01-地球物理勘探-绪论

教材与主要参考书1、《工程与环境物探教程》，

雷宛.地质出版社，2006。2、《地震勘探原理》，陆基孟编编.北京：石油工业出版社，1982。3、《煤田电法勘探》，李志聃.徐州：中国矿业大学出版社，1990。4、《重力场与重力勘探》，曾华霖.北京：地质出版社，2005。5、《地磁场与磁力勘探》，管志宁.北京：地质出版社，2005。6、《地球物理测井教程》，周远田编.武汉：中国地质大学出版社，1999。

1、物探论坛

2、精准石油论坛3．科学网论坛-地质/地球化学/地球物理板块

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4．华夏土地论坛/web/?action-forumdisplay-fid-1035.中国矿业论坛

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评价方式考试60％＋作业和实习报告30％＋平时表现10％考试方式为百分制的闭卷考试。合理的意见及建议加分。教学方式：课堂讲授，专业课实习，平时作业考核方式：期末课堂开卷笔试（参考平时作业和实习报告）学时分配序号内容学时安排小计理论课时实验课时习题课时讨论课时1绪论100012地震勘探原理201000303电法勘探原理10600164总结答疑10001合计32160048教学目的及要求

要求掌握应用地球物理勘查方法之：1）理解地震勘探、电法勘探的物理基础、理论方法；

2）了解物探方法的实际应用技术；3）了解应用地球物理学的最新发展方向，为从事面向实际的研究工作奠定基础。我国应用地球物理学现状1）20世纪初期：李四光l935年在镇江用扭秤研究地质构造，开创了我国现代地球物理勘查活动的历史。2）新中国初期：地球物理勘查技术得到迅速发展。进入八十年代时，我国已经拥有一支规模居世界前列的勘查地球物理队伍，掌握和发展了包括重、磁、电、震、核、热门类齐全的方法，除仪器和计算技术，我国与国际差距不大。3）近20来：随着我国市场经济体制的建立，勘查地球物理行业调整结构，规模持续压缩。其中油气地球物理保持稳定，固体矿产地球物理工作量下降，并向水文、工程、环境领域转移。1.学科背景

地球科学的发展，需对地球及其内部的深入了解。

人类社会发展面临的重大问题：对资源、能源需求，保持良好生存环境追求，对自然灾害的有效防御。1、地球物理勘探的学科背景与地位地球科学：以地球为研究对象的科学。包括：地质学，地球物理学，地球化学，地理学，气象学，水文学，海洋学，土壤学和环境地学等学科。地球物理和地质的关系地球物理地质物理Depth（m）（g/cm3）（km/s）390.51.83082.4370390.61.84512.4549390.71.84582.4557390.81.84132.4501390.91.82742.43273911.78162.3754391.11.67542.2420391.21.63012.1850391.31.60812.1573391.41.64022.1977391.51.6972.2692391.61.76342.3526391.71.76732.3575391.81.7832.3771391.91.80532.40513921.82722.4325普通物探，亦称地球物理勘探（简称物探）。它是以岩（矿）石之间的地球物理性质的差异为基础，应用地球物理学利用力、声、电、磁、热、光及核变等物理方法，通过专门的装置和先进的仪器观测物理场的变化，来研究地下地质体（构造或矿体等）存在状态（产状、埋深、规模等），以解决资源和能源的开发、工程、水文地质问题的一门学科。2、普通物探简介物探方法的基础是建立在什么上面的？Radioactive

2、应用地球物理学学科分类△按工作原理分类

重力勘探、磁法勘探、电法勘探、

地震勘探、放射性勘探、地热勘探。Heat按原理分类：电法勘探：应用前提是电性差异地震勘探：应用前提是弹性差异磁法勘探：应用前提是磁性差异重力勘探：应用前提是密度差异放射性勘探：应用前提是放射性强度差异地热测量:以地下热能分布和介质导热性为基础,

研究地温场变化的方法基本实质：利用岩矿石的六种主要物理性质或物性参数，建立相应的六种应用地球物理方法。六种物理性质：①密度；②磁性（磁导率、磁化率、剩余磁性）；③弹性（弹性波速度）；④电性（电导率、极化率、介电常数）；⑤放射性（α、β、γ射线强度）；⑥导热性和生热率1.地面物探；2.航空物探；3.海洋物探；4.井中物探。△按照工作空间位置的不同又划分为：△按所解决的地质问题划分：（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。

组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将会引起相应的地球物理场在空间（或时间）上的局部变化，这种变化称为地球物理异常。地球物理勘探就是通过专门的仪器，观测这些地球物理异常，取得它们（在时间和空间上）的分布及形态等有关地球物理资料，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断地下地质构造，或确定岩土介质的性质，从而达到解决地质问题的目的。3、地球物理勘探的主要工作内容（采集、处理、解释）前提：掌握各物探方法的原理！！野外资料的采集水上作业及运输设备水上放线采集站在水中水上检波器串仪器操作员在工作地震原始数据收工后的采集站与检波器串在检修地震数据常规处理常规处理之后的地震数据处理最终结果，可以做为解释图件物探的目的是解决特定的地质问题，关键是定性解释。4、应用地球物理学特点1）多学科渗透性——与地质，物理，数学，计算机，电子学相关2）多解性——数学的不适定性，观测空间的局限性3）间接性——地理物理勘探所给出的是根据物理现象对地质体或地质构造做出解释推断的结果，因此，它是间接的勘探方法。4）方法条件性——物质条件，观测设备，场地环境5）“透视与放大”性——研究目标体产生的物理场野外资料的采集6）物探方法的理论基础是物理学

——

物理学原理---地球物理学---应用地球物理学。7）两个转化

——地质问题转化为地球物理的问题；地球物理异常转化为地质问题。

8）地球物理观测资料中既包含丰富多彩的地质信息，和各种干扰因素以及人为的观测误差。

9）低成本、高效性地质模型地球物理模型重力响应重力响应地球物理模型地质模型正演计算反演计算正演和反演的关系地质模型地球物理模型地震响应地震响应地球物理模型地质模型正演计算反演计算正演和反演的关系地球物理场：各种地球物理方法在地表或地表附近测量的各种物理现象的信息可以统称为地球物理场的信息。5、地球物理场（数据）

地球物理场，是指存在于地球内部及其周围的、具有物理作用的物质空间。例如：1）地球内部及其周围具有重力作用的物质空间，称为重力场；2）地球的磁场以及地壳内磁性体产生的磁场。地球的重力场﹑地磁场都是天然存在的地球物理场。1）地球物理场可分为天然存在的地球物理场和人工激发的地球物理场。

天然场：地球的重力场﹑地磁场﹑地电场﹑地温场﹑核物理场是天然存在的地球物理场﹔

人工场：由人工爆炸产生弹性波在地下传播的弹性波场﹑向地下供电在地下产生的局部电场﹑向地下发射电磁波激发出的电磁场等﹐属于人工的激发的地球物理场。通过地震波了解地球的内部构造

地震波从地震的震源激发向四面八方传播，到达地表的各个地震台站后被地震仪所记录下来。根据这些记录，人们可以推断地震波的传播路径、速度变化以及介质的特点，了解地球的内部构造。

人工激发的地球物理场﹐如爆炸产生的弹性波场﹐弹性波在岩层中传播遇到不同密度的分界面时会发生反射﹑折射和能量衰减等现象﹐根据弹性波返回到地面的时间来研究其传播速度﹑岩层厚度和产状等问题。

人工场源的优点是场源的参数为已知﹐便于控制﹐分辨力较高﹐能够取得较好的地质效果﹐但费用较大。2）地球物理场还可分为正常场和异常场。异常场：是由勘探对象所引起的局部地球物理场。例1：赋存在地下的磁铁矿体或磁性岩体产生的磁场﹐这部分磁场迭加在它的围岩和地球其它部分产生的磁场之中﹐在研究观测得来的磁场时﹐就要区分或提取出磁异常场﹔例2：铬铁矿的密度比围岩的密度大﹐盐丘岩体的密度比围岩的密度小﹐这两种情况分别会引起重力场局部增强或减弱的异常现象。地球物理勘探正是根据对正常场和异常场的分布特征进行地质解释和推断的。

重力异常：AA正常地球实际地球一般为正负几千个g.u正常重力场、重力异常场铁矿重力异常密度差1.5g/cm3异常值达6g.u.a）是美国休斯敦盐丘上的布伽重力异常图。b）的点划线与实线分别为区域异常和局部异常。6、地球物理勘探在资源勘查中的作用和地位

物探学科地位

☆是研究地球内部物质结构，运动规律的必要技术方法。☆是开展矿产资源、环境与灾害调查中的重要技术手段。☆是现代地质学理论不可缺少的技术支撑。☆是获取最佳地质勘查与经济效果的结合点。物探应用领域◎金属与非金属矿产勘查◎石油与天然气勘查◎煤田地质勘探◎工程地质与水文地质勘察◎地热资源调查

◎环境与地质灾害调查◎地质工作各阶段◎全球与区域构造研究研究◎工程无损检测◎考古调查地球物理勘探面临的任务1.基础地质调查基础地质调查是提供国家地质状况的基本信息，以及经济建设和社会可持续发展所需基础资料的一项重要工作。基础地质调查的成果在能源、矿产资源、水资源和其他自然资源勘探中有着广泛用途。地球物理探测方法：电、磁、密度、声、核、热等多种物理性质等。工作空间：陆地、海洋、空中和井下。最新成果：建立科学的数据管理系统，将为三维地质填图创造 条件。7、地球物理勘探面临的任务、问题和发展趋势2.固体矿产勘查固体矿产地球物理勘查：主要探测铜等有色金属、铀、金、银矿和一些非金属矿。物探的任务：发现新矿产地、扩大矿区储量、寻找盲矿和解决矿山地质中的各类问题。

3.石油与天然气勘查东部各油田：多数已进入开发后期，一方面需要加强地球物理工作，提高油气的采收率，另一方面要加强深部和外围油气藏勘探。西部油气田：资源潜力巨大的地区，但是研究程度还很低，需要投入大量的物探工作。

4.地下水资源勘查我国西北部：主要是干旱、半干旱的荒漠、黄土高原和沙漠分布区，水资源 极其短缺。我国西南岩溶地区：联片裸露的岩溶分布区，山高水深，地表水严重漏失，缺水严重。地下水资源的勘查方法：以综合物探技术（电法、磁法和放射性）为先导，结合水文地质资料，寻找储水构造、岩溶裂隙发育带和孔隙含水层（体）。5.海洋矿产资源调查海洋中矿产资源：石油、天然气、天然气水合物、滨海砂矿、多金属结核、富钴结壳和热液硫化物矿产等。海洋资源物探调查方法：海洋重力、海洋地震等。6.地热资源勘查根据我国地热资源的特点，既要加强西藏、云南一带高温地热能源的勘探、开发和利用，同时要对广阔的具有隐伏地热资源潜力的广大平原地区加大勘探力度。地热资源的探测需要投入大量的重力勘探、磁法勘探、地温测量和电法勘探工作。地质灾害的预测预防，地球环境的保护和污染监测等。地球物理勘探技术面临的问题与发展趋势地球物理勘探面临的主要问题：1.微弱地球物理信号的采集与处理水平2.非均匀地质体的探测3.地球物理反问题的多解性应用地球物理学发展趋势：

1.探测精度高，探测深度大的新技术研究；2.抗干扰能力强，多参量观测，智能型仪器的研发；3.综合物探方法研究4.物探异常精细结构解释和三维可视化解释软件系统的研发。8、应用地球物理学发展的动力

首先来自社会和经济发展的需求。近年来，促进应用地球物理学发展的社会背景涉及以下几个方面：1）20世纪70年代的能源危机促进了对油气勘探的投资，形成强大的地震勘探队伍和技术储备。到20世纪80年代，几乎所有的大型沉积盆地都已开展地球物理测量。随后，油气资源后备基地濒临枯竭，勘探逐渐转入在已知沉积盆地内部寻找过去难以发现的圈闭和储层。为此，要求应用地球物理学的理论、方法和技术进一步的发展和提高。2）在固体矿产勘探方面，20世纪70年代以来，随着前苏联、南美和澳洲多个超大型金属矿床的发现，矿石价格下跌，造成采矿工业的世界性不景气。为此，物探界一方面提高物探方法技术水平，增加技术储备，以求度过难关。另一方面加强金矿等贵金属及急缺矿种的地球物理勘探，扩大应用领域。3）随着社会发展和社会文明进程的加速，水利、电力、工程建设和环境监测、文物和古建筑勘测及保护等方面对应用地球物理提出了新的需求，促进了浅层工程物探、层析成像和环境地球物理等方法技术研究的发展与深入。结束

(1)以介质弹性差异为基础，研究波场变化规律的地震勘探和声波探测；(2)以介质电性差异为基础，研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的电法勘探；(3)以介质密度差异