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1、地球物理勘探概论重点整理第一章 岩（矿）石物性与各类矿床的地球物理特征 地球物理勘探以岩石、矿石（或地层）与围岩的物理性质差:密度、磁化性质、导电性、放射性等异为基础。第1节 岩（矿）石的密度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：1、组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；2、岩石中孔隙度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（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。（2）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成同一岩体不同岩相带，由边缘相到中心
2、相， 密度逐渐增大。（3）不同成岩环境(如侵入与喷发)也会造成同一岩类的密度有较大差异，同一成分的火成岩密度，喷出岩小于侵入岩。二、沉积岩的密度沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构造部位：（1）沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，这类岩石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，充填物的成分(如水、油、气等)及充填孔隙的百分比也明显地影响着密度值；（3）随着成岩时代的久远及埋深加大，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的密度一般大于原岩的密度；变质程度越深，密度越大；动力变
3、质而使岩石破碎，则密度减小。（1）变质岩的密度与矿物成分、含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质和变质度来决定；（2）通常，由于重结晶等作用，区域变质作用将使变质岩比原岩密度值加大；（3）经过变质的沉积岩，如大理岩、板岩和石英岩比原生石灰岩、页岩和砂岩更致些。（4）由于变质作用的复杂性，所以这类岩石的密度变化显得很不稳定，要具体情况体分析第二节 岩矿石的磁性一、物质的磁性1、抗磁性（逆磁性、反磁性）、2、顺磁性、3、铁磁性铁磁性：铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性磁畴：铁磁物质内，包含着很多个自发磁化区域。影响岩石磁性的主要因素： 1.岩石磁性与铁磁性矿物含量有关 2.岩石磁性与磁性矿物颗粒大小、结构
4、有关 （1）相对含量相同，磁化率与粒经成正比。 （2）衡量剩磁大小的矫顽力HC ，与铁磁性矿物颗粒成反比。喷出岩的剩磁常较同一成分的侵入岩的剩磁大。 当磁性矿物相对含量、颗粒大小都相同，颗粒相互胶结的比颗粒乘分散状者磁性强。 热剩余磁性： 在恒定的磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下，在通过居里温度受磁化所获得的剩磁，称热剩余磁性（简称热剩磁）。原生剩磁：热剩余磁性、碎屑剩余磁性、化学剩余磁性次生剩磁：黏滞剩余磁性、等温剩余磁性第3节 岩矿石的电性（一）按照导电机制可将固体矿物分为三种类型： 金属导体、 半导体、 固体电解质（二）影响岩石、矿石导电性的因素： 1.岩石、矿石
5、电阻率与其成分和结构有关。 2.岩石、矿石电阻率与所含水分有关。 3.电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升；离子导电岩石的电阻率随温度增高而降低。 4.在压力极限内,压力大使孔隙中的水被挤出来,则电阻率变大；压力超过岩破坏极限，则岩石破裂，使电阻率降低。（3） 岩石和矿石的自然极化特征岩石极化： 一般情况下物质都是电中性的。但是，某些岩石和矿石在特定的自然条件下，在岩石中产生的各种物理化学过程作用下，岩石可以形成面电荷和体电荷。岩石的这一性质。岩石极化分为两种类型：自然极化 激发极化电子导体周围产生稳定电流场的条件必须是：导体与溶液的不均匀性，并有某种外界作用保持这种不均匀性，使之不因极
6、化放电而减弱。过滤电场：地下水流过多孔岩石时，在地表就可以观测到过滤电场。扩散吸附电场。当两种浓度不同的溶液相接触时，会产生扩散现象。溶质由浓度大的溶液移向浓度小的溶液里，以达到浓度平衡。正、负离子将随溶质移动，但因岩石颗粒的吸附作用，正、负离子的扩散速度不同，使两种不同离子浓度的岩石分界面上分别含有过量的正离子和负离子，形成电位差，这种电场称为扩散吸附电场。（4） 岩石和矿石的激发极化特征 1、时间特征2、频率特征第四节 岩石层的地震波速度二、影响速度的主要因素: 1. 影响波速的基本因素是岩石的孔隙度。 2. 波速还与岩石的生成时代和埋藏深度有关。3. 地表附近岩石受风化作用而变得疏松，波
7、在其中传播速度很低，一般为400m/s1000m/s，这种地带称为低速带。第2章 重力勘探1、 重力场和重力位重力勘探：是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质构造和矿产分布的物探方法。重力场：地球周围具有重力作用的空间。空间某点的重力场强度，等于该点的重力加速度，且两者的方向一致。二、地球的重力场 地球的重力场可分为正常重力场、重力随时间的变化及重力异常三部分。（一）重力场随时间的变化 包括长期变化和短期变化两类。 1、长期变化主要与地壳内部的物质变动，如岩浆活动、构造运动、板块运动等有关。2、短期变化是指重力的日变，它与太阳、月亮和地球之间的相互位置有关。（二）重力异常 将地面上某点的重力
8、观测值与该点的正常重力值比较，我们发现两者之间是存在一些偏差，产生原因有以下几个方面：1、重力观测是在地球表面而不是在水准面上进行的，自然表面与水准面间的物2、质观测点间的高度会引起重力的变化。地壳内部物质不是呈同心层分布的，地壳内物质密度的不均匀分布，会造成实值3、与正常值得差异重力异常地球内部物质的变动及重力日变也会引起重力场的变化。探测对象产生的重力异常，一般应具备以下条件：1、必须要有密度不均匀体存在，即观测对象与围岩间要有一定的密度差。2、密度不均匀体必须沿水平方向密度变化，即要有一定的构造形态，才能引重力异常。3、剩余质量不能太小，即探测对象要有一定规模。4、探测对象不能埋藏过深。
9、5、异常能否从干扰场中辨别出来，恶劣的地形、表层密度不均匀、地下岩体密度变化，都会严重干扰探测对象产生的有用异常。三、影响重力仪精度的因素及消除影响的措施 精度是指实测值逼近真值的程度，与测量次数有关，更与测量中不可避免的各种干扰造成的误差有关。1. 影响重力仪精度的因素：温度影响气压影响电磁力影响安置状态不一致的影响零点漂移影响震动的影响重力勘探工作方法 根据地质任务的不同，重力勘探可分为预查、普查、详查和细测四个阶段。（一）地形校正地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测重力异造成了严重的干扰，必须通过地形校正予以消除。（二）中间层校正 地形校正后，测点周围的地形变成水准
10、面，但测点所在平面与大地水面者基点水准面之间还存在着一个水平物质层，消除着一层物质的影响就是中间校正。 （三）高度校正注意：地形校正、中间层校正、高度校正都是在将地球作为密度均匀体的条件下导出的。 （四）正常场校正四、重力异常图1.重力异常平面图按一定比例尺把测点画在图上，在点旁注上重力异常，按线性插值的方法，用光滑曲线把异常相同的点连接起来。2.重力异常剖面图按一定比例尺，把测点点在横坐标线上，以重力异常值为纵坐标，用折线把各点连接起来。3.重力异常平面剖面图把各剖面按照平面的实际位置展在平面图上后分别绘出每条线的剖面图，组成一组剖面图。3、 重力异常正演：在重力异常解释理论中，由地质体的赋
11、存状态(形状、产状、空间位置)和物性参数(密度)计算该地质体引起的重力异常的过程。导数异常阶数越高，异常随深度的增加衰减越快，因而它们有利于突出浅源异常，而压制了深源异常。 五、重力异常的地质解释及应用（一）典型局部异常的可能解释1. 等轴状重力高基本特征：异常等值线圈闭或接近圆形，中心高，四周低有极大值。反映的地质因素：囊状巢状、透镜状的致密金属矿体；中基性岩浆岩的侵入体，高密度岩层形成的穹窿短轴背斜；松散沉积物下面的基岩局部隆起；低密度岩形成的向斜或凹陷填充高密度的岩体。2. 等轴状低基本特征：异常等值线圈闭或接近圆形，中心低，四周高有极小值。反映的地质因素：盐丘构造或盐地中盐层加厚的地段
12、；酸性岩浆岩侵入体；高密度岩层形成的短轴状向斜；古老岩系地层中存在巨大的溶洞；新生界松散沉积物的局部加厚地段。3. 条带状重力高基本特征：异常等值线延伸很大或闭合成条带状，等值线的值中心高，两侧低，存在极大值线。反映的地质因素：高密度岩性带或金属矿带；中基性岩侵入形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、古潜山带、地垒；地下古河道为高密度砾石充填。4. 等轴状重力低基本特征：异常等值线延伸很大或闭合成条带状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线反映的地质因素：低密度的岩性带或非金属带。酸性侵入体形成的岩墙或岩脉穿插在高密度的岩体或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜
13、、地堑；充填新生界松散沉积物的地下河床。第3章 磁法勘探磁法勘探：是利用地壳内各种岩（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方法。磁法勘探可分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井中磁测。 磁法勘探和重力勘探的差别主要有： 1. 磁法勘探与重力勘探的原理不同； 2. 就相对幅值而言，磁异常比重力异常大的多； 3. 磁异常的变化较重力异常的变化明显； 4. 磁场的方向受纬度影响大; 5. 密度体只有一个质量中心，磁性体有两个磁性中心。存在于地球周围的具有磁力作用的空间称地磁场。它由基本磁场、变化磁场、磁异常三部分组成。1、 主磁场（占地磁场的99%以上）主磁场
14、：主要是由地核内电流的对流形成，是一种由偶极子场和非偶极子场组成的内源磁场。 I、D、X、Y、Z、H和T各量都是表示地磁场大小和方向的物理量，称为地磁七要素。地磁绝对测量通常测定I、D、H三要素的绝对值，磁法勘探则是测定T的相对值。二、变化磁场 主磁场随时间的缓慢变化，称为地磁场的长期变化。磁偏角、磁倾角和地磁场强度都有长期变化。 起源于地球外部并叠加在主磁场上的各种变化磁场称为短期地磁变化。变化磁场可以分为两类：平静变化：是连续出现的，比较有规律且有一定周期的变化。扰动变化：是偶然发生的、短暂而复杂的变化。（1）平静变化平静变化按照变化周期不同包括太阳静日变化和太阴日变化。（2）扰动变化扰动
15、变化包括磁扰和地磁脉动地磁场常常发生不规则的突然变化，叫做磁扰。强大的磁扰称为磁暴。三、磁异常 消除了各种短期磁场变化后，实测地磁场与正常磁场之间仍然存在的差异称为磁异常。 磁异常是地下岩、矿体或地质构造受到地磁场磁化以后，在其周围空间形成、并叠加在地磁场上的次生磁场。磁异常中由分布范围较大的深部磁性岩层或区域地质构造等引起的部分，称为区域异常；由分布范围较小的浅部磁性岩、矿体或地质构造等引起的部分，称为局部异常。 第三节 磁力仪一、磁力仪的类别1.按照磁力仪的发展历史及应用的物理原理，可分为： 第一代磁力仪 根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置制作，如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。 第二代磁力仪 根据核磁共
