地球物理勘探小结

1、地球物理勘探，简称物探。 定义： 应用物理学的原理与方法对天然存在或人工建立的地球物理场进行观测，从研究地壳浅层的物性与结构出发，来寻找和勘探有用矿产与解决某些地质问题的一门技术科学。 原理： 地层、岩矿的物理性质（密度、磁导率、电性、弹性、放射性等）存在差异，用仪器观测由此引起物理（天然和人工）场的变化，通过处理、解释，研究地质构造形态和矿藏（油气、煤、金属与非金属）分布以及有关工程探测与检测问题。,地球物理场：,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。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

2、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。,重力场：地球内部及其周围具有重力作用的物质空间；,电(磁)场：天然或者人工建立的具有电(磁)作用的物质空间；,弹性波场：质点振动传播的物质空间。,多解性 地球物理勘探都是一些通过观测物理场的异常来进行地质调查的间接方法，它的解释常具有多解性，往往需要地质、钻探、其它物探方法综合应用加以排除； 应用的广泛性 由于它具有效率高、成本低、可以通过加密测网或连续观测来提高解释与外推的可靠性等优点，常可以有效、快速和经济地解决一些用传统地质方法不易解决的问题，因此，越来越广泛地用于国民经济各部门的许多领域。,为了提高解释的精度，提

3、高地球物理方法解决实际问题的能力，需要充分了解工区的地质和地球物理条件，研究岩石物性，充分调研地质资料和前人研究成果。此外采用两种或两种以上的地球物理方法相结合，采用综合地球物理方法也是提高地球物理解决实际问题能力的有效途径。,地球物理勘探应用前提条件,探测的对象与周围介质间存在有较明显的物性差异； 探测的对象必须具有一定的规模（探测的对象大小相对于埋深），能够产生在地面上可以观测的异常场； 各种干扰场相对于有效异常场足够小（S/N高），或具有不同的特征，易于识别。,地球物理勘探应用领域,矿产资源的调查与开发勘探。 如油气、煤、金属与非金属矿产及其有关的地质构造。如覆盖层的厚度、目的层的起伏形

4、态、断层、分布范围、岩性特征、地层层序与盆地发展历史等。 地下水资源的勘测、评价，矿井水防治的研究。 建筑物基础勘探。 如高层建筑与大型的厂房、铁路与地铁、公路、桥梁、水坝、机场、港口、核电站与涵洞等的基础研究。 洞穴、管线调查与勘测。 如岩溶、人防工程、古墓穴、地下管线等的空间位置及渗漏。 无损检测。 如高速公路路面、大型混凝土工程质量检测与评估，古代文物风化层厚度的检测等。 火山、地震、滑坡、塌方冒落、放射性等环境、自然灾害的预测预报。,地震勘探部分,1、定义： 通过观测人工激发的、从波阻抗（）界面反射或从高速层折射地震波的传播，以确定地质构造、地层、岩性来定位矿藏、获得工程地质信息的方法

5、。所获得资料与其它资料联合，并根据相应物理、地质概念，以取得有关构造、地层及岩石类型分布的信息。,波就是振动在介质中的传播,地震波是一种在岩层中传播的弹性波,波的几个特征 1）、波动与振动 2）、波前、波后和波面 3）、射线 4）、振动曲线和波动曲线,波动与振动,地震波传播的基本规律,1) 、反射和透射 2）、反射定律和透射定律(斯奈尔定律) 3）、费马原理 4）、惠更斯原理 5) 、波的运动学和动力学 6) 、视速度定理 7）、折射波,地震波在空间介质内是沿射线方向以真速度V传播的，但地震勘探的观测大多是在地表沿测线进行，因测线的方向与波的射线方向常常不同，沿测线“传播”的速度也就不同于真速

6、度，称为视速度V*。 当涉及波速时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题的，若沿其他方向则考虑的是视速度。,视速度,时距曲线,1）定义:波从震源出发，传播到观测点的时间 ，与观测点相对于激发点距离 之间的关系。,1、地震测线的布置,地震测线布置和观测系统,应考虑：工作任务、探测对象、地质构造、地形、地貌；,应收集：地质、物探资料，尤其钻井及测井资料。,1）测线布置原则,(1) 测线最好为直线。其切面为一平面，所反映的构造形态较真实。,(2) 主测线垂直岩层或构造走向。目的：控制构造形态， 利于资料分析与解释。,工作中：作辅助测线布置， 解决一些特殊问题（如探测洞穴、古墓、古河床等）， 弥补纵测线的

7、不足。,测线布置形式,1.纵测线接收点、激发点在同一直线上。,工作中：多使用纵测线。处理、 分析、解释方便。,2. 非纵测线,几种测线形式,接收、激发点不在同一测线上。,非纵测线：横测线、侧测线、弧形测线。,观测系统 定义：激发点与接收排列的相对空间位置关系。 一般以纵测线观测为主。,（2）.道间距X,（3）.排列长度,（4）.偏移距,（5）.最大炮检距,观测系统的表示方法,排列中的四种线,地震勘探数据处理,三、时间剖面的对比标志,时间剖面的对比：在地震记录上利用有效波（反射波）的特点来识别和追踪同一界面的有效波。 对比原则（或识别标志）：,1同相性 同一反射波在相邻地震道上到达时间接近，极性

8、相同，相位相似，每道记录下来的振动图波形相似，波峰套着波峰，波谷套着波谷，形成一条平滑的同相轴。同一界面的反射波各延续相位的同相轴保持平行。,2振幅显著增强 反射波能量强，振幅大、峰值突出。反射波强弱与对应界面反射系数及界面的产状有关，也与其他地震地质条件有关。,识别有效波的标志之二：振幅显著增强,3波形相似特征 由于相邻道间震源所激发的振动子波基本相同，同一界面反射传播路径基本相近，传播过程中所经受的地层吸收特征也相似，所以同一界面的反射波在相邻道上的波形基本相似。,识别有效波的标志之三：波形相似性,4连续性 横向上，将以上这些反射波的特征保持一定距离和范围，这种性质称为波的“连续性”。,识

9、别有效波的标志之四：连续性,地震剖面上构造的几何形态,断层使岩层的连续性受到破坏，导致断层面附近的岩石物性发生变化。因此，断层不仅引起地震波运动学特征的变化，也引起地震波动力学特征的变化。断层在地震剖面的运动学特征是： 1、反射波同相轴的错断 由于断层规模不同，表现为反射标准波同相轴的错断，甚至波组、波系的错断。对于小断层，由于断距较小，常常是标准波同相轴连续，稍有些扭曲，肉眼很难识别，即使同相轴错断，其两侧的波组关系稳定，波形特征清晰。,断层在地震剖面上的特征,2、 出现异常波： 这是识别断层的重要标志，在时间剖面上反射波中断处往往伴随着出现一些异常波，如绕射波、断面反射波等。在较小断层处，

10、这些异常波反应不明显。 3、时差变化：在断层处，上下盘的时差将发生有规律的变化。 断层在地震剖面上的动力学特征是： 4、频率：在断层处，由于地层破碎，高频成分很快被吸收，地震波频率会有所降低，频带宽度变窄。 5、振幅：在断层处，由于地层的吸收作用振幅强度会减少。 6、相位与波形：由于断层的影响，相位与波形会变得紊乱，地震记录上甚至会出现波形空白带。 7、能量：在断层处，地震波能量减弱。,四、设计题 1、已知：施工排列道数6 道 ，单边激发，检波器之间距离为10米，炮点到第一个检波器之间距离为10米,试问： （1）道距是多少？偏移距是多少？排列长度是多少？最大炮检距是多少？ （2）画示意图表示共

11、反射点线和共接收线。 （3）若要满足3次覆盖的要求，每激发一次，炮点和检波点均向前移动多少？写出第一次满3次覆盖时，对应的炮点和检波器的位置关系。 （4）若偏移距为0，问题（3）的答案有何变化？,1)道距是10m,偏移距是10m,排列长度是50m,最大炮检距是60m。 2）重点是下图中的4条线,3）根据下式可得，移动距离为10m,对应关系： 激发点 检波点 O1 S5 O2 S3 O3 S1,4）结果不变,中国矿业大学,1、电法勘探的基本概念,电阻率法概述,电法勘探是以研究地壳中各种岩石、矿石电学性质之间的差异为基础，利用电场或电磁场（天然或人工）空间和时间分布规律来解决地质构造或寻找有用矿产

12、的一类地球物理勘探方法，通称为电法。,中国矿业大学,2、电阻率装置系数计算,电阻率法概述,中国矿业大学,3、视电阻率基本概念及其影响因素,视电阻率与真电阻率在概念上有本质的不同，决定视电阻率值大小的因素有： 1） 不均匀体的电阻率及围岩电阻率； 2） 不均匀地质体的分布状态（形状大小、深浅及产状等）； 3） 供电电极和测量电极间的相互位置； 4） 工作装置和地质体的相对位置,电阻率法概述,中国矿业大学,4、视电阻定性分析关系式,电阻率法概述,中国矿业大学,5、电阻率法分类及装置形式,电阻率法概述,电剖面法 电测深法,中国矿业大学,电剖面法,电剖面法：是用以研究地电断面某一深度范围内横向电性变

13、化的一类方法。 一般采用固定的电极距并使电极装置沿着剖面移动，这样便可观测到在一定深度范围内视电阻率沿着剖面的变化。相对于电测深而言，电剖面法更适用于探测产状陡立的高、低阻体，如划分不同岩性的接触带、追索断层及构造破碎带等。,1、电剖面法概念,中国矿业大学,2、联合剖面法,电剖面法,1）、垂直接触面上联合剖面曲线,中国矿业大学,2）低阻矿化脉上联合剖面曲线,2、联合剖面法,电剖面法,电剖面法,3、中间梯度法,中国矿业大学,4、对称四极剖面法,电剖面法,中国矿业大学,垂向电测深法,1、电测深法概念,电测深法是在同一测点上逐次增大供电电极距，使勘探深度由小逐渐加深，于是可观测到测点处沿深度方向的视

14、电阻率的变化规律。通过对反映地电断面变化的电测深 曲线的分析，可以了解深度方向地质剖面的特征。,中国矿业大学,垂向电测深法,1、电测深法概念,中国矿业大学,2、电测深理论曲线,二层电测深曲线,三层电测深曲线,四层电测深曲线,垂向电测深法,中国矿业大学,3、电测曲线基本性质,垂向电测深法,（1） 电测深曲线的首支,（2） 电测深曲线的尾支,（3） 电测深曲线的中段,中国矿业大学,1、电测深曲线定性分析,电测深资料定性解释方法,曲线类型分析 电测深曲线渐近线分析 电测深曲线特征分析,中国矿业大学,2、电测深定性图件的编制及解释,电测深资料定性解释方法,曲线类型图 等视电阻率断面图 等视电阻率平面图

15、 总纵向电导平面图和剖面图 极值点纵横坐标图,电测深资料定性解释方法,定性解释：依据地球物理异常对应曲线的特征定性判断引起 异常的地质原因，大致判断异常源的形状、大小、 产状和埋深等。,定性解释重点是研究电测深曲线与所对应的地质剖面间的关系，在此基础上，通过对各种定性图件并结合已知的地质、钻探和测井资料进行综合分析，才能对全区的地层分布和构造形态得出比较正确的地质结论。,中国矿业大学,电测深野外工作方法与技术,1、电阻率法的仪器装备,（1）、仪器要求 （2）、仪器设备,中国矿业大学,2、野外工作方法与技术,（1）、测区和测网的密度,（2）、电极距的选择,（3） 、野外工作中的几个技术问题,（4

16、）、野外观测的干扰因素及消除方法,电测深野外工作方法与技术,野外工作方法与技术,一、测区和测网的密度,为完整反映出所研究的地质对象，应使测区范围大于勘探对象的分布范围，特别是应当尽量将与勘探对象有直接关系的区域性构造包括到测区的范围以内，以便有利于为地质解释提供已知的地质信息。 对于某些地质情况比较清楚的地段，特别是有钻孔和露头分布的区段，应尽量包括到测区范围内，或使测线延长至露头区，以便为地质解释提供必要的电性参数和已知资料。,测区测线测点,野外工作方法与技术,一、测区和测网的密度,要求： 1） 测线方向要垂直于构造走向； 2） 测线的长度应大于勘探对象的预测宽度； 3） 测点密度要保证在所

17、探测的最小地质体或构 造上至少有三个测点以上。,中国矿业大学,高密度电阻率法是集测深和剖面法于一体的一种多装置、多极距的组合方法，它具有一次布极即可进行多装置数据采集以及通过求取比值参数而能突出异常信息的特点,高密度电法,1、高密度电法概念,中国矿业大学,2、高密度电阻率法的装置形式,高密度电法,中国矿业大学,3、高密度电阻率法的测量过程,高密度电法,中国矿业大学,高密度电法,4、高密度法各参数关系,中国矿业大学,5、高密度法成果显示方式,高密度电法,1） 视电阻率拟断面图 2） 参数拟断面图 3）比值参数Ts拟断面图,中国矿业大学,视电阻率是（ ） A 某一电性层（或导电岩、矿体）的电阻率

18、B 电场作用范围地形及各电性层（或导电岩、矿体）的电阻率的综合反映 C电场作用范围地形及各电性层（或导电岩、矿体）的平均电阻率,高密度电法勘探是（ ） A 具备电阻率剖面法勘探的能力 B 与电测深法所测量结果相同 C 一次布极可以完成纵、横向二维勘探过程,地电断面（ ） A 有地质差异的地质断面 B 根据电性（电阻率、介电常数、极化率、磁导率等）差异划分地下地质体界限的垂直断面 C有岩性差异的地质断面,中国矿业大学,在联合剖面法中，反交点对应的地质体为陡倾低阻导体（ ） 一般来说，AB极距越大，电法勘探深度也越大 （ ） 纵向中间梯度布极方向为供电电极与测量电极均与地质体走向一致（ ） 电阻率测深曲线首支渐近线的电阻率值总是趋于 （ ） 纵向电导S的大小与基岩顶面埋深成反比 （ ） 地电断面最下层电阻率呈无穷大时，电阻率测深曲线尾段渐近线与横轴呈45夹角上升。 （ ）,中国矿业大学,根据电法勘探曲线判断地质体赋存状态，并说明与围岩的电阻率对比关系，推断结果画在图上,中国矿业大学,中国矿业大学,定性画出下列所给剖面上NO1、NO2、NO3三个测深点处的电测深曲线,中国矿业大学,河