緒論-工程環(huán)境物探

1、 工程與環(huán)境物探工程與環(huán)境物探地震科學系 地球物理教研室石硯斌Tel材n參考教材 工程與環(huán)境物探教程 雷宛等 地質(zhì)出版社 工程與環(huán)境物探教程 陳仲侯等 地質(zhì)出版社 水文地質(zhì)工程地質(zhì)物探教程 長春地質(zhì)學院水文物探編寫組 地質(zhì)出版社 資源綜合地球物理勘查 李周波、孟令順、梅忠武 地質(zhì)出版社地球科學地球科學：以地球為研究對象的科學。以地球為研究對象的科學。包括：地質(zhì)學，包括：地質(zhì)學，地球物理學地球物理學，地球化學，地球化學，地理學，氣象學，地理學，氣象學，水文學水文學，海洋學，土，海洋學，土壤學和環(huán)境地學等學科。壤學和環(huán)境地學等學科。地球物理學：地球物理學：用物理學的原理和

2、方法，用物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質(zhì)觀測，探索地球本體及近地空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化，研究與結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律其相關的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律。 著名地球物理學家趙九章先生引用著名地球物理學家趙九章先生引用白居易白居易長恨歌長恨歌詩，這樣形容地球物詩，這樣形容地球物理學的理學的“上窮碧落下黃泉、兩處茫茫上窮碧落下黃泉、兩處茫茫皆不見皆不見”。 1.什么是地球物理學什么是地球物理學 地球物理學主要包括：地球物理學主要包括： 地球物理學地球物理學

3、 大氣物理學大氣物理學 （地質(zhì)學）（地質(zhì)學） （氣象學）（氣象學） 海洋物理學海洋物理學 空間物理學空間物理學 （海洋學）（海洋學） （宇宙學）（宇宙學）其中其中 狹義地球物理學有分為：狹義地球物理學有分為： 理論地球物理學理論地球物理學 應用地球物理學應用地球物理學理論地球物理學理論地球物理學 以物理學為理論基礎，利以物理學為理論基礎，利用信息技術(shù)，研究對地球本體認識的理論與用信息技術(shù)，研究對地球本體認識的理論與方法，探索地球本身和外界空間介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、方法，探索地球本身和外界空間介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化規(guī)律。物質(zhì)組成、形成和演化規(guī)律。 包括：地震學，地磁學，地電學，包括：地震學，地磁

4、學，地電學， 重力與大地測量學，地熱學，重力與大地測量學，地熱學， 地球動力學，大地構(gòu)造物理學等。地球動力學，大地構(gòu)造物理學等。 n應用地球物理學（又稱為應用地球物理勘探、勘查地球物理）簡稱物探。n它是以地殼中各種巖、礦石間的物性差異（如密度、磁性、電性、彈性、放射性差異等）為物質(zhì)基礎的，利用物理學原理，通過觀測和研究巖礦石物理性質(zhì)差異而引起相應的地球物理場（如重力場、地磁場、地電場等）在空間上的局部變化（稱為地球物理異常），就可以推斷地下地質(zhì)構(gòu)造或巖礦體的賦存狀況。達到地質(zhì)調(diào)查的目的一種應用科學。n簡略地說簡略地說n用專門的地球物理勘探儀器觀測物探異常，研究異常與產(chǎn)生該異常的地質(zhì)體之間的關系

5、，就能達到解決地質(zhì)問題的目的稱為物探n形象地說形象地說n在地表（或地表以上）用儀器觀測異常，研究分析異常與異常源的關系 物探學科地位物探學科地位 是研究地球內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)，運動規(guī)律是研究地球內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)，運動規(guī)律的必要技術(shù)方法。的必要技術(shù)方法。 是開展礦產(chǎn)資源、環(huán)境與災害調(diào)查中是開展礦產(chǎn)資源、環(huán)境與災害調(diào)查中的重要技術(shù)手段。的重要技術(shù)手段。 是現(xiàn)代地質(zhì)學理論不可缺少的技術(shù)支是現(xiàn)代地質(zhì)學理論不可缺少的技術(shù)支撐。撐。 是獲取最佳地質(zhì)勘查與經(jīng)濟效果的結(jié)是獲取最佳地質(zhì)勘查與經(jīng)濟效果的結(jié)合點。合點。RadioactiveRadioactiveRadioactive 2.2.應用地球物理學學科分類應用地球物

6、理學學科分類按所應用的物理性質(zhì)分類按所應用的物理性質(zhì)分類 重力勘探、磁法勘探、電法勘探、重力勘探、磁法勘探、電法勘探、 地震勘探、放射性勘探、地熱勘探地震勘探、放射性勘探、地熱勘探。Heat Heat Heat 按所應用的物理性質(zhì)分類 1. 重力勘探：以地殼中巖（礦）間的密度差異為基礎，通過觀測和研究天然重力場的變化規(guī)律，以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。 應用領域：可以用于研究深部構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，探查含油氣遠景區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，尋找鹽丘，圈定煤田盆地等。最新發(fā)展的方法技術(shù)還可以研究局部構(gòu)造甚至直接研究油氣藏。按所應用的物理性質(zhì)分類2. 磁法勘探：以不同巖（礦）石間的磁性差異為基礎，通過

7、觀測和研究天然磁場及人工磁場的變化規(guī)律，用以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。 應用領域：主要用于地質(zhì)填圖、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找磁鐵礦、尋找含有磁性礦物的各種金屬和非金屬礦床、勘查含油氣構(gòu)造及煤田構(gòu)造、預測成礦遠景區(qū)，以及直接研究油氣藏等。 按所應用的物理性質(zhì)分類3. 電法勘探：以不同巖（礦）石之間的電磁學性質(zhì)及電化學性質(zhì)差異為基礎，通過觀測和研究天然電磁場和/或人工電磁場的空間與時間分布規(guī)律，進行地質(zhì)勘查和實現(xiàn)找礦目的的物探方法。 應用領域：廣泛用于探查區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造，尋找油氣田和煤田，金屬和非金屬礦產(chǎn)的勘探，以及水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等。按所應用的物理性質(zhì)分類4. 地震勘探：以同不巖

8、（礦）石間的彈性差異為基礎，通過觀測和研究地震波在地下巖層中的傳播規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘查找礦目的的物探方法。 應用領域：主要用于油氣田、煤田地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼測深，工程地質(zhì)勘察等。按所應用的物理性質(zhì)分類5. 放射性勘探：以自然界中某些元素的核輻射性為基礎，應用核探測技術(shù)，通過觀測和研究核輻射場的分布規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標的物探方法。 應用領域：主要用于尋找有放射性的鈾、釷等礦床，及其他相關的金屬與非金屬礦床，也可用于油氣田、煤田的地質(zhì)勘探。按所應用的物理性質(zhì)分類6. 地熱測量：以巖（礦）石的熱物理性質(zhì)為基礎，通過觀測和研究地球內(nèi)部各種熱源所形成的地熱（溫）場隨時間和空間的分布規(guī)律，同時配

9、合地質(zhì)、地球化學及其他地球物理方法，用以研究和解決地質(zhì)問題的一種物探方法。 應用領域：主要用于探查地質(zhì)構(gòu)造，解決地熱田、油氣田、煤田勘探及水文、工程地質(zhì)中的一些問題，也可用于金屬與非金屬礦床的勘探。 按勘查目的分類按勘查目的分類n 1.金屬與非金屬物探，簡稱金屬物探；n 2.石油與天然氣物探，簡稱石油物探；n 3.水文與工程物探，簡稱水工物探；n 4.城市與環(huán)境物探，簡稱環(huán)境物探;n 5.煤田物探；n 6.考古物探； 按觀測空間分類按觀測空間分類n1.地面物探，在地面上進行各種地球物理場的觀測；n2.航空物探，在空中進行各種地球物理場的觀測；n3.海洋物探，在海域內(nèi)進行各種地球物理場的觀測；n

10、4.井中/地下物探，在鉆井、坑道、隧道中進行各種地球物理場的觀測。 按場源性質(zhì)分類按場源性質(zhì)分類1.天然場（被動源）法其各分支方法觀測的地球物理場是天然存在的，如重力場、天然磁場、大地電磁場、天然地震等，場源及其隨時間和空間的分布規(guī)律都不能人為控制，這類方法具有經(jīng)濟、高效的特點。2.人工場（主動源）法其各分支方法所觀測的地球物理場都是人工建立的，如電阻率法、建場測深法、人工地震勘探等，場源特征可以人為控制，能使適用于多種礦產(chǎn)地質(zhì)及不同的地球物理條件，并可靈活控制探測深度。 3. 3.應用地球物理學研究內(nèi)容應用地球物理學研究內(nèi)容 目標體產(chǎn)生的地球物理場的分布特征目標體產(chǎn)生的地球物理場的分布特征

11、正演理論正演理論 觀測地球物理場的技術(shù)方法觀測地球物理場的技術(shù)方法 儀器、技術(shù)措施儀器、技術(shù)措施 地球物理異常信息識別地球物理異常信息識別 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 地球物理異常解釋地球物理異常解釋 反演理論反演理論 4. 4.應用地球物理學特點應用地球物理學特點 方法條件性方法條件性 物質(zhì)條件，觀測設備，場地環(huán)境物質(zhì)條件，觀測設備，場地環(huán)境 “透視與放大透視與放大” 性性 研究目標體產(chǎn)生的物理場研究目標體產(chǎn)生的物理場 多學科滲透性多學科滲透性 與地質(zhì)，物理，數(shù)學，計算機，與地質(zhì)，物理，數(shù)學，計算機， 電子學相關電子學相關 多解性多解性 數(shù)學的不適定性，觀測空間的局數(shù)學的不適定性，觀測空間的局 限性限

12、性 低成本、高效性低成本、高效性物探應用領域物探應用領域 金屬與非金屬礦產(chǎn)勘查金屬與非金屬礦產(chǎn)勘查 石油與天然氣勘查石油與天然氣勘查 煤田地質(zhì)勘探煤田地質(zhì)勘探 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察 地熱資源調(diào)查地熱資源調(diào)查 環(huán)境與地質(zhì)災害調(diào)查環(huán)境與地質(zhì)災害調(diào)查 全球與區(qū)域構(gòu)造研究研究全球與區(qū)域構(gòu)造研究研究 工程無損檢測工程無損檢測 考古調(diào)查考古調(diào)查物探工作過程物探工作過程n整個物探工作大致可劃分為四個階段：1.編寫物探設計書 根據(jù)承擔的地質(zhì)任務進行現(xiàn)場踏勘及搜集工區(qū)的地質(zhì)物探、物性資料編寫技術(shù)設計2.野外施工 采集物探異常數(shù)據(jù)及工區(qū)內(nèi)巖礦石的物性參數(shù)3. 室內(nèi)資料整理 通過資料整理得到工區(qū)內(nèi)異常的各種圖件4.物探異常的推斷解釋和報告編寫應用地球物理學發(fā)展趨勢應用地球物理學發(fā)展趨勢 探測精度高，探測深度大的新技術(shù)研究；探測精度高，探測深度大的新技術(shù)研究； 抗干擾能力強，多參量觀測，智能型儀器抗干擾能力強，多參量觀測，