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勘察地球物理概论笔记勘察地球物理概论笔记 绪论绪论：： 地球物理勘探地球物理勘探：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 地球物理场地球物理场：所谓地球物理场，是指地球内部及其周围的、具有物理 作用的空间 重力场重力场：地球内部及其周围具有重力作用的空间，成为重力场 磁场磁场：具有磁力作用的空间，称为地磁场 辐射场辐射场：具有放射性作用的空间，称为辐射场 电（电磁）场电（电磁）场：具有电（磁）力作用的空间，称为地电（电磁）场 地热场地热场：具有热力作用的空间，称为地热场； 弹性波场弹性波场：质点振动传播的空间，称为弹性波场 地球物理勘探方法地球物理勘探方法： 是以各种地球物理场的理论为基础， 凭借仪器对地质体引起的地球物理异常进行观测，是一种间接观测地球地质的手段 六种主要的物探方法六种主要的物探方法： （1）以岩（矿）石磁性差异为基础，研究磁性地质体引起的磁异常的 磁法勘探； （2）以岩（矿）石密度差异为基础，研究密度不均匀地质体引起的重力异常的重 力勘探； （3）岩（矿）石电（介电、磁）性差异为基础，研究导电（介电、导磁）地质体引起的地电（电磁）异常的点法勘探； （4）岩（矿）石弹性差异为基础，研究弹性波在岩石中 传播规律的地震勘探； （5）岩（矿）石中放射性元素含量及种类差异为基础，研究天然的或人工激发的辐射异常的核地球物理勘探； （6）岩（矿）石温度差异为基础，研究储热地质体 引起的地热异常为基础的地热勘探； 物探的分类物探的分类：依据环境分为：地面物探、航空物探、海洋物探、地下物探（包括坑道中进行的物探工作） 、遥感物探等；依据探测对象和目的分为：金属（非金属）物探、石油（天然 气）物探、煤田物探、水文工程（环境）物探、深部物探、城市物探； 物探在地质工作中的作用物探在地质工作中的作用： （小比例尺地质填图）探测结晶基底的起伏即内部构造，划分大 地构造单元，研究沉积岩构造，追索大断裂带； （大比例尺地图）确定岩层接触带和浮土厚度，圈定岩体、矿化带，寻找有工业意义的矿体； （勘察阶段）进一步确定矿体的位置和产 状，划分层带； （矿场开采中）指示矿体走向，确定矿体形态，寻找盲矿区。

物探工作的限制因素物探工作的限制因素： （1）探测对象与周围的岩石间必须具有明显的，可以探测到的物理性 质上的差异，或物质分布的不均匀； （2）探测对象要有一定的规模，且埋藏不太深，足以长 生仪器可以发现和圈定的地球物理异常； （3） 各种干扰因素产生的干扰场相对于异常应足够微弱，或具有不同的特征，以便能够予以分辨或消除 第一章：第一章：重力勘探重力勘探 §§1.1 重力勘探理论基础重力勘探理论基础 重力勘探重力勘探：重力勘探是利用地壳内部岩（矿）石间因密度差异而引起的重力场变化来查明地质构造和寻找有用矿产的一种地球物理勘探方法 重力重力：地球的全部质量对物体的引力 F 和物体在自转的地球上受到的惯性离心力 C之和 重力位重力位：重力位等于引力位和离心力位之和 大地水准面大地水准面：大地水准面市地球表面实际存在的面，在海平面他和平均海平面重合，在大陆上它是平均海平面向陆地的延伸 地球重力场地球重力场：地球重力场分为正常重力场、重力场随时间变化及重力异常 地球表面正常重力场的分布特征地球表面正常重力场的分布特征：正常重力值只与计算点的纬度有关，沿经度方向没用变 化在赤道处最小，两级最大相差 5 万 g.u；沿纬度的变化率与纬度有关，纬度 45 度时变 化率最大。

随高度的增加而减小，变化率约为-3.086g.u/m 地球重力场地球重力场的变化的变化： （短期）重力的日变； （长期变化）地壳内部物质变动 （如岩浆活动、 构造运动、板块运动等） 重力异常重力异常：由于地下岩石、矿物密度分布不均引起的重力变化 重力异常的原因重力异常的原因：第一、重力观测不在水准面，自然表面与水准面的物质及观测点与水准面间的高差引起重力变化；第二、地壳物质不呈同心分布致使地壳物质的密度呈不均匀分布， 造成实测值与正常值的变化第三、地球内部物质的变化及重力日引起重力异常场 引起重力异常的必要条件引起重力异常的必要条件：岩层密度必须在横向上有变化，即岩层要有一定的构造形态，或岩层内部要有密度不同的地址体赋存 §§1.2 重力仪及重力勘探工作方法重力仪及重力勘探工作方法 重力仪重力仪： （机械式）适应弹簧重力仪、金属弹簧重力仪、振弦重力仪； （电子式）超导重力仪、激光重力仪 消除温度消除温度对对仪器仪器影响影响的举措的举措：一、采用性能良好的恒温内部装置稳定仪器内部温度二、用 弹性系统内的温度补偿金属丝做进一步温度补偿 重力勘探的分类重力勘探的分类：重力勘探分为预查、普查、详查和细测。

细测的目的细测的目的：确定地层或岩矿体的产状特征； §§1.3 重力资料的整理及图示重力资料的整理及图示 决定重力的四个因素决定重力的四个因素：该点维度、周围地形、固体潮及岩（矿）石的密度变化 消除自然地形引起的重力变化的方法消除自然地形引起的重力变化的方法：三项校正，即地形、中间层、高度； 消除正常重力测量结果的影响消除正常重力测量结果的影响：进行正常场校正 地形校正地形校正： （去除以上，填平以下） ，实际工作中先在详细的地形图上用量板将测点周围得地形划分成许多扇形小块，然后分别计算小块在该点产生的重力值，最后相加 中间层校正中间层校正： 测点所在水准面与大地水准面或基准面间存在的一个水平物质层， 消除这一层的影响就是中间层校正所在之目的 中间层校正公式： g(中中)=-0.419σ * h (g.u.) 高度校正高度校正：：测点与大地水准面或基准面间存在的一高度差△h 高度校正公式高度校正公式：△g(高)=3.086△h(g.u) ； 测点高于大地水准面△h 取正值，反之取负值； 布格校布格校正：高度校正和中间层校正都与测点高度△h 有关，因此把这两项合并起来，统称为布格校正，以△g（布）=（3.086-0.419σ）△h（g.u） 。

正常场校正正常场校正：△g(正)=-8014sin2t.D(g.u). 布格异常布格异常：经过地形校正、布格校正和正常场校正后的重力异常△g 称为布格异常 （分为 小面积测量获得的相对布格异常和大面积测量获得的绝对布格异常） §§1.4 重力异常的推断解释重力异常的推断解释 重力异常的推断解释重力异常的推断解释——定性解释定性解释：侧重于判断引起异常的地址原因，并粗糙估计产生异常的地质体的形状、产状及埋深等 重力异常的推断解释重力异常的推断解释——定量解释定量解释：通过理论计算，对地质体的规模、形状、产状及埋深等 做出具体解答 （①阐明引起异常的地质因素；②划分和处理实测异常；③确定地质体或地质构造的赋存状况 ） 实测布格异常的组成实测布格异常的组成：区域异常和局部异常 重力异常的划分：①将总异常划分为几个不同的部分，需要的保留，不需要的消除；②位场 转换 （圆周平均法） 重力异常的解析延拓重力异常的解析延拓： 利用一定的数学方法， 将地面观测获得的重力异常值换算为密度不均匀体上部空间任意位置的异常值 向上延拓向上延拓：将实测异常换算到上半空间的某一高度上，其目的是削弱局部异常、突出深部物质引起的区域异常。

向下延拓向下延拓： 将实测异常换算到下半空间场源以外的某一深度上， 其目的在于压制深部物质引起的区域异常，突出浅部物质产生的局部异常 二度体二度体：沿走向无限延伸，且横向截面积比较稳定的地质体，称为二度体 三度体三度体：沿走向延伸都有限的地质体称为三度体 重力重力位位高次导数法高次导数法： 重力位二次垂向导数和三次垂向导数可以改变异常所含成分的比例， 有 利与异常的划分重力位高次异常还可以区分多个地质体的叠加异常 任意形体的正、反问题：任意形状地质体的重力异常正问题有两种解法：手工计算的量板法 和计算机运算的近似计算法近似计算法（多边形截面法、直立长方体法、长方体元法） 、选择法等 中心剖面中心剖面：所谓中心剖面，对于二度体是指垂直于走向的横剖面对于三度体，是指通过集 合中心的剖面 盐丘盐丘： （salt dome））褶曲的平面形态中浑圆形褶曲的一种，大部分为地下地质构造， 由埋藏在水平或倾斜岩层的垂直柱状盐体构成从广义来说，该术语既包括盐核，也 包括周围被“穹起“的岩层 背斜背斜： （anticline）在地壳运动的强大挤压作用下，岩层会发生塑性变形，产生一系列 的波状弯曲，叫做褶皱。

褶皱的基本单位是褶曲，褶曲有两种基本形态，一种是向斜， 一种是背斜背斜 莫霍面莫霍面：地壳同地幔间的分界面 §§1.51.5 重力勘探的应用重力勘探的应用 重力勘探的应用重力勘探的应用：①研究地壳深部构造不仅仅对解决地壳的演化和大陆与海洋的形成等地学基础理论问题有重要的作用，而且对大地构造单元的划分，天然地震活动 的分析和预报，以及火山作和各种矿产成矿规律等的研究都有十分重要的意义）②区域地质构造中的应用 （利用区域性布格异常的分布特征有可能划分地槽区和地台区） 第二章：磁法勘探第二章：磁法勘探 磁法勘探磁法勘探：磁法勘探是利用地壳内各种岩（矿）石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理探测方法磁法勘探也是最早的地球勘探方法） 磁法勘探的分类磁法勘探的分类： （工作环境）地面磁测、航空磁测、海洋磁测、井中磁测四类 航空磁测的主航空磁测的主要原因领域要原因领域：区域地质调查、储油气构造和含煤构造勘查、成矿远景预测、寻 找大型此帖矿床等 地面磁测的主要应用领域地面磁测的主要应用领域：判断引起磁异常的地质原因以及磁体的赋存形态 井中磁测的主要应用领域井中磁测的主要应用领域：划分磁性岩浆，寻找盲矿等。

海洋磁测的主要应用领域海洋磁测的主要应用领域： （质子旋进仪问世后开始的）综合性地质调查、寻找滨海砂矿、 海底工程等 磁法勘探和重力勘探的区别磁法勘探和重力勘探的区别：①（幅值）磁异常比重力异常大的多②重力异常放映的地质 因素比磁异常放映的地质因素多③磁异常比重力异常复杂 §§2.1 磁法勘探理论基础磁法勘探理论基础 地磁场地磁场：存在与地球周围的具有作用的空间，称为地磁场，它有基本磁场、变化磁场和磁异常三部分组成 主磁场主磁场：主磁场占地球磁场的 99﹪以上，它主要是由地核内电流的对流形成，是一种由偶极子场和非偶极子场组成的内源磁场 磁化磁化：介质受到磁场的作用获得磁性，产生附加磁场，从而使原有磁场发生变化，这种作用称为磁化 地磁日变地磁日变：地磁要素在一个太阳日 24 小时内的变化情况 地磁场随时间和空间的变化特征地磁场随时间和空间的变化特征：：随时间的变化可以分成长期变化和短期变化，前者周期一般为年或者几十年，表现为磁偏角的改变，地磁矩倒转等；短期变化一般指日变，普遍表 现为中午前后有已明显的极值，变幅在纬度正负 20 度附近最大，向两级和赤道方向递减，赤道处趋于零，还有磁暴现象。

地磁场沿同一纬度基本上没有大的变化，赤道附近约为 3 万到 4 万纳特，向两级逐渐增加， 南北极点处总强度值约为 6 万到 7 万纳特 变化磁场变化磁场：指起源于地球外部并叠加在主磁场上的各种短期的地磁变化 （区分：连续（有规律、有周期）与非连续变化（偶然发生、短暂而复杂） ） 磁异常磁异常：即“地磁异常”，又称“磁力异常”地磁场的理论分布是有变化的而实际上测得的地球磁场强度和理论磁场强度是有区别的，这种区别称地磁异常它主要是由 地壳内磁性不同的岩石受地磁场磁化而产。