地球物理學第1課緒論

1、地球物理學,張照錄 ,教學計劃安排,學時：48 緒論:2學時； 重力勘探: 12學時； 磁法勘探: 12學時； 電法勘探: 10+8學時； 綜合地質地球物理方法:2學時； 復習考試：2學時,成績評定： 考試平時成績 實驗+考勤課后作業(yè)（及課堂表現(xiàn)） （30） 期末考試（70）,教學計劃安排,教學要求,1、全勤上課 2、按時完成作業(yè) 3、課堂紀律嚴格遵守 不遲到 不開手機 不亂講話 4、教學參考書要看,教學參考書,1、劉光鼎院士領導的，由中國地質大學（北京）編寫、地質出版社出版的地球物理系列教材： 曾華霖：重力場與重力勘探 管志寧：地磁場與磁力勘探 李金銘：地電場與電法勘探 姚 姚：地震波場與地

2、震勘探 程業(yè)勛：核輻射場與放射性勘查 尉中良：地球物理測井 劉光鼎：地球物理場與地球物理勘探 超星圖書館基本都有,教學參考書,2、高職高專教材： 錢桂蘭等：普通物探 超星圖書館有,教學參考書,3、國外經典教材： W.M. Telford L.P.Geldart R.E.Sheriff：Applied Geophysics 陳石等譯,網(wǎng)絡教學資源,緒 論, 地球物理學的實質 地球物理方法與地質方法的異同點 地球物理方法的特點 地球物理方法的分類 地球物理方法的應用條件及應用范圍 物探勘查方法技術展望 物探工作的過程,一、地球物理學的實質,地球物理學在本質上是一門觀測科學，需要采集大量的有效數(shù)據(jù)，

3、可靠數(shù)據(jù)和信息量的缺乏或不足則是任何數(shù)學技巧和圖像顯示無法彌補的。 顧功敘,秦馨菱等老一代地球物理學家經常說:“地球物理學是一門觀測科學”,“地球物理學是以觀測和實驗為基礎的科學”。 地球物理儀器是關鍵,本課程偏重于應用地球物理學（又稱為應用地球物理勘探、勘查地球物理）簡稱物探。 它是以地殼中各種巖、礦石間的物理性質差異（如密度、磁性、電性、彈性、放射性差異等）為物質基礎的，利用物理學原理，通過觀測和研究因巖、礦石物理性質差異而引起相應的地球物理場（如重力場、地磁場 、電場等）在空間上的局部變化（稱為地球物理異常），就可以推斷地下地質構造或巖礦體的賦存狀況，達到地質調查目的的一種應用科學。,一

4、、地球物理學的實質,1、簡略地說 用專門的地球物理勘探儀器觀測物探異常，研究異常與產生該異常的地質體之間的關系，就能達到解決地質問題的目的稱為物探。 2、形象地說 在地表(或地表以上)用儀器觀測異常，研究分析異常與異常源的關系，,一、地球物理學的實質,可以解決以下的問題：,地質體的形狀參數(shù) 地質體的產狀參數(shù)（如地質體的空間位置、埋深、走向、傾角） 地質體的物性參數(shù)（如密度、電阻率等）,一、地球物理學的實質,1、理論基礎不同 地質方法：巖石學、構造地質學、礦床學等理論為基礎 物探方法：各種地球物理場的理論為基礎 2、工作方法不同 地質方法：對巖礦石露頭或巖芯直接進行觀測 直接方法 物探方法：用儀

5、器對地質體引起的異常進行觀測 間接方法,二、物探方法與地質方法之不同點,1、透過覆蓋層尋找隱伏的地質構造或盲礦體； 2、工作效率高、施工進度快、成本低（這是因為，用儀器觀測地球物理場比直接揭露巖、礦體簡便易行）； 3、具有解釋的多解性（即同一異?？捎刹煌螤罨虿煌再|的地質體引起）,三、物探方法的特點,目前分類的方法有許多種，不同物探工作者的分類也不盡相同。一般有如下四種分類：,四、物探方法的分類,按物性參數(shù)分類 按工作環(huán)境分類 按探測對象分類 按場源性質分類,重力勘探 以巖礦石的密度差異為基礎 磁法勘探 以巖礦石的磁性差異為基礎 電法勘探 以巖礦石的電性差異為基礎 地震勘探 以巖礦石的彈性差

6、異為基礎 放射性勘探 以巖礦石的放射性差異為基礎 地熱勘探 以巖礦石的溫度差異為基礎,1、按物性參數(shù)分類,各方法的概念、用途、特點,重力勘探 以巖、礦石間的密度差異為基礎，通過觀測與研究天然重力場的變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：地質構造； 尋找密度差異大的礦產等； 工程地質問題。 特點：理論成熟，快速。 但應用范圍小，地形改正工作量大。 儀器貴重,磁法勘探 以巖、礦石間的磁性差異為基礎，通過觀測與研究天然及人工磁場的變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：尋找磁鐵礦（直接找礦）； 尋找含磁性礦物的各種礦產； 地質填圖； 地質構造等。 特點：理論成熟，輕便、快速、成本低 。 但應用范圍不夠

7、廣。,各方法的概念、用途、特點,電法勘探： 以巖、礦石間的電性差異為基礎，通過觀測與研究天然及人工電場的時空變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：地質構造； 尋找油氣田、煤田； 尋找金屬與非金屬礦產； 水、工、環(huán)地質問題等。 特點：三多：參數(shù)多，場源多，方法多； 二廣：應用空間廣，應用領域廣。 但受地形及外部電磁場干擾大。,各方法的概念、用途、特點,地震勘探： 以巖、礦石間的彈性差異為基礎，通過觀測與研究地震波的時空變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：地層分層； 地質構造； 尋找油氣田、煤田； 工程地質問題等。 特點：探測深度大，精度高。但要放炮，工作難度大，破壞環(huán)境。,各方法的概念、用途、

8、特點,放射性勘探 以某些元素具有天然和人工激發(fā)的核輻射特性為基礎，通過觀測與研究核輻射場的時空變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：放射性鈾、釷礦； 與放射性元素伴生的稀有、稀土、鉀鹽礦； 尋找油氣田、煤田； 尋水； 構造； 環(huán)境監(jiān)測等。 特點：不受環(huán)境干擾，高效、方便、低成本、可確定礦石品位等優(yōu)點。但探測深度淺。,各方法的概念、用途、特點,放射性勘探的分類 天然核輻射法：測量法； 測量法。 人工核輻射法：x射線熒光法； 中子法； 光核反應法。,各方法的概念、用途、特點,地熱勘探 以巖、礦石間的導熱性差異為基礎，通過觀測與研究地熱場的時空變化規(guī)律來解決地質問題的方法。 用途：地熱田； 地質構造

9、； 預測油氣遠景區(qū)； 間接預測金屬礦； 預測礦山熱害等。 特點：可用航空照片、紅外照片方法測溫，快速、高效。但受氣候、環(huán)境干擾大。,各方法的概念、用途、特點,1.地面物探；,2.航空物探；,3.海洋物探；,4.井中物探。,2、按工作環(huán)境分類,（1）石油物探：主要勘察石油和天然氣的儲存位置和儲存狀態(tài)； （2）煤田物探：主要解決煤田地質構造和煤層分布問題； （3）金屬與非金屬物探：主要尋找各種固體礦產，如銅、鐵、鉛、鋅等； （4）工程物探：解決各種巖土工程勘察問題，如地基勘察、橋梁、隧道、水庫等的選址，地下管線探測等； （5）放射性物探：尋找放射性鈾、氡等與核工業(yè)有關的材料。,3、按探測對象分類,

10、（1）天然場法（或被動源法） 利用地球天然物理場或者物性差異。如磁法勘探、重力法、地熱測量法、天然地震等 （2）人工場源（或主動源法） 地球物理場由人工激發(fā)，通過控制場源的激發(fā)方式和功率大小等，改變探測深度及不同地質探測對象。如電法勘探、人工地震等。,4、按場源性質分類,五、 物探的應用范圍及應用條件,（一） 應用范圍 1、全球構造研究：如海底擴張、板塊構造、大陸漂移、地殼厚度等；,2、地質工作的各個階段 （1）在小比例尺的地質填圖：探測結晶基底起伏及內部構造；劃分大地構造單元（如槽、臺界線）；研究沉積巖構造、追索深大斷裂。 （2）在大比例尺地質填圖中：確定巖層接觸帶、浮土厚度、圈定火成巖體、

11、構造破碎帶及斷層，指示成礦遠景區(qū) （3）普查找礦階段：圈定成礦帶、礦化帶，尋找有工業(yè)意義的礦體 （4）在勘探階段：確定礦體的位置（如中心、邊界、埋藏深度）及產狀；化分礦層 （5）礦產開采階段：指示礦體走向、確定礦體形狀、尋找盲礦體,五、 物探的應用范圍及應用條件,3、其它方面的應用 應用地球物理在勘探喀斯特溶洞、巖層的斷裂破碎帶，預測壩基、橋梁、路基、大型廠房地基的穩(wěn)定性等許多方面都取得了滿意的地質效果。 另外應用地球物理在地質災害預測（如地震預報、山體滑坡）、環(huán)境監(jiān)測、城市建設及考古等方面也起著重要的作用。,由上述可見，物探方法是一種應用相當廣泛的現(xiàn)代化地質探測手段。但是，物探的應用總是要受

12、到一定的地質及地球物理條件的限制即必需滿足物探的應用條件。,五、 物探的應用范圍及應用條件,（二）物探的應用條件,1、 探測對象與圍巖間必需具有明顯的物理性質差異； 2、 探測對象要具有一定的規(guī)模，且埋藏深度不太大； 3、 各種干擾因素產生的干擾異常相對于探測對象的異常應足夠的弱，或具有不同的特征，以便能夠予以分辨或消除。,五、 物探的應用范圍及應用條件,獲得物性參數(shù)； 進行方法（裝置）有效性試驗； 注重設計； 測區(qū)范圍、工作量、網(wǎng)度、儀器（精度）要合適； 物探有間接性、多解性、誤差性、探索性； 推斷解釋客觀； 注重運用綜合物探方法； 注重運用地、物、化、遙綜合方法； 驗證異常（依據(jù)：測量定位

13、要準，作精測剖面等）方法要合適得當； 要客觀正確地看待物探。,五、 物探的應用范圍及應用條件,(三)應用物探法注意事項,六、物探勘查方法技術展望,、自身方法技術不斷提高 儀器精度的提高、功能不斷增強： 計時精度高：達nsps（10-9-10-12S）級； 靈敏度高：重力儀達0.01mgal、磁力儀達0.01nT =10-11T、電法儀電位觀測達0.01V =10-8V； 功能強：同一儀器可實現(xiàn)電、磁、地震功能、 記錄、顯示、計算處理、成圖等功能、 計時、同步、無線傳輸、GPS定位等； 體積小：PDA 做控制器。,六、物探勘查方法技術展望,、自身方法技術不斷提高 理論不斷完善： 數(shù)學推導： 由人工推導 計算機推導 人工和計算機聯(lián)合推導； 維數(shù)： 一維 二維 三維方向發(fā)展,六、物探勘查方法技術展望,、應用領域將更加廣闊 地質勘查解決的問題更多； 水、工、環(huán)境物探； 災害物探； 城市物探； 考古物探； 軍事等方向發(fā)展,六、物探勘查方法技術展望,、應用空間將更加寬廣 向航空方向發(fā)展； 向海洋方向發(fā)展，水面物探，海底物探； 向地下方向發(fā)展，探測深度不斷增大； 向立方體探測方向發(fā)展；,六、物探勘查方法技術展望,、應用效果將更加好 理論更完善 技術水平更高 數(shù)據(jù)處理能