有一定规模、干扰小。

5、地球物理勘探方法能解决哪些地质问题？答：1）覆盖层、风化带厚度、基岩起伏形态、潜水位深度；2）断层、破碎带、裂隙带、溶洞等地质体的空间分布，推断含水情况；3）岩土，岩石动弹参数测定，岩体稳定性评价；4）滑坡、陷落柱、洞穴探测，路基、水坝探查；5）桩基检测；6）地下电缆、管道分布探查，检漏；7）地下水资源勘查；8）环境污染及地质灾害监测。

第一章1. 重力勘探中所谓的“重力”，实际上是哪一个参量？为什么通过测量该参量在不同地点的变化就可以达到研究固体地球、寻找矿产等的目的？答：重力g2. 什么是重力异常？引起重力异常的原因是什么？答：实测重力值与由正常重力公式计算出的正常重力值之差统称为重力异常。

造成重力异常的主要原因有：1）地球的自然表面并不像大地水准面那样光滑，而是起伏不平的；2）地球内部介质密度分布不均匀。

这种密度的不均匀性有一部分是地质构造和矿产引起的。

所以这类异常是重力勘探所要研究的主要内容。

5.哪些因素影响重力测量的观测精度？而哪些因素又影响重力异常的精度？答，地下密度，地球形状，测点高度，地形不平整有关。

勘察地球物理概论笔记绪论：地球物理勘探：它是以岩（矿）石之间的地球物理性质的差异为基础，应用地球物理学利用力、声、电、磁、热、光及核变等物理方法，通过专门的装置和先进的仪器观测物理场的变化，来研究地下地质体（构造或矿体等）存在状态（产状、埋深、规模等），以解决资源和能源的开发、工程、水文地质问题的一门学科。

地球物理场：所谓地球物理场，是指地球内部及其周围的、具有物理作用的空间。

重力场：地球内部及其周围具有重力作用的空间，成为重力场。

磁场：具有磁力作用的空间，称为地磁场。

辐射场：具有放射性作用的空间，称为辐射场。

电（电磁）场：具有电（磁）力作用的空间，称为地电（电磁）场。

地热场：具有热力作用的空间，称为地热场；弹性波场：质点振动传播的空间，称为弹性波场。

地球物理勘探方法：是以各种地球物理场的理论为基础，凭借仪器对地质体引起的地球物理异常进行观测，是一种间接观测地球地质的手段。

六种主要的物探方法：（1）以岩（矿）石磁性差异为基础，研究磁性地质体引起的磁异常的磁法勘探；（2）以岩（矿）石密度差异为基础，研究密度不均匀地质体引起的重力异常的重力勘探；（3）岩（矿）石电（介电、磁）性差异为基础，研究导电（介电、导磁）地质体引起的地电（电磁）异常的点法勘探；（4）岩（矿）石弹性差异为基础，研究弹性波在岩石中传播规律的地震勘探；（5）岩（矿）石中放射性元素含量及种类差异为基础，研究天然的或人工激发的辐射异常的核地球物理勘探；（6）岩（矿）石温度差异为基础，研究储热地质体引起的地热异常为基础的地热勘探；物探的分类：依据环境分为：地面物探、航空物探、海洋物探、地下物探（包括坑道中进行的物探工作）、遥感物探等；依据探测对象和目的分为：金属（非金属）物探、石油（天然气）物探、煤田物探、水文工程（环境）物探、深部物探、城市物探；物探在地质工作中的作用：（小比例尺地质填图）探测结晶基底的起伏即内部构造，划分大地构造单元，研究沉积岩构造，追索大断裂带；（大比例尺地图）确定岩层接触带和浮土厚度，圈定岩体、矿化带，寻找有工业意义的矿体；（勘察阶段）进一步确定矿体的位置和产状，划分层带；（矿场开采中）指示矿体走向，确定矿体形态，寻找盲矿区。

第一章:岩(矿)石的地球物理特征第1节岩(矿) 石的密度影响岩石密度的主要因素为：1. 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；2. 岩石中孔隙大小及孔隙中的充填物成分；3. 岩石所承受的压力等。

一、火成岩的密度主要取决于矿物成分及其含量的百分比, 由酸性→ 中性→ 基性→ 超基性岩，随着密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大。

二、沉积岩的密度1. 沉积岩密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性增大；2. 孔隙中如有充填物，则充填物的成分及比例也明显地影响着密度值；3. 随着成岩时代的久远及埋深的加大，上覆岩层对下伏岩层的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。

三、变质岩的密度变质岩密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，主要由变质的性质和变质程度来决定。

通常变质作用的结果使变质岩比原岩密度值加大，如变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度较浅的千枚岩、片岩等密度值大些。

四、结论1. 岩矿石密度的规律：①岩浆岩和变质岩的密度大于沉积岩；②沉积岩密度变化范围大2. 影响岩石密度因素岩浆岩: 矿物成分；生成环境；沉积岩: 孔隙度；生成年代；埋藏深度；变质岩: 与原岩和变质程度有关第2 节岩( 矿) 石的磁性一、基本概念磁性：吸引铁、钴、镍等物质的性质。

任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。

磁性分类：1. 抗磁性(逆磁性)：在外磁场作用下，这类物质的磁化率为负值，且数值很小。

2. 顺磁性：顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值，有外磁场作用，原子磁矩顺着外磁场方向排列，显示顺磁性。

3. 铁磁性：在弱外磁场的作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗磁性、顺磁性物质的磁化率大很多。

磁化强度与磁化场呈非线性关系磁化强度M沿O、A、B、C、D、E、F、A变化，诸点所围之曲线，称磁滞回线，表明铁磁性物质磁化强度随磁化场的变化呈不可逆性。

二、岩石、矿石的磁性特征1.磁化强度和磁化率在外部磁场的作用下，磁化强度M 表示与磁化场强度H 之间的关系为: 磁化率：表征物质受磁化的难易程度，是一个无量纲的物理量。

第一章地震波传播的基本原理第一节地震波的基本概念一：振动：介质中的质点离开其平衡位置的往返运动。

波动：振动在其介质中传播的过程。

弹性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后，物体就立刻恢复其原状。

弹性体: 具有弹性的物体叫做弹性体；塑性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后仍旧保持其受外力时的形状。

塑性体: 具有塑性的物体叫做塑性体；弹性波: 振动在弹性介质中传播就形成了弹性波；注意: 弹性理论已证明,许多固体包括岩石在内,当受力较小、变形较小、作用时间较短时均可看成是弹性体。

地震波实质上就是一种在岩层中传播的弹性波。

以炸药为震源激发地震波的过程破坏圈: 在炸药包附近, 强大压力>> 岩石的弹性极限;塑性带: 离开震源一定距离, 压力> 岩石的弹性极限;弹性形变区: 远离震源一定距离, 压力< 岩石的弹性极限.二：波在传播过程中, 某一质点的位移u是随时间t变化的, 描述某一质点位移与时间关系的图形叫做振动图形.与地震记录之间的关系1)地震勘探中所获得的一道地震记录，实际上就是一系列地震波传播到地表时，引起地表某一质点振动的振动图形。

2）地震勘探中所获得的一张原始地震波形记录，实际上就是在地面沿测线设置多道检波器，得到的多个振动图形的总和。

地质意义有利于了解地震波在介质中传播时不同时刻的具体位置；有利于识别和分辨不同类型的地震波，从而解决与波传播有关的地质问题。

三：在地震勘探中，通常把同一时刻沿地震测线的各质点离开平衡位置的位移分布所构成的图形叫做地震波的波剖面。

即位移u 是距离x 的函数，u=f(x) 。

波前: 波在空间传播时，某一时刻空间介质刚刚开始振动的点连成的曲面。

波尾: 波在空间传播时，某一时刻空间介质刚刚停止振动的点连成的曲面。

波面: 波在空间传播时，某一时刻空间介质振动质点中相位相同的点连成的曲面，称为该时刻的波面。

射线：波的传播方向称为射线(假想)。

地球物理勘探是一种利用地球物理学原理探测地下构造、自然地球体和人工地下构造的方法。

它是一种寻找地下矿产资源、地下水、油气等自然资源的有效手段，也是一种了解地下构造、地质条件、地震等自然现象的重要途径。

今天我们来探究一下的原理、方法以及在不同领域的应用。

的原理方法的实质在于利用一些地球物理现象，如电学、热学、重力学、磁学、声学、地震学等，探测地下的构造以及所需要的物理参数。

其原理是在地下物质与空气或水之间存在密度、电阻率、磁化率、声波速度等不同特性，不同的地下物质对同一物理现象的响应具有不同特点。

通过检测这些地下物质对不同物理现象的响应，就可以对地下构造做出一些推断和判断。

的方法常用的方法有电法、磁法、地震法、重力法、辐射测量等。

通过这些方法的综合应用，可以形成对地下构造的整体认识。

电法是利用地下不同岩石或土层之间的电阻率不同，当有电流通过时发生电势差现象，通过在地下注入一定电流，用两极间电势差的大小判断地下构造物体的性质、大小以及深浅。

磁法是利用地下岩石或土层的磁化率不同，产生磁畸变，通过测量磁场强度变化，推算出地下构造物体的位置、大小、形态以及磁滞振幅等数据。

地震法利用地震波在岩石或土壤中传播的速度、反射与折射规律以及地震波能量的衰减，测定地下构造的深度、形态、节理等。

重力法利用地球的引力常数与地下构造质量之间的对应关系，测量地球重力场的变化，推算出地下构造物体的大小、深度、密度等数据。

辐射测量则是测定某些放射性物质在地下的分布和广度，推算出地下构造的特定信息。

的应用在很多领域都有着广泛的应用。

最常见的就是在矿产勘探领域，利用方法可以寻找各种金属矿床、工业矿石、透镜状矿床、油气矿床、水源矿床等自然资源，并且进一步确定开采范围和地质储量。

在地质勘探领域，方法也发挥了很大作用。

可以用于地质构造的探测和地震预测等。

在建设领域，可以用于预测地下构造和地下水位等情况，有助于避免建筑物倒塌和降低各种灾害的发生。

习题全集第一章习题（重力）1．绘出下图中各点的引力、离心力和重力的方向。

2. 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GM lim）(因为，对不对？为什说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大2rr么？3．“引起重力变化的因素就是引起重力异常变化的因素．”这种说法对吗？为什么？2s/m，试估取地84．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．为多少吨？球的总质且J如果重??如果处处相等，等位面的形状如何5．重力等位面上重力值是否处处相等7为什么力有变化，等位面的形状又有何变化？554)北纬约，正常重力值)到最北边的黑龙江省漠河(6．从我国最南边的南沙群岛(约北纬变化有多大(用赫尔默特公式计算）？7．请用赫尔默特公式计算：1)两极与赤道间的重力差是多大？2)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？8．假定沿某一剖面上各点的正常重力值其大小和方向皆相同，试示意绘出当地下存在有剩余密度小于零的球形地质体时，沿剖面各点的重力分布图。

9．请考虑如图2所示的两种剖面情况，能否在地面上观测出有相对变化的重力异常来?这对重力勘探的应用条件提供了什么启示？10．请给出图3中各剖而内研究对象(划斜线的部分)的剩余密度值。

11．“同一质量的地质体在各处产生的重力异常胶应该都一样。

”你能指出这一说法的正误吗?12．若有一剩余质量为50万吨的球形矿体(可当作点质量看)，当其中心埋深为100 m时，请计算：1)在地面产生的异常极大值是多少?2)异常值为极大值的1/3的点距极大值距离为多少米？33cmcmg/g/该矿体的实际质量是多少吨？和23 3)若该矿体与岩围密度分别为．0，．513．解释下列名词：地磁要紊、国际地磁参考场、地磁图、IGRF．14．试述地磁场随空间、时间变化的基本特征？15．磁偏角在全球有几处为不定值？为什么？16．绘图表示一个通过重心绕水平轴自由转动的磁针其水平轴分别平行于磁子午面、垂直于磁子午面由地磁南极向北极移动时，磁针的静止状态。

第一章绪言（地球物理探测简介）第一节物探在资源勘查中的作用和地位一、物探用于研究板块、大地构造框架、地球的深部1、海底对称分布的条带性磁异常及解释结果2、中国的深大断裂（青藏隆起、郯庐断裂）大多由物探方法确定3、利用地震、重力划分出地球的圈层结构二、物探用于小比例尺大面积快速扫描性普查1、1959-1999年，完成磁测1144万平方公里，放射性300万平方公里及少量的航空电法工作。

2、全国1：500万和1：400万航磁图全部完成，部分省区已完成1：100万和1：50万航磁图。

三、物探用于中比例尺（1：20万、1：5万）的区域地质调查工作圈定岩体、追索矿化带及矿体、追索隐伏断裂及指出成矿远景区。

四、物探大量用于大比例尺（1：1万、1：1千）的详查和勘探、工程地质、地震预报等确定矿体的产状和埋深及几何形状规模等。

五、物探用于黑色金属、有色金属、贵金属、稀有稀土金属矿床及非金属、石油、天然气、煤炭、地下热水等40余种矿产，效果良好六、物探测井技术解决地下矿体走向、延伸、连续性等问题第二节物探的探测方法及发展历史与现状一、物探方法简介1、重力测量――――重力仪――――地面测量、航空测量2、磁力测量――――磁力仪――――地面测量、航空测量3、电法――电阻率法、激发极化法、充电法、电磁波法等4、放射性测量―― 测量、中子测量、氡气测量等5、地震测量――――人工地震、天然地震6、测井技术――电、磁、核物理、电磁波7、遥感技术被动式航空摄影――可见光波段――红外――微波主动式雷达――探地雷达、卫星雷达二、我国物探方法的发展历程1、解放前的情况1936年李善帮等在湖南水口山铅锌矿进行重力、磁测工作。

1936――1942年丁毅、顾功叙等在安徽当涂铁矿、云南易门铜矿进行了电阻率法和自然电场法工作。

1939年翁文波在四川石油沟进行测井工作，以电阻率法和自然电场法成功划分地层 2、50年代，重力、磁法、地震测量主要使用苏联、瑞典、匈牙利的仪器。

地球物理勘探概论第一章岩(矿)石物性与各类矿床的地球物理特征1.岩矿石密度的影响因素:a组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；主要影响岩浆岩b岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分；主要影响沉积岩c岩石所承受的压力等。

变质岩与以上均有关2.岩矿石的磁性抗磁性、顺磁性、逆磁性3.岩石的剩余磁性a热剩余磁性（TRM）：在恒定磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下，在通过居里温度时受磁化所获得的剩磁（1）强度大，大致正比于外磁场强度，并同外磁场方向一致。

因此,火成岩的天然剩余磁化强度方向,代表了成岩时的地磁场方向。

（2）具有很高的稳定性，热剩磁的弛豫时间长。

（3）实验证明，总热剩磁是居里温度至室温各个温度区间的部分热剩磁之和。

即热剩磁服从叠加定律（特里埃第一定律）。

（4）热退磁过程也服从叠加定律（特里埃第二定律）。

b碎屑剩磁（DRM）沉积岩中从母岩剥蚀带来的碎屑颗粒，其中磁性颗粒（磁铁矿等）在地磁场作用，会沿地磁方向定向排列，沉积物固结成岩石，保存下来的磁性称为碎屑剩余磁性（沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁）。

（1）强度正比于定向排列的磁性颗粒数目,比热剩磁小得多。

（2）形成碎屑剩磁的磁性颗粒来自火成岩,这些颗粒的原生磁性来自热剩磁，因此，碎屑剩磁比较稳定。

（3）等轴状颗粒，其碎屑剩磁方向和外磁场（地磁场）方向一致。

化学剩磁（CRM）在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程（重结晶）或化学过程（氧化还原）所获得的剩磁，称为化学剩余磁性（简称化学剩磁）。

（1）在弱磁场中,其强度正比于外磁场强度。

（2）有较高的稳定性。

（3）在相同磁场中,化学剩磁强度只有热剩磁的几十分之一，但大于碎屑剩磁强度。

粘滞剩磁（VRM）岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下，随时间的推移，其中原来定向排列的磁畴，逐渐地弛豫到作用磁场的方向，这一过程中所形成的剩磁称为黏滞剩余磁性。

a强度与时间的对数成正比。