地球物理勘探第0章绪论.ppt

1、绪 论,地球物理勘探，是以不同岩（矿）石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律，借以实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。也称勘探地球物理（学），简称物探。 内容提要： 1地球物理勘探的基本原理 2地球物理勘探的方法分类 3地球物理勘探的发展历程 4地球物理勘探的发展方向,1. 地球物理勘探的基本原理,地球物理勘探，是以不同岩（矿）石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律，借以实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。也称勘探地球物理（学），简称物探。 应用地球物理（学）是与理论地球物理学相对应的应用学科，

2、过去被认为等同于勘探地球物理，随着地球物理技术在矿产资源勘探以外的应用，其应用领域已扩展到工程、环境、军事、考古等领域。 地球物理场是指存在于地球周围（或内部）的具有物理作用的空间，可以是天然存在，也可以是人工建立的。,地球物理勘探所应用的物理性质,目前在地球物理学勘探中应用的岩（矿）石的物理性质（或物性参数）有六种： 1. 密度（或）； 2. 磁性（磁导率，磁化率，剩余磁性Jr）； 3. 电性（电导率或电阻率、极化率J、介电常数）； 4. 弹性（弹性模量，拉梅系数，密度，波速）； 5. 放射性； 6. 导热性。 应用较为广泛的是前四种。,地层物性简表,对地球物理勘探的客观认识和评价,地球物理

3、勘探为地质研究提供了一个很好的工具，可以解决许多地质问题。但它也不是万能的，在克服钻探法缺点的同时也带有其自身的不足及应用中的限制，因此应该对其有一个客观的认识和评价，主要有： 1.各种物探方法的物理前提是岩（矿）石间的物性差异，地质效能的高低与地质对象同周围岩石间物性差异的明显程度有关，有差异才有效果，差异越明显效果才越好，反之，差异越小，效果越差； 2.各种物探方法都是通过观测和分析地球物理场进行地质勘探和寻找有用矿产的，因此属于间接找矿方法，与钻探取岩心提取岩石矿物成分的方法有本质的区别，可靠性降低，分辨能力降低；,对地球物理勘探的客观认识和评价（续）,3.各种地球物理场均具有跨越介质存

4、在的特点，可以通过物探方法研究不同深度上地质目标的信息，便于面积测量，但垂向上信息的可靠与详细程度不如钻井资料； 4.各种地质情况千变万化，各不相同，实际工作中应根据具体的地质、地球物理条件灵活选用适当的地球物理方法，才有可能达到预期的目的，否则就有可能导致错误的结果； 5.某一种地球物理场的分布可以与地下多种地质背景相对应，因此，当对物探资料作地质解释时是可以有多种合理的解释，即反问题具有多解性；,对地球物理勘探的客观认识和评价（续2）,6.某一地质目标可能与围岩有多种物性差异，在实际应用中，为减少多解性，提高地质效能，常采用多种物探方法进行综合研究，必要时可以做地球物理、地球化学、地质、钻

5、井、测井等多学科的联合应用，以便能取得令人满意的结果； 7.应用地球物理学是一门新兴的边缘学科，理论尚需发展、技术仍需改进、仪器设备也在不断更新，这些都需要随着其相邻的学科发展才能实现，不能强求现有的地球物理技术解决它所面临的所有问题。,2. 地球物理勘探的方法分类,地球物理学包含的内容相当广泛，由于它所要研究的地质对象通常由多种物理性质和物性参数，研究时所应用的物理性质、采用的场源类型、装置类型、测量要素等均可能不同，所要实现的地质目标也有可能不同，因此分支方法很多，目前在我国获得实际应用的就达数十种之多。 为了便于实际应用和科学研究以及学习的方便，将在某些方面，从某种角度看具有一定共性的一

6、些分支方法划归为一类，分类的方法可以有多种。 岩（矿）石间物理性质差异是各种地球物理方法的基础，因而按照这一标准的分类也是最基本的。,2.1 按所应用的物理性质分类,1. 重力勘探：以地壳中岩（矿）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。 应用领域：可以用于研究深部构造和区域地质构造，探查含油气远景区的地质构造，寻找盐丘，圈定煤田盆地等。最新发展的方法技术还可以研究局部构造甚至直接研究油气藏。 2. 磁法勘探：以不同岩（矿）石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律，用以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。 应用领

7、域：主要用于地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、寻找含有磁性矿物的各种金属和非金属矿床、勘查含油气构造及煤田构造、预测成矿远景区，以及直接研究油气藏等。,按所应用的物理性质分类（续）,3. 电法勘探：以不同岩（矿）石之间的电磁学性质及电化学性质差异为基础，通过观测和研究天然电磁场和/或人工电磁场的空间与时间分布规律，进行地质勘查和实现找矿目的的物探方法。 应用领域：广泛用于探查区域和深部地质构造，寻找油气田和煤田，金属和非金属矿产的勘探，以及水文地质和工程地质等。 4. 地震勘探：以同不岩（矿）石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩层中的传播规律，借以实现地质勘查找矿目的的物探

8、方法。 应用领域：主要用于油气田、煤田地质构造的勘探，地壳测深，工程地质勘察等。,按所应用的物理性质分类（续2）,5. 放射性勘探：以自然界中某些元素的核辐射性为基础，应用核探测技术，通过观测和研究核辐射场的分布规律，借以实现地质勘查目标的物探方法。 应用领域：主要用于寻找有放射性的铀、钍等矿床，及其他相关的金属与非金属矿床，也可用于油气田、煤田的地质勘探。 6. 地热测量：以岩（矿）石的热物理性质为基础，通过观测和研究地球内部各种热源所形成的地热（温）场随时间和空间的分布规律，同时配合地质、地球化学及其他地球物理方法，用以研究和解决地质问题的一种物探方法。 应用领域：主要用于探查地质构造，解

9、决地热田、油气田、煤田勘探及水文、工程地质中的一些问题，也可用于金属与非金属矿床的勘探。,2.2 按地质目标分类,1.金属与非金属物探，简称金属物探； 2.石油与天然气物探，简称石油物探； 3.水文与工程物探，简称水工物探； 4.煤田物探； 5.城市与环境物探，简称环境物探; 6.考古物探； 。,2.3 按工作场所分类,1.地面物探，在地面上进行各种地球物理场的观测； 2.航空物探，在空中进行各种地球物理场的观测； 3.海洋物探，在海域内进行各种地球物理场的观测； 4.井中/地下物探，在钻井、坑道、隧道中进行各种地球物理场的观测。,赵九章形象地描述：上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见。,2.4 按

10、场源特征分类,1.天然场（被动源）法 其各分支方法观测的地球物理场是天然存在的，如重力场、天然磁场、大地电磁场、天然地震等，场源及其随时间和空间的分布规律都不能人为控制，这类方法具有经济、高效的特点。 2.人工场（被动源）法 其各分支方法所观测的地球物理场都是人工建立的，如电阻率法、建场测深法、人工地震勘探等，场源特征可以人为控制，能使适用于多种矿产地质及不同的地球物理条件，并可灵活控制探测深度。 一般情况下，人工场源的最大探测深度要小于天然场源。,3. 地球物理勘探的发展简史,应用地球物理学是一门较新的技术领域，在矿床勘探中采用专门的仪器只有一百多年的历史： 1870年，瑞典人泰朗和铁贝尔制

11、成了寻找磁铁矿用的所谓“万能磁力仪”，标志着应用地球物理学开始形成。 其他不同方法及分支的产生与大规模发展开始于20世纪初，这是同人类社会科学和经济的发展对矿产资源的需求急剧增加分不开的。 20世纪初，匈牙利人厄缶（V.Eotvos）发明了测量重力变化率的扭秤,并在应用中取得了重大成功，标志着重力勘探的开始；1932年制成了测量重力的摆，1935年出现了现代意义上的重力仪。,地球物理勘探的发展简史（续）,电法勘探工作最早是19世纪初英国人P.佛克斯在已知矿体上观测到了自然电场，电阻率法始于1893年在已知矿体上观测到电阻率异常，以后又相继发展了激发极化法、电磁感应法等分支方法。 地震勘探开始于

12、20世纪初，前苏联在相关理论方面取得了成功；1919年，德国人明特罗普获得地震折射剖面法的专利；1919-1921年，美国人J.C.卡彻尔进行了地震反射波法的最初试验，1927年成为开展工作的常规勘探方法，1933年开始在反射波法中应用组合检波，1940年出现多道仪器，并且仪器道数在以后不断增加，地震勘探的理论方法、技术装备都得到了高速发展。,我国的地球物理勘探,随着世界上其他工业化国家应用地球物理学发展，我国的物探事业也逐渐形成并发展起来。 解放前仅有少数地球物理学家如李善邦、顾功叙、翁文波等在已知矿区进行过零星的重力、磁法、电法的试验研究工作，而且规模较小。 建国后，为满足经济建设对矿产资

13、源的迫切需求，各种地球物理勘探方法得到了突飞猛进的发展，取得了大量的成果，有力的支援了国民经济建设，随着工农业和建设事业进一步发展，又促进了应用地球物理学在水文、工程、环境、考古、军事等方面的应用，发挥着不可缺少的、越来越重要的作用，在广泛领域的中成为可以信赖的有效工具。,4. 地球物理勘探的发展趋势,1.应用范围将更加扩大 原有方法日趋完善，新方法不断形成，使物探的地质效能不断提高，应用范围不断扩大，从单纯的矿产资源勘探，发展到目前在水文、工程、城市与环境等方面的广泛应用，在军事、文化等领域的应用也在研究之中。 2.勘探深度将进一步加大 浅层矿产资源的开发对地球物理勘探提出了寻找深部矿产资源

14、的需求，同时地球物理勘探方法在理论、技术、仪器等方面的发展与更新也使之具备了相应的能力。 3.地质效能将更趋理想 实现直接找矿是广大地学工作者长期以来的理想，目前这方面的研究已经有了一些进展，如电法、地震勘探都提出了岩性勘探方法和技术，虽然还很不完善，但代表了地球物理勘探的发展趋势。,科学合理的勘探程序,磁法、重力、地震勘探完成相同面积工作所需的费用比例大致为1:10:100，随着技术的进步，重磁方法的成本在大幅度降低，而地震勘探的费用则是大幅度增加。 如果在大范围内漫无目的地开展昂贵的地震勘探，“只有幸运的企业才可能收回成本而有所盈余”。因而在大面积的区域普查中，以重磁方法为主，结合少量的地

15、震、电法测线，发现油气远景区或靶区，然后再投入大规模地震勘探进行详查，这已是历史证明了的科学道路。 早期的重磁电法在区域地质普查、大地构造分区、沉积盆地研究等方面做出了重大贡献，指明了油气勘探的远景区。,地震技术的重要地位,地震技术在沉积盆地内的构造研究中具有其他物探技术不可比拟的优势，从而在石油工业中的地位很快超过重磁电法，成为石油勘探开发的主要应用技术。 特别是近几十年，地震技术获得了巨大的发展，以多次覆盖为核心的三维数字地震技术得到了普遍的应用，先进的地震装备已基本能适应各种复杂地区的资料采集工作，采集设计软件日趋完善，数据处理技术在高信噪比、高分辨率和高保真度等方面均有较大进步，并已开始研究非线性信号处理技术，深度偏移技术已经用于复杂构造的成像，波阻抗反演、地震属性分析及地质统计分析等储层预测技术也已得到广泛的应用，地震技术正向着多学科综合应用的方向发展。,当前的重磁电法,油气勘探的范围已经拓展到地震地质条件恶劣的地区，航空重力、航空磁法、遥感等为在极地、荒漠、森林、沼泽等地区快速获