地球物理学第1课绪论

1、地球物理学,张照录 ,教学计划安排,学时：48 绪论:2学时； 重力勘探: 12学时； 磁法勘探: 12学时； 电法勘探: 10+8学时； 综合地质地球物理方法:2学时； 复习考试：2学时,成绩评定： 考试平时成绩 实验+考勤课后作业（及课堂表现） （30） 期末考试（70）,教学计划安排,教学要求,1、全勤上课 2、按时完成作业 3、课堂纪律严格遵守 不迟到 不开手机 不乱讲话 4、教学参考书要看,教学参考书,1、刘光鼎院士领导的，由中国地质大学（北京）编写、地质出版社出版的地球物理系列教材： 曾华霖：重力场与重力勘探 管志宁：地磁场与磁力勘探 李金铭：地电场与电法勘探 姚 姚：地震波场与地

2、震勘探 程业勋：核辐射场与放射性勘查 尉中良：地球物理测井 刘光鼎：地球物理场与地球物理勘探 超星图书馆基本都有,教学参考书,2、高职高专教材： 钱桂兰等：普通物探 超星图书馆有,教学参考书,3、国外经典教材： W.M. Telford L.P.Geldart R.E.Sheriff：Applied Geophysics 陈石等译,网络教学资源,绪 论, 地球物理学的实质 地球物理方法与地质方法的异同点 地球物理方法的特点 地球物理方法的分类 地球物理方法的应用条件及应用范围 物探勘查方法技术展望 物探工作的过程,一、地球物理学的实质,地球物理学在本质上是一门观测科学，需要采集大量的有效数据，

3、可靠数据和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。 顾功叙,秦馨菱等老一代地球物理学家经常说:“地球物理学是一门观测科学”,“地球物理学是以观测和实验为基础的科学”。 地球物理仪器是关键,本课程偏重于应用地球物理学（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，达到地质调查目的的一种应用科学。,一

4、、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，就能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的关系，,一、地球物理学的实质,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）,一、地球物理学的实质,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

5、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）,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

6、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,各方法的概念、用途、特点,重力勘探 以岩、矿石间的密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律来解决地质问题的方法。 用途：地质构造； 寻找密度差异大的矿产等； 工程地质问题。 特点：理论成熟，快速。 但应用范围小，地形改正工作量大。 仪器贵重,磁法勘探 以岩、矿石间的磁性差异为基础，通过观测与研究天然及人工磁场的变化规律来解决地质问题的方法。 用途：寻找磁铁矿（直接找矿）； 寻找含磁性矿物的各种矿产； 地质填图； 地质构造等。 特点：理论成熟，轻便、快速、成本低 。 但应用范围不够

7、广。,各方法的概念、用途、特点,电法勘探： 以岩、矿石间的电性差异为基础，通过观测与研究天然及人工电场的时空变化规律来解决地质问题的方法。 用途：地质构造； 寻找油气田、煤田； 寻找金属与非金属矿产； 水、工、环地质问题等。 特点：三多：参数多，场源多，方法多； 二广：应用空间广，应用领域广。 但受地形及外部电磁场干扰大。,各方法的概念、用途、特点,地震勘探： 以岩、矿石间的弹性差异为基础，通过观测与研究地震波的时空变化规律来解决地质问题的方法。 用途：地层分层； 地质构造； 寻找油气田、煤田； 工程地质问题等。 特点：探测深度大，精度高。但要放炮，工作难度大，破坏环境。,各方法的概念、用途、

8、特点,放射性勘探 以某些元素具有天然和人工激发的核辐射特性为基础，通过观测与研究核辐射场的时空变化规律来解决地质问题的方法。 用途：放射性铀、钍矿； 与放射性元素伴生的稀有、稀土、钾盐矿； 寻找油气田、煤田； 寻水； 构造； 环境监测等。 特点：不受环境干扰，高效、方便、低成本、可确定矿石品位等优点。但探测深度浅。,各方法的概念、用途、特点,放射性勘探的分类 天然核辐射法：测量法； 测量法。 人工核辐射法：x射线荧光法； 中子法； 光核反应法。,各方法的概念、用途、特点,地热勘探 以岩、矿石间的导热性差异为基础，通过观测与研究地热场的时空变化规律来解决地质问题的方法。 用途：地热田； 地质构造

9、； 预测油气远景区； 间接预测金属矿； 预测矿山热害等。 特点：可用航空照片、红外照片方法测温，快速、高效。但受气候、环境干扰大。,各方法的概念、用途、特点,1.地面物探；,2.航空物探；,3.海洋物探；,4.井中物探。,2、按工作环境分类,（1）石油物探：主要勘察石油和天然气的储存位置和储存状态； （2）煤田物探：主要解决煤田地质构造和煤层分布问题； （3）金属与非金属物探：主要寻找各种固体矿产，如铜、铁、铅、锌等； （4）工程物探：解决各种岩土工程勘察问题，如地基勘察、桥梁、隧道、水库等的选址，地下管线探测等； （5）放射性物探：寻找放射性铀、氡等与核工业有关的材料。,3、按探测对象分类,

10、（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、地热测量法、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）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、

11、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,五、 物探的应用范围及应用条件,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、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

12、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。,五、 物探的应用范围及应用条件,（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。,五、 物探的应用范围及应用条件,获得物性参数； 进行方法（装置）有效性试验； 注重设计； 测区范围、工作量、网度、仪器（精度）要合适； 物探有间接性、多解性、误差性、探索性； 推断解释客观； 注重运用综合物探方法； 注重运用地、物、化、遥综合方法； 验证异常（依据：测量定位

13、要准，作精测剖面等）方法要合适得当； 要客观正确地看待物探。,五、 物探的应用范围及应用条件,(三)应用物探法注意事项,六、物探勘查方法技术展望,、自身方法技术不断提高 仪器精度的提高、功能不断增强： 计时精度高：达nsps（10-9-10-12S）级； 灵敏度高：重力仪达0.01mgal、磁力仪达0.01nT =10-11T、电法仪电位观测达0.01V =10-8V； 功能强：同一仪器可实现电、磁、地震功能、 记录、显示、计算处理、成图等功能、 计时、同步、无线传输、GPS定位等； 体积小：PDA 做控制器。,六、物探勘查方法技术展望,、自身方法技术不断提高 理论不断完善： 数学推导： 由人工推导 计算机推导 人工和计算机联合推导； 维数： 一维 二维 三维方向发展,六、物探勘查方法技术展望,、应用领域将更加广阔 地质勘查解决的问题更多； 水、工、环境物探； 灾害物探； 城市物探； 考古物探； 军事等方向发展,六、物探勘查方法技术展望,、应用空间将更加宽广 向航空方向发展； 向海洋方向发展，水面物探，海底物探； 向地下方向发展，探测深度不断增大； 向立方体探测方向发展；,六、物探勘查方法技术展望,、应用效果将更加好 理论更完善 技术水平更高 数据处理能