1、ECITECITECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY 地球物理勘探概论教材教材 地球物理勘探概论地球物理勘探概论 刘天佑编著刘天佑编著 地质出版社地质出版社参考书参考书 1、雷宛雷宛 肖宏跃肖宏跃 工程与环境物探教程工程与环境物探教程 地质出版社地质出版社 2006年年 2、地球物理系列教材地球物理系列教材 地质出版社地质出版社 2005年年（重力场与重力勘探、地磁场与磁法勘探、地电场与电法（重力场与重力勘探、地磁场
2、与磁法勘探、地电场与电法勘探、地震波场与地震勘探、核辐射场与放射性勘查、勘探、地震波场与地震勘探、核辐射场与放射性勘查、地球物理测井）地球物理测井） 3、钱桂兰、钱桂兰 普通物探普通物探 地质出版社地质出版社 2007年教材年教材l地球科学的主要学科之一地球科学的主要学科之一l用物理学的原理和方法研究地球用物理学的原理和方法研究地球 地球的起源、演化、内部结构，以及寻找地球地球的起源、演化、内部结构，以及寻找地球内部资源；地质现象，比如地球内部的温度分布，地磁内部资源；地质现象，比如地球内部的温度分布，地磁场的起源、架构和变化；大陆地壳大尺度的特征，诸如场的起源、架构和变化；大陆地壳大尺度的特
3、征，诸如断裂、大陆缝合线和大洋中脊。断裂、大陆缝合线和大洋中脊。l现代地球物理学研究延伸到地球大气层外部的现象，现代地球物理学研究延伸到地球大气层外部的现象，例如电离层电机效应、极光放电，甚至延伸到其他行星例如电离层电机效应、极光放电，甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。及其卫星的物理性质。研究内容：研究内容：l应用地球物理应用地球物理 能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等探测等l理论地球物理理论地球物理 研究对地球本体认识的理论与方法研究对地球本体认识的理论与方法历史发展：历史发展：l 东汉东汉张衡张衡在公元在公元132132年设计制造了世界上
4、最早的地年设计制造了世界上最早的地震仪震仪候风地动仪候风地动仪。我国约于。我国约于1010世纪就已将世纪就已将指南针指南针用用于航海；于航海；l2020世纪世纪2020年代开始利用地震波研究地球内部的分层结年代开始利用地震波研究地球内部的分层结构；构；l3030年代兴起的年代兴起的地球物理勘探地球物理勘探（特别是地震勘探），对（特别是地震勘探），对资源的开发和利用起到了关键作用。资源的开发和利用起到了关键作用。l4040年代，地震探测极大地深化了人类对年代，地震探测极大地深化了人类对岩石层岩石层（圈）（圈）的认识。的认识。l5050年代开始的地震预测研究受到世界各国的关注。年代开始的地震预测研
5、究受到世界各国的关注。学科发展：学科发展：l 19521952年，根据新中国经济建设对矿产资源的需求，年，根据新中国经济建设对矿产资源的需求，北京地质学院（现改为北京地质学院（现改为中国地质中国地质大大 学）和长春地质学学）和长春地质学院（现合并到吉林大学）相继成立了地球物理系；院（现合并到吉林大学）相继成立了地球物理系；l北京大学、中国科学技术大学、云南大学北京大学、中国科学技术大学、云南大学 、中南大、中南大学、同济大学、合肥工业大学、中国地质大学（北京）学、同济大学、合肥工业大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、成都理工大学、中国地质大学（武汉）、成都理工大学 、石家庄经、石
6、家庄经济学院、济学院、 中国石油大学、中国矿业大学、西南石油大中国石油大学、中国矿业大学、西南石油大学、大庆石油学院、桂林工学院、东华理工大学、中国学、大庆石油学院、桂林工学院、东华理工大学、中国海洋大学海洋大学 应用地球物理学的实质应用地球物理学的实质 应用地球物理方法与地质方法的异同点应用地球物理方法与地质方法的异同点 应用地球物理方法的特点应用地球物理方法的特点 应用地球物理方法的分类应用地球物理方法的分类 应用地球物理方法的应用条件及应用范围应用地球物理方法的应用条件及应用范围 应用地球物理工作的组成（全过程应用地球物理工作的组成（全过程) 应用地球物理学（又称为应用地球物理勘探、勘应
7、用地球物理学（又称为应用地球物理勘探、勘查地球物理）查地球物理）简称简称物探物探。 它是以地壳中各种岩、矿石间的它是以地壳中各种岩、矿石间的物理性质差异物理性质差异（如密度、磁性、电性、弹性、放射性差异等）为物（如密度、磁性、电性、弹性、放射性差异等）为物质基础的，利用物理学原理，通过观测和研究因岩、质基础的，利用物理学原理，通过观测和研究因岩、矿石物理性质差异而引起相应的地球物理场（如重力矿石物理性质差异而引起相应的地球物理场（如重力场、地磁场场、地磁场 、电场等）在空间上的、电场等）在空间上的局部变化局部变化（称为地（称为地球物理异常），就可以推断地下地质构造或岩矿体的球物理异常），就可以
8、推断地下地质构造或岩矿体的赋存状况，达到地质调查的目的一种赋存状况，达到地质调查的目的一种应用科学应用科学。一、应用地球物理学的实质 1、简略地说、简略地说 用专门的地球物理勘探仪器观测用专门的地球物理勘探仪器观测物探异常物探异常，研究，研究异常与产生该异常的地质体之间的关系，达到解异常与产生该异常的地质体之间的关系，达到解决地质问题的目的决地质问题的目的称为物探。称为物探。 2、形象地说、形象地说在地表在地表(或地表以上或地表以上)用仪器观测异常，研究分析异用仪器观测异常，研究分析异常与异常源的关系。常与异常源的关系。可以解决以下的问题可以解决以下的问题：l地质体的形状参数地质体的形状参数l
9、地质体的产状参数（如地质体的空间位置、埋深、地质体的产状参数（如地质体的空间位置、埋深、走向、倾角）走向、倾角）l地质体的物性参数（如密度、电阻率等地质体的物性参数（如密度、电阻率等）1 1、理论基础不同、理论基础不同地质方法：岩石学、构造地质学、矿床学等理论为基地质方法：岩石学、构造地质学、矿床学等理论为基础础 物探方法：各种地球物理场的理论为基础物探方法：各种地球物理场的理论为基础 2 2、工作方法不同、工作方法不同地质方法：对岩矿石露头或岩芯直接进行观测地质方法：对岩矿石露头或岩芯直接进行观测直接方法直接方法物探方法：用仪器对地质体引起的异常进行观测物探方法：用仪器对地质体引起的异常进行
10、观测间接方法间接方法二、物探方法与地质方法之不同点1 1、透过覆盖层寻找隐伏的地质构造或盲矿体；、透过覆盖层寻找隐伏的地质构造或盲矿体；2 2、工作效率高、施工进度快、成本低（这是因为，、工作效率高、施工进度快、成本低（这是因为，用仪器观测地球物理场比直接揭露岩、矿体简便用仪器观测地球物理场比直接揭露岩、矿体简便易行）；易行）；3 3、具有解释的多解性（即同一异常可由不同形状或、具有解释的多解性（即同一异常可由不同形状或不同性质的地质体引起）不同性质的地质体引起）三、物探方法的特点 目前分类的方法有许多种，不同物探工目前分类的方法有许多种，不同物探工作者的分类也不尽相同。一般有如下四种分作者的
11、分类也不尽相同。一般有如下四种分类：类： 四、物探方法的分类v按物性参数分类按物性参数分类v按工作环境分类按工作环境分类v按探测对象分类按探测对象分类v按场源性质分类按场源性质分类 重力勘探重力勘探 以岩矿石的密度差异为基础以岩矿石的密度差异为基础 磁法勘探磁法勘探 以岩矿石的磁性差异为基础以岩矿石的磁性差异为基础 电法勘探电法勘探 以岩矿石的电性差异为基础以岩矿石的电性差异为基础 地震勘探地震勘探 以岩矿石的弹性差异为基础以岩矿石的弹性差异为基础放射性勘探放射性勘探 以岩矿石的放射性差异为基础以岩矿石的放射性差异为基础 地热勘探地热勘探 以岩矿石的温度差异为基础以岩矿石的温度差异为基础 1、
12、按物性参数分类、按物性参数分类 德州凹陷德州凹陷 宁津凸起宁津凸起 无棣凸起无棣凸起 磁镇洼陷磁镇洼陷 林樊家洼陷林樊家洼陷 东营凹陷东营凹陷重力异常重力异常重力资料重力资料反演结果反演结果109.0地震剖面地震剖面-234.6km99-26剖面地震约束剖面地震约束重力反演结果重力反演结果N重力勘探重力勘探普测重力异常水平普测重力异常水平梯度图梯度图济阳坳陷普测济阳坳陷普测重力立体放大图重力立体放大图 磁法勘探磁法勘探断裂带上的断裂带上的T 异常异常 “干断裂干断裂” 上的上的T 异常异常99S-26剖面地震约束磁力反演结果剖面地震约束磁力反演结果N磁法勘探磁法勘探惠民凹陷航磁惠民凹陷航磁总梯
13、度异常图总梯度异常图坳坳 陷陷 区区隆隆 起起 区区塔里木盆地航磁T化极异常图轮 南 1 5英 买 1满 西 1塔 中 1胜 利 1满 参 1和 参 1山 1塔 中 4 6满 东 1塔 东 1和 田民 丰阿 克 苏且 末若 羌库 尔 勒茫 崖 镇皮 山叶 城英 吉 莎喀 什巴 楚与断裂相关的异常信息盆地基底结构特征 山西省某煤田采空区探测成果山西省某煤田采空区探测成果-325-300-275-250-225-200-175-150-125-100-75-50-250128130132134136138140142-325-300-275-250-225-200-175-150-125-100-
14、75-50-250128130132134136138140142H(m)H(m)赵小斯沟区31线激电测深视极化率反演等值线断面图赵小斯沟区31线激电测深视电阻率反演等值线断面图比例尺 1:2000比例尺 1:20000.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.212813013213413613814014269152540651001502203405007501000LOG10(AB/2)北岔铅锌多金属矿区31线激电测深s等值线断面图比例尺1：200055128130132134136138140142691525406510015022034050
15、07501000LOG10(AB/2)北岔铅锌多金属矿区31线激电测深s等值线断面图比例尺1：2000551002003004005006007008009001000110012001300140000.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.43.63.844.24.4020040060080010002000300040005000600070008000900010000110001200013000160m260m T2 采空区 宝雨山矿11、12采区探查出的采空区（地质雷达）煤层陷落柱煤层陷落柱 2、按工作环境分类、按工作环境分类地面物探
16、地面物探航空物探航空物探地下物探地下物探海洋物探海洋物探海底拖曳式伽玛能谱仪示意图海底拖曳式伽玛能谱仪示意图 金属物探金属物探寻找金属与非金属寻找金属与非金属 石油物探石油物探寻找石油与天然气寻找石油与天然气 煤田物探煤田物探寻找煤寻找煤 水文工程物探水文工程物探水文、工程、环境地质问题水文、工程、环境地质问题 深部物探深部物探地壳深部与上地幔地质构造地壳深部与上地幔地质构造 城市物探城市物探城市建设与环境污染问题城市建设与环境污染问题 3、按探测对象分类、按探测对象分类（1 1）天然场法（或被动源法）天然场法（或被动源法）利用地球天然物理场或者物性差异。如磁法勘利用地球天然物理场或者物性差异
17、。如磁法勘探、重力法、天然地震等探、重力法、天然地震等（2 2）人工场源（或主动源法）人工场源（或主动源法）地球物理场由人工激发，通过控制地球物理场由人工激发，通过控制场源的激发场源的激发方式和功率大小等，改变探测深度及不同地质方式和功率大小等，改变探测深度及不同地质探测对象。如探测对象。如电法勘探、人工地震等。电法勘探、人工地震等。 4、按场源性质分类、按场源性质分类五、 物探的应用范围及应用条件 （一）（一） 应用范围应用范围 1、全球构造研究：如海底扩张、板块构造、大陆漂、全球构造研究：如海底扩张、板块构造、大陆漂移、地壳厚度等；移、地壳厚度等； 2、地质工作的各个阶段、地质工作的各个阶
18、段（1）在小比例尺的地质填图：探测结晶基底起伏及内）在小比例尺的地质填图：探测结晶基底起伏及内部构造；划分大地构造单元（如槽、台界线）；研究部构造；划分大地构造单元（如槽、台界线）；研究沉积岩构造、追索深大断裂。沉积岩构造、追索深大断裂。 （2 2）在大比例尺地质填图中：确定岩层接触带、浮）在大比例尺地质填图中：确定岩层接触带、浮土厚度、圈定火成岩体、构造破碎带及断层，指示成土厚度、圈定火成岩体、构造破碎带及断层，指示成矿远景区矿远景区 （3 3）普查找矿阶段：圈定成矿带、矿化带，寻找有）普查找矿阶段：圈定成矿带、矿化带，寻找有工业意义的矿体工业意义的矿体 （4 4）在勘探阶段：确定矿体的位置
19、（如中心、边界、）在勘探阶段：确定矿体的位置（如中心、边界、埋藏深度）及产状；化分矿层埋藏深度）及产状；化分矿层 （5 5）矿产开采阶段：指示矿体走向、确定矿体形）矿产开采阶段：指示矿体走向、确定矿体形状、寻找盲矿体状、寻找盲矿体l应用地球物理在勘探喀斯特溶洞、岩层的断裂破碎应用地球物理在勘探喀斯特溶洞、岩层的断裂破碎带，预测坝基、桥梁、路基、大型厂房地基的稳定带，预测坝基、桥梁、路基、大型厂房地基的稳定性等许多方面都取得了满意的地质效果。性等许多方面都取得了满意的地质效果。l另外应用地球物理在地质灾害预测（如地震预报、另外应用地球物理在地质灾害预测（如地震预报、山体滑坡）、环境监测、城市建设
20、及考古等方面也山体滑坡）、环境监测、城市建设及考古等方面也起着重要的作用。起着重要的作用。 由上述可见，物探方法是一种应用相当广泛的现由上述可见，物探方法是一种应用相当广泛的现代化地质探测手段。但是，物探的应用总是要受到一代化地质探测手段。但是，物探的应用总是要受到一定的地质及地球物理条件的限制定的地质及地球物理条件的限制即必需满足物探的即必需满足物探的应用条件。应用条件。1 1、 探测对象与围岩间必需具有明显的物理性质探测对象与围岩间必需具有明显的物理性质差异；差异；2 2、 探测对象要具有一定的规模，且埋藏深度不探测对象要具有一定的规模，且埋藏深度不太大；太大；3 3、 各种干扰因素产生的
21、干扰异常相对于探测对各种干扰因素产生的干扰异常相对于探测对象的异常应足够的弱，或具有不同的特征，象的异常应足够的弱，或具有不同的特征，以便能够予以分辨或消除。以便能够予以分辨或消除。六、物探工作的过程整个物探工作大致可划分成四个阶段：整个物探工作大致可划分成四个阶段：1 1、编写物探技术设计书、编写物探技术设计书根据承担的地质任务进行现场踏勘及搜集工区内的地根据承担的地质任务进行现场踏勘及搜集工区内的地质、物探、物性资料编写技术设计质、物探、物性资料编写技术设计2 2、野外施工、野外施工 采集物探异常数据及工区内岩矿石的物性参数采集物探异常数据及工区内岩矿石的物性参数3 3、室内资料整理、室内
22、资料整理 通过资料整理得到工区内异常的各种图件通过资料整理得到工区内异常的各种图件4 4、物探异常的推断解释和报告编写、物探异常的推断解释和报告编写所有物探方法均通过三个步骤完成所有物探方法均通过三个步骤完成 随着勘探领域的扩大与深入，地质条件越来随着勘探领域的扩大与深入，地质条件越来越复杂，地球物理勘探将面临越复杂，地球物理勘探将面临三方面的问题三方面的问题：提高：提高微弱地球物理信号的采集与处理水平、非均匀地质微弱地球物理信号的采集与处理水平、非均匀地质体的探测与描述、减少地球物理反演多解性。体的探测与描述、减少地球物理反演多解性。ECITECITECITEAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
