地球物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、地球物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 學(xué)號(hào)：專業(yè)：地球物理學(xué) 班級(jí)： 第二部分：本人對(duì)地球物理學(xué)的簡(jiǎn)單理解與認(rèn)識(shí)一、 地球物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容地球物理學(xué)用物理學(xué)的原理和方法，對(duì)地球的各種物理場(chǎng)分布及其變化進(jìn)行觀測(cè)，探索地球本體及進(jìn)地空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化，研究與其相關(guān)的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上為探測(cè)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、尋找能源、資源和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供理論、方法和技術(shù)，為災(zāi)害預(yù)報(bào)提供重要依據(jù)。地球物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容總體上可以分為應(yīng)用和理論地球物理兩大類。應(yīng)用地球物理(又稱勘探地球物理)的研究范圍比較廣泛，主要包括能源勘探、金屬與非金屬勘探、環(huán)境與工程探測(cè)等?？碧降厍蛭锢韺W(xué)利用地球物理學(xué)發(fā)展

2、起來(lái)的方法進(jìn)行找礦、找油、工程和環(huán)境監(jiān)測(cè)以及構(gòu)造研究等，方法手段包括地震勘探、電法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理測(cè)井和放射性勘探等，通過(guò)先進(jìn)的地球物理測(cè)量?jī)x器，測(cè)量來(lái)自地下的地球物理場(chǎng)信息，對(duì)測(cè)得的信息進(jìn)行分析、處理、反演、解釋，進(jìn)而推測(cè)地下的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布。勘探地球物理學(xué)是石油、金屬與非金屬礦床、地下水資源及大型工程基址等的勘察及探測(cè)的主要學(xué)科。理論地球物理研究對(duì)地球本體認(rèn)識(shí)的理論與方法。如：地球起源、內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)、地球年齡、地球自轉(zhuǎn)與形狀等，具體包括地震學(xué)、地磁學(xué)、地電學(xué)、地?zé)釋W(xué)和重力學(xué)等。理論地球物理學(xué)通過(guò)地震波場(chǎng)和電磁波場(chǎng)探測(cè)發(fā)現(xiàn)了位于上地幔的軟流層，為活動(dòng)論的新的地球觀提供了

3、惟一站得住腳的理論依據(jù)；通過(guò)全球大地?zé)崃髁康臏y(cè)量圈定了熱的洋脊和冷的消減帶，結(jié)合古地磁研究結(jié)果和大洋中脊的條帶狀磁異常特征，為海底擴(kuò)張和大陸飄移學(xué)說(shuō)提供了令人信服的佐證；通過(guò)全球地震活動(dòng)性和震源空間分布特征、全球重力、地磁和地?zé)釡y(cè)量，為板塊邊界的劃分提供了準(zhǔn)確的依據(jù)；綜合各種全球性的地球物理觀測(cè)結(jié)果，對(duì)地球熱狀態(tài)、巖石圈熱結(jié)構(gòu)和流變性質(zhì)提供了新的認(rèn)識(shí)，為一直懸而未決的板塊運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制問(wèn)題的解決提供了新的依據(jù)。二、地球物理學(xué)的分類整體而言，地球物理學(xué)是利用物理方法研究地球或其他行星的科學(xué)，主要研究地球的各種物理性質(zhì)，包括地球內(nèi)部及表面的組成及各種自然作用與變化規(guī)律。其領(lǐng)域又可區(qū)分以下的類別：1、

4、地震學(xué)：研究地震、地震波及其在地球的內(nèi)部傳播等與地震有關(guān)的科學(xué)。地震學(xué)是用來(lái)研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一門重要科學(xué)。2、重力學(xué)：研究關(guān)于地球重力的科學(xué)，研究范圍包括地球上的重力現(xiàn)象、重力分布、重力場(chǎng)及其他相關(guān)性質(zhì)的研究。3、地磁學(xué)：研究地球和大氣圈之磁性的科學(xué)，主要研究有磁性的現(xiàn)象、來(lái)源、磁場(chǎng)等方面。4、地電學(xué)：研究地球電場(chǎng)的科學(xué)，藉以推導(dǎo)地球內(nèi)部介質(zhì)的物性、組成和分布狀態(tài)。5、地?zé)釋W(xué)：研究地球熱的科學(xué)，包括地球的溫度、內(nèi)部的熱流、地表溫度分布的現(xiàn)象及地球熱能的來(lái)源等。6、地球物理探勘學(xué)：此為地球物理技術(shù)的運(yùn)用，包括地震、地電、重力和地?zé)岬确矫?，可利用在石油、金屬與非金屬礦床、地下水資源及工程基址等的

5、探勘及探測(cè)上。三、 應(yīng)用地球物理的勘探方法1、重力勘探重力勘探是測(cè)量與圍巖有密度差異的地質(zhì)體在其周圍引起的重力異常以確定這些地質(zhì)體存在的空間位置大小和形狀從而對(duì)工作地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況作出判斷的一種地球物理勘探方法。觀測(cè)重力值除反映地下密度分布外還與地球形狀 測(cè)點(diǎn)高度和地形不規(guī)則有關(guān)。因此在作地質(zhì)解釋之前必須對(duì)觀測(cè)重力值作相應(yīng)的改正才能反映出地下密度分布引起的重力異常。重力改正包括自由空間改正中間層改正地形改正和均衡改正。觀測(cè)重力值減去正常重力值再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的改正便得到自由空間異常布格異常和均衡異常(見(jiàn)地殼均衡)。在重力勘探中主要應(yīng)用布格異常。為研究地殼均衡地殼運(yùn)動(dòng)和地殼結(jié)構(gòu)也需要應(yīng)用均

6、衡異常和自由空間異常。在平坦的地形條件下常用自由空間異常代替均衡異常。處理：野外獲得的重力數(shù)據(jù)要作進(jìn)一步處理和解釋才能解決所提出的地質(zhì)任務(wù)主要分3個(gè)階段野外觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理并繪制各種重力異常圖重力異常的分解(應(yīng)用平均法場(chǎng)的變換頻率濾波等方法)即從疊加的異常中分出那些用來(lái)解決具體地質(zhì)問(wèn)題的異常確定異常體的性質(zhì)形狀產(chǎn)狀及其他特征參數(shù)。解釋：解釋分為定性的和定量的兩個(gè)內(nèi)容定性解釋是根據(jù)重力圖并與地質(zhì)資料對(duì)比初步查明重力異常性質(zhì)和獲得有關(guān)異常源的信息。除某些構(gòu)造外對(duì)一般地質(zhì)體重力異常的解釋可遵循以下的一些原則極大的正異常說(shuō)明與圍巖比較存在剩馀質(zhì)量反之極小異常是由質(zhì)量虧損引起的?？拷|(zhì)量重心在地表投影處將

7、觀測(cè)到最大異常。最大的水平梯度異常相應(yīng)于激發(fā)體的邊界。延伸異常相應(yīng)于延伸的異常體而等軸異常相應(yīng)于等軸物體在地表的投影。對(duì)稱異常曲線說(shuō)明質(zhì)量相對(duì)于通過(guò)極值點(diǎn)的垂直平面是對(duì)稱分布的反之非對(duì)稱曲線是由于質(zhì)量非對(duì)稱分布引起的。在平面上出現(xiàn)幾個(gè)極值的復(fù)雜異常輪廓表明存在幾個(gè)非常接近的激發(fā)體。定量解釋是根據(jù)異常場(chǎng)求激發(fā)體的產(chǎn)狀要素建立重力模型。一種常用的反演方法是選擇法即選擇重力模型使計(jì)算的重力異常與觀測(cè)重力異常間的偏差小于要求的誤差。2、磁法勘探磁法勘探是利用地殼內(nèi)各種巖（礦）石間的磁性差異所引起的磁異常來(lái)尋找有用礦產(chǎn)或查明地下地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法。磁法勘探也是應(yīng)用最早的地球物理方法。1640

8、年，瑞典人首次嘗試用羅盤調(diào)查磁鐵礦，開(kāi)辟了利用磁場(chǎng)變化來(lái)尋找礦產(chǎn)的新途徑。但直到1870年，瑞典人泰朗（Thalen）和鐵貝爾(Tiberg)制造了萬(wàn)能磁力儀后,磁法勘探才作為一種地球物理方法建立和發(fā)展起來(lái)。 就工作環(huán)境而言，磁法勘探可分為地面磁測(cè)、航空磁測(cè)、海洋磁測(cè)和井中磁測(cè)四類。航空磁測(cè)是第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的方法。它不受水域、森林、沙漠等自然條件的限制，測(cè)量速度快、效率高，已廣泛應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，儲(chǔ)油氣構(gòu)造和含煤構(gòu)造勘查、成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)，以及尋找大型磁鐵礦床等方面。在地面磁法勘探中一般是布置一系列的平行等距的測(cè)線垂直于被尋找的對(duì)象(例如礦體)的走向在每條測(cè)線上按一定距離設(shè)置測(cè)點(diǎn)在測(cè)點(diǎn)

9、上測(cè)地磁場(chǎng)垂直分量的相對(duì)值測(cè)線距與測(cè)點(diǎn)距之比從101到11。在航空及海洋磁法勘探中飛機(jī)或觀測(cè)船沿預(yù)先設(shè)計(jì)好的航線行進(jìn)(用導(dǎo)航儀控制)用航空或海洋磁力儀自動(dòng)記錄總磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于磁異常的特點(diǎn)與磁性體的形狀有關(guān)故可根據(jù)磁異常的特點(diǎn)推斷磁性體的形狀埋深走向傾斜方向及磁化強(qiáng)度的大小和方向等。這個(gè)過(guò)程稱為磁異常的解釋其內(nèi)容大致是根據(jù)工作地區(qū)已知的地質(zhì)情況巖石和礦石的磁性資料地磁緯度磁異常的特點(diǎn)及積累的經(jīng)驗(yàn)初步推斷引起磁異常的地質(zhì)原因磁性體的大致形狀和空間位置。該方法可以用來(lái)找一些金屬礦，也可以找沉船或者水雷之類的東西。地面磁測(cè)應(yīng)用最早，而今它是在航空磁測(cè)資料的基礎(chǔ)上所作的更詳細(xì)的磁測(cè)工作，用以判斷引起磁異

10、常的地質(zhì)原因及磁性體的賦存形態(tài)。在地質(zhì)調(diào)查的各個(gè)階段都有廣泛的應(yīng)用。磁異常定義：在消除了各種短期磁場(chǎng)變化以后，實(shí)測(cè)地磁場(chǎng)與作為正常磁場(chǎng)的主磁場(chǎng)之間仍然存在著差異，這個(gè)差異就稱為磁異常。磁異常是地下巖礦體或地質(zhì)構(gòu)造受地磁場(chǎng)磁化后，在其周圍空間形成，并疊加在地磁場(chǎng)上的次生磁場(chǎng)。由分布范圍較大的深部磁性巖層或區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等引起的部分稱區(qū)域異常。由分布范圍較少的淺部磁性巖、礦體或地質(zhì)構(gòu)造等引起的部分稱局部異常。3、電法勘探電法勘探是以巖礦石的電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性）差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究與這些電性差異有關(guān)的（天然或人工）電場(chǎng)或電磁場(chǎng)分布規(guī)律來(lái)查地下地質(zhì)構(gòu)造及有用礦產(chǎn)的一種物探方法，稱為“電法”。電法勘

11、探的方法，按場(chǎng)源性質(zhì)可分為人工場(chǎng)法（主動(dòng)源法）、天然場(chǎng)法（被動(dòng)源法）；按觀測(cè)空間可分為航空電法、地面電法、地下電法；按電磁場(chǎng)的時(shí)間特性可分為直流電法（時(shí)間域電法）、交流電法（頻率域電法）、過(guò)渡過(guò)程法（脈沖瞬變場(chǎng)法） ； 按產(chǎn)生異常電磁場(chǎng)的原因可分為傳導(dǎo)類電法、感應(yīng)類電法 ； 按觀測(cè)內(nèi)容可分為純異常場(chǎng)法、總合場(chǎng)法等。中國(guó)常用的電法勘探方法有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法、自然電場(chǎng)法、大地電磁測(cè)深法和電磁感應(yīng)法等。 井地電法物理模擬是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M真實(shí)物理過(guò)程的方法。將實(shí)際地形物理的縮小模型置于實(shí)驗(yàn)體（如風(fēng)洞、水槽等）內(nèi)，在滿足基本相似條件（包括幾何、運(yùn)動(dòng)、熱力、動(dòng)力和邊界條件相似）的基礎(chǔ)上

12、，模擬真實(shí)過(guò)程的主要特征，如空氣動(dòng)力規(guī)律和擴(kuò)散規(guī)律。由于所有相似條件不可能完全滿足，針對(duì)具體要求恰當(dāng)選取相似參數(shù)是實(shí)現(xiàn)物理模擬的關(guān)鍵。物理模擬主要用于數(shù)值計(jì)算模式難于處理的復(fù)雜地形以及建筑物影響時(shí)的擴(kuò)散研究。物理模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相比條件易控制、重復(fù)，且省人力、物力，可進(jìn)行較全面和規(guī)律性實(shí)驗(yàn)，是大氣擴(kuò)散研究的重要手段。進(jìn)一步發(fā)展方向是設(shè)備材料的更新，模擬模型方法改進(jìn)，使結(jié)果更精確準(zhǔn)確。4、地震勘探：利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過(guò)觀測(cè)和分析大地對(duì)人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法叫作地震勘探。地震勘探是鉆探前勘測(cè)石油與天然氣資源的重要手段，在煤田和工程地質(zhì)勘查、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應(yīng)用?？碧皆恚涸诘乇硪匀斯し椒ぐl(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號(hào)與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過(guò)的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過(guò)對(duì)地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探在分層的詳細(xì)程度和勘查的精度上，都優(yōu)于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般