《地球物理学基础》复习内容
2016年4月
一、绪论
1.地球物理勘探的概念；
地球物理勘探简称物探，它是以地下物质（岩石或矿体）的物理性质（密度、磁性、电性、弹性、放射性等）差异所引起的物理现象为研究对象，用不同物理方法和仪器，探测天然或人工地球物理场的变化。通过对上述变化的分析、研究，来推断和解释地质构造、矿产分布及人文因素在地下的各种分布情况（古墓、管线、污染范围等）。
2. 主要的地球物理勘探方法
重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。目前在煤田勘探中应用最多的是地震勘探、电法勘探、磁法勘探等。
3. 物探方法能取得成果的前提
探测目标与周围的岩石或土壤等应有明显的物性差异；勘查对象应具有一定的规模和合理的深度；探测地质体异常应能从干扰因素中识别与提取（探测的信号有足够高的信噪比）。
4. 正问题、正演、反问题、反演、反演结果的多解性
（1）正问题与正演
已知地质体的赋存状态（形状、产状、物性参数），已知探测方法以及采集参数，求观测结果（异常）。这个问题叫做正问题，求解正问题的过程叫正演。
（2）反问题与反演
已知探测方法、采集参数和观测结果（地球物理异常），需要推断地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数（密度、磁性、电性、弹性、速度等）。这样的问题叫做反问题，求解反问题的过程叫做反演。（3）反演结果的多解性
由于地球物理场的等效性（由于各种因素的影响，不同的地质状况可能会观测得到非常接近的数据），使得反演的结果具有多样性，这多由地质因素引起。
5. 煤矿采区三维地震勘探目前主要解决什么地质问题
主要地质任务是解决构造问题，解释煤层中的大中小断层（一般要求落差大于5米的断层要准确，落差3-5米断层要解释）、褶曲、陷落柱等，常常也要求给出煤层厚度等值线、底板等高线图。
二、电法勘探部分：
1. 影响岩土介质电阻率的主要因素
（1）导电矿物含量及其连通情况；
（2）介质的结构、构造、孔隙度；
（3）岩矿石的含水饱和度及含水矿化度；
（4）温度、压力等。
2. 均匀大地电阻率的测定方法
为了测定均匀大地的电阻率，通常的做法是在地表设置如图所示的四极电路，利用下面一组公式计算其电阻率。
其中I是电路中的电流，Um与Un是测量点M和N的电位。
3. 视电阻率的概念以及分析方法（电流法、电荷法）
视电阻率的概念(见下条的名词);
分析视电阻率曲线的形态,定性的分析方法有电流法和电荷法。
电流法是说高阻地质体排斥电流，而低阻地质体吸引电流，使得观测电极间的电流密度发生变化，从而使观测的电位差发生变化（高阻增大，低阻减小），带入视电阻率计算公式后使得结果发生变化。
电荷法是说，当电流穿过界面，由高阻体流向低阻体时，界面上积累负电荷，而由低阻体流向高阻体时积累正电荷。电荷的积累影响了观测电极上的电位差，从而改变了最终的视电阻率计算结果。
4. 电剖面法、电测深法、高密度电阻率法等的基本概念
（1）电剖面法
在电法勘探中，如果固定供电和观测电极相对位置及电极距，整个装置沿地表测线等距移动并逐点观测视电阻率，就得到反映同一深
度不同位置的视电阻率分布，这种观测方法叫做电剖面法。
（2）电测深法
在电法勘探中，如果固定测量电极对MN 的中心不动，供电极距与测量极距按某种规律同时增大，每次测量视电阻率，则得到的是反映同一位置不同深度的电性分布情况，这种观测方式称为电测深法。
（3） 视电阻率
电法勘探中可用四极法测量均匀介质的真实电阻率（见前面均匀
大地电阻率测定方法），用公式 u K
I ρ∆=进行计算。若地下介质非均匀，则该计算公式的结果表征了观测影响范围内介质电阻率的综合影响，具有电阻率的量纲，称为视电阻率。
（4） 装置系数
电法勘探中可用四极法测量均匀介质的真实电阻率（绘图），用公式 u K I
ρ∆=计算，其中K 是只和AMNB 四个点相对位置有关的系数，称为装置系数（给出通用公式,please ）。
（5）三层水平层状介质电测深曲线的形态和名称
3层水平层状介质的电测深曲线共有4种类型（见图）。
（6）高密度电阻率法。
高密度电阻率法的原理同常规电阻率法一样，是岩石矿石间存在电阻率的差异，其野外工作是在测线上一次等距布置多个电极，而后对它们（通过仪器）进行排列组合，取得多种装置多个极距的视电阻率值，并可据此计算出其它多种电性参数的观测技术。
（7）说明我们站在地表进行电阻率测量，为何能观测到地下的地质异常体？
在人工电场作用下，地下的电性分界面上会积累电荷（当电流穿过界面，由高阻体流向低阻体时，界面上会积累负电荷；当电流穿过界面，由低阻体流向高阻体时，界面上会积累正电荷），这些空间分布的电荷会反过来影响地表两测量点的电位差，从而对视电阻率的结果直接产生影响。
（8）简略说明直流电法勘探能解决何种地质问题？
只要地质目标与周围的岩石间存在显著的电阻率差异即可用电阻率法进行观测，比如找水、金属矿探测、地质构造探测、浅埋深的陷落柱探测等问题，均可用电阻率法进行。
（9）给定任意装置，计算装置系数，计算视电阻率，计算电流或电位差等。要求完全掌握视电阻率计算公式、装置系数通用公式等。
（10）正问题反问题的分析
三、地震勘探部分：
1、基本概念
(1)层状介质、单相介质、双相介质；
层状介质，即地下介质是一层一层的，每个地层都有厚度、密度、电阻率、弹性波速度等参数，每个地层都有相同或不同的地层倾角。
相是物质的状态，即液态、气态、固态。一般把气液两态称流体状态。所以，单相介质是指单纯的固体状态或者流体。双相介质是固态中（岩石骨架）充填有流体的状态。
(2)振动、波动；
质点绕其平衡位置往复运动为振动，而波动是质点振动这种运动状态由近及远的传播过程。
(3)横波、纵波；体波、面波；
质点的振动方向与波动的传播方向垂直的叫做横波；质点振动方向与波动传播方向一致的叫做纵波；在弹性介质内部传播的波为体波；只在介质分界面处传播，离开界面其能量迅速衰减的波为面波。
SH波:指横波的质点振动方向垂直于波动的传播方向与界面法向所构成的平面；
SV波：指横波的质点振动方向在波动传播方向与界面方向构成的平面内。
(4)惠更斯原理、费马原理、视速度；
惠更斯原理:若知t时刻的波前，则波前面上每一点都可以看作是新的震源，各自发出振动信号，该波动以介质的速度v
