应用地球物理导论读书报告计划总结计划剖析

精选文档精选文档PAGE精选文档

应用地球物理导论读书报告

班级：地质工程1104

学号：0103110136

姓名：魏世豪纲要：本文先介绍了地球物理学，它包含了重力学、地磁学、地电学、地热学、

地重学以及岩石物理学，此中地球物理勘探是它应用特别广泛的一个分支。本文重视介绍了地球物理勘探的几种方法和使用范围，最后表达了地球物理对社会的作用。

要点词：地球物理学，地球物理勘探，电法勘探法，探地雷达法，地震波勘探，弹性波测试，

层像解析，水声勘探，综合测井，放射性丈量，应用

前言

地球物理学是经过定量的物理方法研究地球的学科，特别是经过地震弹性波反射，折射、

重力、地磁、电、电磁、地热和放射能等方法。地球是这门科学的研究对象,物理学是研究这门

学科的理论基础.利用物理学的电学、磁学、热学、运动学和动力学等方面的原理和方法，研究

地球各部分的物理条件、物理性质、物理状态，从空间和时间两个方面找出以上各方面的发展

和联系，追求其变化规律，就构成了地球物理学的内容。地球物理学的主体是固体地球物理学，

这门学科自20世纪初就已经自成系统。到了20世纪60年月今后，发展极为迅速。

地球物理学，从广义上理解，除了固体部分还应包含研究地面形状的大地丈量学，研究海洋运动规律的海洋物理学，以及研究高空和星际空间的空间物理学。但是，一般谈地球物理学

是指固体地球物理部分，故称固体地球物理学。固体地球物理学包含好多分支学科，涉及海、陆、空三域，是天文、物理、力学、数学、计算数学、化学和地质学之间的一门边沿科学。固

体地球物理学可分为两个大的方面：研究大尺度和一般原理的，叫一般地球物理学；勘探是有、金属、非金属矿、或其余地质体的，叫勘探地球物理学，又称物理探矿学。它在地球科学领域

里据有极为重要的地位。将地球作为一个天体来研究，这边确立了固体地球物理学和天体地球物理学直接的关系；在研究地球自己的构造和发展时，固体地球物理学又和地质学及地球化学有着很亲近的联系。一般地球物理学又包含重力学地磁学地电学地热学地重学以及岩石物理学。球物理学形成了独立的分支学科：地震学、重力学、地电学、地磁学，还有正在发展可能形成地热学。

研究地球和大气圈之磁性的科学，主要研究有磁性的现象、本源、磁场等方面。地震学(Seismology)：研究地震、地震涉及其在地球的内部流传等与地震相关的科学。地震学是用

来研究地球内部构造的一门重要科学。

重力学(Gravity)：研究关于地球重力的科学，研究范围包含地球上的重力现象、重力

分布、重力场及其余相关性质的研究。

地磁学(Geomagnetism)：研究地球和大气圈之磁性的科学，主要研究有磁性的现象、

本源、磁场等方面。

地电学(Geoelectricity)：研究地球电场的科学，藉以推导地球内部介质的物性、组

成和分布状态。

地热学(Geothermometry)：研究地球热的科学，包含地球的温度、内部的热流、地表

温度分布的现象及地球热能的本源等。

地球物理探勘学(GeophysicalProspecting)：此为地球物理技术的运用，包含地震、

地电、重力和地热等方面，可利用在石油、金属与非金属矿床、地下水资源及工程基址等的探

勘及探测上。

经过前一段时间地学习，我对应用地球物理勘探的技术和应用有了一些认识，下边简单地

介绍一下我对应用地球物理勘探的认识。

正文

地球物理探测属于应用地球物理的一个分支，相对资源勘探，研究对象主要针对地球浅表

介质，利用的是物理场近场，研究介质也更加复杂。方法手段主要包含地震或声波勘探、电（磁）

法勘探及电磁波勘探。从观察方法看，又分为地面(包含水上)与地下方法，如间、井间，硐、

硐间的探测就属于地下方法。当前工程地球物理探测广泛使用的主要为以下技术方法

●电法勘探研究地层电学性质及电场、电磁场变化规律，依据研究对象的电性差异，经仪器丈量电场分布，从而研究电场的分布规律，以认识地下深处地质体的状况，从而达到勘探结果。电法勘探的方法电法勘探分为传导类电法和感觉类电磁法，主要有：电测深法、K剖面法、电剖面法、高密度电法、激发极化法、自然电场法、充电法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法。ａ、电测深法在同一测点上逐次扩大电极距使探测深度逐渐加深，观察测点处在垂直方向由浅到深的电阻率变化，并依据目的体与周边介质电阻率的差异，探测地下介质分布特色的一种电法勘探方法。ｂ、K剖面法反射系数K剖面法是以电磁场和颠簸场为理论基础的一种电法勘探方法，它从现场数据收集到解说方法理论上打破了常例的视电阻率量板法的思路，建立了一整套的数值解说办理方法。初期的K剖面解说中只应用了一次微分K、二次微分K等几个基本的参数，且大部分只好进行单支曲线的求解。经过多年来的圆满，当前应用的K剖面法已发展成利用曲线的一次微分K、二次微分K及相关参数推导出直接与岩体的孔隙率相关的广义充填系数vK，以及与纤弱界面相关的广义界面系数vJ。利用这些参数更能较好地反响岩土体中包含不一样样电阻率地质体及构造体的相对看法，这对解决岩溶、构造破碎带、滑坡体物质分区及滑面探测等工程地谴责题更加有效。它的长处在于利用了相对精度提升的似真电阻率zρ为基础的vK参数来解决地质异常问题，而传统的电法勘探是直接以视电阻率sρ来解决地谴责题的，所以，大大提升了勘探精度。ｃ、电剖面法将某一装置极距保持不变，沿测线观察地下必定深度内大地电阻率沿水平方向的变化，依据目的体与周边介质的电阻率差异，探测地下介质特色的一种电法勘探方法。ｄ、高密度电法电测深与电剖面方法的组合，其观察点密度高，可同时探测水平易垂直方向上电性变化的一种电法勘探方法。ｅ、激发极化法依据目的体与周边介质的激发极化效应差异，探测地下介质分布特色的一种电法勘探方法。ｆ、自然电场法经过观察地下介质的电化学作用、地下水中微粒子的过滤作用、岩体水中盐的扩散和吸附作用等产生的自然电场规律和特色，认识水文工程地谴责题的一种电法勘探方法。ｇ、充电法经过向被探测目的体供电，提升被探测目的体与周边介质的电位差并形成充电效应，探测目的体分布特色的一种电法勘探方法。ｈ、可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)依据不一样样频率电磁波拥有不一样样穿透深度的特色，利用人工可控源产生音频电磁信号，探测地面电磁场的频率响应从而获取不一样样深度介质电阻率分布信息和目的体分布特色的一种电法勘探方法。ｉ、瞬变电磁法(TEM)利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲电磁波，测量由该脉冲电磁场感觉的地下涡流而产生的二次电磁场，探测地下介质特色的一种电法勘探方法。电法勘探各方法的主要应用范围ａ、电测深法或K剖面法可用于探测覆盖层厚度和下伏基岩面起伏形态，进行地层分层细风化分带，探测地下水位埋深等，也可用于探测构造破碎带、岩性分界面、喀斯特、洞窟、堤坝隐患等：还可用于测试岩土体电阻率。ｂ、电剖面法可用于解决非水平板状或球状电性异常体探测问题，也可用于探测构造破碎带、岩性分界面、喀斯特和洞窟等。ｃ、高密度电法可用于探测构造破碎带、岩性分界面；喀斯特、洞窟、防备和防渗墙隐患等；也可用于探测覆盖层厚度，进行地层分层细风化分带、岩性分层等。ｄ、自然电场法可用于探测地下水流向，进行防备和防渗墙探测，也可用于探查地下金属管道、桥梁、输电线路铁塔的腐化状况等。ｅ、充电法可用于测试地下水流速流向，也可用于探测粘土或水充填的喀斯特洞窟、含水断层破碎带等低阻地质体的分布状况。ｆ、激发极化法可用于地下水探测，圈定含水的古河流、古洪积扇、喀斯特、构造破碎带等，确定含水层的埋深，讨论含水层的富水程度。ｇ、可控源音频大地电磁测深法可用于探测隐伏断层破碎带、覆盖层厚度、地下古河流、喀斯特、洞窟等，也可用于防备和防渗墙隐患探测，地下水和地热资源探测等。ｈ、瞬变电磁法可用于探测覆盖层、构造破碎带、喀斯特、洞窟等；也可进行地层分层、风化分带，地下水和地热水资源检查，圈定和监测地下水污染状况，探测防备和防渗墙隐患等。●探地雷达法(GPR)属电磁波勘探类，是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式，由地面发射天线定向送入地下，经存在电性差其余地下地层或目标体反射返回地面，被发射天线周边的接收天线接收。电磁波在介质中流传时，其路径、电磁场强度与波形将随所经过的介质的电性及状态而变化。当发射与接收天线以固定间距沿测线同时挪动时，就可以获取反响测线地下介质界面分布状况的地质雷达图像。圆满致密、性质相对均一的介质，反射波较弱；当存

在岩溶破碎带时，这部分地域与四周介质之间的介电差异增大，反射波加强。探地雷达法主

要应用范围：ａ、雷达剖面法可用于浅层覆盖层分层，探测喀斯特、构造破碎带、滑坡和

塌陷等地质灾祸、堤坝隐患和地下管线等，进行地道施工掌子面超前预告。也可用于检测公路

施工质量、地下洞室围岩与混凝土衬砌联合部状况、混凝土内部缺点等。ｂ、雷达透射法

可用于孔间探测及其余二度体空间探测。ｃ、雷达宽角法可用于预计介质的电磁波流传速

度或确立反射界面的深度。ｄ、孔中雷达可探测钻孔周边必定范围内的地质异常或进行地

层分层，孔间雷达也可较精确地探测孔间的地质异常体。

●地震波勘探依据的物性基础是岩体的弹性，平常的讲就是岩体的波阻抗差异。地震波勘探采纳人工激发弹性波，沿测线的不一样样地点用地震勘探仪器检测大地的振动，检测的信号以数字形式储蓄，以便经过计算机办理来提升信噪ｃ、瑞雷波法利用瑞雷波在层状介质中的几何频散特色进行分层的一种地震勘探方法，按激振方式分为稳态和瞬态。地震勘探主要应用范围：ａ、浅层折射波法可探测地层厚度及其分层、基岩面起伏形态及风化带厚度、隐伏构造破碎带、废弛层中的地下水位以及滑坡体厚度等，对探测岩体卸荷和洞室围岩废弛范围亦很有价值，也可测试岩土体纵波速度，不宜探测高速障蔽层下部的地层。ｂ、浅层反射波法不受地层速度逆转限制，可探测高速层下部地层，划分积聚地层层次和探测有显然断距的断层，可探测地层厚度及其分层、基岩面起伏形态及风化层厚度、隐伏断层构造等，探测废弛层中的地下水位以及滑坡体厚度，也可测试岩土体纵波速度。水上可采纳地震映像成像，在浅部废弛含水地层探测时，可使用拥有较强分层能力的横波反射法。ｃ、瑞雷波法是一种颇具发展潜力的地震勘探方法，可进行浅部覆盖层

分层，饱和砂土液化判断，地基加固见效讨论，在测定岩土体密度，地基承载力等地基力学参

数测试方面也作了好多有意义的工作。ｄ、垂直反射法利用弹性波的反射原理，采纳极小

等偏移距的观察方式对目的体进行探测，依据反射信息的相位、振幅、频率等变化特色进行分

析和解说的一种弹性波勘探方法。在工程质量检测中应用较广。

●弹性波测试

利用弹性波运动学和动力学特色对岩土体或混凝土进行

波速测试或

缺点探测的方法。弹性波测试实质上就是弹性波勘探法在岩土体或混凝土质量检测中的运用，

分声波法和地震波法两种，声波法包含单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波

法；地震波法包含地震测井、穿透地震波测试、连续地震波测试等。弹性波测试主要应用范

围：ａ、单孔声波可用于测试岩体或混凝土纵波、横波速度和相关力学参数，探测不良地

质构造、岩体风化带和卸荷带，测试洞室围岩废弛圈厚度，检测建基岩体质量及灌浆见效等。

ｂ、穿透声波可用于测试孔间或其余二度体空间的岩土体或混凝土波速，探测不良地质体、

岩体风化和卸荷带，测试洞室围岩废弛圈厚度，讨论混凝土强度，检测建基岩体质量及灌浆效

果等。

ｃ、表面声波可用于大体积混凝土、基岩露头、探槽、竖井及洞室的声波测试，讨论混凝土强度和岩体质量。ｄ、声波反射可用于检测隧洞混凝土衬砌质量及回填密实度，检测

大体积混凝土及其余弹性体浅部缺点。ｅ、脉冲回波可用于检测地下洞室明衬钢管与混凝

土接触状况，也可用于检测混凝土衬砌厚度和内部缺点。ｆ、地震测井可用于测试地层波

速，确立裂隙和破碎带地点。ｇ、地震穿透波速测试可用于测试岩土体纵波、横波速度，

也可圈定大的构造破碎带、喀斯特等速度异常带，检测建基岩体质量和灌浆见效等。ｈ、地震

连续波速测试可用于洞室、基岩露头、探槽、竖井等岩体纵波、横波速度测试，也可检测建

基岩体质量，探测风化带和卸荷带。

●层析成像利用弹性波或电磁波的透射原理，对被测地域进行断面扫描，重修介质的波速或能量汲取图像的方法；分地震波CT、声波CT、电磁波CT。层析成像(CT)就是对物体进行逐层解析成像，若一张物体的切片图像是两个空间变量（x，y）的函数，称之为图像函数，记作f（x，y），用不一样样方向的入射波“照耀”物体，测到的波场信息最少是入射波方向θ和观测点地点ρ两个变量的函数称之为投影函数，记作u(ρ，θ)。1971年，奥地利数学家J·Radon证明：已知全部入射角θ的投影函数u(ρ，θ)，可以恢复独一的图像函数（x，y）。这个定理就是层析成像的理论基础——Radon变换。层析成像(CT)主要应用范围：ａ、声波CT适用于岩体和混凝土体的声波速度或衰减系数成像，主要用于不良地质体探测，灌浆见效检测，建基岩体质量检测，混凝土粱柱及坝体质量检测等。ｂ、地震波CT合用于岩土体地震波速度成像，可进行岩体质量分级，圈定构造破碎带、裂隙密集带、喀斯特及洞窟等速度异常地质体。ｃ、电磁波CT合用于岩土体电磁波汲取系数成像，可探测喀斯特等拥有必定电性差异的地质体，圈定构造破碎带细风化带等。●水声勘探利用声波反射原理特意探测水底地形地貌和进行水下地层分层的一种勘探方法。发射探头向水底发射声波脉冲，接收探头接收来自水底和

地层分界面的反射波，当测船航行时可获取连续的地层剖面记录，依据该记录可探测水底

地形并进行水底地层分层。可探测水库、河流、湖泊和浅海深水区的水下地形，探测坝址、桥

基、港口工程水下地层剖面。

此中我比较喜爱直流电法技术。

直流电法探测技术研究深度方向地层导电性的变化特色与规律，从而获取深度方向地层各

种地电信息，它在同一点（称为观察点或记录点）逐次增大供电电极距（即增大电流的穿透深

度）并进行相应的电场响应观察，这类响应包含了所穿透地层及所包含地质体的地电信息，于

是可以获取观察点处沿深度方向由浅到深地层的电性变化特色，该方法它主要用于解决电性分

层和小构造探测并解决相关水文地谴责题。一般煤系地层常有岩石电阻率值直流电法仪主要有以下技术指标：

直流电法仪对井下掘进工作面的超前探水

80m、底板

测深80m，帮探和采面的平切办理，有三极探测（MS=1）和四极探测(MS=0)两种。三极测深探时面板上AB/2为跑极距离，是以5m为递加常数，MN/2为相临发射极距的一半，平常MN/2=10，设置中发射时间TT=22，MS=1，Zro=5；三极超前探桩号为1、2、3，MN/2=2，AB/2以6开始，按4的递加系数变化，设置中发射时间TT=22，MS=1，Zro=4；四极测深桩号按探测点发生变化，初始设置MN/2=1，AB/2=4，在设置中TT=22，MS=0，Zro=4即可开始工作。直流电法探测技术是一门新兴的地球物理勘探技术，解析人员利用物探仪器能有效的解析出必定范围内陆质体的赋存状态，并能迅速地作出地质预告，为矿井供给及时、有效的地质展望，保障矿井的安全生产。的确的说，音频电透技术属于直流电法技术的特例，它们的原理是利用各种岩（矿）体之间在导电性方面存在电性差异，影响人工电源场的分布形态，以此差异性来判断地质异常体的存在性及存在范围。该类仪器的影响要素较少，主若是带电设备运转时产生的游离电磁场搅乱人为产生的略微电场。在这类条件下，非地质异常区中很简单形成物探异常区，也可能在实质的地质异常区中形成非物探异常区，这样我们达不到探测目的，甚至误导生产。电法探测影响的要素还有探测电极的打设状况，电极应尽量防备打设在积水、浮煤和干燥处。操作人员对仪器的熟知程度对数据质量产生的影响也不容忽视。电法数据的解析相对瑞利波来讲不是太依赖现场资料，对成就图的异常中值的确定是一个相当要点的问题，经过对平禹煤电各矿井的探测发现，探测中值取40～50较为适合；电法测深校订系数的采纳，经过钻探改造发现以0.8为宜；音频电透的平剖图值15HZ深度定义为采面斜长的1/2，120HZ深度定义为15HZ的1/1.4较为适合。在这个指导思想下，我们利用直流电法所张开的测深探、超前探、测帮探还有对采面的横切，基本上能满足生产需求的精度。直流电法探测技术主要流程为完成井下原始数据采集及地面综合解析和报告编制，技术成就为物探报告书，并及时提交矿井，指导矿井生产。

直流电法探测技术的亮点是利用仪器可以探知井下未知地域的构造分布状况，所得成就与实质

吻合性好，有极好的指导生产意义。该技术操作方法简单，成就解析模式化，能有效探测出

目标范围内的构造分布和发育状况，成就图直观，探测正确率高，是从事地质研究、勘探、矿

产开采等行业技术人员的好帮手，有很高的实行应用价值。

总结

地球物理对社会的作用：

1．用于做地质类专业勘查，以科研工作为主要方向，经过各种地球物理方法从事地质研

究。包含复杂地质条件下大型岩体工程坚固性解析的理论与方法；地震正反演及地震数据办理

中的热门问题研究；重要工程建设和城市发展中的环境工程地谴责题；灾祸环境下重要工程安

全性问题的基础研究；滑坡形成机理与展望预告等。可以到地质检查局、海洋局等相关单位就

职或科研院所，大专院校做相关的研究，讲课工作。2、展望自然灾祸，利用各种数字地震台网和台站观察数据为基础，联合重力、形变等地球

物理观察手段，经过震源运动学与动力学、近断层地面运动和重力变化场等方面的研究，为地

震发活力理研究与地震展望供给理论指导。展动工程与城市防震减灾基础理论和应用技术研究；

张开地震区划理论研究，编制地震区划图；张开强震观察、震害检查场所勘探与工程构造测试

与解析；张开城市灾祸预警和减灾技术、地震紧急营救技术与方法研究。

3．服务于工程探测