地球物理勘查教案

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1、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

2、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

3、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。 19361942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。激发极化法开始研究。 3、6070年代，北京地质仪器厂、重庆地质仪器厂建立，能生产各种仪器。 4、80年代，地质工作走入低谷。 5、90年代以后，仪器精度高、数字化、智能化、自动化。

4、三、现状与展望 1、与发达国家相比，仪器精度、解释自动化水平较低。 2、勘探深度较低。3、工作程度较低。第二章 地球物理探测的物质基础（前提）第一节 地质先验知识和物探方法的选择一、地质先验知识 1、根据地表观测的结果，结合一些规律和经验，对地下地质情况作出一定程度的推测。但必须依靠山地工程和钻探的验证。 2、选用物探方法必须遵守物理学原理地球物理前提。 必须遵守地质先验知识地质前提，减少地球物理反问题解的非唯一性。 二、物探方法的选择 1、一般经验：应考虑岩矿石的成分、结构、物理化学特征、围岩特征、地质构造特点、地形地貌条件、浮土厚度、水文条件等。 2、具体经验 放射性测量：寻找放射性矿床和

5、与放射性有关的矿床。 配合其他方法进行地质填图、圈定某些岩体等。 磁法测量：寻找磁铁矿、铜、铅、锌、铬、镍、铝土、金刚石、石棉、硼等矿床。 圈定基性、超基性岩体、大地构造、地质填图、成矿区划分、水文地质等。 重力测量：寻找富铁矿、含铜铁矿、配合磁法寻找铬铁矿、磁铁矿。 圈的火成岩体、普查与石油天然气有关的构造。 寻找密度小的矿产（如盐岩）。 研究地壳深部构造、划分大地构造单元、研究基底的内部成分和构造变化、起伏规律、确定断层的分布、规模。 地形起伏影响大。 地震测量：主要用于解决地层和地质构造。石油、煤田、工程地质（地下裂隙）、水文地质（古河道）等。地形起伏影响大。 电法测量：岩矿石有明显的电

6、阻率、极化率差异、接地条件较好。 应用范围较广，方法较多，常用十几种。第二节 岩矿石的物理性质 一、岩矿石的磁性 1、岩矿石中含磁性矿物的种类和数量决定其磁性。 磁性的大小以磁化强度表示：M=Mi+Mr Mi为感应磁化强度，Mr为剩余磁化强度。 其中Mr=KT K 为岩矿石的磁化率，T为地磁总场。 2、岩矿石的磁化率 反磁性物质：（K0）,惰性气体、金、银、煤油、蒸馏水、石墨、石膏、石英、大理石、岩盐等。一般K=-10SI。 顺磁性物质：（K0）,稀土金属、铁族岩类、辉石、石榴子石、黑云母、电气石等。一般K=10-10SI。 铁磁性物质：（K值很大），磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿、铁的氧化物、铁

7、的硫化物、陨石等。一般K=40-10SI。反磁性物质、顺磁性物质可认为无磁性，磁法测量主要针对铁磁性物质。 3、影响岩矿石磁性的因素 与磁性矿物的类型、含量、颗粒大小、结构有关。 与形成的环境、温度、压力、变质作用、氧化等有关。 二、岩矿石的密度差异性 1、火成岩：主要由矿物成分和含量决定。酸性基性，密度增大。 2、沉积岩：主要与孔隙度、埋深、干燥度有关。 3、变质岩：主要与变质性质、变质程度有关。 4、矿石：金属矿一般为3.55，硫化物2.01.5。 5、影响岩矿石密度的主要因素：矿物成分和含量、孔隙度和含水量、埋藏深度。 三、岩矿石的电学性质差异（电阻率、极化率） 1、岩石的电阻率：一般岩

8、浆岩较高，变质岩次之，沉积岩最低。 2、矿物的电阻率：与矿物的导电类型和结构构造有关。金属导电性矿物：天然金属、石墨等。电阻率在1.24010.M半导体性导电矿物：大部分硫化物、金属氧化物。黄铜矿、黄铁矿、辉铜矿、方铅矿、磁铁矿等低于1.M，辉锑矿、闪锌矿、锡石、软锰矿、铬铁矿、赤铁矿等在1010.M离子性导电矿物：大多数造岩矿物。长石、石英、云母、角闪石、辉石、岩盐、石膏等。一般都大于10.M 3、影响电阻率的因素： 良导电矿物的含量及结构构造。致密块状、侵染状、星点状，依次增大。 岩矿石的孔隙度、含水量、及矿化度。 4、极化率：与供电时间、供电频率、金属矿物含量和结构构造等有关。 四、放射

9、性差异 1、岩浆岩中不同种类岩石含铀、钍、钾含量区别很大，伴随酸性增加而增大。 2、变质岩中铀、钍、钾含量与变质前原岩和变质程度有关。 3、沉积岩中铀、钍、钾含量区别很大，常与其中的粘土含量有关。 4、不同时代的同一种岩石，时代越新放射性越大。 5、影响因素：岩石的放射性强度主要取决于铀系、钍系、和不成系列的天然放射性元素钾的含量。 五、弹性差异与影响地震波的因素 1、质点间联系越紧密，介质越坚硬，地震波传播速度越快。在介质内传播的波称为体波，与体应变对应的称为纵波。与切应变对应的称为横波。在介质分界面传播的称为面波，有瑞利面波、勒夫面波两种。 2、影响地震波速的因素： 岩石的弹性特征与密度。

10、密度大波速也大。 岩石孔隙度和充填物。孔隙度大波速小。充填物不同波速也不同。 上覆岩层的压力。压力越大波速越大。 温度影响岩石组分的晶化或熔化，岩石状态的变化影响波速。 岩石的埋深与年代。越深越老波速越大。 第三节 岩矿体的天然状态与地球物理场的关系 一、天然地质体附近周围存在地球物理场与矿体的形状、产状、空间位置有密切的关系。二、天然地质体有规则（可求出精确解）和不规则两种（只能得出近似解）三、正演和反演 由实测数据、曲线推测地质体的参数正演。 由假想地质体参数计算引起的异常值曲线反演。第四节 地球物理地质模型的建立 一、地球物理地质模型：勘查目标和周围地质体的地质、构造、地球物理特征综合到

11、一起的图式或图像。具有一定的几何参数和物性特征参数的抽象化的物探异常体，相似于地下实际地质体。 二、模型的基本要求 1、具有一定的几何参数：产状、形态、规模、埋深等，具有相应的物性参数。 2、与地质任务或地质测量相一致，推断方法合理，与地质构造成矿理论相适应。 三、模型的特点 1、典型性、代表性。 2、简化性。 3、不唯一性。 四、地球物理地质模型的建立 1、确定研究对象。 2、观测资料消除一切干扰和改正。保证数据的精度。3、正、反演方法配合使用。 4、物探、化探、地质、工程等资料综合分析解释。 5、物理模型与地质模型相互参照，达到自洽一致。 五、建立模型常用的方法 1、类比法。 2、数学地质

12、相关分析法。 3、反馈法，正反演法。第三章 磁法勘探第一节 有关磁学的基本知识 一、衡量磁场强弱的物理量 1、磁感应强度B的定义： dF:通电导线的作用力，单位为N,I.dL：电流元（矩），单位为A.M,B：磁感应强度，单位为N/A.M或Wb/M。 2、磁场强度：二、磁法勘探中，地磁场强度的单位：奥斯特（Oe）和SI制单位特斯拉（T）。由于地磁场异常非常弱，一般用奥斯特的10分之一和特斯拉的10分之一（纳诺）作单位。 1=10 Oe, 1=1纳特（nT）。第二节 地球磁场 一、地磁要素1、地磁场形状和极性：地球表面任一点的磁场是矢量，有大小有方向。磁感线形状与地心处磁偶极子（条形磁铁或球体）的

13、磁场基本相似，地球的地理南极点附近地下深处为N极（习惯上称磁南极），地球的地理北极点附近地下深处为S极（习惯上称磁北极）。地表处磁感线大致与地表一致。ZN磁北极方向TH垂向水平（地理北极）方向D2、地磁要素：地球表面任一点的磁场为矢量，其大小称为地磁总场（T），方向用T与该点指向磁北极水平线的夹角（磁倾角I）和T与该点指向磁北极的夹角（磁偏角D）来表示。地磁总场（T）、磁倾角I、磁偏角D称为地磁要素。为研究方便，又将磁总场（T）的垂向分量称为垂直分量（Z）、磁总场（T）的水平方向分量称为水平分量（H）。 二、地球磁场的组成1、稳定部分磁场：起源于地球内部。2、变化部分：起源于地球内部和外部的感应磁场，有长期变化和短期变化部分，有些变化部分与太阳的位置有直接的关系（日变）。3、地表和内部岩矿石的磁场。深部岩矿石的温度超过居里温度时将失去磁性。三、正常磁场和磁异常 1、正常场：地球磁场的稳定部分和变化部分。 2、磁异常：岩矿石引起的磁场。分为岩石引起的异常（局部背景）和矿体引起的矿致异常。3、磁测方法中一般采用相对测量法。第三节 磁力仪器 一、现在主要用电子式磁力仪 1、垂直分量测量：主要用饱和式磁通门类仪器。 2、磁倾角和磁偏角测量：主要用饱和式磁通门类仪器。