1工程與環(huán)境物探教程緒論

應(yīng)用地球物理學(xué)許柏青2011.03第一部分、緒論第二部分、地震勘探第三部分、電法勘探第四部分、重磁勘探應(yīng)用地球物理學(xué)課程內(nèi)容第一部分緒論2.物探的物理基礎(chǔ)-物性參數(shù)1.應(yīng)用地球物理學(xué)（物探）定義3.物探的分類4.物探方法解決地質(zhì)問題的條件5.物探的發(fā)展簡史及趨勢用用地球物理學(xué)定義：

是以不同巖(礦)石間物理性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)，利用物理學(xué)原理，通過觀測和研究地球物理場的空間與時間分布規(guī)律,以實現(xiàn)地質(zhì)勘探和找礦目標的一門應(yīng)用科學(xué)。應(yīng)用前提條件：巖(礦)石之間的物性差異1.應(yīng)用地球物理學(xué)定義

在物探這門學(xué)科中

,當前廣泛利用的巖(礦)石物理性質(zhì)或物性參數(shù)主要有六種：

①彈性（彈性波速度）。

②密度；

③

磁性（磁導(dǎo)率、磁化率、剩余磁性）；

④

電性（電導(dǎo)率、極化率、介電常數(shù)）；

⑤

放射性；

⑥

導(dǎo)熱性；2.物理基礎(chǔ)-物性參數(shù)

本法是以不同巖、礦石間的彈性差異為基礎(chǔ),通過觀測和研究地震波在地下巖石中的傳播特性,以實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標的一種物探方法。本法主要應(yīng)用于探查油氣田地質(zhì)構(gòu)造、煤田構(gòu)造、地殼測深以及尋找地下水資源和工程地質(zhì)勘查等。

①

地震勘探②

重力勘探

本法是以地殼中不同巖、礦石間之密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究天然重力場的變化規(guī)律以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)的一種物探方法。本法主要用于探查含油氣遠景區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、鹽丘及固定煤田盆地以及研究深部構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等。在與其他物探方法密切配合時,在尋找金屬礦方面,也取得了較好效果。③

磁法勘探

本法是以不同巖、礦石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然磁場及人工磁場的變化規(guī)律以探查地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)的一種物探方法。本法主要用于各種比例尺的地質(zhì)填圖、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找磁鐵礦、勘查含油氣構(gòu)造及煤田構(gòu)造、預(yù)測成礦遠景區(qū)以及尋找含磁性礦物的各種金屬與非金屬礦床等。④

電法勘探

本法是以不同巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)

,通過觀測和研究天然電磁場和人工電磁場的空間與時間分布規(guī)律，進行地質(zhì)勘查和找礦的一種物探方法。本法的利用參數(shù)較多，應(yīng)用范圍較廣。主要用于探查區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造、尋找油氣田和煤田、金屬與非金屬礦產(chǎn)以及解決水文地質(zhì)（尋找地下水資源等）和工程地質(zhì)〈探查喀斯特溶洞、斷裂破碎等〉中路基、橋基、壩基和環(huán)境勘查中的一些問題。⑤

放射性勘探

本法是以自然界中某些元素具有天然的和人工激發(fā)的核輻射特性為基礎(chǔ),應(yīng)用核探測技術(shù)觀測；研究核輻射場的分布規(guī)律以實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標的一種物探方法。本法主要用于尋找具有放射性的鈾、釷礦床及其他金屬與非金屬礦床,還可用于尋找油氣田、煤田、地下水，以及用于環(huán)境監(jiān)測等。⑥

地?zé)釡y量法

本法是以不同巖、礦石間導(dǎo)熱性的差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究地?zé)釄龅姆植家?guī)律以實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標的一種物探方法。本法主要用于探查地質(zhì)構(gòu)造、解決水文工程地質(zhì)中的一些問題以及尋找地?zé)崽?、油氣田、煤田和某些金屬與非金屬礦床等。

(1)按物性參數(shù)分類

(2)按場源性質(zhì)分類

(3)按地質(zhì)目標分類

(4)按工作場所分類

(5)按場源的時間特性分類3.物探的分類(1)按物性參數(shù)分類①地震勘探：以不同巖、礦石間的彈性差異為基礎(chǔ)②重力勘探：以地殼中不同巖、礦石間的密度差異為基礎(chǔ)③磁法勘探：以不同巖礦石之間的磁性差異為基礎(chǔ)④電法勘探：以不同巖礦石間的電性差異為基礎(chǔ)⑤放射性勘探：以自然界中某些元素具有天然和人工激發(fā)的核輻射特性為基礎(chǔ)⑥地?zé)嵊^測法：以不同巖、礦石間導(dǎo)熱性的差異為基礎(chǔ)(2)按場源性質(zhì)分類①人工場法（或主動源法）②天然場法（或被動源法）

重力法和地?zé)釡y量法屬于被動源方法；在其他分支物探方法中，均包含一些主動源次級分支方法和一些被動源次級分支方法。磁法勘探和放射性測量法的次級分支方法中以被動源為主，主動源次之；在電法勘探和地震勘探的次級分支方法中，則以主動源為主，被動源次之。(3)按地質(zhì)目標分類①金屬與非金屬物探（簡稱金屬物探）②石油與天然氣物探（簡稱石油物探）③水文與工程物探（簡稱水工物探）④煤田物探⑤城市與環(huán)境物探（簡稱環(huán)境物探）(4)按工作場所分類①航空物探：在空中進行多種地球物理場的觀測；②地面物探：在地面上進行各種地球物理場的觀測；③地下物探：在鉆孔中、坑道、巷道及隧道中進行多種地球物理場的觀測；④海洋物探：在海域內(nèi)進行多種地球物理場的觀測；(5)按場源的時間特性分類

①時間域法（穩(wěn)定場法）：包含直流方法和過渡過程法或脈沖瞬變法；②頻率域法（交變場法）：包括低頻法和高頻法；（1）探測對象與周圍介質(zhì)之間必須有較明顯的物性差異；（2）探測對象必須具有一定的規(guī)模（即其大小相對于埋藏深度必須有相應(yīng)的規(guī)模），能產(chǎn)生在地面上可觀測的地球物理異常場；（3）各種干擾因素產(chǎn)生的干擾場相對于有效異常場必須足夠小，或具有不同的特征，以便能進行異常的識別。4.物探方法解決地質(zhì)問題的條件

幾個物探的實例

濟陽坳陷普測重力實測值立體圖和Tg構(gòu)造立體顯示某油氣沉積盆地地震剖面沉積層沉積盆地邊緣斷裂某油田大型底辟構(gòu)造時間剖面（雙程反射時間2500ms）荷蘭某鹽丘構(gòu)造時間剖面圖

撫順市活斷層橫波探測的試驗剖面中衛(wèi)-同心活動斷裂帶一碗泉西斷層隱伏段高密度電阻率反演剖面人類對地球物理場的認識很早，我國在商朝就有了關(guān)于地震的記載，公元132年，我國杰出的自然科學(xué)家張衡制出了世界第一臺候風(fēng)地動儀，指南針的發(fā)明及其在航海事業(yè)中的應(yīng)用，都反映了人類對地球物理場的認識。在國外，約在1640年，瑞典人開始用羅盤尋找鐵礦；在1870年，太朗和鐵貝爾發(fā)明了萬能磁力儀，從這時起，用以進行地質(zhì)勘查和找礦應(yīng)用的地球物理學(xué)開始形成了。5.物探的發(fā)展簡史及趨勢

應(yīng)用地球物理學(xué)是一門新興學(xué)科，其大規(guī)模發(fā)展的歷程，迄今僅約一個世紀。這是因為，近百年來隨著科學(xué)和國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人類社會對礦產(chǎn)資源的需求便急劇增加，因而推動著應(yīng)用地球物理學(xué)在各個領(lǐng)域中迅速發(fā)展起來，而且向著更深、更廣的方面不斷前進。例如，自二十世紀初，隨著工業(yè)的發(fā)展，對石油、天然氣和金屬原材料的需求猛增，促使應(yīng)用地球物理學(xué)在這方面發(fā)揮重要作用，應(yīng)用地球物理學(xué)也隨之發(fā)展。到了四十年代，不僅地面物探方法得到了普遍應(yīng)用，而且航空物探、地下物探和海洋物探等也均已蓬勃發(fā)展起來，幾乎在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域中均取得了重要成就，地質(zhì)勘查效果顯著。

隨著世界上其他先進工業(yè)國家應(yīng)用地球物理學(xué)的迅速發(fā)展，我國的物探事業(yè)也緊緊跟上，各種分支物探方法均逐漸形成與發(fā)展起來。當然，我國的物探工作，在解放〈1949年〉前的基礎(chǔ)十分薄弱，僅有少數(shù)地球物理學(xué)家李善邦、顧功敘、翁文波等在湖南、云南、甘肅等省少數(shù)幾個礦區(qū)進行過零星的重力法、磁法和電法工作，規(guī)模較小，而且有些是屬于試驗研究性質(zhì)的。

建國以后，在固體礦產(chǎn)勘查方面，應(yīng)用地球物理方法和化探相配合，取得了很大的成就。在石油勘探方面也取得了一定的成就。隨著工農(nóng)業(yè)和建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用地球物理學(xué)在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和城市環(huán)境地質(zhì)勘查方面，也發(fā)揮著越來越重要的作用，在勘查卡斯特溶洞、巖層的斷裂破碎帶，預(yù)測礦井、巷道和壩基、橋基、路基、場基的穩(wěn)定性，預(yù)測深礦井的熱害等許多方面取得了重要地質(zhì)效果，從而為各種地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測提供了寶貴的資料。因此，應(yīng)用地球物理學(xué)在國民經(jīng)濟建設(shè)中已占有很高的地位，越來越成為可以信賴的工具。展望未來

1.

應(yīng)用范圍將更加擴大：由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，有力地推動著現(xiàn)有物探方法日臻完善，不僅在地質(zhì)勘查和尋找礦產(chǎn)以及其它國民經(jīng)濟生活中更加深入、廣泛地獲得應(yīng)用，提高效能。比如在軍事目標和軍事工程以及文化領(lǐng)域〈古跡勘查〉等其他方面也必將同樣取得更加廣泛的應(yīng)用。2.勘查深度進一步提高：就礦產(chǎn)資源的勘查而論，在勘查初期,均以勘查出露或埋藏較淺的大型富礦為主要地質(zhì)目標〈即所謂尋找“淺、大、富”型礦產(chǎn)〉，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展及對礦產(chǎn)資源需求的擴大,必然提出尋找深部礦產(chǎn)資源的需求。而勘查深度的加大不僅使勘探費用增多,而且難度加大，但這也推動著物探方法、理論不斷改進,儀器不斷更新,勘查技術(shù)更加完善,促使應(yīng)用地球物理學(xué)向更高的水平發(fā)展。3.地質(zhì)效能更趨理想：理論上講，地球物理場仍是一種物質(zhì)屬性。每種地球物理場均為某種特定條件下物質(zhì)的一種表現(xiàn)形式。場與物質(zhì)之間具有統(tǒng)一性的密切聯(lián)系。因此,只要地球物理工作者們能夠確定其相關(guān)聯(lián)系,便可以進行或?qū)崿F(xiàn)直接找礦,這可以說是國內(nèi)外物探工作者長期以來的最高理想。

近年來在國內(nèi)外已出現(xiàn)了可喜的嶄新苗頭，即在應(yīng)用地球物理學(xué)的某些分支方法中,提出了所謂巖性