防災科技學院 地球物理勘探概論期末復習提綱

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1、 2013.12 地球物理勘探 期末復習提綱  地球物理勘探方法：是以巖礦石等介質(zhì)的物理性質(zhì)差異為基礎，利用物理學原理，通過觀則和研究地球物理場空間與時間分布規(guī)律以實現(xiàn)基礎地質(zhì)研究、環(huán)境工程勘察和地質(zhì)找礦等目的一門應用學科。 地球物理勘探方法分類及其利用的物性基礎 （1）重力勘探：巖礦石等介質(zhì)的密度差異； （2）磁法勘探：巖礦石等介質(zhì)的磁性差異； （3）電法勘探：導電性、電化學活動性、介電性、導磁性； （4）地震勘探：巖礦石等介質(zhì)的彈性差異。 第一章 巖礦石物性與各類礦床的地球物理特征 1、巖礦石密度的影響因素：組成巖石

2、的各種礦物成分及其含量； 巖石中孔隙大小以及孔隙中的充填物質(zhì)成分； 巖石所承受的壓力。 2、物質(zhì)的磁性包括：抗磁性、順磁性、鐵磁性。 3、礦物的磁性概述 （1）抗磁性礦物：磁化率小于0，常數(shù)，勘探中認為是無磁性物質(zhì)； （2）順磁性礦物：磁化率大于0，為常數(shù)，勘探中認為是無磁性物質(zhì)； （3）鐵磁性礦物：磁化率大于0，不為常數(shù)，隨磁場和溫度變化而變化，勘探中認為是磁性物質(zhì)。 4、三大巖類的磁性概述 （1）沉積巖的磁性：取決于副礦物，磁性較弱，剩磁??；

3、 （2）火成巖的磁性：磁性大，剩磁大，（強）基性---中性---酸性（弱）； （3）變質(zhì)巖的磁性：與原來的基質(zhì)有關(guān)，磁性和剩磁變化大。 5、巖石的剩余磁性 包括：熱剩余磁性、碎屑剩余磁性、化學剩余磁性、黏滯剩余磁性、等溫剩余磁性 （1）熱剩余磁性：在恒定磁場下，巖石從居里點以上的溫度，逐漸冷卻到居里點以下，在通過居里溫度時受磁化所獲得的剩磁。 （2）碎屑剩余磁性：巖石碎屑攜帶原已具有剩余磁性的礦物顆粒，在成巖過程中，由于地磁場的作用，使礦物顆粒的剩余磁性按著當時的地磁場方向取向并被固定下來的剩磁叫做沉積剩磁。 （3）化學剩余磁性：某些礦物在地磁場壞境中

4、發(fā)生了化學變化或重新結(jié)晶，也可能獲得相當高的磁化強 度。礦物通過這種方式獲得的剩磁就叫做化學剩磁。 6、三大類巖石剩余磁性來源 （1）火成巖剩磁成因：主要為熱剩磁，由巖漿冷卻固結(jié)而得。 （2）沉積巖剩磁成因：沉積作用（碎屑剩磁）、成巖作用（化學剩磁）。 （3）變質(zhì)巖剩磁成因：與原巖有關(guān)，正變質(zhì)巖（熱剩磁）、副變質(zhì)巖（碎屑剩磁、化學剩磁）； 7、影響巖礦石導電性的因素：巖礦石的成分和結(jié)構(gòu)、所含水分、溫度、壓力 8、激發(fā)極化效應：在充電和放電過程中，由于電化學作用所引起的隨時間緩慢變化的附加電場的現(xiàn)象稱之為激發(fā)極化效應。 第二章 重力勘探 1、重力場：存在于

5、地球周圍具有重力作用的空間。地球的重力場包括引力場和離心力場。 2、重力的單位：（SI制）g.u. 1g.u.=10m/s2；（CGS制）Gal 1g.u.=0.1mGal 3、要獲得探測對象的重力異常，一般應具備的條件： （1）探測對象與圍巖存在密度差異（有密度不均勻體的存在）； （2）密度不均勻體沿水平方向有密度變化； （3）剩余質(zhì)量不能太?。? （4）探測對象不能埋藏太深； （5）干擾場不能太強或具有明顯的特征。 4、為了消除零漂效應，任何一次野外觀測必須起始于基點，終止于基點。 5、測線布置的要求： （1）測線應垂直于探測對象的走向； （2）測網(wǎng)

6、一般是由相互平行的等間距測線和測線上分布的等間距測點所組成。 6、重力資料的整理中，各種校正的作用 （1）地形校正作用：消除測點附近由于地形起伏對重力觀測數(shù)據(jù)的影響； （2）中間層校正：消除測點基準面與基點基準面水平中間層的重力影響； （3）高度校正：消除測點相對于基點的高程差而造成的重力數(shù)值變化； （4）正常場校正（緯度校正）：消除測點與基點間緯度差異而造成的重力變化。 7、自由空間重力異常進行了高度校正和正常場校正。 8、布格重力異常：經(jīng)過地形校正、布格校正和正常場校正的重力異常。 布格重力異常進行了地形校正、布格校正（高度校正與中間層校正）和正常場校正。 9、重力

7、異常正演 （1）球體 （2）水平圓柱體（無限長均勻水平圓柱體） 剖面圖：與球體相似； 平面圖：一組不等間距的平行直線，中間異常值最大，兩邊異常小。 （3）鉛垂臺階 剖面圖： 平面圖：一簇平行臺階走向的直線，等值線一邊高一邊低，臺階面附近最為密集。 10、什么是地球物理正演和地球物理反演？ （1）地球物理正演是已知地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造的形狀、產(chǎn)狀以及埋深等，研究它們引起的異常特征，包括異常的形狀、幅度、梯度以及變化規(guī)律等； （2）地球物理反演是根據(jù)異常的形態(tài)和變化規(guī)律等，確定地質(zhì)體和地質(zhì)構(gòu)造的形狀、產(chǎn)狀及埋深等。 11、引起重力異常的主要地質(zhì)因素：（由深

8、到淺） 地球深部因素、地殼深部因素、結(jié)晶基巖內(nèi)部的密度變化、結(jié)晶基底頂面的起伏、沉積巖的構(gòu)造和成分變化 12、區(qū)域異常和局部異常 （1）區(qū)域異常：是疊加異常的一部分，主要是由大而深的巖體或地質(zhì)構(gòu)造引起的重力異常。 特征：幅值大、異常范圍大、變化平緩。 （2）局部異常：是疊加異常的一部分的一部分，主要是小而淺的巖體或地質(zhì)構(gòu)造引起的重力異常。 特征：幅值小、異常范圍小、變化大。 13、向上延拓與向下延拓 （1）向上延拓：將觀測平面上的實測異常值，換算到觀測平面上某一高度的異常。 目的：削弱局

9、部異常，突出深部異常。 （2）向下延拓：將觀測平面上的實測異常值，換算到觀測平面以下場源以外的某個深度上。 目的：壓制深部的區(qū)域異常，突出淺部物質(zhì)產(chǎn)生的局部異常。 14、識別重力異常圖的步驟 （1）分析局部異常、區(qū)域異常在哪？形態(tài)如何？ （2）重力高還是重力低？ （3）能夠解釋什么問題？ 15、斷裂構(gòu)造在平面等值線圖的識別 （1）線性重力高與重力低之間的過渡帶； （2）異常軸線明顯錯動的部位； （3）串珠狀異常的兩側(cè)或軸部所在位置； （4）兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線； （5）封閉異常等值線突然變寬、變窄的部位； （6）等值線同形

10、扭曲部位。 第二章 磁法勘探 1、地磁場：存在于地球周圍的具有磁力作用的空間，稱地磁場。 地磁場的組成部分：基本磁場、變化磁場、磁異常。 （1）基本磁場（主磁場）：占地球磁場的99%以上，是地球內(nèi)電流的對流形成，是一種偶極子場和非偶極子場組成的內(nèi)源場； （2）變化磁場：起源于地球外部并疊加在主磁場的各種短期地磁變化。分為平靜變化、擾動變化。 （3）磁異常：在消除了各種短期磁場變化后，實測地磁場與作為正常磁場的主磁場之間的差異稱為磁異 常。屬于內(nèi)源磁場。 2、地磁要素及其組成部分 地磁要素：表示地磁場大小和方向的物理量。 3

11、、有效磁化強度：總磁化強度在觀測剖面上的投影稱為有效磁化強度； 有效磁化傾角：有效磁化強度矢量在空間坐標系中與OX軸的夾角。 4、磁異常正演 （1）球體 南北剖面：Za為兩側(cè)有負值的不對稱曲線，磁化方向指的一側(cè)曲線梯度增大，有負值明顯，max偏離原點，向磁化方向的反方向位移； 東西剖面：Za為兩側(cè)有負值的對稱曲線，max在原點處； 平面等值線圖：非完全中心對稱，負異常包圍正異常。 （2）水平圓柱體 （3）有限延伸板狀體 A順層磁化 無論是順層磁化還是斜交磁化，曲線兩側(cè)出現(xiàn)負值，其中幅值較大的負值出現(xiàn)在正磁荷所在側(cè)面（或地面）的方面

12、 B斜交磁化 4）限延伸板狀體 A順層磁化 B斜交磁化 5、磁異常的轉(zhuǎn)換處理中每一步的作用 （1）延拓 A向上延拓：消除淺部干擾，突出深部異常； B向下延拓：區(qū)分疊加異常，判斷異常性質(zhì)；評價低緩異常。 （2）導數(shù)換算 A水平導數(shù)：突出梯級帶； B垂向?qū)?shù)：導數(shù)異常寬度變窄有益于區(qū)分疊加異常；垂向二階導數(shù)零值線反應地質(zhì)體的邊界。 （3）化到地磁極 將實測磁異常值換算到簡單的垂向磁化強度，便于對比分析。 7、斷裂構(gòu)造在磁異常的顯示 （1）線性異常帶； （

13、2）串珠狀異常帶； （3）異常軸線水平錯動； （4）異常強度與寬度的變化； （5）雁形排列磁異常； （6）不同特征磁異常的分界。 第四章 電法勘探 1、不同點電源的V值 （1）一個點電源的電場 設在地面A點向地下供電，電流強度為I，地下半空間的電阻率為ρ。地下距A為的點M處的電流密度為： 電場強度為： 電位為： （2）兩個異性點電源的電場 在任意點M處的，可按場的疊加原理知： 2、裝置系數(shù) （均勻大地電阻率公式） 3、視電阻率：在電場有效范圍內(nèi)各種地質(zhì)體電阻率的綜合影響值。 （1）視電阻率的微分形

14、式： （2）地下為均勻、各項同性的單一巖石，其電阻率是ρ1，這時測得的視電阻率ρs就等于巖石的真電阻率 運用視電阻率公式分析視電阻率形態(tài)： 在電阻率等于ρ1的圍巖中賦存一良導電礦體，其電阻率ρ2<ρ1。良導礦體的存在改變了均勻巖石中電場分布的狀況，電流匯聚于導體的結(jié)果，使地表測量電極MN附近巖石中的電流密度jMN比均勻巖石情況下那里的正常電流密度j0減小，于是jMN/j0<1。由于 ρMN=ρ1，由視電阻率公式知，此時的視電阻率ρs小于均勻圍巖的真電阻率ρ1. 在電阻率等于ρ1的圍巖中，賦存一局部隆起的高阻基巖，其電阻率ρ3>ρ1。高阻基巖向地表排擠電流，使測

15、量電極M、N附近巖石中的電流密度比均勻均勻條件下增大，jMN/j0>1，ρMN=ρ1，由視電阻率公式知，此時的視電阻率ρs大于均勻圍巖的真電阻率ρ1. （3）影響視電阻率的因素 ① 電極裝置類型及電極距的大?。姌O裝置：供電電極（A、B）及測量電極（M、N）的排列形式和移動方式） ② 測點相對于地質(zhì)體的位置； ③ 電場有效作用范圍內(nèi)各種地質(zhì)體的真電阻率； ④ 各地質(zhì)體的分布狀態(tài)（即形狀、大小、埋深及相對位置） 4、電剖面法 采用不變的供電極距，并使整個或部分裝置沿觀測剖面移動，逐點測量視電阻率的值。 （1）聯(lián)合剖面法 對于尋找低阻、陡傾的巖脈有較好的效果。

16、 正交點：在直立良導礦脈上，聯(lián)剖兩條曲線對稱，并在礦脈上方相交，得到一個明顯的“正交點”及兩側(cè)橫8字的歧離帶。正交點的特點是：交點左面，右面（繪圖時規(guī)定A極在左，B極在右） 在傾斜礦脈上，聯(lián)剖曲線仍出現(xiàn)正交點，但交點位置稍移向傾斜一側(cè)，并且曲線不對稱。在礦脈傾斜的一側(cè)，和值均下降，隨著傾角變小，曲線變緩，分異性變差。 反交點：在高阻巖脈上，聯(lián)剖曲線出現(xiàn)“反交點”，且交點處呈現(xiàn)高阻，但反交點并不明顯，歧離帶也不明顯；反交點兩側(cè)附近，曲線呈兩翼緊閉的形狀；直立高阻巖脈上的聯(lián)剖曲線反交點兩側(cè)對稱。 （2）中間梯度法（一線布極，多線測量） 尋找陡傾的高阻巖脈效果較好。

17、 5、電測深法 探測電性不同的巖層垂向分布情況的電阻率方法。 電測深法按照電極排列方式的不同：對稱四級電測深、三極電測深、偶極電測深、環(huán)形電測深等。 （1）電測深理論曲線 （2）電測曲線基本性質(zhì) 為了進一步了解電測深曲線的特征，我們把電測深曲線統(tǒng)一劃分為三段： 的部分稱為首支； 的部分稱為尾支； 其余部分為中段。 電測深曲線的首支：由于AB距離很小，電場作用范圍僅限于第一層介質(zhì)中，第二層及以下巖對視電阻率的影響較小。 電測深曲線的尾支：（a）第n層電阻率ρn有限：AB/2足夠大，測深曲線尾支出現(xiàn)以ρn為漸近線水平直線。

18、 （b）第n層電阻率ρn趨近于無窮大： AB/2足夠大，測深曲線尾支出現(xiàn)與橫坐標為45°夾角的漸近線。 （c）第n層電阻率ρn趨近于零： AB/2足夠大，測深曲線尾支以0為漸近線水平直線。 （3）電測深曲線的等值現(xiàn)象 一組層參數(shù)對應唯一的一條電測深曲線，層參數(shù)不同的地電斷面對應不同的電測深曲線。 6、充電法 是對地面上、坑道內(nèi)或者鉆孔中已經(jīng)揭露的良導體直接充電，通過觀測其充電場的空間分布來了解礦體規(guī)模大小和賦存狀態(tài)的電法勘探方法。 （1）充電法應用的條件 1、探測對象的電阻率ρ1 應遠遠小于圍巖電阻率

19、ρ2； 2、圍巖巖性比較單一，地表介質(zhì)電性均勻穩(wěn)定，地形起伏不大； 3、埋于地下的充電體必須有露頭，或是天然露頭或是人工露頭（淺井、泉眼、鉆孔、坑道等）。 （2）充電法的野外工作方法 電位法、電位梯度法、追索等位線法 （3）充電法的應用 1.確定已揭露（或出露）礦體隱伏部分的形狀、產(chǎn)狀、規(guī)模、平面分布位置及深度； 2.確定已知相鄰礦體之間的連通關(guān)系； 3.在已知礦附近找盲礦體； 4.利用單井測定地下水的流速、流向； 5.研究滑坡及追蹤地下金屬管線。 7、自然電場法 （1）自然電場成因：電子導體與圍巖溶液間的電化學作用、巖石中地下水運移的電動效應、離子擴散。 （

20、2）自然電場法工作方法： A觀測方法：“電位觀測法”和“電位梯度觀測法”； B基點和基點網(wǎng)的聯(lián)測：選擇距離研究對象較遠、周圍電場穩(wěn)定、非研究因素因素引起電場小于觀測誤差的地段設置總基點?？偦c是全區(qū)自然電位的假設零點。 C觀測結(jié)果的整理：電位值=讀數(shù)+基點差-（極差+極差分配） （3）自然電場法的電極是不極化電極，目的是減小兩極間的電極差。 （4）自然電場法的應用： ① 硫化物金屬礦、石墨礦的普查 ② 水文地質(zhì)中的應用 ③ 對石墨化黃鐵礦化地層、構(gòu)造進行地質(zhì)填圖 8、激發(fā)極化法 分類：直流（時間域）激發(fā)極化法、交流（頻

21、率域）激發(fā)極化法 （1）極化率η與頻散率P 極化率η：在直流（時間域）激發(fā)極化法中，用極化率來表示巖礦石的激發(fā)極化特性： ΔU（T）為供電T時刻后測量電極MN間的總場電位差；ΔU2（T）為斷電t時刻后MN間的二次電位差。 為簡單起見，我們將長時間供電(T→ ∞，即充電達飽和)和斷電瞬間(t→0)測得的飽和極化率η（∞，０）定義為極化率 ，記為η。 影響巖礦石極化率的主要因素：電子導電礦物的含量和巖、礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 頻散率P：在直流、、交流（頻率域）激發(fā)極化法中，用頻散率來表示巖礦石的激發(fā)極化特性： P=ΔＵt1-ΔＵt2ΔＵt2×

22、100% ΔＵt1、ΔＵt2分別表示超低頻段上的兩個頻率（低頻f1和高頻f2）所對應的總場電位差振幅。 9、電磁法物性基礎：地殼中巖礦石的導電性、導磁性、介電性差異、 第五章 地震勘探 1、影響巖石彈性參數(shù)的因素：巖石的密度、巖石的孔隙度、壓力和溫度、埋藏深度和地質(zhì)年代、其它因素。 2、振動圖：某一觀測點上質(zhì)點的位移隨時間的變化曲線。 3、波剖面圖：反應某一時刻，距離震源一定范圍內(nèi)個質(zhì)點的振動情況的圖。 4、時間場：波前到達任意點的時間與這點的位置有關(guān)，因此，可以得到波到達的時間與空間坐標的函數(shù)，這種時空所確定的時間ｔ的空間分布稱為時間場。 5、等時面：在時間場中，如果將時間值

23、相同的點連接起來，在空間構(gòu)成一個面，面上的任意點地震波到達的時間相等，稱之為等時面。 等時面特征：在均勻各項同性介質(zhì)中：等時面為一系列以震源為球心的球面； 在非各項同性介質(zhì)中：等時面為不規(guī)則的閉合曲面。 6、地震波的分類 （1）體波：縱波（P波）、橫波（S波）； （2）面波：勒夫波（love波）、瑞利波（rayleigh波）。 7、地震波傳播原理 （1）惠更斯原理：在彈性介質(zhì)中，已知某時刻t1波前面上各點，則可把這些點看成是新的振動源，從t1時刻開始產(chǎn)生子波向外傳播，經(jīng)過△t時間后這些子波的波前面所構(gòu)成的包絡面就是t1+ △t時刻的新的波前面。 （

24、2）費馬定理：地震波總是沿地震射線傳播，以保證波到達某點時所用的旅行時間最少，地震波的這一 傳播特性稱之為費馬定理（又稱射線原理或最小時間原理）。 8、形成折射波的條件 1）下面介質(zhì)的波速要大于所有上面介質(zhì)的波速； 2）入射角是以臨界角I 入射。 9、折射波的特點 (1)射線是以臨界角i出射的一束平行直線且垂直于波前面； (2)波前面是一平面，與界面的夾角為 i ； (3)AM是折射波的第一條射線，稱臨界射線，M點是折射波的始點，它也是反射波射線; (4)折射波存在盲區(qū)，盲區(qū)范圍Xm=2htan i，所以折射波必須在盲區(qū)以外才可觀測到，h增大→Xm增大； 10、觀測系統(tǒng)：炮點和檢波點之間的相互位置關(guān)系。 11、反射波法使用多次覆蓋觀測系統(tǒng)；折射波常用的是相遇時距曲線觀測系統(tǒng)。 12、同相軸：在地震記錄上波動的相同相位的連線。 13、斷層的地震勘探解釋： a. 反射波同相軸錯位 b. 反射波同相軸突然增減或消失，波組間隔突然變化 c. 反射波同相軸產(chǎn)狀突變，反射零亂或出現(xiàn)空白帶 d. 標準反射波同相軸發(fā)生分叉、合并、扭曲、強相位轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象 e. 異常波的出現(xiàn)是識別斷層的重要標志 14、時距曲線：地震波的旅行時與炮檢距之間的關(guān)系曲線。 各時距曲線計算，見課本