《地球物理学概论》知识点

1、、名词1.1.正演（问题） ：根据地下地质构造的特征、地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和 物性参数来研究相应地球物理场的变化特征。2.2.反演（问题）：根据地球物理场的变化特征来推断地下地质构造特征、 地质体的赋存状态 状、产状、空间位置）和物性参数3.3.重力勘探： 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。4.4. 零长弹簧：5.5.零点漂移：在实际观测中，由于重力仪本身的弹性疲劳、温度补偿不完全以及日变等因素的 影响，会使读数的零点值随时间而变化，这个变化称为零点位移。6.6.重力场强度：在地球上某一位置上单位质量的质点所受到的重力。7.7.大地

2、水准面： 人们将平均海平面顺势延伸到陆地下所购沉的封闭曲面视为地球的基本面， 称其为大地水准面。8.8.重力异常 : : 指地下物体密度分布不均匀引起的重力随空间位置的变化。在重力勘探中，将由 于地下岩石矿物密度分布不均匀所引起的重力变化或地质体与围岩密度的差异引起的重力 变化称为重力异常。9.9.自由空间重力异常：对所测得的重力异常只做高度和正常场校正。10.10.布格重力异常：对所测得的重力异常做高度校正、中间层校正和正常场校正。11.11.均衡重力异常：对自由空间异常进行中间层校正、局部地形校正和均衡校正所得。12.12.三度体 : :要求各个方向均为有限量的地质体13.13.二度体：对

3、于某一方向而言是无限延伸的，要求在这个方向上的埋深、截面形状、大小和物 性特点均稳定不变的物体。14.14.特征点法： 利用实测重力异常曲线的半极值点或具有其他特征的点进行矿体形态和产状的计 算成为特征点法。15.15.磁法勘探：利用地壳内各种岩（矿）石间磁性差异多引起的磁场变化（称为磁异常）来寻找 有用矿产和查明地下地质构造的一种物探方法。16.16.磁异常：地壳内各种岩（矿）石间磁性差异引起的磁场变化。17.17.磁场强度：单位电荷在磁场中所受到的力。18.18.磁感应强度：磁化磁场 T T 与附加磁场 TT的合成量称为磁感应强度。19.19.磁化率：物体被磁化的难易程度。20.20.地磁

4、异常：消除了各种短期磁场变化以后，实测地磁场与基本磁场（即正常磁场）间还存在 着差异，这个差异称为地磁异常。地磁异常实际上就是递延岩、矿体或地质构造受地磁场磁 化后，在其周围空间形成、并叠加在地磁场上的次生磁场。它也属于内源磁场。21.21.剩余磁化强度：岩矿石形成时，受当时地磁场磁化获得的磁化强度被保留下来的部分，称为 剩余磁化强度。22.22.有效地磁场： 正常地磁场在观测剖面内的分量定义为有效地磁场。23.23.有效磁化强度：磁化强度在观测剖面内的分量定义为有效磁化强度。24.24.电法勘探： 根据地壳中不同岩层之间岩石与矿质之间存在的电磁性质差异， 通过 观测 天然存在的或由人工建立的

5、电场、 电磁场分布来研究地质构造寻找有用矿产 资源， 解 决工程、环境、灾害等地质问题的一类物探方法。25.25.电阻率法： 以不同岩石之间导电性差异为基础， 通过观测和研究人工电场的地下分布规律实 现解决各种地质问题的一组勘探方法。26.26.电场强度：单位电荷在电场中受到的作用力。27.27.电流密度：在电流方向上，单位横截面积的电流强度。28.28.视电阻率：地下介质非均匀时，仍采用公式 来测定电阻率，由于非均匀体的存在，电流 场的分布畸变，新计算出的数值不能代表岩石的真实电阻率。则称这个值为视电阻率、知识要点1.1.简要说明大地水准面的三级近似。1 1）一级近似：半径近似等于地球半径的

6、圆球（R=6367kmR=6367km ）2 2）二级近似：旋转椭球体，旋转椭球面，赤道半径稍长。3 3）三级近似：梨形体面，北极高出1010 多 m m,南极下凹 2020 多 m m。2.2.简要说明重力（重力加速度）在空间上变化的原因。1 1） 地球的形状地球不是一个正球体,是近似两级压缩的扁球体,地表又是起伏不平的, 这将引起约6000mgal6000mgal 的重力变化。2 2） 地球的自转地球绕某一固定轴旋转,使重力有 3400mgal3400mgal 的变化3 3） 地壳密度不均匀将引起几百 mgalmgal 的重力变化。4 4） 其他因素日月的吸引 0.3mgal0.3mgal

7、 ;地球自身的变化 O.lmgalO.lmgal。 故主要原因在地球的形状及其自转3.3.请简要回答重力异常的概念、计算公式及重力异常的物理意义。概念：指地下物体密度分布不均匀引起重力随空间的变化。在重力勘探中,由于地下岩矿石密度不均匀或者地质体与围岩的密度差异引起的重力变化。公式： 物理意义：剩余质量所产生的引力在正常重力方向的分量。4.4.简述重力测量值的主要改正项，并简要说明各改正项的计算方法。 自由空间重力异常的改正项是高度改正 布格重力异常的改正项是高度改正和中间层改正计算方法：1 1）高度改正：2 2）中间层校正：5.5.简述布格异常、均衡异常和自由空间异常的概念。 见名词解释 9

8、 9、 1010、11116.6.密度均匀球体的重力异常。7.7.密度均匀水平圆柱体的重力异常。8.8.重力异常定量解释的主要方法及其特点。9.9.基于密度均匀球体异常曲线的反演分析。10.10.决定重力异常的主要地质因素。1 1） 地壳厚度的变化 当地壳增厚时，相当于莫霍面下高密度的上地幔埋深增大， 故显示重力低；反之， 地壳减 薄时，相当于上地幔埋深减小，故显示重力高。（地形海拔越高，地壳越厚，布格重力异常就越低） 布格重力异常不仅与地壳厚度有明显的对应关系，与地形也有明显的对应关系，一般在 海洋显示重力高，在大陆显示重力低。除了地壳厚度的变化之外，地壳深部及上地幔物质密度的不均匀性，也会

9、导致重力异常 的变化。这种变化在研究地壳深部构造时特别值得注意。2 2）结晶基岩内部成分、构造和基地的起伏 基地内部成分和构造不仅引起重力异常 （埋深较浅局部地区与埋深较深局部地区，者可在凹陷内测得），还经常伴随有条带状眼神的磁异常。可以根据这些特征辨认出它们与 基地褶皱的关系。3 3）沉积岩的成分和构造 沉积岩内部不同岩性和不同时代的岩石往往存在着密度差异。 因此， 在沉积岩系内可能 存在不止一个密度分界面，并且它们往往与地质界面相吻合。4 4）金属矿产及其它矿产的赋存 大多数金属矿，特别是致密状矿体，一般与围岩有1-31-3 克/ /厘米3的密度差。但因矿体不大，股引起的异常较微弱，多数仅

10、十分之几毫伽，个别达几毫伽，分布范围也很小。11.11.简述等轴状重力高（低）的基本特征、对应的几何形体及可能反映的地质因素。1 1）等轴状重力高但后1基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，异常值中心部分高，四周低，有极大值点。相对应的规则几何形体： 剩余密度为正值的均匀球体、铅直圆柱体，水平截面接近正多边形的铅直棱柱体。 可能反映的地质因素： 囊状、巢状、透镜体状的致密金属矿体，如铬铁矿、铁矿、铜矿等；中基性岩浆（密度较高 ）的侵入体，形成岩株状，穿插在较低密度的岩体或地层中；高密度岩层形成的穹窿、 短轴背斜等；松散沉积物下面的基岩 （密度较高 ）局部隆起；低密度岩层形成的向斜或凹陷

11、内 充填了高密度的岩体，如砾石等。2 2）等轴状重力低1基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，异常值中心低，四周高，有极小 值点。2相对应的规则几何形体：剩余密度为负的均匀球体、铅直圆柱体、水平截面接近正多 边形的铅直棱柱体等。3可能反映的地质因素：盐丘构造或盐盆地中盐层加厚的地段；酸性岩浆（密度较低）侵入体，侵入在密度较高的地层中；高密度岩层形成的短轴向斜；古老岩系地层中存在的巨大 溶洞；新生界松散沉积物的局部增厚地段。12.12.简述条带状重力高（重力低）带的基本特征、对应的几何形体及可能反映的地质因素。1 1）条带状重力高 （重力高带 ）1基本特征：重力异常等值线延伸很大或闭合成

12、条带状，等值线的值中心高，两侧低， 存在极大值线。2相对应的规则几何形体：剩余密度为正的水平圆柱体、棱柱体和脉状体等。3可能反映的地质因素： 高密度岩性带或金属矿带； 中基性侵入岩形成的岩墙或岩脉穿插在较低密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴背斜、长垣、地下的古潜山带、地垒 等；地下的古河道为高密度的砾石所充填等。2 2）条带状重力低 （重力低带 ）1基本特征： 重力异常等值线延伸很长， 或闭合成条带状， 等值线的值中心低， 两侧高， 存在极小值线。2相对应的规则几何形体：剩余密度为负的水平圆柱体，棱柱体和脉状体等。3可能反映的地质因素：低密度的岩性带，或非金属矿带；酸性侵入体形成的岩墙或

13、岩 脉穿插在较高密度的岩石或地层中；高密度岩层形成的长轴向斜、地堑等；充填新生界松散 沉积物的地下河床13.13.简述重力梯级带的基本特征、对应的几何形体及可能反映的地质因素。重力梯级带1基本特征：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。2相对应的规则几何形体：垂直或倾斜台阶。3可能反映的地质因素：垂直或倾斜断层、断裂带、破碎带；具有不同密度的岩体的陡 直接触带；地层的拗曲。14.14.艾里地壳均衡假说。假定地球最上部的地壳是一个低密度的 “壳”，上覆于一个高密度的底层，这个 “壳”及底 层具有均匀的密度，并假定比较硬的 “壳”或岩石圈漂浮在流体底层 （即软流圈 ）上面。 按照

14、这个假说的最初的形式， 这个低密度壳的底部同于坚硬的岩石圈与软弱的软流圈之 间的边界。 由低密度壳的厚度变化实现这一补偿，即山脉下伏了比通常厚的地壳（一个山根 ），而海洋下伏了比通常薄的地壳（一个反山根 ）。在忽略了地球曲率情况下的均衡条件为r Hc/（s c）式中: : r r 为山根的深度， H H 是地形的高程，是“壳”的密度，是底层的密度。 cs15.15.均衡校正的过程。选定均衡模式 普拉特模型认为在一定的深度上存在一个压力相等的均衡面，应该把高出水准面的高山 物质注入均衡面和大地水准面之间。艾里均衡漠型是根据液体的浮动原理， 认为山有山根， 高出水准面的物质应该均匀地注入岩浆面下面

15、的山根内，使这部分密度和地壳密度一致。从物理意义上看，艾里模式较易为人们接受，不过实际计算补偿时，艾里与普拉特两种 模式所得结果相差无几。具备全球的山高及海洋深度数据地壳平均厚度 T T、均衡补偿深度 D D 以及上地幔密度可由其它地球物理观测来给定。16.16.偶极子的位和磁场强度。17.17.简述地磁要素的组成，并绘出其示意图。18.18.基于均匀磁化球体（位于球心的磁偶极子）的地磁场分析。磁法勘探 第三章 第二节 磁性体的磁场计算19.19.简述地磁场的结构。 地磁场由稳定磁场和变化磁场组成。1 1） 稳定磁场由地心磁偶极子场（或均匀磁化场） 、大陆磁场（由大陆的存在引起的磁场异常） 、

16、区域磁异 常和局部磁异常叠加而成。2 2） 变化磁场A A 长期变化 源自地球内部变化，随时间、地理位置而变化，周期长。 特点：地磁极的西向漂移、地球磁矩 M M的缓慢衰减。B B 短期变化a a 平静变化：有一定周期且连续出现太阳日变化：周期 2424 小时，依赖于地方太阳时，白天变化大，夜间变化小 太阴日变化：周期 1212 小时 2525 分，依赖于地方太阴时，幅度小 b b 扰动变化：偶然发生，持续一段时间便消失如：磁暴、地磁脉动20.20.简述铁磁性物质的磁化率特征。 在弱外磁场作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗、顺磁性物质的磁化率 大很多。其特征如下：1 1）磁化强

17、度与磁化场呈非线性关系，对未磁化样品施加磁场H Hs,而后减至零；反向由零减至 -H-Hs,再由-H-Hs增至 H Hs,变化一周。其磁滞回线表明铁磁性物 质的磁化强度随磁化场变化，呈不可逆性。2 2） 当温度升高时铁磁性物质磁化率逐渐增加,临近居里点时达到极大值；然后急剧下降, 趋于零。 居里点为铁磁性物质的磁化强度陡然降低,物质由铁磁性转为顺磁性的温度。H H 的作用。随 H H 值由零增至3 3） 铁磁性物质的基本磁矩为电子自旋磁矩,轨道磁矩基本无贡献。21.21.简述火成岩、沉积岩及变质岩的磁性特征。火成岩的磁性（1 1） 酸性、中性、基性、超基性 由酸性到超基性二氧化硅逐渐减少,而铁

18、磁性矿物由酸性到超基性逐渐增加。（2 2） 同一成分火成岩,侵入岩与喷射岩磁性不同,喷射岩磁性变化大,剩余强度大,基性 岩最特殊,存较大的剩余磁化强度。（3 3）不同时代火成岩也不同,且同一岩体的不同位置也不同。（4 4）火成岩具有较大的剩余磁化强度。沉积岩的磁性 含铁磁性矿物少,一般看作微磁性或无磁性。变质岩的磁性 变质岩的磁性一般与变质前岩石磁性有关。 常以为变质岩磁性介于火成岩 与沉积岩之间,不确定,因为变质岩成分有的接近于火成岩,有的接近于沉积岩22.22.简要回答剩余磁性的主要类型及其成因。1 1） 热剩磁经高温（居里点以上） 作用生成的火成岩和磁性矿体, 往往具有较大的剩余磁化强度

19、。 用“温 差顽磁性” 解释 当岩石在地磁场中从某一定的温度冷却下来所得到的剩余磁化强度M Mrt。一般温差顽磁性的方向与所受的磁场方向一致。2 2） 沉积剩磁又称为 “碎屑剩磁 ”。组成沉积岩的磁性颗粒在缓慢沉积过程中,就按当时的磁场方向排列起 来,固结成岩石仍保持这种排列而获得的磁性 剩余磁性。其剩余磁化强度 M Mr与形成沉 积岩时代的地磁场方向一致。3 3） 化学剩磁 在一定的磁场中,某些磁性物质在其居里点以下的温度经过化学过程或相变过程而形成的剩余磁化强度化学剩磁。如变质岩在成岩过程中，低温重结晶的构造重力场作用，原有的和变质形成的磁性颗粒在地磁场作用下发生的重新定向排列。如磁铁矿转换成赤铁矿，化学剩磁在沉积岩与变质岩中比较普遍，强度小，但稳定对 研究沉积岩和变质岩