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应用地球物理 ppt课件

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地球物理勘探之重力勘探ppt文档

地球物理勘探之重力勘探ppt文档
差很小） g 9 .78(1 0 0 .0 30 2s 5 72 i3 n 0 0 .02 0s 4 0 2 i2 n 0 )05
g 9 .78 (1 0 0 .0 30s 52 i 3 n 0 0 .02 0s 02 i0 2 n )
结论： ①地球的正常重力是人们根据研究的需要而确定的，不同
重力P基本上是由地球的引力 确定的，其方向大致指向地心。
地球周围具有重力作用的空 间称为重力场。
地球正常重力——重力的数学表达式
引力场的数学 表达式
dm
f
G
M
2
(x)2(y)2(z)2
离心力场的数 学表达式重力场的数学 表达式源自c 2rr x2 y2
gf cGd 2m 2r M
2、重力场强度
w g(z) z
理论可以证明： 重力位沿任一方向 s 的偏导数，等于重力g在该方向上的投影
（分量）。
式中
为g与s之间的夹角的方向余弦。
W (x,y,z)
Gdm1w2(x2y2) 2
※ 当 s 与 g 的方向垂直时，
w 0 故 W(xy,z, )C (常数)。
s
该式为一个曲面方程，这个曲面是由重力位等于c的一切点所构成的 面，其上任一点的重力方向皆与过该点的曲面的法线方向重合。
二、地球的重力场
正常重力场 重力场随时间的变化
重力异常
（一）正常重力场
要想求取地球的正常重力值，引入一个与大地水准面形状十 分接近的正常椭球体来代替实际地球体（梨形），我们把它称为 参考椭球体。 其赤道半径约6378.160km，两极半径约 6356.755km。
假定正常椭球体的表面是光滑的，内部的密度分布是均匀的， 或者呈层分布，而各层的密度是均匀的．且各层界面都是共焦点 的旋转椭球面。

地球物理学基础ppt课件

地球物理学基础ppt课件
（一）岩（矿）石的密度的一般规律
1、火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密 度的主要因素为：
※ 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少； ※ 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分； ※ 岩石所承受的压力等。
2、火成岩（2.5～3.6 g /cm³）
（1）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由 酸性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁 暗色矿物含量增多密度逐渐加大。
Δg = gg
+
0
-
σ1
σ2
σ3
σ0
σ1>σ0
σ2<σ0
σ3=σ0
4、引起重力异常的条件
（1）探测对象与围岩要有一定的密度差。 （2）岩层密度必须在横向上有变化，即岩层内有密度不同的地
质体存在，或岩层有一定的构造形态。 （3）剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模） （4）探测对象不能埋藏过深
（1）重力观测是在地球的自然表面上而不是在大地 水准面上进行的（自然表面与大地水准面间的 物质及测点与大地水准面间的高差会引起重力 的变化）
（2）地壳内物质密度的不均匀分布；
（3）重力日变化
3、重力异常的物理意义
A
大地水准面
σ0
△F
σ V
g0 △g
△F
g观
△σ =σ–σ0 △m=Δσ×V
g观 g0 F
由上式可见：重力场强度，无论在数值上，还是 量纲上都等于重力加速度，而且两者的方向也一致。 在重力勘探中，凡是提到重力都是指重力加速度（或 重力场强度）。
2、重力的单位（gravity unit)
在SI制中：g（重力加速度）的单位为1m/s2，规定 1m/s2的百万分之一为国际通用重力单位（gravity unit)，简写为g.u，即：

《地球物理场论》课件

《地球物理场论》课件

地热仪：用于测量地热场，了解地球内 部热源分布
电磁波探测仪：用于测量电磁波，了解 地球电磁场变化
遥感仪器：用于测量地球表面特征，了 解地球表面变化
PART FIVE
地震波法：通过地震波传播速度和方向来反演地球内部结构 电磁法：通过测量地球电磁场来反演地球内部结构和地壳构造 重力法：通过测量地球重力场来反演地球内部结构和地壳构造 地热法：通过测量地球内部温度和压力来反演地球内部结构和地壳构造 地磁法：通过测量地球磁场来反演地球内部结构和地壳构造 地壳构造法：通过测量地壳构造来反演地球内部结构和地壳构造
地震层析成像：通过地震波传播速度、振幅等信息， 反演地球内部结构，并形成图像
地震波：通过地震波传播速度和方向，可以推断地下岩石的性 质和结构
地磁：通过地磁异常，可以推断地下岩石的磁性特征和地质构 造
重力：通过重力异常，可以推断地下岩石的密度和地质构造
地热：通过地热异常，可以推断地下TS
PART ONE
PART TWO
地球物理场论是研究地球物理现象的科学 包括地球磁场、重力场、电场、磁场等 研究地球物理场的形成、分布、变化和相互作用 应用于地球科学、地质学、气象学等领域
地球物理场的基本概念和分类 地球物理场的形成和演化 地球物理场的观测和测量方法
电磁波：通过电磁波传播速度和方向，可以推断地下岩石的电 性特征和地质构造
放射性：通过放射性异常，可以推断地下岩石的放射性特征和 地质构造
PART SIX
地球物理场：包括重力场、磁场、电场等 矿产资源勘探：通过地球物理场探测地下矿产资源 应用实例：利用重力场、磁场、电场等探测地下矿产资源 技术方法：包括重力测量、磁法测量、电法测量等 应用效果：提高了矿产资源勘探的准确性和效率 发展趋势：地球物理场在矿产资源勘探中的应用将越来越广泛

地球物理勘探基础知识PPT课件

地球物理勘探基础知识PPT课件

01 d
μ
1
23
L
△X
Xi:炮检距 d:激发点距离 μ:偏移距 L:排列
44
△X:最大炮检距 :表示排列上的各个接收点 :表示排列上的各个激发点
N-1 N
多次覆盖 就是在不同激发点，不同接收点上记录来自地下同一反射
点的反射波。也就是采用一定的观测系统获得对地下每个反射 点多次重复观测的野外工作方法
81
野外踏勘
出工前要熟悉工区的天气信息、地表特征、所属工区的行政规划、 当地的民俗习惯等信息。同时也要准备好必要的设备，如劳保、炮 点图、对讲机、手持GPS、照相机、卫片图、工区地形图等。出发 前要制定好当日踏勘计划和行车路线，并测试设备状态。
82
野外踏勘
油井
枣园
水渠
83
公路 水库 养殖场
大棚 大窑 田地
2，确定野外采集记录参数，包括采样率、前放、滤 波类型、记录长度。
3，确定施工前的试验因素。
86
∧ ：表示排列的各个接收点；
∨ ：表示各激发点；
L：称为排列，即激发点对应的接收段，其长度是N-1的距离；
D：激发点距（炮点距），即相邻激发点之间的距离或接收距；
μ：偏移距，即激发点到对应排列中最近一个接收道（检波点）的距离；
01 02 03 04
S 1 S 2 S3 Sn
V
R A
45
三维地震勘探 实质上是立体地，全面地观察地下构造和地层情况的一种 地震勘探方法。它对于地震条件复杂的地区，或者需要进行精 细勘探的地下构造可以得到满意的成果。 所谓三维地震，就是在一个观测面上进行观测，对所得资料进 行三维偏移叠加处理，以获得地下地质构造在三维空间的特征

工程与环境物探教程绪论

工程与环境物探教程绪论
③ 地下物探：在钻孔中、坑道、巷道及隧道 中进行多种地球物理场的观测；
④ 海洋物探：在海域内进行多种地球物理场 的观测；
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工程与环境物探教程绪论
(5)按场源的时间特性分类
① 时间域法（稳定场法）： 包含直流方法和过渡过程法或脉冲瞬 变法；
② 频率域法（交变场法）： 包括低频法和高频法；
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工程与环境物探教程绪论
3. 地质效能更趋理想：理论上讲，地球物理场 仍是一种物质属性。每种地球物理场均为某 种特定条件下物质的一种表现形式。场与物 质之间具有统一性的密切联系。因此, 只要地 球物理工作者们能够确定其相关联系, 便可以 进行或实现直接找矿, 这可以说是国内外物探 工作者长期以来的最高理想。
工程与环境物探教程绪论
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•荷兰某盐丘构造时间剖面图
工程与环境物探教程绪论
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• 抚顺市活断层横波探测的试验剖面
工程与环境物探教程绪论
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工程与环境物探教程绪论
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•中卫-同心活动断裂带一碗泉西断 •层隐伏段高密度电阻率反演剖面
工程与环境物探教程绪论
为基础 ③磁法勘探：以不同岩矿石之间的磁性差异为基础 ④电法勘探：以不同岩矿石间的电性差异为基础 ⑤放射性勘探：以自然界中某些元素具有天然和人
工激发的核辐射特性为基础 ⑥地热观测法：以不同岩、矿石间导热性的差异为
基础
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工程与环境物探教程绪论
(2)按场源性质分类
①人工场法（或主动源法） ②天然场法（或被动源法）
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工程与环境物探教程绪论
⑥ 地热测量法
本法是以不同岩、矿石间导热性的差异 为基础，通过观测和研究地热场的分布规律 以实现地质勘查目标的一种物探方法。本法 主要用于探查地质构造、解决水文工程地质 中的一些问题以及寻找地热田、油气田、煤 田和某些金属与非金属矿床等 。

重力勘探和磁法勘探 应用地球物理概论 课件 ppt

重力勘探和磁法勘探 应用地球物理概论 课件 ppt
单位换算1si制2cgsm制31高斯gs10341高斯gs104刃口式旋丝式主要用于地面测量磁通门式核子旋进式光泵式超导磁力仪主要用于航空磁测海洋磁测和井中磁测czm2igs2mp4cct11测网布置或由gps定位直接测量2仪器校准和调零3设立参考点进行监测测量用于日变改正4点线面工作测量5资料预处理1定性解释确定异常体水平分布范围异常强度
g 异 ＝ g 现 g g 地 g 中 g 高
重力异常 正常场改正 地形校正 中间层校正 高度校正
2020/6/30
（4）重力勘探的应用条件
• （1）密度差（剩余质量） • （2）水平（横向）变化 • （3）地形影响有限
g + 0 _
2020/6/30
2. 重力仪器和重力勘探工作方法
（1）仪器：按弹性材料区分：金属弹簧重力仪和石英弹簧重力
仪。都是通过测定某种静力平衡体系在重力改变时产生的位移 来确定重力的相对变化。测定的是测点与总基点间的重力差值， 而不是重力的绝对值。
（2）测网的布置：测线必须大致垂直构造走向或地质体长轴方
向，密度要求有2－3条测线，每条测线要有3－5个点通过异常。
在磁性岩层一侧出现正值，且延续较长范围， 非磁性岩层一侧出现负值。
2020/6/30
磁异常的定性解释
对磁异常解释的步骤与思路和对重力异常的解释相似。磁异常的形 态与地质体的形状、磁性强弱、产状等的关系，可综述如下：
如果在等值线平面图上磁异常沿某一方向延伸较远，说明该磁性体 为二度体，异常的长轴方向即为磁性地质体的走向。当磁异常无明显走 向时，说明磁性体可能为球、柱等二度体。磁性地质体的规模可根据异 常范围大致确定。
X,Y, Z, H,T, D, I各量统称为地磁要素
X

地球物理学必备-应用地球物理学原理(岩石和矿石)

• 从而破坏了导体与溶液的电中性，使金 属带负电，溶液带正电。
• 金属上的负电荷吸引溶液中过剩的阳离 子，使之分布于界面附近，形成双电层， 产生一定的电位差。
• 此电位差产生—反向电场，阻碍金属离 子或电子继续进入溶液。
• 当进入溶液的金属离子达到一定数量后， 便达到平衡，此时，双电层的电位差为 该金属在该溶液中的平衡电极电位。
阻电压降所形 成的电位差为一次场电位
ΔＵ１
ΔＵ
１ 不随时间而变 。
•
T
时观测到的电位差ΔＵ（Ｔ）为ΔＵ１ 和 ΔＵ2 （Ｔ）之和，称之为总场电位差，
T 而变化，并有关系：
U (T ) U1 U2 (T )
• 得：
(T=0) 二次场电位差为 ΔＵ２
U (Ｔ)－ΔＵ(０)
处由于离子浓度差别形成 的扩散—吸附 电场，一般约10～20mV • 扩散—吸附电场更多的是用在电测井工
•
• 以上各种原因产生的自然电场不是孤立 存在的。
• 应用自然电场找矿时，主要研究电子导 体周围的电化学电场，而把河流电场、 裂隙电场视为找矿的干扰；
• 应用自然电场解决水文地质问题时，将 矿体周围的电场视为干扰。
观测到过滤电场。
• 溶液能平行于孔壁自由流动，而把正离 子带走
• 在水流的上游负离子过多，
• 而 在水流下游正离子过多，形成了过滤 电场。
• 地壳中自然形成的过滤电场主要包括裂 隙电场、上升泉电场、山地电场和河流 电场等。
• 例如 ：地下的喀斯特溶洞、断层、破碎 带或其它岩石裂隙带，常成为地下水的 通道。
• 我国物探工作者对大量矿化岩、矿石标 本作了系统观测 ，研究了多种因素对岩、 矿石极化率的影响规律，研究结果表明， 在上述诸多因素中，影响 岩、矿石极化 率的主要因素是电子导电矿物的含量和

地球概论课件-第一章 地球物理特征与地理坐标

在较小范围内重演行星形成的过程，产生了卫星(如月球)。
地球概论
50
2.康德-拉普拉斯星 云说
• 太阳系所有天体 都是由同一原始 星云按照客观规 律逐步演变形成 的。
地球概论
51
• 康德—拉普拉斯的太阳起源星云假说 • （1）银河系星云分裂，分离出太阳星云。 • （2）星云自引力使自身体积收缩，自转加快。 • （3）惯性离心力与自引力促成星云盘形成。 • （4）在进一步收缩中，星云盘的中心和主要部分
平均密度5.54 g/cm3的1/2。 • 地内物质的密度随深度而递增。 • 地壳2.75 g/cm3 • 地幔3.31～5.62 g/cm3 • 外核9.89～12.7 g/cm3 • 内核12.7～13 g/cm3
地球概论
5
2.地球的形状和大小
对地球形状的表述
地球表面崎岖不平，有陆地海洋，有山地平 原，如何来表示这种形状呢？地球的形状是用 大地水准面的形状来表示的。
地球概论
15
盖天说
浑天说
地球概论
16
地球是一个球体
表现：各地具有相同的曲率。
经过反复测量，球心角１０ 所对应的弧长 在各地均约 为111km，说明曲率相等。
原因：天体自引力
自引力 > 分子内聚力 自引力 < 分子内聚力
球体 不规则
Ｒ＝6371km
地球概论
17
地球是一个扁球体
表现：
球半径 随纬度 的升高 而减小
地球概论
47
六、地球的危机及防范
• 来自太阳的高能带电粒子流与地球磁场作用，地球磁场俘 获了来自太阳的部分带电物质，粒子沿着磁力线作螺旋运 动，其中有许多粒子可由地球极区上空向地表运动。

地球物理反演理论课件

数据质量
数据的质量和完备性对反演结果有重要影响，高质量和完备的数据可以提供更准 确的反演结果。
其他约束条件
先验信息
除了上述约束条件外，还可以利用先验信息对反演结果进行 约束，如已知的矿产资源分布、地下水水位等。
计算资源和时间限制
地球物理反演通常是一个计算密集型的过程，受到计算资源 和时间的限制，这也会对反演结果产生影响。
迭代反演方法需要更多的计 算资源和时间，且可能存在 局部最优解和全局最优解的
问题。
正则化反演原理
正则化反演原理
正则化反演方法是一种 通过引入额外的约束条 件来稳定反演过程的方 法。这些约束条件通常 与地下物理性质的一些 先验信息或物理定律相 关。
正则化项与惩罚 函数
在正则化反演中，通常 会定义一个正则化项或 惩罚函数，该项会考虑 到一些先验信息或物理 定律。这个正则化项会 与原问题一起优化，以 获得更加稳定和准确的 反演结果。
现代反演理论
随着计算机技术和优化算法的发展，现代反演理论逐渐形成。现代反演理论采用更复杂的数学模型和先进的优化算法 ，能够处理更复杂的情况和更高维度的数据，提高了反演精度和可靠性。
未来发展方向
随着地球物理学和相关领域的发展，地球物理反演理论将继续向更复杂、更精确的方向发展。未来反演 理论将更加注重多学科交叉融合，如与机器学习、深度学习等领域的结合，有望在反演理论和方法上取 得更大的突破和创新。
02
地球物理反演的基本原理
线性反演原理
线性反演原理
通过建立地球物理观测数据与地下物理性质之间的关系，利用线性方 程组求解地下物理性质的一种方法。
线性叠加原理
在地球物理观测数据中，不同地下物理性质的贡献可以线性叠加，通 过求解线性方程组可以得到地下物理性质。
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地球的不可入性，使我们失去直接进行验证的机会。
二、反演计算是地球物理学重要方法之一，具有多解性
✓ 根据地面或者高空的观测资料(如来自深部的地震波、 电磁场、热流、重力场等)推断地下的情况，地球物理 学上叫反演或反问题(inversion problem) ✓ 在理论解释(即反演)的过程中，因缺少验证材料， 会出现“盲人摸象，众说不一”的情况。同样的资料， 所得的答案不同，一样数据两样结果的例子屡见不鲜。 这就是反演的多解性即解的非唯一性。 ✓ 造成反演多解的原因，有数学上的问题，如解法不 稳定、误差处理等，但是，最根本的原因是内地球深 部不可入性带来的地面观测资料中的“信息”不够。 ✓ 反演方法所存在的多解性问题是地球物理学中的一 个十分棘手的理论和实际问题。
按研究对象不同划分——不同行业、目的和应用范围 金属地球物理勘探 石油地球物理勘探 煤田地球物理勘探 水文地质地球物理勘探 工程地质地球物理勘探 环境地球物理学 深部地质地球物理勘探等
地球物理学研究方法特点
不同的学科有不同的规律，因而有不同的研究方法。掌握一门学科的研究 方法，等于掌握了一把登堂入室的“全钥匙”。
地球物理勘探（物探）能做什么？
在矿产资源（金属矿、非金属矿）调查中： 可以帮助确定矿产的空间分布——重要手段
在工程建设中： 探测地基结构及稳定性。
在环境保护中： 探测污染源或为污染源处理提供可靠场地位置
在考古、军事等其他多方面： 同样有重要的应用，确定古墓位置等
地球物理勘探方法为何能够找矿？
物理性质 规模，位置
一、地球物理学是一种研究地球的间接方法
地球物理学虽以观测为基础，且观测资料多的惊 人，但其观测条件受限：绝大部分只能在地面或者局部 观测，其远不如气象学和高空物理学等可以通过过放气 球、火箭和卫星等直接获取资料 。正所谓“上天有路， 入地无门”。目前只能钻取十几公里处的岩芯 。
观测条件的局限性，使得地球物理学只能通过地面等 局部观测资料来推断地球深部地质情况，难以实施直接 观测。——因而说是一种间接的方法
进行分析﹐做出地质解释﹐推断探测对象在地下赋存的位置﹑大小范围 和产状﹐以及反映相应物性特征的物理量等﹐作出相应的解释推断的图
件。（要有丰富的地质理论）
地球物理场
各种地球物理方法在地表或地表附近测量的各种物理现象的 信息可以统称为地球物理场的信息。
地球
天然场
重力场﹑地磁场﹑ 地电场﹑地温场﹑
核物理场
绪论
地球物理学的研究对 象，研究内容，方法特点， 与其他分支学科的关系及 其在经济与社会发展中的 重要作用等方面。
地球
什么是地球物理学?
地球物理学是一门以地球为研究对象的应用物理学，是地球科学的重点 分支。它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法，通过 观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态，从时间和空 间两方面找出它们之间的联系和规律，从而达到认识地球，借以实现地质勘 查和找矿目标，减少地质灾害。
理，简称物探。
什么是地球物理勘探？ (geophysical prospecting)
地球 物理 勘探
研究对象
方法 原理
目的
应用物理学原理，勘查地下矿产﹑研究地 质构造的一种方法和理论，简称物探。
广泛用于石油、天然气、煤田等勘探中，此外，在工程建 设和环境保护，考古研究等方面也有较广泛的应用。
这是地质调查和地质学研究不可缺少的一种手段和方法
三、地球物理学某些物理概念的相对性
形成概念，是研究工作中的重要环节。地球物理学是建立
应用地球物理
课程教学： 课堂40 + 实验14 = 54学时
教材： 《应用地球物理学原理》，张胜业等，中国地质大学出版社，2004
参考书：
1、《应用地球物理教程—重力、磁法》，罗孝宽等编，地质出版社，1991； 2、《石油电法勘探》，王家映编，石油工业出版社，1992； 3、《地震勘探原理》，陆基孟 主编，石油大学出版社，1993； 4、《石油重磁电法勘探》，黄仲良编，石油大学出版社，1999； 5、《应用地球物理的数据采集与处理》，刘天佑编，中国地质大学，2001； 6、《地球物理引论》刘光鼎主编，上海科学技术出版社，2005。
物理场
人工爆炸：弹性波场
人工场
向地下供电：局部电场
向地下发射电磁波：电磁场等
地球 物理场
正常场 异常场
地球本身具有宏观 场或背景场
由勘探对象所引起 的局部地球物理场
地球物理勘探正是根据对正常场和异常场的分布特征进行地 质解释和推断的。
地球物理场类型
(1)弹性波场：地震波 (天然和人工源，包含核爆炸) 在地球内部的传播。 (2)重力场：地球内部物质产生的引力场。 (3)磁力场：地球内部磁性物质产生的引力场。 (4)电磁场：主指地球的直流电场和电磁感应场。 (5)地热场：主指地球的温度场和大地热流。 (6)物理化学场：即放射性场；
地球 物理学
研究对象
理论基础
研究什么？
研究地球各部分的：
借助物理学的原
物理条件、物理性质、 如何实现这 理和方法：
物理状态，及其在空间 一目的？ 和时间上的发展和联系， 寻求其变化规律。
电学、磁学、热 学、运动学和动 力学等
构成 了地 球物 理学 的内 容
应用地球物理学
又可以称为勘探地球物理学、地球物理勘探、勘查地球物
地 磁 场 示 意 图
北大西洋重力异常
地震剖面
应
用
地
球
曲流河
物
理
技
边滩
牛轭湖
曲流 河
术
识
别
断层
地
下
地
质
体
地理物理勘探分类
按照常用岩石物理性质(或所研究地球物理场)不同划分 重力勘探——密度 磁法勘探——磁导率 电法勘探——电导率 地震勘探——弹性波 地温法勘探——热导率 核法勘探——放射性
按测量所在的空间位置和区域的不同划分——施工场地和形式 地面地球物理勘探 航空地球物理勘探 海洋地球物理勘探 钻孔（井中）地球物理勘探——地球物理测井
地下岩(矿)体 地质构造
地球物理场
物理现象
（地球整体物理 现象地球物理勘探的主要工作内容是：
数据采集：用相适应的仪器测量﹑接收工区的各种物理现象信息;
数据处理：用有效的处理方法从中提取出需要的信息;(计算机)
地质解释：根据岩(矿)体或构造和围岩的物性差异﹐结合地质条件