工程与环境物探教程绪论课件

应用地球物理学许柏青2011.03​应用地球物理学许柏青​1第一部分、绪论第二部分、地震勘探第三部分、电法勘探第四部分、重磁勘探应用地球物理学课程内容​第一部分、绪论第二部分、地震勘探第三部分、电法勘探第四部分、2第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.应用地球物理学（物探）定义3.物探的分类4.物探方法解决地质问题的条件5.物探的发展简史及趋势​第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.应用地球3用用地球物理学定义：

是以不同岩(矿)石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律,以实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。应用前提条件：岩(矿)石之间的物性差异1.应用地球物理学定义​用用地球物理学定义：1.应用地球物理学定义​4

在物探这门学科中

,当前广泛利用的岩(矿)石物理性质或物性参数主要有六种：

①弹性（弹性波速度）。

②密度；

③

磁性（磁导率、磁化率、剩余磁性）；

④

电性（电导率、极化率、介电常数）；

⑤

放射性；

⑥

导热性；2.物理基础-物性参数​在物探这门学科中,当前广泛利用的岩(矿)石物理5

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。

①

地震勘探​本法是以不同岩、矿石间的弹性差异为6②

重力勘探

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、盐丘及固定煤田盆地以及研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。​②重力勘探本法是以地壳中不同岩、矿石间之密度​7③

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。​③磁法勘探本法是以不同岩、矿石间的磁性差异为基​8④

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、桥基、坝基和环境勘查中的一些问题。​④电法勘探本法是以不同岩、矿石间的电性差异为​9⑤

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；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。​⑤放射性勘探本法是以自然界中某些元素具有天然的和​10⑥

地热测量法

本法是以不同岩、矿石间导热性的差异为基础，通过观测和研究地热场的分布规律以实现地质勘查目标的一种物探方法。本法主要用于探查地质构造、解决水文工程地质中的一些问题以及寻找地热田、油气田、煤田和某些金属与非金属矿床等。​⑥地热测量法本法是以不同岩、矿石间导热性的11

(1)按物性参数分类

(2)按场源性质分类

(3)按地质目标分类

(4)按工作场所分类

(5)按场源的时间特性分类3.物探的分类​(1)按物性参数分类3.物探的分类​12(1)按物性参数分类①地震勘探：以不同岩、矿石间的弹性差异为基础②重力勘探：以地壳中不同岩、矿石间的密度差异为基础③磁法勘探：以不同岩矿石之间的磁性差异为基础④电法勘探：以不同岩矿石间的电性差异为基础⑤放射性勘探：以自然界中某些元素具有天然和人工激发的核辐射特性为基础⑥地热观测法：以不同岩、矿石间导热性的差异为基础​(1)按物性参数分类​13(2)按场源性质分类①人工场法（或主动源法）②天然场法（或被动源法）

重力法和地热测量法属于被动源方法；在其他分支物探方法中，均包含一些主动源次级分支方法和一些被动源次级分支方法。磁法勘探和放射性测量法的次级分支方法中以被动源为主，主动源次之；在电法勘探和地震勘探的次级分支方法中，则以主动源为主，被动源次之。​(2)按场源性质分类​14(3)按地质目标分类①金属与非金属物探（简称金属物探）②石油与天然气物探（简称石油物探）③水文与工程物探（简称水工物探）④煤田物探⑤城市与环境物探（简称环境物探）​(3)按地质目标分类​15(4)按工作场所分类①航空物探：在空中进行多种地球物理场的观测；②地面物探：在地面上进行各种地球物理场的观测；③地下物探：在钻孔中、坑道、巷道及隧道中进行多种地球物理场的观测；④海洋物探：在海域内进行多种地球物理场的观测；​(4)按工作场所分类​16(5)按场源的时间特性分类

①时间域法（稳定场法）：包含直流方法和过渡过程法或脉冲瞬变法；②频率域法（交变场法）：包括低频法和高频法；​(5)按场源的时间特性分类​17（1）探测对象与周围介质之间必须有较明显的物性差异；（2）探测对象必须具有一定的规模（即其大小相对于埋藏深度必须有相应的规模），能产生在地面上可观测的地球物理异常场；（3）各种干扰因素产生的干扰场相对于有效异常场必须足够小，或具有不同的特征，以便能进行异常的识别。4.物探方法解决地质问题的条件​（1）探测对象与周围介质之间必须有较明显的4.物探方法解决18

几个物探的实例

济阳坳陷普测重力实测值立体图和Tg构造立体显示​几个物探的实例济阳坳陷普测重力实测值​19某油气沉积盆地地震剖面沉积层沉积盆地边缘断裂​某油气沉积盆地地震剖面沉积层沉积盆地边缘断裂​20​​21某油田大型底辟构造时间剖面（双程反射时间2500ms）​某油田大型底辟构造时间剖面​22荷兰某盐丘构造时间剖面图​荷兰某盐丘构造时间剖面图​23

抚顺市活断层横波探测的试验剖面​抚顺市活断层横波探测的试验剖面​24​​25中卫-同心活动断裂带一碗泉西断层隐伏段高密度电阻率反演剖面​中卫-同心活动断裂带一碗泉西断​26人类对地球物理场的认识很早，我国在商朝就有了关于地震的记载，公元132年，我国杰出的自然科学家张衡制出了世界第一台候风地动仪，指南针的发明及其在航海事业中的应用，都反映了人类对地球物理场的认识。在国外，约在1640年，瑞典人开始用罗盘寻找铁矿；在1870年，太朗和铁贝尔发明了万能磁力仪，从这时起，用以进行地质勘查和找矿应用的地球物理学开始形成了。5.物探的发展简史及趋势​人类对地球物理场的认识很早，我国在商5.物探的发展简史及27

应用地球物理学是一门新兴学科，其大规模发展的历程，迄今仅约一个世纪。这是因为，近百年来随着科学和国民经济的迅速发展，人类社会对矿产资源的需求便急剧增加，因而推动着应用地球物理学在各个领域中迅速发展起来，而且向着更深、更广的方面不断前进。​应用地球物理学是一门新兴学科，其大规​28例如，自二十世纪初，随着工业的发展，对石油、天然气和金属原材料的需求猛增，促使应用地球物理学在这方面发挥重要作用，应用地球物理学也随之发展。到了四十年代，不仅地面物探方法得到了普遍应用，而且航空物探、地下物探和海洋物探等也均已蓬勃发展起来，几乎在国民经济各个领域中均取得了重要成就，地质勘查效果显著。​例如，自二十世纪初，随着工业的发展，对石​29

随着世界上其他先进工业国家应用地球物理学的迅速发展，我国的物探事业也紧紧跟上，各种分支物探方法均逐渐形成与发展起来。当然，我国的物探工作，在解放〈1949年〉前的基础十分薄弱，仅有少数地球物理学家李善邦、顾功叙、翁文波等在湖南、云南、甘肃等省少数几个矿区进行过零星的重力法、磁法和电法工作，规模较小，而且有些是属于试验研究性质的。​随着世界上其他先进工业国家应用地球物​30

建国以后，在固体矿产勘查方面，应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。随着工农业和建设事业的发展，应用地球物理学在水文地质、工程地质和城市环境地质勘查方面，也发挥着越来越重要的作用，在勘查卡斯特溶洞、岩层的断裂破碎带，预测矿井、巷道和坝基、桥基、路基、场基的稳定性，预测深矿井的热害等许多方面取得了重要地质效果，从而为各种地质灾害预测提供了宝贵的资料。因此，应用地球物理学在国民经济建设中已占有很高的地位，越来越成为可以信赖的工具。​建国以后，在固体矿产勘查方面，应用地球物​31展望未来

1.

应用范围将更加扩大：由于科学技术的迅速发展，有力地推动着现有物探方法日臻完善，不仅在地质勘查和寻找矿产以及其它国民经济生活中更加深入、广泛地获得应用，提高效能。比如在军事目标和军事工程以及文化领域〈古迹勘查〉等其他方面也必将同样取得更加广泛的应用。​展望未来

1.应用范围将更加扩大：由于科学技术的迅速发展，322.勘查深度进一步提高：就矿产资源的勘查而论，在勘查初期,均以勘查出露或埋藏较浅的大型富矿为主要地质目标〈即所谓寻找“浅、大、富”型矿产〉，随着国民经济的发展及对矿产资源需求的扩大,必然提出寻找深部矿产资源的需求。而勘查深度的加大不仅使勘探费用增多,而且难度加大，但这也推动着物探方法、理论不断改进,仪器不断更新,勘查技术更加完善,促使应用地球物理学向更高的水平发展。​2.勘查深度进一步提高：就矿产资源的勘查而论，在勘查初期,333.地质效能更趋理想：理论上讲，地球物理场仍是一种物质属性。每种地球物理场均为某种特定条件下物质的一种表现形式。场与物质之间具有统一性的密切联系。因此,只要地球物理工作者们能够确定其相关联系,便可以进行或实现直接找矿,这可以说是国内外物探工作者长期以来的最高理想。​3.地质效能更趋理想：理论上讲，地球物理场仍是一种物质属性34

近年来在国内外已出现了可喜的崭新苗头，即在应用地球物理学的某些分支方法中,提出了所谓岩性勘探方法与技术,依此根据场的观测和分析研究,可以制定某些岩层或矿体的物质属性，尽管当前这些新的方法、技术仍有一定的局限性,尚未成为在任何条件下均行之有效的所谓放之四海而皆准的新方法,但是它代表了应用地球物理学发展的新趋势,因而受到了国内外广大物探工作者的高度重视。​近年来在国内外已出现了可喜的崭新苗头，​35第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.物探定义3.物探的分类4.物探方法解决地质问题的条件5.物探的发展简史及趋势​第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.物探定义336绿叶底下防虫害，平静之中防隐患。11月-2211月-22Monday,November7,2022脆弱的生命需要安全的呵护。00:21:3800:21:3800:2111/7/202212:21:38AM安全来于警惕，事故出于麻痹。11月-2200:21:3800:21Nov-2207-Nov-22质量是制造出来的，而不是靠检验出来的。00:21:3800:21:3800:21Monday,November7,2022不懂莫逞能事故不上门。11月-2211月-2200:21:3800:21:38November7,2022消防安全是关系社会稳定、经济发展的大事。2022年11月7日12:21上午11月-2211月-22质量创造生活，庇护生命，维系生存。07十一月202212:21:38上午00:21:3811月-22立安思危，创优求存。十一月2212:21上午11月-2200:21November7,2022用对自我的永远不满意，来换取顾客的永远满意。2022/11/70:21:3800:21:3807November2022内部审核定期做，系统维持不会错。12:21:38上午12:21上午00:21:3811月-22来料检验照标准，交期品质必然稳。11月-2211月-2200:2100:21:3800:21:38Nov-22严格按照规章操作，确保安全每时每刻刻。2022/11/70:21:38Monday,November7,2022我们的策略是以质量取胜。11月-222022/11/70:21:3811月-22谢谢大家！绿叶底下防虫害，平静之中防隐患。11月-2211月-22We37应用地球物理学许柏青2011.03​应用地球物理学许柏青​38第一部分、绪论第二部分、地震勘探第三部分、电法勘探第四部分、重磁勘探应用地球物理学课程内容​第一部分、绪论第二部分、地震勘探第三部分、电法勘探第四部分、39第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.应用地球物理学（物探）定义3.物探的分类4.物探方法解决地质问题的条件5.物探的发展简史及趋势​第一部分绪论2.物探的物理基础-物性参数1.应用地球40用用地球物理学定义：

是以不同岩(矿)石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律,以实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。应用前提条件：岩(矿)石之间的物性差异1.应用地球物理学定义​用用地球物理学定义：1.应用地球物理学定义​41

在物探这门学科中

,当前广泛利用的岩(矿)石物理性质或物性参数主要有六种：

①弹性（弹性波速度）。

②密度；

③

磁性（磁导率、磁化率、剩余磁性）；

④

电性（电导率、极化率、介电常数）；

⑤

放射性；

⑥

导热性；2.物理基础-物性参数​在物探这门学科中,当前广泛利用的岩(矿)石物理42

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。

①

地震勘探​本法是以不同岩、矿石间的弹性差异为43②

重力勘探

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、盐丘及固定煤田盆地以及研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。​②重力勘探本法是以地壳中不同岩、矿石间之密度​44③

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。​③磁法勘探本法是以不同岩、矿石间的磁性差异为基​45④

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、桥基、坝基和环境勘查中的一些问题。​④电法勘探本法是以不同岩、矿石间的电性差异为​46⑤

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；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。​⑤放射性勘探本法是以自然界中某些元素具有天然的和​47⑥

地热测量法

本法是以不同岩、矿石间导热性的差异为基础，通过观测和研究地热场的分布规律以实现地质勘查目标的一种物探方法。本法主要用于探查地质构造、解决水文工程地质中的一些问题以及寻找地热田、油气田、煤田和某些金属与非金属矿床等。​⑥地热测量法本法是以不同岩、矿石间导热性的48

(1)按物性参数分类

(2)按场源性质分类

(3)按地质目标分类

(4)按工作场所分类

(5)按场源的时间特性分类3.物探的分类​(1)按物性参数分类3.物探的分类​49(1)按物性参数分类①地震勘探：以不同岩、矿石间的弹性差异为基础②重力勘探：以地壳中不同岩、矿石间的密度差异为基础③磁法勘探：以不同岩矿石之间的磁性差异为基础④电法勘探：以不同岩矿石间的电性差异为基础⑤放射性勘探：以自然界中某些元素具有天然和人工激发的核辐射特性为基础⑥地热观测法：以不同岩、矿石间导热性的差异为基础​(1)按物性参数分类​50(2)按场源性质分类①人工场法（或主动源法）②天然场法（或被动源法）

重力法和地热测量法属于被动源方法；在其他分支物探方法中，均包含一些主动源次级分支方法和一些被动源次级分支方法。磁法勘探和放射性测量法的次级分支方法中以被动源为主，主动源次之；在电法勘探和地震勘探的次级分支方法中，则以主动源为主，被动源次之。​(2)按场源性质分类​51(3)按地质目标分类①金属与非金属物探（简称金属物探）②石油与天然气物探（简称石油物探）③水文与工程物探（简称水工物探）④煤田物探⑤城市与环境物探（简称环境物探）​(3)按地质目标分类​52(4)按工作场所分类①航空物探：在空中进行多种地球物理场的观测；②地面物探：在地面上进行各种地球物理场的观测；③地下物探：在钻孔中、坑道、巷道及隧道中进行多种地球物理场的观测；④海洋物探：在海域内进行多种地球物理场的观测；​(4)按工作场所分类​53(5)按场源的时间特性分类

①时间域法（稳定场法）：包含直流方法和过渡过程法或脉冲瞬变法；②频率域法（交变场法）：包括低频法和高频法；​(5)按场源的时间特性分类​54（1）探测对象与周围介质之间必须有较明显的物性差异；（2）探测对象必须具有一定的规模（即其大小相对于埋藏深度必须有相应的规模），能产生在地面上可观测的地球物理异常场；（3）各种干扰因素产生的干扰场相对于有效异常场必须足够小，或具有不同的特征，以便能进行异常的识别。4.物探方法解决地质问题的条件​（1）探测对象与周围介质之间必须有较明显的4.物探方法解决55

几个物探的实例

济阳坳陷普测重力实测值立体图和Tg构造立体显示​几个物探的实例济阳坳陷普测重力实测值​56某油气沉积盆地地震剖面沉积层沉积盆地边缘断裂​某油气沉积盆地地震剖面沉积层沉积盆地边缘断裂​57​​58某油田大型底辟构造时间剖面（双程反射时间2500ms）​某油田大型底辟构造时间剖面​59荷兰某盐丘构造时间剖面图​荷兰某盐丘构造时间剖面图​60

抚顺市活断层横波探测的试验剖面​抚顺市活断层横波探测的试验剖面​61​​62中卫-同心活动断裂带一碗泉西断层隐伏段高密度电阻率反演剖面​中卫-同心活动断裂带一碗泉西断​63人类对地球物理场的认识很早，我国在商朝就有了关于地震的记载，公元132年，我国杰出的自然科学家张衡制出了世界第一台候风地动仪，指南针的发明及其在航海事业中的应用，都反映了人类对地球物理场的认识。在国外，约在1640年，瑞典人开始用罗盘寻找铁矿；在1870年，太朗和铁贝尔发明了万能磁力仪，从这时起，用以进行地质勘查和找矿应用的地球物理学开始形成了。5.物探的发展简史及趋势​人类对地球物理场的认识很早，我国在商5.物探的发展简史及64

应用地球物理学是一门新兴学科，其大规模发展的历程，迄今仅约一个世纪。这是因为，近百年来随着科学和国民经济的迅速发展，人类社会对矿产资源的需求便急剧增加，因而推动着应用地球物理学在各个领域中迅速发展起来，而且向着更深、更广的方面不断前进。​应用地球物理学是一门新兴学科，其大规​65例如，自二十世纪初，随着工业的发展，对石油、天然气和金属原材料的需求猛增，促使应用地球物理学在这方面发挥重要作用，应用地球物理学也随之发展。到了四十年代，不仅地面物探方法得到了普遍应用，而且航空物探、地下物探和海洋物探等也均已蓬勃发展起来，几乎在国民经济各个领域中均取得了重要成就，地质勘查效果显著。​例如，自二十世纪初，随着工业的发展，对石​66

随着世界上其他先进工业国家应用地球物理学的迅速发展，我国的物探事业也紧紧跟上，各种分支物探方法均逐渐形成与发展起来。当然，我国的物探工作，在解放〈1949年〉前的基础十分薄弱，仅有少数地球物理学家李善邦、顾功叙、翁文波等在湖南、云南、甘肃等省少数几个矿区进行过零星的重力法、磁法和电法工作，规模较小，而且有些是属于试验研究性质的。​随着世界上其他先进工业国家应用地球物​67

建国以后，在固体矿产勘查方面，应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。随着工农业和建设事业的发展，应用地球物理学在水文地质、工程地质和城市环境地质勘查方面，也发挥着越来越重要的作用，在勘查卡斯特溶洞、岩层的断裂破碎带，预测矿井、巷道和坝基、桥基、路基、场基的稳定性，预测深矿井的热害等许多方面取得了重要地质效果，从而为各种地质灾害预测提供了宝贵的资料。因此，应用地球物理学在国民经济建设中已占有很高的地位，越来越成为可以信赖的工具。​建国以后，在固体矿产勘查方面，应用地球物​68展望未来

1.

应用范围将更加扩大：由于科学技术的迅速发展，有力地推动着现有物探方法日臻完善，不仅在地质勘查和寻找矿产以及其它国民经济生活中更加深入、广泛地获得应用，提高效能。比如在军事目标和军事工程以及文化领域〈古迹勘查〉等其他方面也必将同样取得更加广泛的应用。​展望未来

1.应用范围将更加扩大：由于科学技术的迅速发展，692.勘查深度进一步提高：就矿产资源的勘查而论，在勘查初期,均以勘查出露或埋藏较浅的大型富矿为主要地质目标〈即所谓寻找“浅、大、富”型矿产〉，随着国民经济的发展及对矿产资源需求的扩大,必然提出寻找深部矿产资源的需求。而勘查深度的加大不仅使勘探费用增多,而且难度加大，但这也推动着物探方法、理论不断改进,仪器不断更新,勘查技术更加完善,促使应用地球物理学向更高的水平发展。​2.勘查深度进一步提高：就矿产资源的勘查而论，在勘查初期,703.地质效能更趋理想：理论上讲，地球物理场仍是一种物质属性。每种地球物理场均为某种特定条件下物质的一种表现