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1、ECIT,EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY,地球物理勘探概论,教材 地球物理勘探概论 刘天佑编著 地质出版社参考书 1、雷宛 肖宏跃 工程与环境物探教程 地质出版社 2006年 2、地球物理系列教材 地质出版社 2005年（重力场与重力勘探、地磁场与磁法勘探、地电场与电法勘探、地震波场与地震勘探、核辐射场与放射性勘查、地球物理测井）3、钱桂兰 普通物探 地质出版社 2007年教材,地球物理学,地球科学的主要学科之一用物理学的原理和方法研究地球 地球的起源、演化、内部结构，以及寻找地球内部资源；地质现象，比如地球内部的温度分布，地磁场的起源、架构和变化；大陆地
2、壳大尺度的特征，诸如断裂、大陆缝合线和大洋中脊。现代地球物理学研究延伸到地球大气层外部的现象，例如电离层电机效应、极光放电，甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。,研究内容：应用地球物理 能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等理论地球物理 研究对地球本体认识的理论与方法,历史发展：东汉张衡在公元132年设计制造了世界上最早的地震仪候风地动仪。我国约于10世纪就已将指南针用于航海；20世纪20年代开始利用地震波研究地球内部的分层结构；30年代兴起的地球物理勘探（特别是地震勘探），对资源的开发和利用起到了关键作用。40年代，地震探测极大地深化了人类对岩石层（圈）的认识。50年代开始的地震预测
3、研究受到世界各国的关注。,学科发展：1952年，根据新中国经济建设对矿产资源的需求，北京地质学院（现改为中国地质大 学）和长春地质学院（现合并到吉林大学）相继成立了地球物理系；北京大学、中国科学技术大学、云南大学、中南大学、同济大学、合肥工业大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、成都理工大学、石家庄经济学院、中国石油大学、中国矿业大学、西南石油大学、大庆石油学院、桂林工学院、东华理工大学、中国海洋大学,绪 论,应用地球物理学的实质 应用地球物理方法与地质方法的异同点 应用地球物理方法的特点 应用地球物理方法的分类 应用地球物理方法的应用条件及应用范围 应用地球物理工作的组成（全过程
4、),应用地球物理学（又称为应用地球物理勘探、勘查地球物理）简称物探。它是以地壳中各种岩、矿石间的物理性质差异（如密度、磁性、电性、弹性、放射性差异等）为物质基础的，利用物理学原理，通过观测和研究因岩、矿石物理性质差异而引起相应的地球物理场（如重力场、地磁场、电场等）在空间上的局部变化（称为地球物理异常），就可以推断地下地质构造或岩矿体的赋存状况，达到地质调查的目的一种应用科学。,一、应用地球物理学的实质,1、简略地说 用专门的地球物理勘探仪器观测物探异常，研究异常与产生该异常的地质体之间的关系，达到解决地质问题的目的称为物探。2、形象地说在地表(或地表以上)用仪器观测异常，研究分析异常与异常源
5、的关系。,可以解决以下的问题：,地质体的形状参数地质体的产状参数（如地质体的空间位置、埋深、走向、倾角）地质体的物性参数（如密度、电阻率等）,1、理论基础不同地质方法：岩石学、构造地质学、矿床学等理论为基础 物探方法：各种地球物理场的理论为基础 2、工作方法不同地质方法：对岩矿石露头或岩芯直接进行观测直接方法物探方法：用仪器对地质体引起的异常进行观测间接方法,二、物探方法与地质方法之不同点,1、透过覆盖层寻找隐伏的地质构造或盲矿体；2、工作效率高、施工进度快、成本低（这是因为，用仪器观测地球物理场比直接揭露岩、矿体简便易行）；3、具有解释的多解性（即同一异常可由不同形状或不同性质的地质体引起）
6、,三、物探方法的特点,目前分类的方法有许多种，不同物探工作者的分类也不尽相同。一般有如下四种分类：,四、物探方法的分类,按物性参数分类按工作环境分类按探测对象分类按场源性质分类,重力勘探 以岩矿石的密度差异为基础 磁法勘探 以岩矿石的磁性差异为基础 电法勘探 以岩矿石的电性差异为基础 地震勘探 以岩矿石的弹性差异为基础放射性勘探 以岩矿石的放射性差异为基础 地热勘探 以岩矿石的温度差异为基础,1、按物性参数分类,本法是以地壳中不同岩、矿石间之密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造和寻找矿产的一种物探方法。本法主要用于探查含油气远景区的地质构造、盐丘及圈定煤田盆地以及研
7、究深部构造和区域地质构造等。在与其他物探方法密切配合时，在寻找金属矿方面，也取得了较好效果。,重力勘探,99-26剖面地震约束重力反演结果,重力勘探,普测重力异常水平梯度图,济阳坳陷普测重力立体放大图,磁法勘探,本法是以不同岩、矿石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律以探查地质构造和寻找矿产的一种物探方法。本法主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘查含油气构造及煤田构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属与非金属矿床等。,磁法勘探,断裂带上的T 异常,“干断裂”上的T 异常,99S-26剖面地震约束磁力反演结果,磁法勘探,惠民凹陷航磁总
8、梯度异常图,坳 陷 区,隆 起 区,塔里木盆地航磁T化极异常图,与断裂相关的异常信息,盆地基底结构特征,电法勘探,本法是以不同岩、矿石间的电性差异为基础，通过观测和研究天然电磁场和人工电磁场的空间与时间分布规律进行地质勘查和找矿的一种物探方法。本法的利用参数较多，应用范围较广。主要用于探查区域和深部地质构造、寻找油气田和煤田、金属与非金属矿产以及解决水文地质(寻找地下水资源等)和工程地质(探查喀斯特溶洞、断裂破碎等)中路基、坝基和环境勘查中的一些问题。,山西省某煤田采空区探测成果,BD-2线V8仪器CSAMT法电阻率断面图,地震勘探,本法是以不同岩、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波
9、在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种物探方法。本法主要应用于探查油气田地质构造、煤田构造、地壳测深以及寻找地下水资源和工程地质勘查等。,宝雨山矿11、12采区探查出的采空区（地质雷达）,宝雨山矿煤层陷落柱在时间剖面上的显示,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发的核辐射特性为基础，应用核探测技术观测和研究核辐射场的分布规律以实现地质勘查目标的一种物探方法。本法主要用于寻找具有放射性的铀、钍矿床及其他金属与非金属矿床，还可用于寻找油气田、煤田、地下水，以及用于环境监测等。,放射性总量测量,2、按工作环境分类,地面物探,航空物探,地下物探,海洋物探,海底拖曳式伽玛能谱
10、仪示意图,海上测量,金属物探寻找金属与非金属 石油物探寻找石油与天然气 煤田物探寻找煤 水文工程物探水文、工程、环境地质问题 深部物探地壳深部与上地幔地质构造 城市物探城市建设与环境污染问题,3、按探测对象分类,（1）天然场法（或被动源法）利用地球天然物理场或者物性差异。如磁法勘探、重力法、天然地震等（2）人工场源（或主动源法）地球物理场由人工激发，通过控制场源的激发方式和功率大小等，改变探测深度及不同地质探测对象。如电法勘探、人工地震等。,4、按场源性质分类,五、物探的应用范围及应用条件,（一）应用范围 1、全球构造研究：如海底扩张、板块构造、大陆漂移、地壳厚度等；2、地质工作的各个阶段（1
11、）在小比例尺的地质填图：探测结晶基底起伏及内部构造；划分大地构造单元（如槽、台界线）；研究沉积岩构造、追索深大断裂。,（2）在大比例尺地质填图中：确定岩层接触带、浮土厚度、圈定火成岩体、构造破碎带及断层，指示成矿远景区（3）普查找矿阶段：圈定成矿带、矿化带，寻找有工业意义的矿体（4）在勘探阶段：确定矿体的位置（如中心、边界、埋藏深度）及产状；化分矿层（5）矿产开采阶段：指示矿体走向、确定矿体形状、寻找盲矿体,3、其它方面的应用,应用地球物理在勘探喀斯特溶洞、岩层的断裂破碎带，预测坝基、桥梁、路基、大型厂房地基的稳定性等许多方面都取得了满意的地质效果。另外应用地球物理在地质灾害预测（如地震预报、
12、山体滑坡）、环境监测、城市建设及考古等方面也起着重要的作用。,由上述可见，物探方法是一种应用相当广泛的现代化地质探测手段。但是，物探的应用总是要受到一定的地质及地球物理条件的限制即必需满足物探的应用条件。,（二）物探的应用条件,1、探测对象与围岩间必需具有明显的物理性质差异；2、探测对象要具有一定的规模，且埋藏深度不太大；3、各种干扰因素产生的干扰异常相对于探测对象的异常应足够的弱，或具有不同的特征，以便能够予以分辨或消除。,六、物探工作的过程,整个物探工作大致可划分成四个阶段：1、编写物探技术设计书根据承担的地质任务进行现场踏勘及搜集工区内的地质、物探、物性资料编写技术设计2、野外施工 采集
13、物探异常数据及工区内岩矿石的物性参数3、室内资料整理 通过资料整理得到工区内异常的各种图件4、物探异常的推断解释和报告编写,物探方法的过程,所有物探方法均通过三个步骤完成,采集,处理,地质解释,利用专门仪器采用合适的方法,获得地球物理场数据或图像,利用计算机及专用软件、选择合理的数学物理方法,分离提取目标场，增强解释能力,综合地质、测井、钻井等信息，利用计算机及专用软件,得出目标区地下地质情况的正确全面信息,随着勘探领域的扩大与深入，地质条件越来越复杂，地球物理勘探将面临三方面的问题：提高微弱地球物理信号的采集与处理水平、非均匀地质体的探测与描述、减少地球物理反演多解性。,ECIT,EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY,
