地球物理學(xué)第1課緒論

1、地球物理學(xué),張照錄 ,教學(xué)計(jì)劃安排,學(xué)時(shí)：48 緒論:2學(xué)時(shí)； 重力勘探: 12學(xué)時(shí)； 磁法勘探: 12學(xué)時(shí)； 電法勘探: 10+8學(xué)時(shí)； 綜合地質(zhì)地球物理方法:2學(xué)時(shí)； 復(fù)習(xí)考試：2學(xué)時(shí),成績(jī)?cè)u(píng)定： 考試平時(shí)成績(jī) 實(shí)驗(yàn)+考勤課后作業(yè)（及課堂表現(xiàn)） （30） 期末考試（70）,教學(xué)計(jì)劃安排,教學(xué)要求,1、全勤上課 2、按時(shí)完成作業(yè) 3、課堂紀(jì)律嚴(yán)格遵守 不遲到 不開手機(jī) 不亂講話 4、教學(xué)參考書要看,教學(xué)參考書,1、劉光鼎院士領(lǐng)導(dǎo)的，由中國地質(zhì)大學(xué)（北京）編寫、地質(zhì)出版社出版的地球物理系列教材： 曾華霖：重力場(chǎng)與重力勘探 管志寧：地磁場(chǎng)與磁力勘探 李金銘：地電場(chǎng)與電法勘探 姚 姚：地震波場(chǎng)與地

2、震勘探 程業(yè)勛：核輻射場(chǎng)與放射性勘查 尉中良：地球物理測(cè)井 劉光鼎：地球物理場(chǎng)與地球物理勘探 超星圖書館基本都有,教學(xué)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(xué)參考書,3、國外經(jīng)典教材： W.M. Telford L.P.Geldart R.E.Sheriff：Applied Geophysics 陳石等譯,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,緒 論, 地球物理學(xué)的實(shí)質(zhì) 地球物理方法與地質(zhì)方法的異同點(diǎn) 地球物理方法的特點(diǎn) 地球物理方法的分類 地球物理方法的應(yīng)用條件及應(yīng)用范圍 物探勘查方法技術(shù)展望 物探工作的過程,一、地球物理學(xué)的實(shí)質(zhì),地球物理學(xué)在本質(zhì)上是一門觀測(cè)科學(xué)，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(xué)技巧和圖像顯示無法彌補(bǔ)的。 顧功敘,秦馨菱等老一代地球物理學(xué)家經(jīng)常說:“地球物理學(xué)是一門觀測(cè)科學(xué)”,“地球物理學(xué)是以觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”。 地球物理儀器是關(guān)鍵,本課程偏重于應(yīng)用地球物理學(xué)（又稱為應(yīng)用地球物理勘探、勘查地球物理）簡(jiǎn)稱物探。 它是以地殼中各種巖、礦石間的物理性質(zhì)差異（如密度、磁性、電性、彈性、放射性差異等）為物質(zhì)基礎(chǔ)的，利用物理學(xué)原理，通過觀測(cè)和研究因巖、礦石物理性質(zhì)差異而引起相應(yīng)的地球物理場(chǎng)（如重力場(chǎng)、地磁場(chǎng) 、電場(chǎng)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(zhì)構(gòu)造或巖礦體的賦存狀況，達(dá)到地質(zhì)調(diào)查目的的一種應(yīng)用科學(xué)。,一

4、、地球物理學(xué)的實(shí)質(zhì),1、簡(jiǎn)略地說 用專門的地球物理勘探儀器觀測(cè)物探異常，研究異常與產(chǎn)生該異常的地質(zhì)體之間的關(guān)系，就能達(dá)到解決地質(zhì)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(cè)異常，研究分析異常與異常源的關(guān)系，,一、地球物理學(xué)的實(shí)質(zhì),可以解決以下的問題：,地質(zhì)體的形狀參數(shù) 地質(zhì)體的產(chǎn)狀參數(shù)（如地質(zhì)體的空間位置、埋深、走向、傾角） 地質(zhì)體的物性參數(shù)（如密度、電阻率等）,一、地球物理學(xué)的實(shí)質(zhì),1、理論基礎(chǔ)不同 地質(zhì)方法：巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、礦床學(xué)等理論為基礎(chǔ) 物探方法：各種地球物理場(chǎng)的理論為基礎(chǔ) 2、工作方法不同 地質(zhì)方法：對(duì)巖礦石露頭或巖芯直接進(jìn)行觀測(cè) 直接方法 物探方法：用儀

5、器對(duì)地質(zhì)體引起的異常進(jìn)行觀測(cè) 間接方法,二、物探方法與地質(zhì)方法之不同點(diǎn),1、透過覆蓋層尋找隱伏的地質(zhì)構(gòu)造或盲礦體； 2、工作效率高、施工進(jìn)度快、成本低（這是因?yàn)?，用儀器觀測(cè)地球物理場(chǎng)比直接揭露巖、礦體簡(jiǎn)便易行）； 3、具有解釋的多解性（即同一異?？捎刹煌螤罨虿煌再|(zhì)的地質(zhì)體引起）,三、物探方法的特點(diǎn),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(cè)對(duì)象分類 按場(chǎng)源性質(zhì)分類,重力勘探 以巖礦石的密度差異為基礎(chǔ) 磁法勘探 以巖礦石的磁性差異為基礎(chǔ) 電法勘探 以巖礦石的電性差異為基礎(chǔ) 地震勘探 以巖礦石的彈性差

6、異為基礎(chǔ) 放射性勘探 以巖礦石的放射性差異為基礎(chǔ) 地?zé)峥碧?以巖礦石的溫度差異為基礎(chǔ),1、按物性參數(shù)分類,各方法的概念、用途、特點(diǎn),重力勘探 以巖、礦石間的密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)與研究天然重力場(chǎng)的變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。 用途：地質(zhì)構(gòu)造； 尋找密度差異大的礦產(chǎn)等； 工程地質(zhì)問題。 特點(diǎn)：理論成熟，快速。 但應(yīng)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(chǔ)，通過觀測(cè)與研究天然及人工磁場(chǎng)的變化規(guī)律來解決地質(zhì)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(chǎn)； 地質(zhì)填圖； 地質(zhì)構(gòu)造等。 特點(diǎn)：理論成熟，輕便、快速、成本低 。 但應(yīng)用范圍不夠

7、廣。,各方法的概念、用途、特點(diǎn),電法勘探： 以巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)與研究天然及人工電場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。 用途：地質(zhì)構(gòu)造； 尋找油氣田、煤田； 尋找金屬與非金屬礦產(chǎn)； 水、工、環(huán)地質(zhì)問題等。 特點(diǎn)：三多：參數(shù)多，場(chǎng)源多，方法多； 二廣：應(yīng)用空間廣，應(yīng)用領(lǐng)域廣。 但受地形及外部電磁場(chǎng)干擾大。,各方法的概念、用途、特點(diǎn),地震勘探： 以巖、礦石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)與研究地震波的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。 用途：地層分層； 地質(zhì)構(gòu)造； 尋找油氣田、煤田； 工程地質(zhì)問題等。 特點(diǎn)：探測(cè)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(diǎn),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(chǔ)，通過觀測(cè)與研究核輻射場(chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)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(gòu)造； 環(huán)境監(jiān)測(cè)等。 特點(diǎn)：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(diǎn)。但探測(cè)深度淺。,各方法的概念、用途、特點(diǎn),放射性勘探的分類 天然核輻射法：測(cè)量法； 測(cè)量法。 人工核輻射法：x射線熒光法； 中子法； 光核反應(yīng)法。,各方法的概念、用途、特點(diǎn),地?zé)峥碧?以巖、礦石間的導(dǎo)熱性差異為基礎(chǔ)，通過觀測(cè)與研究地?zé)釄?chǎng)的時(shí)空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。 用途：地?zé)崽铮?地質(zhì)構(gòu)造

9、； 預(yù)測(cè)油氣遠(yuǎn)景區(qū)； 間接預(yù)測(cè)金屬礦； 預(yù)測(cè)礦山熱害等。 特點(diǎn)：可用航空照片、紅外照片方法測(cè)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(diǎn),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(chǔ)存位置和儲(chǔ)存狀態(tài)； （2）煤田物探：主要解決煤田地質(zhì)構(gòu)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(chǎn)，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(cè)等； （5）放射性物探：尋找放射性鈾、氡等與核工業(yè)有關(guān)的材料。,3、按探測(cè)對(duì)象分類,

10、（1）天然場(chǎng)法（或被動(dòng)源法） 利用地球天然物理場(chǎng)或者物性差異。如磁法勘探、重力法、地?zé)釡y(cè)量法、天然地震等 （2）人工場(chǎng)源（或主動(dòng)源法） 地球物理場(chǎng)由人工激發(fā)，通過控制場(chǎng)源的激發(fā)方式和功率大小等，改變探測(cè)深度及不同地質(zhì)探測(cè)對(duì)象。如電法勘探、人工地震等。,4、按場(chǎng)源性質(zhì)分類,五、 物探的應(yīng)用范圍及應(yīng)用條件,（一） 應(yīng)用范圍 1、全球構(gòu)造研究：如海底擴(kuò)張、板塊構(gòu)造、大陸漂移、地殼厚度等；,2、地質(zhì)工作的各個(gè)階段 （1）在小比例尺的地質(zhì)填圖：探測(cè)結(jié)晶基底起伏及內(nèi)部構(gòu)造；劃分大地構(gòu)造單元（如槽、臺(tái)界線）；研究沉積巖構(gòu)造、追索深大斷裂。 （2）在大比例尺地質(zhì)填圖中：確定巖層接觸帶、浮土厚度、圈定火成巖體、

11、構(gòu)造破碎帶及斷層，指示成礦遠(yuǎn)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(chǎn)狀；化分礦層 （5）礦產(chǎn)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(yīng)用范圍及應(yīng)用條件,3、其它方面的應(yīng)用 應(yīng)用地球物理在勘探喀斯特溶洞、巖層的斷裂破碎帶，預(yù)測(cè)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(zhì)效果。 另外應(yīng)用地球物理在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)（如地震預(yù)報(bào)、山體滑坡）、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市建設(shè)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(yīng)用相當(dāng)廣泛的現(xiàn)代化地質(zhì)探測(cè)手段。但是，物探的應(yīng)用總是要受

12、到一定的地質(zhì)及地球物理?xiàng)l件的限制即必需滿足物探的應(yīng)用條件。,五、 物探的應(yīng)用范圍及應(yīng)用條件,（二）物探的應(yīng)用條件,1、 探測(cè)對(duì)象與圍巖間必需具有明顯的物理性質(zhì)差異； 2、 探測(cè)對(duì)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(chǎn)生的干擾異常相對(duì)于探測(cè)對(duì)象的異常應(yīng)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(yīng)用范圍及應(yīng)用條件,獲得物性參數(shù)； 進(jìn)行方法（裝置）有效性試驗(yàn)； 注重設(shè)計(jì)； 測(cè)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(yùn)用綜合物探方法； 注重運(yùn)用地、物、化、遙綜合方法； 驗(yàn)證異常（依據(jù)：測(cè)量定位

13、要準(zhǔn)，作精測(cè)剖面等）方法要合適得當(dāng)； 要客觀正確地看待物探。,五、 物探的應(yīng)用范圍及應(yīng)用條件,(三)應(yīng)用物探法注意事項(xiàng),六、物探勘查方法技術(shù)展望,、自身方法技術(shù)不斷提高 儀器精度的提高、功能不斷增強(qiáng)： 計(jì)時(shí)精度高：達(dá)nsps（10-9-10-12S）級(jí)； 靈敏度高：重力儀達(dá)0.01mgal、磁力儀達(dá)0.01nT =10-11T、電法儀電位觀測(cè)達(dá)0.01V =10-8V； 功能強(qiáng)：同一儀器可實(shí)現(xiàn)電、磁、地震功能、 記錄、顯示、計(jì)算處理、成圖等功能、 計(jì)時(shí)、同步、無線傳輸、GPS定位等； 體積?。篜DA 做控制器。,六、物探勘查方法技術(shù)展望,、自身方法技術(shù)不斷提高 理論不斷完善： 數(shù)學(xué)推導(dǎo)： 由人工推導(dǎo) 計(jì)算機(jī)推導(dǎo) 人工和計(jì)算機(jī)聯(lián)合推導(dǎo)； 維數(shù)： 一維 二維 三維方向發(fā)展,六、物探勘查方法技術(shù)展望,、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊 地質(zhì)勘查解決的問題更多； 水、工、環(huán)境物探； 災(zāi)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(shù)展望,、應(yīng)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(cè)深度不斷增大； 向立方體探測(cè)方向發(fā)展；,六、物探勘查方法技術(shù)展望,、應(yīng)用效果將更加好 理論更完善 技術(shù)水平更高 數(shù)據(jù)處理能