地球物理勘探

地球物理勘探（更新版）

后面的是我自己加上去的，不知道会不会考，但是老师说了。。

第1章岩(矿)石物性与各类矿床的地球物理特征1.简述岩矿石的密度特征及影响岩矿石密度的因素。答：（1）火成岩的密度：它主要取决于矿物成分及其含量的数值大小，由酸性至中性至基性至超基性岩，随着密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大。此外，成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成不同岩相带岩石的密度差异；不同成岩环境也会造成同一类岩的密度有较大差异。（2）沉积岩的密度：沉积岩一般具有较大的孔隙度。这类岩石密度主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性增大；孔隙中如有充填物，则充填物的成分及充填物占全部孔隙的比列也明显地影响密度值。此外，随成岩时代的久远及埋深的加大，压实作用也会使密度值变大。（3）变质岩的密度：这类岩石的密度变化很不稳定，要具体情况具体分析。其密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质和程度来决定。2.简述岩矿石的磁性特征及影响岩矿石磁性的因素。答：（1）沉积岩的磁化率比火山和变质岩的磁化率低几个数量级，在火山岩类的侵入岩中随着岩石的基本增强而磁性增大，基性岩的磁性最强，酸性岩磁性弱或无磁性。喷出岩与同类侵入岩有相近的磁性，但磁化率离散性较大。（2）变质岩的磁性决定与原岩的磁性及变质过程中矿物成分的变化，若原岩是花岗岩或沉积岩则变质后一般不显磁性，若原岩是基性喷出岩或侵入岩，则变质后的岩石一般都有中等磁性。影响因素：1.铁磁性矿物含量。2.磁性矿物颗粒大小、结构。3.温度、压力3.简述岩矿石的电性特征及影响岩矿石电性的因素。答：（一）岩石、矿石的导电机制（1）固体矿物的导电机制：各种天然金属属于金属导体；大多数金属矿物属于半导体，其电阻率高于金属导体；绝大多数造岩矿物在导电机制上属于固体电解质。（2）孔隙水的导电机制：孔隙水的电阻率一般都远小于造岩矿物。影响因素：1.岩矿石成分和结构2.岩矿石所含水分3.温度4.压力4.简述岩石与地层的波速特征及影响岩石与地层波速的因素。答：火成岩速度最大，变化范围较小；变质岩速度变化范围较大；沉积岩速度较小，结构复杂，影响因素多，变化范围最大。因素：岩石的孔隙度、岩石密度、孔隙充填物、岩石的埋藏深度与地质年代、低速带。5.岩石的密度与弹性波速度有什么关系？这种关系对于综合地球物理勘探有何意义？答：岩石的密度越大，弹性波的速度也相应增加。这种关系对于综合地球物理勘探具有指导意义，在地震勘探中对于地震资料处理和解释过程中，速度资料始终是许多环节的重要参数，分析速度变化进而可以分析判断出勘探环境中的岩石密度等相关性质。第2章重力勘探1.什么是重力勘探方法？答：指以岩石、矿石密度差异为基础，由于密度差异会导致地球的正常重力场发生局部变化（即重力异常），通过观测研究重力异常达到解决地质问题的勘探方法。重力勘探工作方法，根据地质任务的不同，重力勘探可分为预查、普查、祥查和细测四个阶段。2.什么是重力场与重力位？答：地球周围具有重力作用的空间成为重力场。重力位：重力场中某点的重力位W等于单位质量的质点由无穷远移至该点时场力所做的功。3.什么是地球的正常重力场？正常重力场随纬度和高度变化有什么规律？答：①地球的正常重力场：假设地球是一个旋转椭球体（参考平面），表面光泽，内部密度是均匀的，或是呈同心层状分布，每层的密度是均匀的，并且椭球面的形状与大地水准面的偏差很小，此时地球所产生的重力场即正常重力场。②正常重力值只与纬度有关，在赤道处最小，两极处最大，相差约50000g.u.；正常重力值随纬度变化的变化率，在纬度45°处最大，而在赤道处和两极处为零；正常重力值随高度增加而减小，其变化率为-3.086g.u./w。4.什么是“固体潮”？答：地球并非刚体，引力的变化除形成海潮外，还引起地球固体部分周期性的变形，这种变形称为“固体潮”。5.什么是重力异常？重力异常的实质是什么？答：重力异常是由于地球表面地形的起伏、地球内部质量的不均匀和内部变动和重力日变引起的重力和正常值产生偏差的现象。6.野外重力观测资料整理包括哪几部分工作？答：消除自然引起的干扰要进行：地形校正、中间层校正、高度校正；消除地球正常重力场影响要进行：正常场校正7.为什么地形校正值恒为正？答：由于测点所在水准面以上的正地形部分，多于物质产生的引力垂直分量都是向上的，引起仪器读数偏小。负地形部分相对该水准面缺少一部分物质，空缺物质产生的引力可以认为是负值，其垂直分量也是向上的，使仪器读数减小。因此地形影响恒为正值，故其校正值恒为正。8..什么是布格重力异常？自由空间异常？均衡异常？答：①布格重力异常：是对测值进行地形校正，布格校正（高度校正与中间层校正）和正常场校正后获得的。②均衡重力异常：是对布格重力异常再作均衡校正，即得均衡校正。表示了一种完全均衡状态下其异常所代表的意义。③自由空间异常：对观测值仅作正常场校正和高度校正，反映的是实际地球的形状和质量分布与参考椭球体的偏差。9..什么是区域异常和局部异常？如何说明它们的相对性？答：区域异常：由分布较广的中、深部地质因素所引起的重力异常。局部异常：指相对区域因素而言范围有限的研究对象引起的范围和幅度较小的异常。相对性：如图，相对异常A而言，异常B和C都可看成区域异常；而相对C而言，A和B可以认为是它的局部异常。10、重力异常的解析延拓？向上与向下的延拓有什么作用？①根据观测平面或剖面上的重力异常值计算高于它的平面或剖面上的异常值的过程称为向上或向下延拓，即重力异常的解释延拓。②向上延拓有利于相对突出深部异常特征，向下延拓相对突出的浅部异常。第3章磁法勘探1.什么是磁法勘探方法？分类有哪些？答：磁法勘探是利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法。分类：就工作环境而言，分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测、井中磁测四类。2.什么是地磁要素？它们之间有什么关系？试写出它们的关系并图示之。答：地磁要素包括地磁场总强度T，水平强度H，垂直强度Z，X和Y分别为H的北向和东向分量，D和I分别为磁偏角和磁倾角。地磁要素之间关系:3.试解释下列名词：1.正常地磁场2.磁异常答：（1）正常地磁场：将地球的磁场看成为一个均匀磁化球体的磁场，即正常地磁场（2）磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上，在消除各种短期磁场变化后，实测地磁场与作为正常磁场的主磁场间仍存在差异，这个差异就称为磁异常。4.什么是感应磁化强度、剩余磁化强度、总磁化强度？它们之间有何关系？答：剩余磁化强度:岩矿石在生成时，处在一定的条件下，受当时的地磁场磁化、成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度，。感应磁化强度:位于岩石圈中的地质体，受到现代地磁场的磁化而具有的磁化强度。总磁化强度：是剩余磁化强度与感应磁化强度的总和。关系：总磁化强度=剩余磁化强度+感应磁化强度。5.试比较磁法勘探野外工作方法与重力勘探有何异同点？答：磁法勘探和重力勘探在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但是它们之间也存在—些基本的差别。(1)就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。我们知道，地壳厚度变化引起的重力异常最大，达－5600g．u，若正常重力以9800000g．u计算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异常高达10-4T，若正常地磁场强度按0.5×10-4T计，则最大磁异常可以比正常地磁场强度大一倍；(2)从地面到地下数十公里深度内所有物质的密度变化都会引起重力的变化，说明重力异常反映的地质因素较多。但磁异常反映的地质因素却比较单一，只有各类磁铁矿床及富含铁磁性矿物的其它矿床和地质构造才能造成地磁场的明显变化；(3)密度体只有一个质量中心，而磁性体则有两个磁性中心(磁极)，且它们的相对位置因地而异。当地质体置于不同的纬度区时，重力异常特征不变，而磁异常特征则要改变，因此磁异常总是要比重力异常复杂一些。6.如何用地磁学解释海底扩张现象？答：地磁极性翻转定量解释了海洋条带状磁异常与海底扩张假说.。磁异常在海岭两侧的对称性,是海底两侧扩张速度相等的结果.。威尔逊利用地幔对流和海底扩张假说全面地说明了大陆漂移假说。海底条带磁异常的发现和解释，对海底扩张假说提供了有力的支持。地磁极性翻转定量解释了海洋条带磁异常和海底扩张假说。海洋磁异常条带的特征：1）磁异常呈条带状分布，条带走向与洋中脊平行；2）正负异常相间，异常带宽20－30km,长几百km,异常幅度为几百nT.3)磁异常对称分布于洋中脊两侧。具有上述特征的磁异常称为海洋条带状磁异常。这类海洋条带磁异常，在太平洋，南极海和印度洋洋脊两侧也观测到。这种现象可从海底扩张学说和地磁极性翻转现象得到合理的解释。海底由地幔上涌物质冷凝而成。对流体不断上涌，推着旧海底向两侧扩张，在海洋中脊形成新的海底。海底扩张假设得到古地磁的定量证实。7.什么是居里点和居里等温面？答：居里点：居里温度或磁性转变点，是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。居里等温面：指磁性岩石在地温的作用下失去铁磁性而变为顺磁性的等温度面。第4章电法勘探1.什么是电法勘探方法？电法勘探方法有哪些分类？答：电法勘探是根据所测得的地下电场或电磁场的分布规律来查明地下地质构造和寻找有用矿产的一种常用物探方法。电法勘探分类：电法勘探按照其本身性质分为传导类电法勘探和感应类电法勘探两大类；根据观测空间又可分为航空电法，地面电法和井中电法三大类。2.什么是岩矿石的电阻率？简述岩矿石电阻率的特点及影响因素。答：岩矿的电阻率是描述岩矿石导电性能的一个电性参数。其数值上等于电流垂直通过单位立方米截面时，该导体所呈现的电阻，岩矿石的电阻率值越大，导电性差越小；反之导电性越好。①矿物成分、含量及结构金属矿物含量越高，电阻率越低，结构：浸染状>细脉状②岩矿石的孔隙度、湿度孔隙度越多，含水量越多，电阻率越低，风化带、破碎带的含水量高电阻率低③水溶液矿化度：矿化度越高，电阻率越低④温度：温度越高，溶解度越高，离子活性越高，电阻率越低，结冰时，电阻率升高⑤压力：压力越高，孔隙度减少，电阻率升高，超过压力极限，岩石破碎，电阻率下降⑥构造层的影响：层状构造岩石的电阻率，则具有非各向同性即沿层理方向的电阻率小于垂直沿层理方向的电阻率。3.解释下列名词：1.装置系数2.地电断面3.联合剖面法正交点、反交点（1）装置系数：是一个与各电极间的距离有关的物理量，在野外工作中由装置形式和极距来确定计算的。（2）地电断面：指根据地下地质体电阻率的差异而划分界限的断面。（3）联合剖面法正交点反交点：在直立良导薄脉顶部上方，ρAs和ρBs曲线相交，且在交点左侧ρAs>ρBs;右侧ρAs<ρBs,这种交点称为联合剖面法正交点；高阻薄脉上的两条ρs曲线也有一个交点，交点左侧ρAs<ρBs，右侧ρAs>ρBs;这种交点称为联合剖面法反交点。4.什么叫视电阻率？为什么要引入视电阻率？什么情况下视电阻率等于真电阻率？答：视电阻率是在电场有效作用范围内各种地质体电阻率的综合影响值（ρs=K*(ΔVMN/I)）；实际工作中地下介质往往呈各向异性非均匀分布，且地表也不水平，为了研究这种情况下的稳定电场故引入此概念；在地下介质均匀且各向同性的情况下电阻率等于视电阻率。5.什么是联合剖面法？联合剖面法适合寻找哪一类地质体？答：联合剖面法是用两个三级装置AMN∞和∞MNB联合进行探测的一种电剖面方法。适合寻找产状陡倾的层状或脉状低阻体或断裂破碎带及良导球状矿体。6.什么是电测深法？与电剖面法区别与联系。答：电测深法是探测电性不同的岩层沿垂向分布情况的电阻率方法。电测深法特点：随供电电极距的加大，逐次观测的视电阻率反映了地下电性层随深度增大变化的分布特征。但在实际测量中，AB极距不断加大，测量电极MN固定不变，UMN将逐渐小到不可测。电剖面法特点：各电极之间保持一定距离，同时沿测线移动，逐点观测UMN、I、计算测线之下地电断面视电阻率rs沿测线方向的综合变化。7.请画出H型、A型、K型、和Q型三层电测深曲线。答：8.什么是激发极化法？极化率？视极化率？答：激发极化法（激电发）是以地下岩矿石在人工电场作用下发生物理和化学效应（激发极化效应）的差异为基础的一种电法勘探方法。极化率：用来表示岩石激发、极化特性的指标。视极化率：由于地下介质的极化不均匀且各向异性，此时得到的电场有效作用范围内各种岩（矿）石的极化率或频散率的综合影响值称为视极化率。9.激发极化法适合寻找哪一类地质体？答：适合寻找致密状金属矿体，还能寻找电发难以发现的侵染状矿体，根据异常的明显程度，可区分异常时电子导体引起的还是离子导体引起的。10.探地雷达的基本原理是什么？它的主要应用是什么？答：探地雷达法，是利用一个天线发射高频宽带（1MHz——1GHz）电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波而进行地下介质结构探测的一种电磁法。主要应用在环境、工程探测中，例如划分花岗岩风化带、隧道探测等。11.高密度电法与常规的传导类电法有何异同？答：高密度电法的基本原理与常规的电阻率法完全相同。与常规电法相比，高密度电法具有以下优点：（1）由于电极的布设是一次完成的，测量过程中无须跑极，因此可防止因电极移动而引起的故障和干扰；（2）一条观测剖面上，通过电极变换和数据转换可获得多种装置的断面等值线图；（3）可进行资料的现场实时处理与成图解释；（4)成本低，效率高、分辨率高。12.什么是瞬变电磁法？举例说明它的应用。答：它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。也称时间域电磁法，简称TEM。应用领域相对更加广泛。瞬变电磁法可以解决的地质问题有：能源、矿产勘查、水文、工程、环境地质调查、考古探测等。第5章地震勘探1.什么是地震勘探方法？地震勘探方法的分类？答：地震勘探是通过观测和研究人工地震产生的地震波在地下的传播规律来解决地质问题的一种地球物理方法。分类：根据产生波的弹性介质的转变类型可分为纵波勘探和横波勘探；根据工作环境的的差别分为地面地震勘探，海洋地震勘探和和地震测井三类。2.解释下列名词：1.体波与面波2.纵波与横波3.瑞利波与勒夫波答：（1）体波：在弹性介质内部向四周传播的波称为体波。面波：只沿两种介质的界面传播的波。（2）纵波：质点的振动方向与波传播方向相同的波。横波：质点的振动方向与波传播方向垂直的波。（3）瑞利波：沿自由表面传播的波。勒夫波：在低速岩层覆盖于高速岩层的情况下，沿两岩层界面传播的波。3.简述斯奈尔定律。地震波的类型与特点。惠更斯原理。费马原理。答：（1）斯奈尔定律：假设地下存在两种岩石，波在上部岩层中传播速度为V1，在下部岩层中传播速度为V2，当入射波到达上下岩层界面时，部分能量透过界面，令入射角为α，透射角为β，并满足如下条件：sinα/sinβ=V1/V2称为斯奈尔定律。（2）地震波分为两类。一类是体波，它在整个弹性体内传播，又分为纵波和横波。另一类是面波，它只存在于岩层分界面附近，并沿介质的自由面或界面传播,包括瑞利面波和勒夫面波。（3)惠更斯原理：波传播时，任一点处质点的新扰动，相当于上一时刻波前面上全部新震源所产生的子波在该点处相互干涉叠加形成的合成波，称为惠更斯原理。（4）费马原理：波沿射线传播的时间是最小的，即费马时间最小原理。4.反射、折射波形成的基本物理条件是什么？答：反射波形成条件：地下岩层存在波阻抗分界面，即（Z为波阻抗，R为反射系数）。产生折射波的条件：下伏介质波速必须大于上覆各层介质波速。5.什么是有效波与干扰波？答：一般用于解决所提出地质问题的波称为有效波。而所有妨碍分辨有效波的其他波都属于干扰波。6.分析直达波的时距方程并画出它的时距曲线。答：在均匀地层中由震源直接传播到观测点的地震波称为直达波。时距方程为：直达波时距曲线是通过原点的对称直线。求此直线斜率的倒数即得波速V。6、最佳窗口：设计观测系统时，能避开面波和反射波干扰的观测段。。7.分析反射波的时距方程并画出它的时距曲线。答：1）形状：都是双曲线2）x=0时，得到回声时间t0=2h/v界面水平时，t0与tmin一致；界面倾斜时，t0与tmin不一致3）极小点位置：x=xm=±2hsinφ此时：tm=O*M/v=2hcosφ/v，位于R的上升方向4）弯曲程度：K=1/v*=dt/dx当x→0时（极小点坐标），V*→无穷，k→0当x→无穷时，V*→V，k→1/V而且界面越升，V*越大，k越小，弯曲程度越小，对应的时距曲线越平缓。8.分析折射波的时距方程并画出它的时距曲线。答：1）形状：两条直线，并且两直线不过原点。2）斜率：随介质结构情况的不同而不同。视速度：界面上倾、下倾方向视速度不同，视速度取决于传播速度和界面倾角。3）存在tou或tod（截距），存在盲区，接收时应避开盲区4）在同一排列O1，O2分别激发接收可得最大时间相等。9.倾斜平面与水平界面反射波、折射波时距曲线有何不同？答：水平界面的反射波时距曲线是双曲线且以纵轴为对称，倾斜波平面的反射波时距曲线也是双曲线，但时距曲线的极小值点不在震源上方，而在沿界面上倾的某一点上；水平界面的折射波时距曲线是以M、M’为始点，以纵轴为对称的两条直线段（OM、OM’）为盲区），倾斜波平面的折射波时距曲线也是两条直线段，但沿界面上倾方向较缓，盲区范围较小。10.解释下列名词：1.观测系统2.炮检距3.同相轴4.地震道（1)观测系统：炮点和检波点间相对位置关系称为观测系统(2)炮检距：指炮点到检查点的距离。(3）同相轴：将各道记录振幅开始增大的点（或振幅最大的点）连接起来就构成各种波的同相轴。（4）地震道：在每个观测点上记录地震波,都必须经过检波器、放大系统和记录系统三个基本环节,它们连在一起总称“地震道”。11.什么是动校正？答：介质均匀时，水平界面的反射波时距曲线为双曲线，将各道记录的反射波旅行时逐点地校正为各检波点至炮点的终点处的回声时间，这时时距曲线就变成了一条水平直线称为动校正。12.什么是静校正？答：实际工作中，由于地形起伏、地下介质不均匀、地表低速带和炮点深度影响，会使反射波时距曲线产生畸变。这时即使动校正准确，时距曲线也仍存在畸变。还必须消除由上述原因造成的反射时差△t，这称为静校正。13.什么是叠加处理？答：将共反射点时距曲线进行动，经校正后属于同一反射点的反射波振动相位完全相同的曲线进行的水平叠加处理（突出有效波压制干扰波的有效手段）和当反射截面倾斜时，使各种波归到地下正确位置的偏移叠加处理都属于叠加处理。14.认识和总结地震勘探技术在煤田地质勘探中的现状和作用。答：（1）我国煤炭地震勘探技术整体上处于国际先进水平，但从技术长远发展的角度出发，也还存在着一些明显的差距。主要体现在：1.缺少具有自主知识产权的大型地震仪器装备。2.商品化的国产地震处理解释软件有待升级与推广。3.地震勘探新方法新技术的研发投入不足。4.地震采集处理解释一体化的模式有待完善。（2）地震勘探在煤矿勘探的应用已经相当成熟，三维地震勘探，经过高密度的数据采集和高精度的资料处理，可产生一个完整地、准确地反映地质体时空的三维数据体，可输出多种水平切片及垂直剖面，为煤层形态、构造及煤层结构变化趋势等提供各项资料，为矿井生产提供可靠的地质依据，使煤矿生产取得明显的经济效益。15.什么是趋肤深度，主要与那些因素有关？答：电场沿Z轴方向前进1/b距离时，振幅衰减为1/e倍。习惯上将距离δ＝1/b称为电磁波的趋肤深度。电磁波的趋肤深度随电阻率的增加和频率的降低而增大。所以，为了进行深部地质调查应采用较低的工作频率。16.地震波在岩石中传播速度有何特征？影响地震波速的因素是什么？岩浆岩和变质岩的波速一般比沉积岩波速大；沉积岩中，灰岩的波速又比砂岩和页岩的速度大；即使同一种岩石，其波速也有较大的变化范围；埋藏深时代老的岩石要比埋藏浅时代新的岩石波速大。影响因素有：岩石的孔隙度—孔隙度增大，速度降低、岩石的生成时代和埋藏深度等、低速带。17、煤田地质中物探方法的应用。方法：重力勘探，电法勘探，磁法勘探，地震勘探，地球物理测井，遥感技术1重力勘探：用于深部构造，区域构造，施工简便，成本低；用于区域普查阶段，可探明地层结构，基地起伏，划分区域构造，可以圈定含煤盆地以及沉积岩内部构造。2磁法勘探：主要用于寻找磁性矿产，地质填图，研究大型地质区域构造；操作方便，成本低，精度也低。用来研究基地构造，岩浆岩沉积岩和变质岩的分布。3电法勘探：场源种类