_地球物理勘探概论教学大纲

《地球物理勘探概论》教学大纲

（资源勘查工程专业）

课程编号：3x2060390

学时：48

学分：2.5

主讲教师：唐振平

一、课程性质

地球物理勘探概论是地质构造研究（尤其是区域、深部构造调查）、矿产调查（特别是隐伏产状矿产）及工程地质调查中先进而且不可缺少的重要手段。

二、课程目标

通过本课程的学习，要求学生系统掌握地球物理勘探各种勘探方法的基本知识、基本原理和基本方法，包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探等勘探方法的基本原理、基本概念，利用各种地球物理方法解决各种地质问题的前提，各种资料处理方法的原理和基本思路，以及利用上述地球物理方法进行地质解释的原理和过程等内容。同时，本课程注重理论联系实际，增强学生的系统观和全局意识，加强学生实验和动手能力的锻炼。

二、课程设计

（一）理论课程的基本内容：

地球物理勘探概论课程是我校资源勘查工程等非地球物理专业的专业基础课程，授课44学时，共分为四个知识模块，详细学时分配情况如下：

1.第一知识模块是通论部分—概念模块（6学时）

主要讲述地球物理学的基本概念、研究对象和主要问题。

2.第二知识模块是地球物理勘探的重力勘探模块（12学时）

主要讲述重力勘探的基本原理、野外工作方法、数据的处理及解释。

3.第三知识模块是地球物理勘探的磁法勘探模块（12学时）

主要讲述磁法勘探的基本原理、野外工作方法、数据的处理及解释。

4.第四知识模块是地球物理勘探的电法勘探模块（14学时）

这部分内容主要讲述各种电法勘探方法的基本原理、野外工作方法、数据的处理及解释。

（二）认识实践课程基本内容（4学时）

1.实践教学的设计思想

（1）本课程设计了三类实验教学内容：一是了解型实验，主要通过操作各种地球物理方法所使用的现代仪器，使学生对各种仪器的功能有个感性认识；二是专题型实验，通过进行野外数据的采集和解释，使学生对地球物理方法的整个工作过程有个实习经历，从而可加深学生对地球物理各种方法的应用过程和效果的全面了解；三是综合型实验，各种地球物理方法同时使用，培养学生综合应用和分析问题能力。

（2）实践教学的效果

通过实践教学提高了学生的动手和应用能力，加深了对课程中理论、概念的认识和掌握程度，培养了理论联系实际的作风。

（3）实践教学的设计

①课程的仪器认识实验课

仪器认识实验课是《地球物理勘查》课程的重要组成部分。

目的是帮助学生充分了解用于矿产资源调查的高新仪器，并能掌握仪器的操作和使用。开设的仪器认识实验课见下表。

②岩石物性测定

岩石物性的测定是帮助学生了解和认识各种岩石物性参数的一种手段，是进行地球物理正演必备的知识，只有对各种岩石的物性参数有所了解，才能进行合理的地质岩性解释。开设的岩石物性测定的实验课见下表。

三、课程的基本要求

本课程适合地质专业、矿产专业、地球化学专业等本科生学习用。完成学习之后，要求学生掌握重、磁、电方法的基本原理、野外工作方法和三种数据资料的地质解释，并能对个别规则物探异常进行定量计算。最终可利用物探资料解决地质问题。

四、详细教学安排

第一章绪论（2学时）

主要介绍人类对地球物理现象的认识和地球物理勘探方法的发展历程及主要应用。

第二章地球物理勘探的基本概念（4学时）

这部分内容主要讲述地球物理学的基本概念、基本研究对象和主要问题。

第三章重力勘探（共12学时）

序言：重力勘探是以地壳中岩矿石等介质密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产、解决工程环境问题的一种物探方法。它主要用于探查含油气远景区的地质构造、研究深部构造和区域地质构造，与其他物探方法配合，也可以寻找金属矿，近年来重力勘探方法在城市工程环境方面也得到应用。

第一节地球的重力场和岩矿石的密度（2学时）

一、重力场

二、重力位

三、正常重力场与重力异常

四、岩（矿）石的密度

第二节重力仪及野外工作方法（2学时）

一、重力仪

二、重力野外测量工作方法

第三节几种规则形体的重力异常和重力异常的处理与转换（2学时）

一、野外重力观测资料的初步整理

二、重力异常值的计算

三、重力测量所观测的重力异常

四、重力异常的图示

第四节重力异常的推断解释（4学时）

一、重力异常的识别与划分

二、重力正问题的解法

三、重力异常的定性解释

四、重力异常的定量解释

第五节重力勘探的应用（2学时）

第四章磁法勘探（共14学时）

序言：磁法勘探是以地壳中岩矿石等介质磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律用以探查地质构造和寻找矿产的一种物探方法。它主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘探含油气构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属非金属矿床等，近年来，磁法勘探在城市工程环境中用于开发区、核电站、大坝选址，寻找沉船、炸弹等金属遗弃物与地下管道，考古等。

第一节地磁场和岩矿石的磁性（2学时）

一、与磁法有关的磁学基本知识

二、地磁场

第二节磁力仪与野外工作方法（2学时）

一、概述

二、磁力仪

三、野外工作方法

第三节磁性体的磁场及磁异常的转换处理（4学时）

一、概述

二、计算磁性体磁场的基本公式

三、几种规则形体的磁场

四、使磁异常复杂化的因素

五、磁异常的转换处理

第四节磁法异常的解释推断（2学时）

一、概述

二、岩矿石磁性

三、磁异常定性解释

四、磁异常定量解释

第五节磁法勘探的应用（2学时）

第五章电法勘探（14学时）

序言：电法勘探是以地壳中岩矿石间的电性差异为基础，通过观测和研究天然电磁场和人工电磁场的空间与时间分布规律进行地质勘探和找矿的一种物探方法。电法勘探利用的参数较多，它应用范围较广。主要用于探查区域与深部地质构造、寻找油气田、金属与非金属矿产以及解决水文地质(寻找地下水资源等)和工程地质(探查喀斯特溶洞、断裂破碎等)中路基、桥基和环境勘查中的一些问题，近年来应用电法勘探原理的新方法技术如探地雷达、管线探测及核磁共振找水等在工程环境中得到广泛应用，成为解决城市工程问题的主要物探方法之一。

第一节电阻率法的基础知识（2学时）

一、电阻率法的理论基础

二、电阻率法的仪器及装备

第二节电阻率剖面法（2学时）

第三节电阻率测深法（2学时）

第四节充电法（2学时）

第五节自然电场法（2学时）

第六节激发极化法的基础知识及野外工作方法（2学时）

一、激发激化法的理论基础

二、激发激化法的仪器装备及工作方法

三、极电体的激电异常

四、激发激化法的应用及实例

第七节电磁法简介（2学时）

认识实践教学（4学时）

五、课程的重点、难点和解决办法

（一）课程的重点

课程注重基础性、综合性和实用性，突出理论联系实际和各种地球物理方法的综合应用的理念。课程的重点主要表现在：各种地球物理方法的基本原理、数据采集的野外工作方法和数据处理的基本原理和思路，以及资料解释的原理和过程等内容。

（二）课程的难点

1. 教材的内容整体上来说理论性、实践性和综合性都比较强，不仅需要学生要有一定的数理基础、场论基础、弹性波理论等课程的基础，还要求学生具有很好的地质学基础。而非地球物理专业的学生数学、物理等基础一般教弱，又没有学过场论、弹性波理论等课程。并且学时一般又偏少。因此如何让学生在较短的时间内，掌握本课程的基本原理和方法，牢固地树立系统观，是教学中的主要难点之一。

2. 本课程涉及的地球物理方法种类较多，且各种方法的应用范围、能解决的地质问题、数据的采集、处理、资料的解释都有所不同。如何让学生掌握各种方法解决地质问题的基本规律，各种方法的相同点、不同点是本课程的难点之二。

3. 地球物理学本身是一个迅速发展的科学，随着社会的进步、计算机软硬件技术的发展，不断涌现出新技术、新方法，如何处理好传统的地球物理课程的基本原理和现代新技术、新方法之间的关系是本课程的难点之三。

（三）解决的办法

1. 课堂教学

在课堂教学过程中特别强调地球物理勘探的基本理论与资源勘查专业实践之间的连接。对于重点难点，采用案例分析的方式，通过理论联系实际，课堂互动的方式，激发学生的兴趣。同时，指定反映国内外最新技术和方法的经典文献供学生阅读，将最近的科研成果及时融入课程教学中，以拓宽知识面。

2. 加强实践性教学环节

一方面增加开设一些实验课，让学生有实际操作过程；二是开放实验室面向学生开放，有兴趣的学生可以随时到实验室进行参观和做实验。

六、课程组织形式与教师指导方法

（一）组织形式

1.课堂教学：

以主讲教师课堂讲课为主，并按教学知识模块开展课题讨论和课堂小结为辅的授课模式。

2.实践教学：

（1）实验课

根据实验室各种仪器的数量按小班进行。

①教学实习——野外按2人一组，分别进行数据采集、处理、解释和报告编写等操作；

②生产实习——实行导师制，由教师带队前往生产单位或参与导师科研或生产性项目，参与野外资料的采集、室内资料的处理和解释，有时还参与报告的编写等过程。

（二）教师指导方法

1.课堂教学

除布置作业外，增加答疑和课后辅导时间，课程结束后，进

行考试，将平时成绩和考试成绩一起作为学生该课程的成绩。

2.实验课

（1）实验课1（仪器认识实验）——首先由教师介绍各种仪器的各种功能，并进行演示，每个学生在教师指导下独立完成仪器的操作。教师通过学生对仪器的认识和操作熟练程度给定成绩。

（2）实验课2（物性测试实验）——首先由教师讲解实验目的，步骤和要求，每个学生在教师指导下独立完成实验，撰写实验报告。教师通过批改报告，给定成绩。

（3）实验课3（资料采集认识实验）——首先由教师讲解野外资料采集的工作方法、仪器操作步骤和要求，然后学生在教师指导下完成资料的采集工作。教师通过野外学生表现和工作情况给定成绩。

（4）实验课4（资料处理认识实验）——首先由教师讲解各种处理方法的原理和过程，然后学生在教师指导下在计算机上完成资料的处理工作。教师通过野外学生的处理结果和实习报告给定成绩。

3.教学实习

（1）室内培训

教师按照实习的目的，首先进行各种仪器的操作，每个学生必需亲自动手操作，直到每个学生都能独立操作为此；野外资料的采集，分组在指导教师的带领下实地进行资料的采集；室内资料的整理和处理，每个学生对自己获得的数据进行处理、成图；最后进行资料的推断解释和报告的编写。教师通过野外学生表现、工作情况和报告给定成绩。

（2）生产实习

教师定期检查和指导学生，解答实习中的问题，适时结合实际问题给学生进行讲座和讨论。教师批改实习报告，给定成绩。

七、考核内容与方法

为了规范并搞好实践教学，编写了《重力勘探实验讲义》、《电法勘探实验讲义》、《地震勘探实验讲义》、《高密度电法勘探实验讲义》、《探地雷达实验讲义》和《教学实习指导书》，概括了实验过程中的知识点，如何完成实验、实习的各个环节，以及对实验报告的要求。学生实习成绩作为课程总评成绩的20%。

通过严格的实习管理来保证实习质量。教师根据实习大纲的要求批改实习报告，考察学生理论联系实际、分析问题的能力，并考虑学生在实习中的表现，综合给定实习成绩。

八、教材和参考资料

(一)教材：

1.地球物理勘探概论·刘天佑·地质出版社，2007，（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）

2.勘查地球物理概论编者：于汇津

3.应用地球物理学原理·张胜业潘玉玲主编·中国地质大学出版社,2004,(45元)

（二）参考资料：

1. Society of Exploration Geophysicists Robert E. Sheriff

2. Geophysics SEG Press

3. The Leading Edge SEG Press

4. The Three-dimensional Electromagnetics William P. Dimashq

5. Geotechnical and Environmental Geophysics Stanley H. Ward

6. Modern Spectral Analysis with Geophysical Application Markus

7. Geophysical Signal Analysis Enders A. Robison

8. VSP Interpretive Processing: Theory and Practice Ronald C. Hinds

9. Covariance Analysis for Seismic Signal R. Lynn Kirlin

10. Earth Dynamics AGU Press

11. 磁法勘探四院校合编

12. 电法勘探付良魁主编

13. 重力勘探陈善主编