地球物理勘探知识点(张照录)

重力勘探

1.密度由大到小：火成岩、变质岩、沉积岩

2.根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密度的主要因素为：

※组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少（火成岩）；

※岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分（沉积岩）；

※岩石所承受的压力等。

3.地球重力场分为正常重力场（由赤道向两级逐渐增），重力随时间变化（长期变化和短期变化：固体潮可引起大地水准面的位移）及重力异常三部分。

4.引起重力异常的条件：（1）探测对象与围岩要有一定的密度差。（2）岩层密度必须在横向上有变化，即岩层内有密度不同的地质体存在，或岩层有一定的构造形态。（3）剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模）（4）探测对象不能埋藏过深（5）干扰场不能太强或具有明显的特征。一般恶劣地形、表层密度不均匀、地下岩体密度变化均产生较强干扰。

5.相对重力测量仪器工作原理：一个恒定的质量m 在重力场内的重量随g 的变化而变化，如果用另外一种力（弹力、电磁力等）来平衡这种重量或重力矩的变化，则通过对该物体平衡状态的观测，就有可能测量出两点间的重力差值。mg = k （S - S0 ）?g = g2- g 1=k/m (s2 - 1) = C ??S 系数C称为格值，因此测得重物的位移量就可以换算出重力差。

6.现代重力仪的测读都是采用补偿法进行的，也称零点读数法:选取平衡体的某一位置作为测量重力变化的起始位置，即零点位置；重力变化后第一步是通过放大装置观测平衡体对零点位置的偏离情况，第二步是用另外的力补充重力的变化，即通过测读装置再将平衡体又准确的调回零点位置，测读器上前后两个读数的变化就反应了重力的变化。优点：扩大了直接测量范围，减小了仪器的体积、测量精度高，以相同的灵敏度在各点上施测，读数换算也较简单。

7.影响重力仪精度的因素：温度、气压、电磁力、安置状态不一致、零点漂移、震动。

8.为了获得单纯由地下密度不均匀体引起的重力异常，则必须消除各种干扰因素的影响，通常要进行如下校正：8.由重力资料求布格重力异常需要经过哪些校正，分别有什么目的？

答：经地形校正、中间层校正、高度校正和正常场校正后的重力异常称为布格重力异常。

（1）地形校正：地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测异常造成干扰，必须经过地形校正消除。方法：除去测点所在水准面以上的多余物质，并将水准面一下空缺的部分用物质填补起来。

（2）中间层校正：经地形校正后，测点周围的地形变成水准面，但测点所在水准面与大地水准面或基准面间还存在着一个水平物质层，消除这一物质层的影响就是中间层校正。

（3）高度校正：经地形、中间层校正后，测点与大地水准面或基准面间还存在一个高度差△H，要消除这一高度差对实测的影响，就要进行高度校正。

以上都是消除自然地形起伏干扰。

（4）正常场校正：测点0的重力观测值经上述三项校正后，已经将其中正常重力值部分归算到0点所在的水准面上，但是如果0与A点不在同一纬度上，则0点与A点还存在因纬度不同而带来的正常重力值的影响，这一影响必须去掉，即消除地球正常重力场影响。

9.重力测量所观测的重力异常：自由空间重力异常（对观测重力值仅作高度校正和正常场校正）、布格重力异常、均衡重力异常。

10.布格异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体、构造等的影响，同时还包括了地壳下界面起伏在横向上相对上地幔质量的巨大亏损(或盈余)的影响，正因为如此，布格异常除有局部的起伏变化，在山区是大面积大幅度的负异常背景，而在海洋区则为正异常。实际应用中，布格重力异常又分为绝对布格重力异常和相对布格重力异常：（取测区内总基点所在的水准面作为比较各测点异常值大小的基准面，多用于小面积、大比例尺的测量中，便于对局部的异常做较深入的分析）。

11.引起重力异常的主要地质因素：地球深部的因素、地壳深部的因素、结晶基岩内部的密度变化、结晶基

底顶面的起伏、沉积岩的构造和成分变化、其他密度不均匀因素

12.区域异常：场源：大而深的岩体或地质构造。异常特征：幅值大、异常范围大、变化平缓。

13.局部异常：场源：小而浅的岩体、矿体或地质构造。异常特征：幅值小、异常范围小、变化大。

14.重力异常的转换处理：平均场法、趋势分析法、空间解析延拓法、高次导数法、归一化总梯度法

15.空间域解析延拓：利用一定的数学原理，将观测平面或剖面重力异常值转换为高于（或低于）它的平面或剖面上异常值的过程称为向上（或向下）延拓。向上延拓：消弱局部异常，突出深部异常。向下延拓：压制深部的区域异常，突出浅部物质产生的局部异常。

16.高次导数法：突出浅部异常，压制深部异常；划分几个相互靠近、埋深相差不大的相邻地质因素的叠加异常；不同阶次的导数在不同的地质体上，有不同的特征，有助于异常的分类和解释。

17.典型局部重力异常的可能解释

1）等轴状重力高

基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或接近圆形，异常值中心部分高，四周低，有极大值点。

2）等轴状重力低

基本特征：重力异常等值线圈闭成圆形或近于圆形，异常值中心低，四周高，有极小值点。

3）条带状重力高（重力高带）

基本特征：重力异常等值线延伸很大或闭合成条带状，等值线的中心高，两侧低，存在极大值线。

4）条带状重力低（重力低带）

基本特征：重力异常等值线延伸很大，或闭合成条带状，等值线的值中心低，两侧高，存在极小值线。5）重力梯级带

基本特征：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。

18.盐矿探测：盐岩是一种沉积矿床，主要产于古内陆盆地的不泻湖或滨海半封闭的海湾。由于盐岩的密度比围岩低．因此当盐矿有一定规模时，应用重力勘探的效果很好。

19.金属矿勘探应用重力法勘探金属矿体有两个途径：一是在有利条件下直接寻找矿体；二是研究金属矿体赋存的岩体或构造以推断矿体的位置。

20.工程勘探：由于洞穴及其低密度充填物与围岩间有相当大的密度差，能够引起可探测的重力异常。因此高精度重力测量可以发挥作用。

磁法勘探

1.如果温度从居里点以上降至正常温度，磁化曲线并不顺原曲线返回，而是保留一个更高的数值，这个值称为热剩余磁化强度。特征：

1）热剩磁的强度大。弱磁场中，热剩磁比常温下用外磁场磁化后的剩磁(称为等温剩磁)强几十至几百倍。（2）热剩磁的方向与外场一致。因此，火成岩的天然剩磁方向一般代表岩石形成时期的地磁场方向。（3）有很高的稳定性。（4）热剩磁主要在居里点附近获得。

2.岩（矿）石的磁性特征

岩浆岩：磁性一般较高，由酸性岩到基性岩，随二氧化硅含量逐渐降低，铁磁性矿物逐渐增加，岩石磁性也逐渐增强。

火成岩：由酸性→中性→基性→超基性，磁性由弱→强。同一成分的火成岩其磁性不同，喷出岩磁性与侵入岩磁性相当，但喷出岩磁化率离散性大；不同时代的同一成分火成岩其磁性不同，年代新的磁性＞年代老的磁性；同一成分岩体的不同岩相带磁性不同，由边缘相→过渡相→中心相，磁性由强→弱；具有明显的天然剩余磁性。

沉积岩一般磁性都很弱，其中许多可以认为是无磁性的。

变质岩的磁性常与其变质母岩有关，层状结构的变质岩往往存在磁的各向异性。正变质岩磁性＞负变质岩磁性；层状结构的变质岩，往往具有磁的各向异性，即顺着层面方向的磁化率大于垂直层面方向的磁化率。非金属矿的磁性很弱，在金属矿中，磁铁矿具有最强的磁性。

3.影响岩、矿石磁性的因素：所含磁性矿物的类型、含量、颗粒大小与结构，以及温度、压力。

当铁磁性矿物含量一定时，颗粒越大，磁性越强；当磁性矿物颗粒大小、含量都相同时，颗粒相互呈胶结状者比颗粒呈分散状者磁性强。

4.第二代磁力仪：利用核磁共振特性（质子磁力仪）

5.质子旋进及测量原理：

目前质子磁力仪都是利用氢原子旋进的特点来达到测量地磁场的目的。蒸馏水、酒精、煤油、苯等富含氢的液体中氢原子核（质子）在地磁场中产生一定频率的旋进。 当没有外界磁场作用于含氢液体时，其中质子磁矩无规则地任意指向，不显现宏观磁矩。若垂直地磁场T 的方向，加一强人工磁场H0，则样品中的质子磁矩，将按H0方向排列起来，此过程称为极化。

测量原理：理论物理分析研究表明，氢质子旋进的角速度ω与地磁场T 的大小成正比，其关系为：

式中，γp 为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋比(或回旋磁比率)。它是一个常数。 由式可见，只要能够准确测量出质子旋进频率f ，乘以常数，就得地磁场T 的值。

6.岩矿石标本的采集：应采集基岩露头或钻井岩芯，不少于30块，采集点要均匀分布，形状尽可能为等轴状，体积10×10×10cm3为宜，岩矿石剩余磁性研究需采集定向标本

7.磁性体被磁化与地磁场的大小和方向、自身磁化率有关。

磁性体的磁化强度与磁性体的走向或剖面方向有关。

当形体确定后，磁化强度的方向是决定磁场特征的重要因素

8.基性超基性岩体的磁场特征：有较多的铁磁性矿物。由于磁性矿物含量的不均匀，曲线有一定程度的跳跃。

9.玄武岩的磁场特征：磁异常值变化很大，具有锯齿状剧烈跳跃的特点

10.闪长岩的磁场特征：具有中等强度的磁性。当磁性不均匀时，异常曲线在一定背景上有不同程度的跳跃变化。当磁性均匀时，曲线跳跃幅度较小。

11.花岗岩的磁场特征：一般磁性较弱，根据不同的岩相带，形成不同的磁场特征，且边缘相的磁场强度往往较高，而与闪长岩相近。

12.沉积岩只有微弱的磁性，磁场平静、单调。

电法勘探

1.固体矿物按导电机理分为：金属 导体、半 导 体、固体电解质

2.影响岩、矿石电阻率的因素 ：（1）矿物成分、含量及结构：金属矿物含量↑，电阻率

结构：浸染状 > 细脉状（2）岩矿石的孔隙度、湿度：孔隙度↑，含水量↑，电阻率↓;风化带、破碎带，含水量↑，电阻率↓（3）水溶液矿化度: 矿化度↑，电阻率↓

（4）温度: 温度T ↑，溶解度↑，离子活性↑，电阻率↓; 结冰时，电阻率↑

（5）压力:压力↑，孔隙度↓，电阻率↑;超过压力极限，岩石破碎，电阻率↓

（6）构造层的影响: 层状构造岩石的电阻率，具有非各向同性，即沿层理方向的电阻率小于垂直沿层理方向的电阻率。

3.离子导电岩石的电阻率随温度的增高而变小，电子导体矿物、矿石的电阻率随温度增高而变大。

4.电阻率法： 传导类电法勘探方法之一。建立在地壳中各种岩矿石具有各种导电性差异的基础上

5.“地电断面”—根据地下地质体电阻率的差异而划分界线的断面。

6.视电阻率 —在电场有效作用范围内各种地质体电阻率的综合影响值。

影响视电阻率的因素，电极装置—供电电极（A 、B ）及测量电极（M 、N ）的排列形式和移动方式① 电极装置类型及电极距的大小② 测点相对于地质体的位置；③ 电场有效作用范围内各种地质体的真电阻率；④ 各地质体的分布状态（即形状、大小、埋深及相对位置） T

p ?=γω

二电测剖面法

方法特点：研究地电断面横向变化的一类方法——采用固定的电极距，沿剖面移动电极装置，观测一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。

解决主要地质问题：探测产状陡立的高、低阻体，如划分不同岩性接触带、追索断层及构造破碎带

（一）联合剖面法

1.装置特点及ρs公式

装置形式：

它是由两个三极装置即AMΝ∞和∞MNB联合而成。在两个三极装置中有个公共的无穷远极C（∞），电极排列以测点O呈左右对称AO=BO，MO=NO。将无穷远极在测线的中垂线上布置，OC≥5AO。

在测量时，C极固定不动，AMNB间保持距离不变，四个极沿测线同时移动，逐点进行测量，测点为M、N的中点O。每个点测量两次，得到两个ρs值

由于C极为无穷远极，它在M、N处产生的电位很小，故可忽略不计，因此，联合剖面法的电场可视为一个“点电源”的电场。

在用联合剖面法找矿中就是利用低阻正交点的位置来确定良导脉及构造破碎带在地面上的投影位置。

2）高阻直立岩脉ρs曲线特征

1）ρsA及ρsB两条曲线交点处的视电阻率值远远高于其围岩电阻率值，交点左侧ρsA<ρsB，交点右侧ρsA>ρsB，我们称这种交点为高阻反交点，交点的位置与高阻脉在地面上的投影位置相对应。

2）交点两侧ρsA及ρsB曲线呈两翼闭拢状态。

(二)中间梯度法

1.装置特点及ρs公式：

采用四级AMNB装置，A、B供电，M、N两电极测量，供电电极距AB很大，MN=（1/50～1/30）AB工作时,A、B固定不动。M、N在AB中部（1/2～1/3）AB范围内同时移动，逐点进行测量，测点为MN的中点。

中间梯度法主要用来寻找陡倾的高阻薄脉（如石英脉、伟晶岩脉等）

原因：在均匀场中，高阻体的屏蔽作用比较明显，排斥电流使其汇聚于地表附近，使jMN急剧增加，致使ρs曲线上升，形成突出的高峰。而低阻薄脉易于让电流垂直通过，只使jMN发生很小的变化，故ρs异常不明显。

特点分析：

（1）利用均匀场

（2）工作效率高（一线供电，多线测量）

四高密度电阻率法

高密度电阻率相对于常规电阻率法具有以下特点：

①电极布设是一次完成的，这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰，而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。

②能有效的进行多种电极排列方式的扫描测量，可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

③野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快，而且避免了由于手工操作所出现的错误。

④可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态，脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。

⑤与传统的电阻率法相比，成本低、效率高，信息丰富，解释方便。勘探能力显著提高。

系统组成

(二) 高密度电阻率法的装置类型及曲线特征：除了电阻率剖面法所列装置类型外，还有以下常用装置类型。 1. 三电位观测系统(电极系) 四极同时测量：温纳四极装置（α），偶极装置（β），双二极装置（γ）。

充电法和自然电场法

（一）充电法的基本原理：以人工供电（或称:充电）体相对周围介质呈理想良导体为物质基础，通过观测和研究向目标体供电后的人工电流场在充电体周围的分布规律，达到查明充电目标体的空间分布和某些地质现象为目的的一种电法勘探方法。属传导类、主动源直流电法

自然电场的成因：

1 氧化还原作用形成的自然电场：金属（电子导体）导体上部位于氧化带中，下部在还原环境中，金属导体上部发生氧化作用，导体失去电子而带正电，围岩则获得电子而带负电。在金属导体下部，由于所处的还原环境使得导体的电化学反应同上部相反，即导体得到电子而带负电，围岩失去电子而带正电。在导体与围岩之间，其上部与下部就形成了符号相反的电位跳跃。这样，在导体上下部形成电位差，产生电流。

2 过滤电场：地下水在岩石的孔隙或裂隙中流动或渗透时，由于岩石颗粒表面对地下水中的正负离子具有选择性吸附作用，且大多数具有吸附负离子的特性。因此，在地下水的上游方向集中了较多的负离子，形成低电位。而在下游方向集中了较多的正离子，形成高电位，由此形成的电场称为过滤电场。山地电场是过滤电场的一种表现形式。

3 扩散电场：当两种浓度不同的溶液相互接触时，会产生扩散现象。带电离子由浓度高的溶液向浓度低的溶液里扩散。但正、负离子的扩散速度不同，使两种不同离子浓度的溶液分解面上分别含有过量的正离子或负离子，形成电位差。这种由扩散作用引起的自然电场称为扩散电场。