地球物理方法介紹
地球物理,是以地球?yàn)閷?duì)象的一門應(yīng)用物理學(xué)。這門學(xué)科自20世紀(jì)之初就已自成體系。到了20世紀(jì)六十年代以后,發(fā)展極為迅速。它包含許多分支學(xué)科,涉及海、陸、空三界,是天文、物理、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)之間的一門邊緣科學(xué)。下面是小編整理的地球物理方法介紹,僅供參考。
地球物理勘查方法簡(jiǎn)介【1】
地球物理勘查簡(jiǎn)稱物探.是地球物理學(xué)的一個(gè)分支。它是以物理學(xué)理論為基礎(chǔ),以地球?yàn)橹饕{(diào)查研究對(duì)象;具有快速、遙測(cè)、信息量大等特點(diǎn),較易吸收現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),是深部地質(zhì)調(diào)查的基本方法,也是礦產(chǎn)資源勘查、評(píng)價(jià)不可缺少的手段;谖锢韺W(xué)的原理、方法和觀測(cè)技術(shù),物探方法一般劃分為:磁法、重力法、電法(含電磁法).彈性波法(含地震法和聲波法).核法(放射性法)、熱法(地溫法)與測(cè)井等7大類,和地面,航空、海洋,地下4個(gè)工作空域。
地震勘探技術(shù)
地震勘探是地球物理勘探中重要的方法之一,它具有高精確度、高分辨率,探測(cè)深度一般為數(shù)十米到數(shù)千米。目前的石油、天燃?xì)夂兔禾骄孜坏拇_定均以地震勘探資料為重要依據(jù),在水文工程地質(zhì)調(diào)查、沉積成層礦產(chǎn)的勘查、城市活斷層探測(cè)以及地殼測(cè)深等工作中,地震勘探也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。最新的研究成果表明:對(duì)于不規(guī)則塊狀硫化物金屬礦體,采用散射波地震方法能夠開(kāi)展非沉積型金屬礦勘查。
地震勘探的物理基礎(chǔ)是巖石的彈性差異。地震勘探就是通過(guò)人工方法激發(fā)地震波,研究地震波在地層中的傳播情況,查明地下地層和構(gòu)造的分布,為尋找礦產(chǎn)資源、探測(cè)城市活斷層及其它勘探目的服務(wù)的一種地球物理勘探方法。
地震勘探方法比較復(fù)雜,其基本原理可用回聲測(cè)距來(lái)說(shuō)明。當(dāng)我們前面不遠(yuǎn)處有一座直立的高山時(shí),為了解我們到高山的距離,簡(jiǎn)單的辦法是大喊一聲,測(cè)定我們從發(fā)聲開(kāi)始到耳朵聽(tīng)到回聲的時(shí)間,根據(jù)聲音在空氣中傳播的已知速度,就可以計(jì)算出高山離我們的距離。用地震勘探方法探測(cè)埋藏在地下的目標(biāo),其原理大體也是這樣,只不過(guò)是地下巖層和土壤要比空氣不均勻的多,因而地震勘探也遠(yuǎn)比回聲測(cè)距困難復(fù)雜的多。
根據(jù)地震方法的特點(diǎn),地震勘探需要在背景比較平靜的環(huán)境下開(kāi)展,為使該方法技術(shù)能夠在城市強(qiáng)干擾條件下開(kāi)展工作,物化探所研究開(kāi)發(fā)出了抗干擾高分辨率地震勘探技術(shù),解決了常規(guī)地震勘探方法無(wú)法解決的地質(zhì)問(wèn)題。
物化探所長(zhǎng)期從事彈性波場(chǎng)探測(cè)和復(fù)雜條件下地震方法技術(shù)的研究和勘查工作,擁有先進(jìn)的地震儀器配套設(shè)備和專用地震數(shù)據(jù)處理軟件。主要研究和服務(wù)領(lǐng)域包括:城市活斷層探測(cè)、重大基礎(chǔ)建設(shè)工程選址勘查、水文工程地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查、金屬礦勘查、煤田和淺層油氣地震勘探等。
電法勘探技術(shù)
電磁法勘探技術(shù),是以天然電磁場(chǎng)/人工建立電磁場(chǎng)為源場(chǎng),采用相應(yīng)的觀測(cè)儀器和工作手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)地下介質(zhì)電性特征的探測(cè),并結(jié)合地質(zhì)背景,經(jīng)綜合分析,最終達(dá)到對(duì)探測(cè)目標(biāo)(如斷裂構(gòu)造、多金屬礦資源、地下水及地?zé)豳Y源、油氣資源等)信息資料的獲取。
由太陽(yáng)、磁層、電離層、大氣層與地球間相互耦合作用等自然條件所形成的電磁場(chǎng)為天然電磁場(chǎng),而通過(guò)發(fā)射裝置所建立的電磁場(chǎng)為人工電磁場(chǎng)。在地球物理勘探中,通過(guò)觀測(cè)天然及人工電磁場(chǎng)進(jìn)行資源勘查和解決地質(zhì)問(wèn)題的方法有:音頻大地電磁測(cè)深法(AMT)、大地電磁測(cè)深法(MT)、可控源音頻大地電磁測(cè)深法(CSAMT)、瞬變電磁法(TEM)、激發(fā)極化法(IP、SIP、CR)、甚低頻法(VLF)、自然電位法(SP)、大地電場(chǎng)巖性測(cè)深技術(shù)等。不同的電磁法技術(shù)從不同側(cè)面來(lái)獲取
地下地質(zhì)體的電性信息(電阻率信息、激電信息等),在復(fù)雜地形、地質(zhì)條件下的資源勘查,應(yīng)采用多方法技術(shù)相結(jié)合,以獲取由淺至深的電磁法多參量數(shù)據(jù)信息,為資源勘查提供詳實(shí)的地球物理資料。
電磁法勘查技術(shù),在儀器研制、數(shù)據(jù)處理、反演解釋上不斷取得新的進(jìn)展。如國(guó)外開(kāi)發(fā)了GDP32、V8、TEM67等多功能電磁法系統(tǒng),物化探所研制了天然與人工電磁場(chǎng)結(jié)合互補(bǔ)的陣列電磁法綜合探測(cè)系統(tǒng)(DEM-Ⅲ)、瞬變電磁系統(tǒng)(IGGETEM-20)等,并開(kāi)發(fā)了實(shí)用的一、二維正反演解釋技術(shù)。電磁法勘查技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多金屬礦資源、地下水地?zé)豳Y源、油氣資源的勘查工作中,并取得顯著的應(yīng)用效果。
磁法勘探技術(shù)
地球表面和周圍存在的磁場(chǎng),稱為地磁場(chǎng)。地球物理勘查中的磁力勘查或磁法,是涎生最早、應(yīng)用范圍最廣的一類物探方法。它是以地下巖(礦)石的磁性(磁化率和剩余磁化強(qiáng)度)為基礎(chǔ),通過(guò)觀測(cè)研究其恒穩(wěn)磁場(chǎng)(靜磁場(chǎng))的空間分布,變異特征,獲取有用信息;進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、找礦勘查,預(yù)報(bào)地震等。根據(jù)其數(shù)據(jù)采集的空域,又分為地面磁法和航空、海洋.井中磁測(cè)。在我國(guó)金屬礦物探中,大都把磁法作為直接找礦或間接找礦綜合物探方法中的一種,特別是在磁測(cè)精度提高之后。磁法的應(yīng)用和發(fā)展主要以數(shù)據(jù)采集和處理、反演技術(shù)的進(jìn)步為基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)處理、反演技術(shù)方面,我國(guó)基本和國(guó)外同步發(fā)展。我所成立初期,研究創(chuàng)立的適合我國(guó)中低緯度地區(qū)的斜磁化條件下磁測(cè)資料解釋理論,當(dāng)時(shí)具有國(guó)際領(lǐng)先水平;其中斜磁化條件下旋轉(zhuǎn)和三軸橢球體磁異常理論曲線圖冊(cè),是我國(guó)物探使用計(jì)算機(jī)的開(kāi)端。此外,對(duì)于復(fù)雜磁異常的處理解釋,和空間域、波數(shù)域位場(chǎng)資料處理方法,以及一些特殊的反演方法,人機(jī)交互任意形體可視化正、反演技術(shù)等研究,有許多創(chuàng)新和發(fā)展。
物化探所現(xiàn)擁有自行研制的Y12航空物探(電/磁)綜合站系統(tǒng)、CZJ-1井中質(zhì)子磁力儀,和多臺(tái)GSM19T質(zhì)子磁力儀、G-858銫光泵磁力儀,并成功的開(kāi)發(fā)了磁法資料三維解釋技術(shù)。可承擔(dān)地面、航空磁法勘查和調(diào)查的各類科研、生產(chǎn)等技術(shù)服務(wù)工作。
重力勘探技術(shù)
地球的引力和自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,其合力稱為重力。地球物理勘查中的重力勘查或重力法,主要是研究反映地下巖(礦)石密度橫向差異的重力變化,用以提供構(gòu)造和礦產(chǎn)等地質(zhì)信息,進(jìn)而作出定性、定量的解釋推斷。這種在地表上引起的重力變化,稱之為重力異常;其規(guī)模、形狀和強(qiáng)度,取決于具有密度差的物體大小,形狀及深度。
重力法可應(yīng)用于油氣、煤炭、金屬非金屬礦及地下水勘查和區(qū)域、海洋、深部及環(huán)境調(diào)查等領(lǐng)域。需采用靈敏度高、精度高、適合復(fù)雜工作環(huán)境的專門儀器進(jìn)行采集數(shù)據(jù)。
我所重力法的應(yīng)用研究已有近五十年的歷史,承擔(dān)過(guò)多項(xiàng)礦產(chǎn)勘查和地質(zhì)調(diào)查任務(wù),參與了“區(qū)域重力資料整理、處理和成圖自動(dòng)化系統(tǒng)”研究,編制出版了1:250萬(wàn)和l:400萬(wàn)全國(guó)重力圖;研制成功淺海重力測(cè)量系統(tǒng);開(kāi)展過(guò)航空定點(diǎn)重力測(cè)量系統(tǒng)試驗(yàn)。在重力異常分離、增強(qiáng)及處理方面,提出了:小波變換多尺度分析、三度體重力歸一化總梯度算法、優(yōu)化濾波等方法,并基本完成了自動(dòng)迭代三維反演與體視化成像技術(shù),F(xiàn)擁有Lacoste-G型、CG-5、CG-3型高精度重力儀,和海底高精度重力測(cè)量系統(tǒng);可承擔(dān)地面、淺海重力勘查和調(diào)查的各類科研、生產(chǎn)等技術(shù)服務(wù)工作。
EH4電磁系統(tǒng)和高密度電法聯(lián)合找礦效果好
最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,某單位運(yùn)用EH4和高密度電法儀,短短三年間在覆蓋區(qū)和危機(jī)礦山深部,成功探獲黃金資源量100余噸。
EH4全稱StratagemEH4電磁系統(tǒng),是基于電磁原理的一種地球物理探礦手段,垂直探測(cè)深度超過(guò)1000米,用于確定礦化系統(tǒng)深部宏觀的構(gòu)造格架和產(chǎn)狀?芍苯訉(duì)野外測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行二維處理及EMAP修正。EH4測(cè)量的低阻異常帶反映的是導(dǎo)礦、容礦通道。
StingSwift高密度電法儀,是目前國(guó)際上最先進(jìn)的高密度電法儀之一,可同時(shí)進(jìn)行充電率參數(shù)、激發(fā)極化法測(cè)量,其分辨率更為細(xì)致,主要用于探明170米深度以上地質(zhì)體的三維空間形態(tài),能直觀、形象地反映出地下電性分布斷面,為工程驗(yàn)證提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。
不同地質(zhì)體之間的電性差異,提供了EH4、高密度電法儀測(cè)量的物性前提。通過(guò)典型剖面實(shí)驗(yàn)與實(shí)際地質(zhì)剖面對(duì)比,提取巖石、礦石的電阻率和充電率,參照該地區(qū)物性數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)參數(shù),建立礦區(qū)物探數(shù)據(jù)/圖像地質(zhì)解釋的地質(zhì)—地球物理模型。 2006年,針對(duì)哈西金礦區(qū)8號(hào)脈僅限于地表淺部工程控制,對(duì)其深部延伸情況不甚了解的情況,他們通過(guò)EH48條剖面、高密度電法5條剖面的測(cè)量工作,證明在兩條規(guī)模較大的高阻帶F1、F2中間夾有一條連續(xù)性較好的相對(duì)低阻帶F3,沿走向貫穿測(cè)區(qū)東西,深度在500米以上,推測(cè)為低阻破碎蝕變帶。F1規(guī)模大,產(chǎn)狀較陡,延深400米~1000米以上,地質(zhì)上對(duì)應(yīng)為硅化較強(qiáng)、夾石英脈的奎依汗斷裂位置,與EH4測(cè)量吻合較好。另外,與F3對(duì)應(yīng)有連續(xù)性較好的充電率高值異常J1,推測(cè)為破碎蝕變帶和成礦的有利部位。
綜合地球物理勘查結(jié)果認(rèn)為,哈西金礦區(qū)8號(hào)脈產(chǎn)出于-400線~1100線之間破碎帶夾石英脈及硅化較強(qiáng)F1相對(duì)高阻帶中,經(jīng)地質(zhì)工程驗(yàn)證,證實(shí)了F3破碎蝕變帶的存在,采樣化驗(yàn)Au品位16×10-6。
高密度電法和EH4測(cè)量技術(shù)具有互補(bǔ)性和相互驗(yàn)證性,對(duì)深部地質(zhì)體的物理屬性具有強(qiáng)大的探測(cè)能力,通過(guò)與地質(zhì)研究的有機(jī)結(jié)合,能夠有效開(kāi)展隱伏礦定位預(yù)測(cè)。
綜合地球物理方法及應(yīng)用【2】
一、物探的工作地位和作用
為了加速經(jīng)濟(jì)建設(shè),特別是基礎(chǔ)建設(shè),國(guó)家對(duì)各種礦產(chǎn)資源、水資源的需要量是巨大的,而且每年都在增長(zhǎng),同時(shí)人類活動(dòng)對(duì)于資源和環(huán)境的改造和破壞也是驚人的。查明地下資源,合理的開(kāi)發(fā)資源和保護(hù)環(huán)境是當(dāng)前緊迫而又繁重的任務(wù)。工業(yè)、國(guó)防、城市供水、礦區(qū)排水工程等對(duì)地質(zhì)工作提出了更多的要求。國(guó)家的各種基本基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目——鐵路、公路、水壩、水電站、橋梁、港口、廠房及國(guó)防設(shè)施皆要求快速的、可靠地提供地質(zhì)資料以及建設(shè)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)。因此,必須加速地質(zhì)和環(huán)境的工作步伐,為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展當(dāng)好偵察兵。實(shí)踐證明,大膽地、合理地使用地球物理勘探方法,可以多、快、好、省地解決有關(guān)地質(zhì)工程、環(huán)境工程、工程質(zhì)量中的許多問(wèn)題。
綜合地球物理方法,就是指地球物理勘探方法,簡(jiǎn)稱為“物探”,傳統(tǒng)的表述是用物理方法來(lái)勘探地殼上層巖石的構(gòu)造與尋找有用礦產(chǎn)的一門學(xué)科。它是根據(jù)地下巖層在物理性質(zhì)上的差異,借助一定的裝置和專門的探測(cè)儀器測(cè)量其物理場(chǎng)的分布狀況,通過(guò)分析和研究物理場(chǎng)的變化規(guī)律,結(jié)合有關(guān)的地質(zhì)資料推斷出地下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體的分布規(guī)律,為鉆探工作提供重要依據(jù)。物探正日益廣泛的應(yīng)用在各種工作中,并占有顯著地地位。
根據(jù)所研究的天然和人工物理場(chǎng)的不同,地球物理勘探領(lǐng)域又分為幾個(gè)大類:根據(jù)需要和可能,其物理場(chǎng)的探測(cè)空間又是十分廣闊的,包括遙感、航空、地面、地下海洋物探等。常用的物探方法有:
研究巖土彈性力學(xué)性質(zhì)的地震勘探、聲波、超聲波探測(cè)技術(shù),可統(tǒng)稱為震波勘探;
研究巖石電學(xué)性質(zhì)及電場(chǎng)、電磁場(chǎng)變化規(guī)律的電法勘探;
研究巖(礦)石磁性及地球磁場(chǎng),局部磁異常變化規(guī)律的磁法勘探; 研究地質(zhì)體的.引力場(chǎng)特征的重力勘探;
研究巖(礦)石的天然或人工放射性的放射性勘探;
研究物體熱輻射場(chǎng)的特征的紅外探測(cè)方法,等等。此外,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,許多新理論、新方法正在不斷地被引進(jìn)物探領(lǐng)域,如無(wú)線電探測(cè)技術(shù)、遙感技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁、微重力、層析CT技術(shù)等等,為地球物理勘探的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的前景。
地球物理勘探方法的技術(shù)水平以及它在地質(zhì)工作中應(yīng)用的地質(zhì)效果和經(jīng)濟(jì)效果是衡量地質(zhì)工作現(xiàn)代化的水平的重要標(biāo)志之一。
二、物探的任務(wù)、分類及在工程中的應(yīng)用
為解決和普查石油天然氣和煤田、金屬礦床有關(guān)的地球物理勘探方法已發(fā)展到一個(gè)較高的水平,并積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)物探工作是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),因此水文地質(zhì)及工程地質(zhì)物探完全有可能很好的吸收和利用石油物探和煤田、金屬礦床物探的技術(shù)成就和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)針對(duì)自身的特點(diǎn),迅速的發(fā)展起來(lái)工程質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)和環(huán)境物探是現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展所提出的,上世紀(jì)80年代提出,其發(fā)展趨勢(shì)非常迅猛。
專業(yè)介紹
本專業(yè)培養(yǎng)具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和較系統(tǒng)的地球物理學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本技能,受到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的基本訓(xùn)練,具有較好的科學(xué)素養(yǎng)及初步的教學(xué)、研究能力,能在科研機(jī)構(gòu)、高等學(xué)校或相關(guān)的技術(shù)和行政部門從事科研、教學(xué)、技術(shù)開(kāi)發(fā)和管理工作的高級(jí)專門人才。業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求:本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)地球物理學(xué)方面的基本理論和基本知識(shí),受到基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面的科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,掌握地球深部構(gòu)造、地球物理工程、能源及礦產(chǎn)資源勘察等研究與開(kāi)發(fā)的基本技能。
主要課程
地球物理學(xué)(地震學(xué)、重力學(xué)、地磁學(xué)、地電學(xué))、高等數(shù)學(xué)、概率論,數(shù)學(xué)物理方程,線性代數(shù),地球物理觀測(cè)、地質(zhì)學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、計(jì)算機(jī)及信息處理等。主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括主要課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí),如測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)等。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等,一般安排6-12周。學(xué)習(xí)時(shí)間為期四年。
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