地球物理學(xué)第1課

1、地球物理學(xué)地球物理學(xué)張照錄張照學(xué)計劃安排教學(xué)計劃安排學(xué)時：學(xué)時：48 緒論緒論:2:2學(xué)時學(xué)時； 重力勘探重力勘探: 12學(xué)時；學(xué)時； 磁法勘探磁法勘探: 12: 12學(xué)時；學(xué)時； 電法勘探電法勘探: 10+8: 10+8學(xué)時；學(xué)時； 綜合地質(zhì)地球物理方法綜合地質(zhì)地球物理方法:2:2學(xué)時；學(xué)時； 復(fù)習(xí)考試：復(fù)習(xí)考試：2 2學(xué)時學(xué)時 成績評定：成績評定： 考試平時成績考試平時成績實驗實驗+考勤課后作業(yè)（及課堂表現(xiàn)）考勤課后作業(yè)（及課堂表現(xiàn)） （30） 期末考試（期末考試（70）教學(xué)計劃安排教學(xué)計劃安排教學(xué)要求教學(xué)要求1、全勤上課、全勤上課2、按時完成作業(yè)、按時完成作業(yè)3

2、、課堂紀律嚴格遵守、課堂紀律嚴格遵守不遲到不遲到不開手機不開手機不亂講話不亂講話4、教學(xué)參考書要看、教學(xué)參考書要看教學(xué)參考書教學(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、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：地質(zhì)出版社出版的地球物理系列教材：曾華霖：重力場與重力勘探曾華霖：重力場與重力勘探管志寧：地磁場與磁力勘探管志寧：地磁場與磁力勘探李金銘：地電場與電法勘探李金銘：地電場與電法勘探姚姚 姚：地震波場與地震勘探姚：地震波場與地震勘探程業(yè)勛：核輻射場與放射性勘查程業(yè)勛：核輻射場與放射性勘查尉中良：地球物理測井尉中良：地球物理測井劉光鼎：地球

3、物理場與地球物理勘探劉光鼎：地球物理場與地球物理勘探 超星圖書館基本都有超星圖書館基本都有 教學(xué)參考書教學(xué)參考書2、高職高專教材：、高職高專教材：錢桂蘭等：普通物探超星圖書館有 教學(xué)參考書教學(xué)參考書3、國外經(jīng)典教材：、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)資源網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源緒 論 地球物理學(xué)的實質(zhì)地球物理學(xué)的實質(zhì) 地球物理方法與地質(zhì)方法的異同點地球物理方法與地質(zhì)方法的異同點 地球物理方法的特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分類 地球物理方法的應(yīng)用條件及應(yīng)用范圍地球物理

4、方法的應(yīng)用條件及應(yīng)用范圍 物探勘查方法技術(shù)展望物探勘查方法技術(shù)展望 物探工作的過程物探工作的過程一、地球物理學(xué)的實質(zhì)地球物理學(xué)在本質(zhì)上是一門地球物理學(xué)在本質(zhì)上是一門觀測科學(xué)觀測科學(xué)，需要采集大量，需要采集大量的有效數(shù)據(jù)，可靠數(shù)據(jù)和信息量的缺乏或不足則是任何的有效數(shù)據(jù)，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的。數(shù)學(xué)技巧和圖像顯示無法彌補的。 顧功敘顧功敘, ,秦馨菱等老一代地球物理學(xué)家經(jīng)常說秦馨菱等老一代地球物理學(xué)家經(jīng)常說:“:“地地球物理學(xué)是一門觀測科學(xué)球物理學(xué)是一門觀測科學(xué)”,“,“地球物理學(xué)是以觀測和實地球物理學(xué)是以觀測和實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)驗為基礎(chǔ)的科學(xué)”。 地球物理

5、儀器是關(guān)鍵地球物理儀器是關(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）探、勘查地球物理）簡稱物探。簡稱物探。 它是以地殼中各種它是以地殼中各種巖、礦石間的物理性質(zhì)差異巖、礦石間的物理性質(zhì)差異（如密度、（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，通過觀測和研究因巖、礦石物理性質(zhì)差異而引起相應(yīng)學(xué)原理，通過觀測和研究因巖、礦石物理性質(zhì)差異而引起相應(yīng)的地球物理場（如重力場、地磁場的地球物理場（如重力場、地磁場 、電場等）在空間上的局部、電場等）在空間

6、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，達到地質(zhì)調(diào)查目的的一種體的賦存狀況，達到地質(zhì)調(diào)查目的的一種應(yīng)用科學(xué)應(yīng)用科學(xué)。一、地球物理學(xué)的實質(zhì) 1、簡略地說、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(chǎn)用專門的地球物理勘探儀器觀測物探異常，研究異常與產(chǎn)生該異常的地質(zhì)體之間的關(guān)系，就能達到解決地質(zhì)問題的生該異常的地質(zhì)體之間的關(guān)系，就能達到解決地質(zhì)問題的目的目的稱為物探。稱為物探。 2、形象地說、形象地說在地表在地表(或地表以上或地表以上)用儀器觀測異常，研究分析異常與異用儀器觀測異常，研究分析異常

7、與異常源的關(guān)系，常源的關(guān)系，一、地球物理學(xué)的實質(zhì)可以解決以下的問題：可以解決以下的問題： 地質(zhì)體的形狀參數(shù)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、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）傾角） 地質(zhì)體的物性參數(shù)（如密度、電阻率等）地質(zhì)體的物性參數(shù)（如密度、電阻率等）一、地球物理學(xué)的實質(zhì)1 1、理論基礎(chǔ)不同、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)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：各種地球物理場的理論為基礎(chǔ)物探方法：各種地球物理場的理論為基礎(chǔ)2 2、工作方法不同、工作方法不同 地質(zhì)方法：對巖礦石露頭或巖芯

8、直接進行觀測地質(zhì)方法：對巖礦石露頭或巖芯直接進行觀測直接方法直接方法 物探方法：用儀器對地質(zhì)體引起的異常進行觀測物探方法：用儀器對地質(zhì)體引起的異常進行觀測 間接方法間接方法二、物探方法與地質(zhì)方法之不同點1、透過覆蓋層尋找隱伏的地質(zhì)構(gòu)造或盲礦體；、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、施工進度快、成本低（這是因為，用儀器觀、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）；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（即同一異常可由不同形狀或不同性質(zhì)、具有解釋的多解性（即同一異常可由不同形狀或不同性質(zhì)的地質(zhì)體引起）的地質(zhì)

9、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：也不盡相同。一般有如下四種分類：四、物探方法的分類v按物性參數(shù)分類按物性參數(shù)分類v按工作環(huán)境分類按工作環(huán)境分類v按探測對象分類按探測對象分類v按場源性質(zhì)分類按場源性質(zhì)分類 重力勘探重力勘探 以巖礦石的密度差異為基礎(chǔ)以巖礦石的密度差異為基礎(chǔ) 磁法勘探磁法勘探 以巖礦石的磁性差異為基礎(chǔ)以巖礦石的磁性差異為基礎(chǔ) 電法勘探電法勘探 以巖礦石的電性差異為基礎(chǔ)以巖礦石的電性差異為基礎(chǔ) 地震勘探地震勘探 以巖礦石的彈性差異為基礎(chǔ)以巖礦石的彈性差異為基礎(chǔ)放射性勘探放

10、射性勘探 以巖礦石的放射性差異為基礎(chǔ)以巖礦石的放射性差異為基礎(chǔ) 地?zé)峥碧降責(zé)峥碧?以巖礦石的溫度差異為基礎(chǔ)以巖礦石的溫度差異為基礎(chǔ) 1、按物性參數(shù)分類、按物性參數(shù)分類各方法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點重力勘探重力勘探以巖、礦石間的密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究以巖、礦石間的密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究天然重力場天然重力場的變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。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；用途：地質(zhì)構(gòu)造； 尋找密度差異大的礦產(chǎn)等；尋找密度差異大的礦產(chǎn)等； 工程地質(zhì)問題。工程地質(zhì)問題。特點：理論成熟，快速。特點：理論成熟，快速。 但應(yīng)用范圍小，地形改正工作量大。但應(yīng)用范

11、圍小，地形改正工作量大。 儀器貴重儀器貴重磁法勘探磁法勘探以巖、礦石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究以巖、礦石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究天然及人工磁場天然及人工磁場的變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。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）；用途：尋找磁鐵礦（直接找礦）； 尋找含磁性礦物的各種礦產(chǎn)；尋找含磁性礦物的各種礦產(chǎn)； 地質(zhì)填圖；地質(zhì)填圖； 地質(zhì)構(gòu)造等。地質(zhì)構(gòu)造等。特點：理論成熟，輕便、快速、成本低特點：理論成熟，輕便、快速、成本低 。 但應(yīng)用范圍不夠廣。但應(yīng)用范圍不夠廣。各方法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點電法勘探：電法勘探：以巖、礦石間的電性差異

12、為基礎(chǔ)，通過觀測與研究以巖、礦石間的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究天天然及人工電場然及人工電場的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。用途：地質(zhì)構(gòu)造；用途：地質(zhì)構(gòu)造； 尋找油氣田、煤田；尋找油氣田、煤田； 尋找金屬與非金屬礦產(chǎn)；尋找金屬與非金屬礦產(chǎn)； 水、工、環(huán)地質(zhì)問題等。水、工、環(huán)地質(zhì)問題等。特點：三多：參數(shù)多，場源多，方法多；特點：三多：參數(shù)多，場源多，方法多； 二廣：應(yīng)用空間廣，應(yīng)用領(lǐng)域廣。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干擾大。但受地形及外部電磁場干擾大。各方法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點地震勘探：地震勘探：以巖、礦石間

13、的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究以巖、礦石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究地震波地震波的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。用途：地層分層；用途：地層分層； 地質(zhì)構(gòu)造；地質(zhì)構(gòu)造； 尋找油氣田、煤田；尋找油氣田、煤田； 工程地質(zhì)問題等。工程地質(zhì)問題等。特點：探測深度大，精度高。但要放炮，工作難度特點：探測深度大，精度高。但要放炮，工作難度大，破壞環(huán)境。大，破壞環(huán)境。各方法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點放射性勘探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)，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)，通過觀測與研究通過觀測與研究核輻射

14、場核輻射場的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。題的方法。用途：放射性鈾、釷礦；用途：放射性鈾、釷礦； 與放射性元素伴生的稀有、稀土、鉀鹽礦；與放射性元素伴生的稀有、稀土、鉀鹽礦； 尋找油氣田、煤田；尋找油氣田、煤田； 尋水；尋水； 構(gòu)造；構(gòu)造； 環(huán)境監(jiān)測等。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。礦石品位等優(yōu)點。但探測深度淺。各方法的概念、用途、特點各方法的概念、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(yīng)法。各方

15、法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點地?zé)峥碧降責(zé)峥碧揭詭r、礦石間的導(dǎo)熱性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與以巖、礦石間的導(dǎo)熱性差異為基礎(chǔ)，通過觀測與研究研究地?zé)釄龅責(zé)釄龅臅r空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。的時空變化規(guī)律來解決地質(zhì)問題的方法。用途：地?zé)崽铮挥猛荆旱責(zé)崽铮?地質(zhì)構(gòu)造；地質(zhì)構(gòu)造； 預(yù)測油氣遠景區(qū)；預(yù)測油氣遠景區(qū)； 間接預(yù)測金屬礦；間接預(yù)測金屬礦； 預(yù)測礦山熱害等。預(yù)測礦山熱害等。特點：可用航空照片、紅外照片方法測溫，快速、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。高效。但受氣候、環(huán)境干擾大。各方法的概念、用途、特點各方法的概念、用途、特點1.地面物探；地面物

16、探；2.航空物探；航空物探；3.海洋物探；海洋物探；4.井中物探。井中物探。2、按工作環(huán)境分類、按工作環(huán)境分類（1 1）石油物探：主要勘察石油和天然氣的儲存位置和儲存）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)；狀態(tài)；（2 2）煤田物探：主要解決煤田地質(zhì)構(gòu)造和煤層分布問題；）煤田物探：主要解決煤田地質(zhì)構(gòu)造和煤層分布問題；（3 3）金屬與非金屬物探：主要尋找各種固體礦產(chǎn)，如銅、）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；鐵、鉛、鋅等；（4 4）工程物探：解決各種巖土工程勘察問題，如地基勘察、）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

17、管線探測等；橋梁、隧道、水庫等的選址，地下管線探測等；（5 5）放射性物探：尋找放射性鈾、氡等與核工業(yè)有關(guān)的材）放射性物探：尋找放射性鈾、氡等與核工業(yè)有關(guān)的材料。料。 3、按探測對象分類、按探測對象分類（1 1）天然場法（或被動源法）天然場法（或被動源法）利用地球天然物理場或者物性差異。如磁法勘利用地球天然物理場或者物性差異。如磁法勘探、重力法、地?zé)釡y量法、天然地震等探、重力法、地?zé)釡y量法、天然地震等（2 2）人工場源（或主動源法）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)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(zhì)方式和功率大小等，改變

18、探測深度及不同地質(zhì)探測對象。如電法勘探、人工地震等。探測對象。如電法勘探、人工地震等。 4、按場源性質(zhì)分類、按場源性質(zhì)分類五、 物探的應(yīng)用范圍及應(yīng)用條件 （一）（一） 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍 1、全球構(gòu)造研究：如海底擴張、板塊構(gòu)造、大陸漂移、全球構(gòu)造研究：如海底擴張、板塊構(gòu)造、大陸漂移、地殼厚度等；地殼厚度等； 2、地質(zhì)工作的各個階段、地質(zhì)工作的各個階段（1）在小比例尺的地質(zhì)填圖：探測結(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、）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、構(gòu)造破碎帶

19、及斷層，指示成礦遠景區(qū)圈定火成巖體、構(gòu)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）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、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（如地震預(yù)報、山體滑坡）、環(huán)境監(jiān)測、城市建設(shè)及

20、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)用相當廣泛的現(xiàn)代化地質(zhì)探測由上述可見，物探方法是一種應(yīng)用相當廣泛的現(xiàn)代化地質(zhì)探測手段。但是，物探的應(yīng)用總是要受到一定的地質(zhì)及地球物理條手段。但是，物探的應(yīng)用總是要受到一定的地質(zhì)及地球物理條件的限制件的限制即必需滿足物探的應(yīng)用條件。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（二）物探的應(yīng)用條件1、 探測對象與圍巖間必需具有明顯的探測對象與圍巖間必需具有明顯的物理性質(zhì)差異物理性質(zhì)差異；2、 探測對象要具有一定的探測對象要具有一定的規(guī)模規(guī)模，且，且埋藏深度不太大埋藏深度不太大；3、 各種干擾因素產(chǎn)生的干擾異常

21、相對于探測對象的異各種干擾因素產(chǎn)生的干擾異常相對于探測對象的異常應(yīng)足夠的弱，或具有不同的特征，以便能夠予以常應(yīng)足夠的弱，或具有不同的特征，以便能夠予以分辨或消除。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)； 進行方法（裝置）有效性試驗； 注重設(shè)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(yīng)用范圍及應(yīng)用條件 (三三)應(yīng)用物探法注意事項應(yīng)用物探法注意事項六、物探勘查方法技術(shù)展望、自身方法技術(shù)不斷提高、自身方法技術(shù)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