《地球物理勘探》基本特点

《地球物理勘探》基本特点（1）地球物理勘探是一种间接的勘探方法用钻机或其它的机械手段从地下取出岩样来认识地质构造是直接的勘探方法（或称为侵入方法，invasive method)。

地球物理勘探无须从地下取出岩样，而是通过使用专门的仪器在地面（或钻孔中）观察由地下介质引起的某种物理场的分布状态，收集和记录某些物理信息随空间或时间的变化，并对这些信息的分布特征作出解释和推断，从而揭示地球内部介质物理状态的空间变化和分布规律，以此来了解矿产资源的分布及赋存状态、查明地质构造。

（2）地球物理勘探工作具有效率高、成本低的特点以往的地球物理勘探工作为矿产资源的调查、水文地质及工程地质工作提供了大量的、获得实践检验的重要资料；尤其是在覆盖地区对研究地质构造、指导勘探、成井等方面发挥了重要作用，加快了勘探速度，降低了施工成本，提高了水文地质钻孔的成井率。

（3）地球物理勘探能更全面了解勘探目标的全貌，避免钻孔勘探‘一孔之见’的弱点在工程勘察中，尤其是在浅层岩溶勘察中，地球物理勘探工作能提供勘探区域内二维、甚至三维的地下岩溶分布状态，克服钻孔‘一孔之见’的局限性。

跨孔声波、电磁波透视法能了解两孔之间的岩体的完整性，能从整体上评价岩体的完整性与基础的稳定性。

（4）地球物理勘探的应用具有一定的前提条件（一）必要条件：要有物性差异；（二）充分条件：1、目前仪器技术条件下，能测出异常：（1）场源体要有一定的规模，（2）场源体要有一定的埋深比，（3）仪器灵敏度要高；2、干扰要小或能分辨异常；3、环境条件允许。

（5）反演解释具有多解性同一物理现象（或者说同一性质的物理场的分布）可以由多种不同的因素引起。

例如，在电法勘探中，视电阻率的变化可以由被测目标体电阻率值的变化引起；也可能由于地形，产状等其他因素的变化引起。

这反映了地球物理勘探资料解释具有多解性。

要克服地球物理勘探资料解释的多解性，就必须将其与钻井资料或地质资料相结合进行推断解释，必须掌握一定的地层岩矿石的物性参数。

一、填空二、名词解释三、简答题四、应用分析题考试时间：考试周主要考核各位同学对基本知识方法理论掌握情况，以及初步的应用分析能力。

考试题型：绪论地球物理学：用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球及近地空间的结构、物质组成、形成和演化，研究各种自然现象及其变化规律。

地球物理学目的和任务：在探测地球内部结构与构造的基础上、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术。

地球物理学分为:应用地球物理和理论地球物理两大类。

理论地球物理:研究地球本身特性的理论与方法。

如：地球起源、内部圈层结构、地球年龄、地球自转与形状等。

主要包括:地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。

应用地球物理（勘探地球物理）：地质体的不同结构和特性常以不同的导电性、磁性、弹性、密度、放射性等地球物理性质或地球物理场的差异表现出来。

以专用仪器探测地壳表层各种地质体的物理场来进行地层划分，判明地质构造、水文地质及各种物理地质现象的方法。

勘探地球物理主要方法包括：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探等。

第 1 章岩( 矿 )石的地球物理特征第 1 节岩 ( 矿 ) 石的密度影响岩石密度的主要因素为：1. 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少；2. 岩石中孔隙大小及孔隙中的充填物成分；3. 岩石所承受的压力等。

一、火成岩的密度主要取决于矿物成分及其含量的百分比 , 由酸性→ 中性→ 基性→ 超基性岩，随着密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大。

二、沉积岩的密度1. 沉积岩密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性增大；2. 孔隙中如有充填物，则充填物的成分及比例也明显地影响着密度值；3. 随着成岩时代的久远及埋深的加大，上覆岩层对下伏岩层的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。

三、变质岩的密度变质岩密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，主要由变质的性质和变质程度来决定。

通常变质作用的结果使变质岩比原岩密度值加大，如变质程度较深的片麻岩、麻粒岩等要比变质程度较浅的千枚岩、片岩等密度值大些。

四、结论1. 岩矿石密度的规律：①岩浆岩和变质岩的密度大于沉积岩②沉积岩密度变化范围大2. 影响岩石密度因素岩浆岩 : 矿物成分；生成环境；沉积岩 : 孔隙度；生成年代；埋藏深度；变质岩 : 与原岩和变质程度有关第 2 节岩 ( 矿 ) 石的磁性一、基本概念磁性：吸引铁、钴、镍等物质的性质。

任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。

1. 抗磁性 ( 逆磁性 )2. 顺磁性磁性分类：3. 铁磁性1. 抗磁性 ( 逆磁性 )在外磁场作用下，这类物质的磁化率为负值，且数值很小。

2. 顺磁性顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值，有外磁场作用，原子磁矩顺着外磁场方向排列，显示顺磁性。

3. 铁磁性在弱外磁场的作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗磁性、顺磁性物质的磁化率大很多。

磁化强度与磁化场呈非线性关系磁化强度M沿O、A、B、C、D、E、F、A变化，诸点所围之曲线，称磁滞回线，表明铁磁性物质磁化强度随磁化场的变化呈不可逆性。

二、岩石、矿石的磁性特征1. 磁化强度和磁化率在外部磁场的作用下，磁化强度 M 表示与磁化场强度 H 之间的关系为 :磁化率：表征物质受磁化的难易程度，是一个无量纲的物理量。

2. 矿物的磁性⑴抗磁性矿物与顺磁性矿物自然界中，绝大多数矿物属顺磁性与抗磁性。

①抗磁性矿物，其磁化率都很小，在磁法勘探中通常视为无磁性。

②顺磁性矿物，其磁化率要比抗磁性矿物大得多，约两个数量级。

(2) 铁磁性矿物铁磁性矿物：如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。

磁化率不是恒量，为正值，且相当大。

3.岩石的磁性特征㈠火成岩的磁性(1) 不同类型的侵入岩，其磁化率平均值随着岩石的基性增强而增大；(2) 超基性岩是火成岩中磁性最强的；(3) 火成岩具有明显的天然剩余磁性。

㈡沉积岩的磁性一般说来，沉积岩的磁性较弱。

造岩矿物如石英、长石、方解石等，对磁化率无贡献。

沉积岩磁化率主要决定于副矿物的含量和成分，它们是磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿，以及铁的氢氧化物。

沉积岩的天然剩余磁性，与母岩剥蚀下来的磁性颗粒有关，其数值不大。

㈢变质岩的磁性变质岩磁化率和天然剩余磁化强度变化范围很大，和原岩的矿物成分，以及变质作用的外来性或原生性有关。

( 四 ) 影响岩石磁性的主要因素岩石的磁性是由所含磁性矿物的类型、含量、颗粒大小与结构，以及温度、压力等因素决定的。

1. 岩石磁性与铁磁性矿物含量的关系一般来说，岩石中铁磁性矿物含量多，磁性愈强。

2. 岩石磁性与磁性矿物颗粒大小、结构的关系在给定的外磁场作用下，铁磁性矿物的相对含量不变，其颗粒粗的较之颗粒细的磁化率大。

当磁性矿物相对含量、颗粒大小都相同，颗粒相互胶结的比颗粒呈分散状者磁性强。

3. 岩石磁性与温度、压力的关系服从居里—魏斯定律。

即 :式中是 C 居里常数， T 是热力学温度， Tc 是居里温度，当，铁磁性消失，转变为顺磁性。

第 3 节岩 ( 矿 ) 石的电性一、岩石和矿石的导电性物质的导电性愈好，其电阻率值愈小；反之，如果物质的电阻率很大，则该物质的导电性很差。

1. 岩矿石的导电机制（固体矿物的导电机制）按照导电机制可将固体矿物分为三种类型：金属导体、半导体和固体电解质。

在金属导体和半导体中，导电作用都是通过其中的某些电子在外电场作用下定向运动来实现的，它们都是电子导体。

2. 孔隙水的导电机制岩石中的孔隙水总是在不同程度上含有某些盐分( 电解质 ) ，当电解质溶于水形成电解液时，电解液可借助于其中处于电离状态的正、负离子而导电，故为离子导体。

电解液的电阻率正、负离子的浓度和迁移率成反比。

二、影响岩矿石导电性的因素岩、矿石的电阻率和它的组成矿物及所含水的导电性、含量、结构、构造及其相互作用等有关。

1. 岩石、矿石电阻率与其成分和结构的关系岩石、矿石的电阻率决定于这些胶结物和矿物颗粒的电阻率、形状及其百分含量。

2. 岩石、矿石电阻率与所含水分的关系理论上说，岩石的电阻率应与固体电解质的电阻率具有相同的数量级，但通常自然状态下岩石电阻率都低于此值，甚至有低达 n×10Ω•m 以下的情况。

这是因为岩石都在不同程度上含有导电性较好、并且彼此有相互连通的水溶液之故。

3. 岩石、矿石电阻率与温度的关系电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升；离子导电岩石的电阻率随温度增高而降低。

4. 岩、矿石电阻率与压力的关系在压力极限内，压力大使孔隙中的水挤出来，则电阻率变大，压力超出岩石破坏极限，则岩石破裂，使电阻率降低。

三、岩矿石的电阻率影响岩、矿石电阻率的因素众多，自然状态下某种岩、矿石的电阻率并非某一特定值，而多是在一定范围内变化。

岩矿石的所有物理性质中，以电阻率的变化范围最大。

四、岩石和矿石的自然极化和激发极化特性一般情况下物质都是电中性的，即正、负电荷保持平衡。

但当某些岩石和矿石在特定的自然条件下，在岩石中产生的各种物理化学过程作用下，岩石可以形成面电荷和体电荷。

岩石的这一性质称为岩石极化。

岩石极化分为两种类型 :1. 自然极化由不同地质体接触处的电荷自然产生的（表面极化）或由岩石的固相骨架与充满空隙空间的液相接触处的电荷自然产生的电动势的物理 - 化学过程( 两相介质的体极化 ) ；2. 激发极化在人工电场作用下产生的极化。

由岩石自然极化和人工极化产生的面电荷和体电荷形成自然电场或激发极化电场。

第 4 节岩石层的地震波速度一、岩石的地震波速度火成岩速度大于变质岩和沉积岩速度，且速度变化范围小些；变质岩速度变化范围大；沉积岩速度较小，但因其结构复杂，影响因素众多，速度的变化范围最大。

二、影响速度的主要因素影响波速的基本因素是岩石的孔隙度。

波在孔隙的气体或液体中传播的速度要低于在岩石骨架中的传播速度。

孔隙度增大时，岩石密度变小，速度也要降低。

第 3 章重力勘探第 1 节概述重力勘探：是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质构造和矿产分布的地球物理勘探方法。

组成地壳的各种岩（矿）石之间具有密度差异，这种差异会使地球的重力场发生局部变化，从而引起地球重力异常。

第 2 节重力勘探的理论基础一、重力场地球周围具有重力作用的空间称为重力场。

二、地球的重力场的组成地球的重力场可分为正常重力场、重力随时间的变化及重力异常三部分。

1. 正常重力场赫尔默特公式：地球的正常重力是由赤道向两极逐渐增加的。

赤道处为9780300g.u.，两极处为9832087g.u. 。

2. 重力场随时间的变化重力场随时间的变化包括长期变化和短期变化两类: 长期变化:主要与地壳内部的物质变动，如岩浆活动、构造运动、板块运动等有关。