勘探地球物理 第一部分(已编辑)

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1、1、 重磁电 12 学时， 2 周地球物理场、物性：硬度、颜色、密度、磁性（磁化率） 、电性通过场来研究相应的物理构造2、 地震弹性3、 测井（井中）Surfer 绘图软件参考书目：1、 丁绪荣普通地球物理勘探教程重力与磁法地质出版社19842、 于汇津勘查地球物理方法概论地质出版社 19933、 刘天佑地球物理勘探概论地质出版社 2007 精品课可上超星图书馆查阅第一讲 绪论1、地球物理异常：与地下岩矿体（层）相联系的地球物理场的局部变化。布格重力异常（需要根据（x,y,z,g）导入 GPS，实地测得 g，绘出平面等势线图，进行判断）2、地球物理勘探的特点 ：可透过覆盖区，寻找隐伏构造或盲矿

2、体。具有多解性。3、地球物理勘探的分类（1）根据物性分：重力勘探 密度；磁法勘探 磁性；电法勘探 电性；地震勘探 弹性；放射性勘探核地球物理；地热勘探温度。（2）根据工作环境分：地面物探；海洋物探；航空物探；井中物探测井。（3）根据勘探目标分：煤田物探；油气物探；工程物探；城市物探；深部物探。4、 地球物理的应用条件（1）勘探对象与围岩具有明显的物性差异或分布不均匀。（2）勘探对象具有一定的规模、埋藏不能太深、足以产生仪器能够发现的地球物理异常。（3）干扰足够小或者具有一定规律（可通过数学手段把干扰去掉）注：磁法勘探，信噪比低时，无法读数。因此不适合市内作业，仅适合野外作业。5、 地球物理勘探

3、的一般流程设计（审核）踏勘施工报告验收第一部分第一章 重力勘探重力勘探：是以勘探对象与围岩间的密度差异为基础，通过仪器在地面或者近地表观测重力场的变化，借以查明地下地质构造或矿体的一种方法。重力勘探的方法是在测量学中发展起来的。应用：煤田、油气、区域构造、其他矿产分类：海、陆、空、井中（工作空间比较狭窄）第一节 重力勘探的基础知识随着深度的增加，密度不断增大。一、 地球物理构造二、 重力场 ，m/s 2mgCFf离引重rr mf重力勘探中，说“重力”即“重力加速度” 。单位换算：m/s 2（SI） ；g.u. （通用单位） ；mGal（常用单位） “毫伽”1 m/s2=106g.u.1 mGa

4、l=10g.u.=10-5 m/s2重力位：将单位质量的物体从无穷远移动到某 P 重力所做的功，叫做该点的重力位。重力是保守力。 PgdW),cos(ggdsWs其中， （g ，s）为 g 与 s 的夹角；g s 为重力 S 方向上的投影。S 为任意方向，当其竖直向下时，重力导数为 g （重力位沿竖直方向的导数为重力） 。dsW等位面（等势面） W=0eg.大地水准面：将海平面无限延伸形成的封闭曲面，是一个等位面。三、 正常重力（一）正常重力公式正常椭球体：1、表面与大地水准面接近；2 、质量与地球质量相等；3、物质呈均匀同心壳层分布；4 、旋转轴与地球自转轴重合； 5、旋转角速度与地球的自转

5、角速度相等。正常重力公式 )2sinsin1(12 eg， ，epg 4821Rep（ 纬度；g e 赤重；g p 极地重；Re 赤道半径；Rp 极地半径； 形状扁率） （1）1901-1908 赫尔默特公式 )2sin07.sin0532.1(7803.92 g（2）1930 年（3）1979 年（1980 年）如图，全球正常重力变化规律示意图1、随空间变化2、随时间变化潮汐存在周期，日变“固定潮” ；地下物质运动（不可预测，且往往很小，可以不考虑）绝大部分为 9.8*105mGal。（二）重力异常的影响因素及改正 gg-影 响测 )(- 纬中高地0测 gg （g 0 取正常场； 实测重力基

6、点）重力勘探野外工作：设置重力基点正常场与异常场重力的影响因素的改正：（1）地形，地形改正值均为正值。 )(,2地 22121 mGalhRhRRnGg MMMM （ 密度） 影 响mgfmf影 响（2）高度改正，将不同高度的地点测得的值，全部落在同一水平线上。)(,3086.0高 mGalhdhg（ 高差 ，单位 m）h（3）中间层改正 )(,0419.中 mGalhg（ ，单位 g/cm2； ，单位 m）h（4）纬度（或正常场）改正 )(,)2sin(814.0纬 mGalxg（ 总基点纬度； 测点与总基点的纬向距离，单位 km）x- 纬中离地0测 gg（三）几种重力异常1、布格重力异常（

7、反映，地壳内部各种密度不均匀体引力的重力异常） 纬中高地总 基 点测布 - gggg 国外教材的重力异常不包括：地基改正（ ）地2、自由空气重力异常（反映，实际地球的形状和质量分布与旋转椭球体的偏差） 纬高总 基 点测自 由 -ggg 3、均衡重力异常 均布均 gg图件：3 种图 剖面图平剖图平面等值线图表示区域均衡补偿达到平衡状态。0均 g表示区域均衡补偿过剩，即地壳中有剩余质量。均 表示区域均衡补偿不足，即地壳中质量亏损。0均 g第二节 野外工作方法1、 根据勘探对象确定比例尺，即明确了线距、点距（有国家“规范” ）2、 分为两组： 一组做 GPS 测量； 测绘收集：三角点、水准点（保密资

8、料）运用三参数法或七参数法进行校准 另一组做重力测量。 （为相对值）收集：重力基点（保密资料）野外测量时，早上出发时，测量一下 G（基点） ，晚上回来后，测量一下 G（基点） 。 （三重小循环） 已知重力基点 B 的 g 绝 =9.80*105mGal，重力仪在此处读数为235mGal。则该该仪器在测量 P 处读数为 200mGal。问 P 处的绝对重力值是多少？答：9.80*10 5-235-235第三节 重力异常正、反演重力异常正演：已知地下地质体几何参数（几何物性）物体在定向任意一点产生的重力（场）重力异常反演：有地面的重力异常地下物质的几何、物性一、 正演问题的简化条件（要记住）1、

9、密度是均匀的2、 地质体是简单规则几何形体3、 地质体是单一的4、 观测面是水平的二、几种规则几何形体的正、反演二度体当地质体的长度是埋深的 6 倍以上（r 大于 6h） ，过中心剖面。可当作二度体来研究。1、球体正演（已知球体求公式） 2302)(hxmGg（ 密度）m21210xb反演（已知公式求球体） 2023021max 1)(21 hmGhmGg2023020max)(hmGhmGg由以上两式可推出： 2302130)(2hxh21210 65.5.b此部分内容详见：重力勘探的 3 个 PPT 课件。第二章 磁法勘探发展过程：1640 年1870 年，万能磁力仪出现刃口式磁力仪、悬丝

10、式磁力仪质子旋进式磁力仪应用范围：矿产、油气、工程优势：工作效率高第一节 基础知识磁体， “磁荷” （物理上是不存在的，但在数学上可以作为等效的分析工具进行运用） ，正负磁荷成对出现。磁力，是磁场对放入其中的磁体和电流的作用力。 rQMFmmr 341磁场强度，单位正磁荷所受到的力，用 H 表示。， A/m（SI） ，常用单位 Oe（奥斯特） （CGSM 单位制） 。mQFHr1A/m=4*10 -3Oe磁力线磁化， （ 感 磁 ）)剩 磁(（ 总 磁 化 强 度 ） irMMMrr 正演中，剩磁与感磁方向相同，只考虑感磁 。磁矩， ，LQmmrr01vmMr为真空磁导率。 =1(CGSM),

11、 =4*10 -7A/m（SI）0 0磁化强度，物理学中， ，T（特斯拉） （SI） ，HBrr0)磁 感 应 强 度(常用单位 Gs（高斯）,（伽马） （CGSM 单位制） 。1nT=10-9T， 1nT=1，1Gs=10 5。物质的磁性，包括逆磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质。磁化率， ，磁化率是无量纲的，即为 1。HMKir)磁 化 率(逆磁性物质， ，酒精、煤油、金、银。8-10，0顺磁性物质， 。K铁磁性物质， ，铁、钴、镍、钆。如下图，顺、逆磁性物质的变化规律图。顺磁和逆磁是线性的。铁磁（磁滞回线） 。如上图，磁滞回线变化示意图（铁磁性物质的变化规律图） 。退磁，使物质磁性消失的方

12、法，碰撞、升温（居里温度） 。如下图，居里温度示意图。地球磁场：两级强，中间弱。有 7 个要素。I 磁倾角，D 磁偏角，T 地磁场总强度，H 地磁平面分量。如右图，地磁要素图。地球的基本磁场是由偶极磁场和非偶极磁场构成的。把偶极磁场和非偶极磁场称为正常场 T0， 。TmTam （ 为偶极磁场， 为非偶极磁场， 为磁异常（勘探目标） ，mTTaT为变化磁场（包括长、短周期变化） ， 为星际磁场（有些国家忽略不计） ） 故，上式整理得： TTa0）（ 长T长0-a当考虑小范围变化的时候，长周期的影响可被忽略。即： 0TTa长周期变化的影响因素：1、偶极磁场的衰减；2 、地磁极向西长T偏移。短周期变

13、化：1、年变，11 年一个周期； 2、日变；3、随机干扰。改正公式（IGRF 国际地磁参考场）此部分内容详见：磁力勘探的 3 个 PPT 课件。第三章 电法勘探应用：工程、城市建设、大坝渗漏检修、大地构造（MT大地电磁，勘探时间长且与测量深度成正比） 、分析天然地震的地震波。特点：勘探比较浅，勘探时间与测量深度成正比。参数：电阻率（ ） 、电化学活动性、介电常数、导磁性。方法：20 多种根据场源分为：1、天然电场：（1）直流电场法（自然电场法）（2）交流电场法： 大地电磁测深法（MT） ；地磁测深法。2、人工场：（1）直流电场法：电阻率测深； 电阻率剖面；充电法；激发极化法。（2）交流电场法：

14、 电磁法；频率测深法。电法勘探，分为：传导类；感应类航空电阻率法：电阻率测深；电阻率剖面工具：电池、万用表、导线、电极如图，电阻率法最基本测量模式示意图向大地通电，R=U/I。电阻率， （欧姆米）)(,mLSR1、稳定电流场的基本规律（1）微分形式欧姆定律对均匀和非均匀介质都成立Ejrr（ 电流密度）jr（2）克希霍夫定律散度 0zJyxJ电流围绕在各个方向上的变化之和，为零。在无源区域中，不会形成电荷的积累。物理有三度：散度、梯度、旋度。（3）稳定电流场的势场性 0222zuyxurduEr电位（u） ， Mudl勘探深度与工业电极两极间距离有关。AB/2，可以勘探到的深度。AB/4，有效勘

15、探深度。如图，电法勘探电流在地下良导（低阻）体的传播示意图电法勘探电流在地下不良导（高阻）体的传播示意图电阻率剖面法（反应横向变化）以下三种方法的综合公式 IUKMN 联合剖面法如图，联合剖面法电极装置示意图MNAKBA测一个（AMN ） ，IUKAMNAS另，测一个（ MNB） ，BMNBS如图，联合剖面法测量良导（低阻）体绘制曲线图联合剖面法测量不良导（高阻）体绘制曲线图对寻找低阻矿脉很有利。 对称剖面法如图，对称剖面法电极装置示意图在图中测量 O 点值，边测量边移动。测一个（AMNB）, )(21BSAABS此法与联合剖面法相比较，更为轻便。如图，对称剖面法背斜上装置的 AMNB 剖面曲线对称剖面法向斜上装置的 AMNB 剖面曲线如图，对称四极剖面法和联合剖面法曲线的关系示意图复合对称四极法如图，复合对称四极法电极装置示意图AB 测量深度一定大于 AB的测量深度。在遇到背斜、向斜时对称剖面法无法正确显示，则需要用复合对称四极剖面法。