地球物理勘探概论期末复习.pdf

地球物理勘探概论 第一章岩(矿)石物性与各类矿床的地球物理特征 1.1.岩矿石密度的影响因素岩矿石密度的影响因素: : a 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；主要影响岩浆岩 b 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分；主要影响沉积岩 c 岩石所承受的压力等。变质岩与以上均有关 2.2.岩矿石的磁性岩矿石的磁性 抗磁性、顺磁性、逆磁性 3.3.岩石的剩余磁性岩石的剩余磁性 a 热剩余磁性（TRM） ：在恒定磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下， 在 通过居里温度时受磁化所获得的剩磁（1）强度大，大致正比于外磁场强度，并同外磁场方向一致。 因此,火成岩的天然剩余磁化强度方向,代表了成岩时的地磁场方向。 （2）具有很高的稳定性，热剩 磁的弛豫时间长。 （3）实验证明，总热剩磁是居里温度至室温各个温度区间的部分热剩磁之和。 即 热剩磁服从叠加定律（特里埃第一定律） 。 （4）热退磁过程也服从叠加定律（特里埃第二定律） 。 b 碎屑剩磁（DRM）沉积岩中从母岩剥蚀带来的碎屑颗粒，其中磁性颗粒（磁铁矿等）在地磁场作 用，会沿地磁方向定向排列，沉积物固结成岩石，保存下来的磁性称为碎屑剩余磁性（沉积剩余磁 性，简称碎屑剩磁） 。 （1）强度正比于定向排列的磁性颗粒数目,比热剩磁小得多。 （2）形成碎屑剩 磁的磁性颗粒来自火成岩,这些颗粒的原生磁性来自热剩磁，因此，碎屑剩磁比较稳定。 （3）等轴 状颗粒，其碎屑剩磁方向和外磁场（地磁场）方向一致。 化学剩磁（CRM） 在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程（重结晶） 或化学过程（氧化还原）所获得的剩磁，称为化学剩余磁性（简称化学剩磁） 。 （1）在弱磁场中, 其强度正比于外磁场强度。 （2）有较高的稳定性。 （3）在相同磁场中,化学剩磁强度只有热剩磁的 几十分之一，但大于碎屑剩磁强度。 粘滞剩磁（VRM）岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下，随时间的推移，其中原来定向排列的 磁畴，逐渐地弛豫到作用磁场的方向，这一过程中所形成的剩磁称为黏滞剩余磁性。 a 强度与时间的对数成正比。 b 随温度增高，黏滞剩磁增大。 等温剩磁（IRM）在常温没有加热情况下，岩石受外磁场的作用（如闪电作用） ，获得的剩磁称等温 剩余磁性，其大小和方向随外磁场变化。 4.4.各类岩石剩余磁性的成因各类岩石剩余磁性的成因 a 火成岩剩磁的成因热剩磁是形成火成岩原生剩磁的原因。 b 沉积岩剩磁的成因沉积岩的剩余磁性，是通过沉积作用和成岩作用两个过程形成的。前者形成碎 屑剩磁，后者成岩作用经氧化和脱水过程,获得化学剩磁。故,沉积岩的剩磁系碎屑与化学剩磁。 c 变质岩剩磁的成因变质岩的剩余磁性与其原岩有关。由火成岩变质生成的正变质岩，它可能有热 剩磁，由沉积岩变质生成的副变质岩，它可能有碎屑剩磁与化学剩磁。 5.5.激发极化效应激发极化效应/ /激电效应激电效应：在充电和放电过程中由于电化学作用产生随时间缓慢变化的附加电场 现象，称为激电效应（激发极化效应） 。 重力勘探重力勘探：是以地壳中不同岩（矿）石之间的密度差异为基础，通过观测和研究天然重力场的变化 规律，以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。 磁法勘探磁法勘探： 是利用地壳内部各种岩(矿)石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产， 查明地下 地质构造的一种地球物理勘探方法。 电法勘探电法勘探： 是以岩石或矿石与围岩之间的电性差异为基础， 对天然产生的或人工建立起来的电场或 电磁场的空间的或时间的分布特征进行观测，以查明地质构造和有用矿产的一种物探方法。 地震勘探地震勘探：是通过观测和研究人工地震（炸药爆炸或锤击激发）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 第二章重力勘探 1.1.重力场：重力场：地球周围有重力作用的空间称为重力场 2.2.获得探测对象重力场须具备的条件获得探测对象重力场须具备的条件 a.探测对象与围岩要有一定的密度差 b 岩层密度必须在横向上有变化， 即岩层内部有密度不同的地质体存在， 或岩层有一定的构造形态。 c 剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模） d 探测对象不能埋藏过深 自由空间异常经过了高度校正和正常场校正，布格重力异常经过了地形校正、布格校正（高度校正 和中间层校正） 、正常场校正 4.4.各种校正的作用各种校正的作用 a.正常场（纬度）校正：消除测点与基点间纬度差异而造成的重力变化； b.地形校正：消除测点附近地形起伏对重力观测结果数据的影响； c.中间层校正：消除测点基准面与基点基准面之间水平中间层的重力影响； d.高度校正：消除测点相对于基点的高程差而造成的重力数值变化。 5.5.重力异常正演重力异常正演-剖面图及平面等值面图剖面图及平面等值面图 无限长均匀水平圆柱体 6.区域异常区域异常是叠加异常中的一部分，主要是由分布较广的中、深部地质因素引起的重力异常。这种 异常特征是幅值较大，范围也较广，但水平梯度小。局部异常局部异常是叠加异常中的一部分，主要是指相 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， 异常水平梯度相对较大。 由于 局部异常是从布格异常中去掉区域异常后剩余部分，故局部异常也称剩余异常。 7.断裂构造在平面等值线图上的识别标志 第三章第三章磁法勘探磁法勘探 1.1.地磁场地磁场：存在于地球周围的具有磁力作用的空间，称地磁场。它是由基本磁场、变化磁场和磁异 常三部分组成。 2.2.地磁要素地磁要素：总场强度 T，垂直分量 Z，水平分量 H，北向分量 X，东向分量 Y，地磁偏角 I，磁偏 角 D 3.3.地磁要素是按一定的规律分布在地表的：地磁要素是按一定的规律分布在地表的： （1）等 Z 线、等 H 线（等 I 线）都大致平行于地理纬线（2）在赤道附近（磁赤道上） ，垂直分量 Z 和磁倾角 I 为零，水平分量 H 最大，地下介质在这里被“水平磁化” 。随着纬度的增大，Z 和 I 的绝对值也增大，而 H 逐渐减小。 （3）在北半球 T 向下，I 为正；在南半球 T 向上，I 为负。地下 介质在这里被“倾斜磁化” （4）在两极附近某处，I 达到90，H 为零，Z 的绝对值最大，它们 就是地球的磁极。在地理北极附近的叫“磁北极” ，它具有 S 极的极性；在地理南极附近的叫“磁 南极” ，它具有 N 极的极性。处于这两个磁极附近的地下介质被“垂直磁化” 4.4.磁异常磁异常：实践证明，在消除了各种短期磁场变化之后，实测地磁场与正常磁场的主磁场之间仍然 存在着差异，这个差异称为磁异常 5.5.有效磁化强度矢量：有效磁化强度矢量：我们假设磁性体为均匀磁化且不考虑退磁和剩磁，磁体的总磁化强度矢量 为 M，Ms 为 M 在 XOZ(观测剖面)的投影（分量） ，为有效磁化强度矢量。在空间坐标系中，M 可分解 成 Mx、 My 和 Mz 三个分量。 其中 Mx 与 Mz 的合成矢量 Ms 称为有效磁化强度 （或剖面磁化强度） ， Ms 与 x 轴正向的夹角 i，称为有效磁化倾角。 6.6.磁异常的正演磁异常的正演-剖面图及平面等值面图剖面图及平面等值面图 7.7.磁异常的转换处理磁异常的转换处理 步骤及作用步骤及作用 a.化极，将异常化到同一“标准”来对比 b.延拓（上延和下延） ，用于异常划分和形状判断 c.方向导数，用于磁性界面的划分。 d.圆滑滤波与区域场局部场分离 目的：目的： a.使实际异常满足或接近解释理论所要求的假设条件。如曲化平，异常分离等； b.使实际异常满足解释要求。如分量转换，化极，频谱特征等； c.突出异常的某一特征。如上延压制浅部干扰，方向滤波或方向导数相对突出某一走向的异常 特征。 8.8.断裂的磁异常特征主要有：断裂的磁异常特征主要有： 线性异常带； 串珠状异常带； 异常轴线发生水平错动； 异常强度和宽度发生变化； 雁形排列的异常带； 不同特征磁场的截然分界等。 第四章第四章电法勘探电法勘探 1.1.电阻率的装置系数电阻率的装置系数 2,2,视电阻率视电阻率 MN MN s j j 0 3.3.电剖面法电剖面法: :电剖面法是电阻率法中的一个大类。 特点：采用不变的供电极距，并使电极装置沿观测剖面移动，逐点观测视电阻率的值，由于供 电极距不变，探测深度就可以保持在同一范围内，因此，电剖面法了解的是沿剖面方向，地下某一 深度范围内不同电性物质的分布情况。 分类：1 联合剖面法，2 对称剖面法，3 中间梯度法。 联合剖面法联合剖面法非常适合寻找产状陡倾产状陡倾的层状层状或脉状地质体脉状地质体（当供电极距大于这些地质体的宽度时， 可以把它们视为脉状良导体） 。虽然利用联合剖面法在直立高阻薄脉上也有异常显示，但其效果比 在直立低阻薄脉上差，加之与其它对高阻薄脉同样有效的电剖面方法相比，它的效率又低，因此， 一般都不用联合剖面法寻找高阻地质体。 联合剖面法优缺点联合剖面法优缺点 优点优点： 由两个三极装置两个三极装置组成，可以提供较为丰富的地质信息，分辨能力强分辨能力强，异常明显异常明显等，并且可 以定性判断良导薄脉体的脉顶位置及脉的倾向。出现“正交点正交点” 缺点：缺点： 有无穷远极，野外工作中装置笨重，地形影响大有无穷远极，野外工作中装置笨重，地形影响大。 适用范围适用范围： 此方法可用于寻找产状陡倾产状陡倾的层状层状或脉状低阻体脉状低阻体或断裂破碎带断裂破碎带，划分岩层的直立接触 面等 中间梯度法特点中间梯度法特点： （1）利用均匀场均匀场勘探。 （2）装置系数 K K 不是恒定不是恒定的，而是逐点变化的； （3） 由于 AB 供电极距大， 不仅在 AB 连线的中部， 同时在连线两侧 1/6AB 范围内电场均近似于均匀电场， 具有“一线供电，多线测量一线供电，多线测量”的优点，效率较高效率较高。 应用范围：应用范围：中间梯度法主要用来寻找产状陡倾产状陡倾的高阻薄脉高阻薄脉（如石英脉、伟晶岩脉等） 优点优点： 装置简单装置简单，寻找产状陡倾产状陡倾的高阻薄脉的效率高，并具有“一线布极一线布极，多线测量多线测量”的特点” 。 缺点：缺点： 应用面较窄应用面较窄，低阻异常不明显，一般不用此方法寻找低阻 对称四极剖面法对称四极剖面法的实际应用： 研究覆盖层下的基岩起伏（向斜或背斜研究覆盖层下的基岩起伏（向斜或背斜） 、划分接触带、以及寻找、划分接触带、以及寻找 厚岩（矿）层等地质填图和普查工作中。厚岩（矿）层等地质填图和普查工作中。 优点：优点： 应用范围较广，应用范围较广，PsPs 曲线比较简单（高阻上方曲线值升高，低阻上方曲线值降低曲线比较简单（高阻上方曲线值升高，低阻上方曲线值降低） ，不需要，不需要 无穷远极，野外工作较轻便。无穷远极，野外工作较轻便。 缺点：缺点： 对某些特定的地质体的勘察效果不太理想勘察效果不太理想，如对良导薄脉体的反映不如联合剖面法明显， 且对于高阻薄脉体又不如中间梯度法经济，因此一般不用此方法寻找高阻薄脉体和良导薄脉体 。 学会 H、A、K、Q 四种曲线的画法。 4.4.电测深法电测深法 尾支：第 n 层电阻率n 有限：AB/2 足够大，测深曲线尾支出现以n 为渐近线水平直线。 第 n 层电阻率n 趋近于无穷大：AB/2 足够大， 测深曲线尾支出现与横坐标为 45夹角的渐近线。 第 n 层电阻率n 趋近于零： AB/2 足够大，测深曲线尾支以 0 为渐近线水平直线。 等值现象：三层地电断面：S 等值现象（H 型、A 型断面）和 T 等值现象（K 型、Q 型断面） 。 5.5.充电法充电法：是对地面上、坑道内或者钻孔中已经揭露的良导体直接充电，通过观测其充电场的空间 分布来了解矿体规模大小和赋存状态的电法勘探方法。属传导类、主动源直流电法 充电法应用的条件充电法应用的条件 a.探测对象的电阻率1 应远远小于围岩电阻率2； b.围岩岩性比较单一，地表介质电性均匀稳定，地形起伏不大； c.埋于地下的充电体必须有露头，或是天然露头或是人工露头（浅井、泉眼、钻孔、坑道等） 工作方法：工作方法： a.a.电位法电位法N 极置于距充电体足够远的某一固定基点上。M 极沿测线逐点移动，观测各测点 相对于固定基点的电位差，即为该点的电位值 U，为了消除电流变化的影响对电位值进行电流 归一，用 U/I 表示。 b.b.电位梯度法电位梯度法MN 置于同一测线上，保持相对位置和间距不变，沿测线逐点移动，计算电位 梯度U / x = U /MN，进行电流归一后表示为U /IMN c.c.追索等位线法追索等位线法布置充电点，以充电点为中心，布设夹角为 45的辐射状测线，距充电点 由近及远分别已一定间隔追索等位线。固定电极 N 放在某一测线的一定位置上，在相邻测线上 移动 M 极寻找以 N 极点的等位点（UMN=0） ，记录该点位置，将各等位点连接成等位线。 充电法的应用充电法的应用 a.确定已揭露（或出露）矿体隐伏部分的形状、产状、规模、平面分布位置及深度 b.确定已知相邻矿体之间的连通关系 c.在已知矿附近找盲矿体 d.利用单井测定地下水的流速、流向 e.研究滑坡及追踪地下金属管线 6.6.电磁法电磁法 第五章第五章地震勘探地震勘探 1.地震勘探地震勘探：是通过观测和研究人工地震（炸药爆炸或锤击激发）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 2.波前原理波前原理（也叫惠更斯原理也叫惠更斯原理） ：即介质中传播的波，其波前面上的每一个点，都可以看作是波向 各个方向传播的波源（点震源） 3.费马定理：地震波总是沿地震射线传播，以保证波到达某点时所用的旅行时间最少，地震波的这 一传播特性称之为费马定理（又称射线原理或最小时间原理） 。 4.振动图：某一观测点上质点的位移随时间的变化曲线 5.波剖面图：某一时刻，距离震源一定范围内个质点的振动情况 5.地震波分为地震波分为体波（纵波 P 最快和横波 S）和面波（瑞利波 R 和勒夫波 L） 纵波（波） ：弹性介质发生体积形变（拉伸或压缩形变）所产生的波动。 横波（波） ：弹性介质发生切变时所产生的波动。 瑞利波（rayleigh 波） ：沿介质和大气层接触的自由表面传播的面波。 勒夫波（love 波） ：沿两种弹性介质分界面传播的面波。 6.斯奈尔定律：斯奈尔定律： sin/V1=sin/V2 7.7.时距曲线时距曲线： 沿测线各个观测点所观测到的地震波的波