地球物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、地球物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 學(xué)號：專業(yè)：地球物理學(xué) 班級： 第二部分：本人對地球物理學(xué)的簡單理解與認(rèn)識地球物理學(xué)的研究內(nèi)容地球物理學(xué)用物理學(xué)的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進(jìn)行觀測，探索地球本體及進(jìn)地空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化，研究與其相關(guān)的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上為探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、尋找能源、資源和環(huán)境監(jiān)測提供理論、方法和技術(shù)，為災(zāi)害預(yù)報(bào)提供重要依據(jù)。地球物理學(xué)的研究內(nèi)容總體上可以分為應(yīng)用和理論地球物理兩大類。應(yīng)用地球物理(又稱勘探地球物理)的研究范圍比較廣泛，主要包括能源勘探、金屬與非金屬勘探、環(huán)境與工程探測等?？碧降厍蛭锢韺W(xué)利用地球物理學(xué)發(fā)展起來的

2、方法進(jìn)行找礦、找油、工程和環(huán)境監(jiān)測以及構(gòu)造研究等，方法手段包括地震勘探、電法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理測井和放射性勘探等，通過先進(jìn)的地球物理測量儀器，測量來自地下的地球物理場信息，對測得的信息進(jìn)行分析、處理、反演、解釋，進(jìn)而推測地下的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布?？碧降厍蛭锢韺W(xué)是石油、金屬與非金屬礦床、地下水資源及大型工程基址等的勘察及探測的主要學(xué)科。理論地球物理研究對地球本體認(rèn)識的理論與方法。如：地球起源、內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)、地球年齡、地球自轉(zhuǎn)與形狀等，具體包括地震學(xué)、地磁學(xué)、地電學(xué)、地?zé)釋W(xué)和重力學(xué)等。理論地球物理學(xué)通過地震波場和電磁波場探測發(fā)現(xiàn)了位于上地幔的軟流層，為活動論的新的地球觀提供了惟一站

3、得住腳的理論依據(jù)；通過全球大地?zé)崃髁康臏y量圈定了熱的洋脊和冷的消減帶，結(jié)合古地磁研究結(jié)果和大洋中脊的條帶狀磁異常特征，為海底擴(kuò)張和大陸飄移學(xué)說提供了令人信服的佐證；通過全球地震活動性和震源空間分布特征、全球重力、地磁和地?zé)釡y量，為板塊邊界的劃分提供了準(zhǔn)確的依據(jù)；綜合各種全球性的地球物理觀測結(jié)果，對地球熱狀態(tài)、巖石圈熱結(jié)構(gòu)和流變性質(zhì)提供了新的認(rèn)識，為一直懸而未決的板塊運(yùn)動驅(qū)動機(jī)制問題的解決提供了新的依據(jù)。二、地球物理學(xué)的分類整體而言，地球物理學(xué)是利用物理方法研究地球或其他行星的科學(xué)，主要研究地球的各種物理性質(zhì)，包括地球內(nèi)部及表面的組成及各種自然作用與變化規(guī)律。其領(lǐng)域又可區(qū)分以下的類別：1、地震學(xué)

4、：研究地震、地震波及其在地球的內(nèi)部傳播等與地震有關(guān)的科學(xué)。地震學(xué)是用來研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一門重要科學(xué)。2、重力學(xué)：研究關(guān)于地球重力的科學(xué)，研究范圍包括地球上的重力現(xiàn)象、重力分布、重力場及其他相關(guān)性質(zhì)的研究。3、地磁學(xué)：研究地球和大氣圈之磁性的科學(xué)，主要研究有磁性的現(xiàn)象、來源、磁場等方面。4、地電學(xué)：研究地球電場的科學(xué)，藉以推導(dǎo)地球內(nèi)部介質(zhì)的物性、組成和分布狀態(tài)。5、地?zé)釋W(xué)：研究地球熱的科學(xué)，包括地球的溫度、內(nèi)部的熱流、地表溫度分布的現(xiàn)象及地球熱能的來源等。6、地球物理探勘學(xué)：此為地球物理技術(shù)的運(yùn)用，包括地震、地電、重力和地?zé)岬确矫?，可利用在石油、金屬與非金屬礦床、地下水資源及工程基址等的探勘及

5、探測上。應(yīng)用地球物理的勘探方法1、重力勘探重力勘探是測量與圍巖有密度差異的地質(zhì)體在其周圍引起的重力異常以確定這些地質(zhì)體存在的空間位置大小和形狀從而對工作地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況作出判斷的一種地球物理勘探方法。觀測重力值除反映地下密度分布外還與地球形狀 測點(diǎn)高度和地形不規(guī)則有關(guān)。因此在作地質(zhì)解釋之前必須對觀測重力值作相應(yīng)的改正才能反映出地下密度分布引起的重力異常。重力改正包括自由空間改正中間層改正地形改正和均衡改正。觀測重力值減去正常重力值再經(jīng)過相應(yīng)的改正便得到自由空間異常布格異常和均衡異常(見地殼均衡)。在重力勘探中主要應(yīng)用布格異常。為研究地殼均衡地殼運(yùn)動和地殼結(jié)構(gòu)也需要應(yīng)用均衡異常和自由

6、空間異常。在平坦的地形條件下常用自由空間異常代替均衡異常。處理：野外獲得的重力數(shù)據(jù)要作進(jìn)一步處理和解釋才能解決所提出的地質(zhì)任務(wù)主要分3個(gè)階段野外觀測數(shù)據(jù)的處理并繪制各種重力異常圖重力異常的分解(應(yīng)用平均法場的變換頻率濾波等方法)即從疊加的異常中分出那些用來解決具體地質(zhì)問題的異常確定異常體的性質(zhì)形狀產(chǎn)狀及其他特征參數(shù)。解釋：解釋分為定性的和定量的兩個(gè)內(nèi)容定性解釋是根據(jù)重力圖并與地質(zhì)資料對比初步查明重力異常性質(zhì)和獲得有關(guān)異常源的信息。除某些構(gòu)造外對一般地質(zhì)體重力異常的解釋可遵循以下的一些原則極大的正異常說明與圍巖比較存在剩馀質(zhì)量反之極小異常是由質(zhì)量虧損引起的?？拷|(zhì)量重心在地表投影處將觀測到最大異

7、常。最大的水平梯度異常相應(yīng)于激發(fā)體的邊界。延伸異常相應(yīng)于延伸的異常體而等軸異常相應(yīng)于等軸物體在地表的投影。對稱異常曲線說明質(zhì)量相對于通過極值點(diǎn)的垂直平面是對稱分布的反之非對稱曲線是由于質(zhì)量非對稱分布引起的。在平面上出現(xiàn)幾個(gè)極值的復(fù)雜異常輪廓表明存在幾個(gè)非常接近的激發(fā)體。定量解釋是根據(jù)異常場求激發(fā)體的產(chǎn)狀要素建立重力模型。一種常用的反演方法是選擇法即選擇重力模型使計(jì)算的重力異常與觀測重力異常間的偏差小于要求的誤差。2、磁法勘探磁法勘探是利用地殼內(nèi)各種巖（礦）石間的磁性差異所引起的磁異常來尋找有用礦產(chǎn)或查明地下地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法。磁法勘探也是應(yīng)用最早的地球物理方法。1640年，瑞典人首

8、次嘗試用羅盤調(diào)查磁鐵礦，開辟了利用磁場變化來尋找礦產(chǎn)的新途徑。但直到1870年，瑞典人泰朗（Thalen）和鐵貝爾(Tiberg)制造了萬能磁力儀后,磁法勘探才作為一種地球物理方法建立和發(fā)展起來。 就工作環(huán)境而言，磁法勘探可分為地面磁測、航空磁測、海洋磁測和井中磁測四類。航空磁測是第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的方法。它不受水域、森林、沙漠等自然條件的限制，測量速度快、效率高，已廣泛應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，儲油氣構(gòu)造和含煤構(gòu)造勘查、成礦遠(yuǎn)景預(yù)測，以及尋找大型磁鐵礦床等方面。在地面磁法勘探中一般是布置一系列的平行等距的測線垂直于被尋找的對象(例如礦體)的走向在每條測線上按一定距離設(shè)置測點(diǎn)在測點(diǎn)上測地磁場垂

9、直分量的相對值測線距與測點(diǎn)距之比從101到11。在航空及海洋磁法勘探中飛機(jī)或觀測船沿預(yù)先設(shè)計(jì)好的航線行進(jìn)(用導(dǎo)航儀控制)用航空或海洋磁力儀自動記錄總磁場強(qiáng)度。由于磁異常的特點(diǎn)與磁性體的形狀有關(guān)故可根據(jù)磁異常的特點(diǎn)推斷磁性體的形狀埋深走向傾斜方向及磁化強(qiáng)度的大小和方向等。這個(gè)過程稱為磁異常的解釋其內(nèi)容大致是根據(jù)工作地區(qū)已知的地質(zhì)情況巖石和礦石的磁性資料地磁緯度磁異常的特點(diǎn)及積累的經(jīng)驗(yàn)初步推斷引起磁異常的地質(zhì)原因磁性體的大致形狀和空間位置。該方法可以用來找一些金屬礦，也可以找沉船或者水雷之類的東西。地面磁測應(yīng)用最早，而今它是在航空磁測資料的基礎(chǔ)上所作的更詳細(xì)的磁測工作，用以判斷引起磁異常的地質(zhì)原因

10、及磁性體的賦存形態(tài)。在地質(zhì)調(diào)查的各個(gè)階段都有廣泛的應(yīng)用。磁異常定義：在消除了各種短期磁場變化以后，實(shí)測地磁場與作為正常磁場的主磁場之間仍然存在著差異，這個(gè)差異就稱為磁異常。磁異常是地下巖礦體或地質(zhì)構(gòu)造受地磁場磁化后，在其周圍空間形成，并疊加在地磁場上的次生磁場。由分布范圍較大的深部磁性巖層或區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等引起的部分稱區(qū)域異常。由分布范圍較少的淺部磁性巖、礦體或地質(zhì)構(gòu)造等引起的部分稱局部異常。3、電法勘探電法勘探是以巖礦石的電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性）差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究與這些電性差異有關(guān)的（天然或人工）電場或電磁場分布規(guī)律來查地下地質(zhì)構(gòu)造及有用礦產(chǎn)的一種物探方法，稱為“電法”。電法勘探的方法，按

11、場源性質(zhì)可分為人工場法（主動源法）、天然場法（被動源法）；按觀測空間可分為航空電法、地面電法、地下電法；按電磁場的時(shí)間特性可分為直流電法（時(shí)間域電法）、交流電法（頻率域電法）、過渡過程法（脈沖瞬變場法） ； 按產(chǎn)生異常電磁場的原因可分為傳導(dǎo)類電法、感應(yīng)類電法 ； 按觀測內(nèi)容可分為純異常場法、總合場法等。中國常用的電法勘探方法有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法、自然電場法、大地電磁測深法和電磁感應(yīng)法等。 井地電法物理模擬是通過實(shí)驗(yàn)室物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M真實(shí)物理過程的方法。將實(shí)際地形物理的縮小模型置于實(shí)驗(yàn)體（如風(fēng)洞、水槽等）內(nèi)，在滿足基本相似條件（包括幾何、運(yùn)動、熱力、動力和邊界條件相似）的基礎(chǔ)上，模擬真實(shí)過

12、程的主要特征，如空氣動力規(guī)律和擴(kuò)散規(guī)律。由于所有相似條件不可能完全滿足，針對具體要求恰當(dāng)選取相似參數(shù)是實(shí)現(xiàn)物理模擬的關(guān)鍵。物理模擬主要用于數(shù)值計(jì)算模式難于處理的復(fù)雜地形以及建筑物影響時(shí)的擴(kuò)散研究。物理模擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)相比條件易控制、重復(fù)，且省人力、物力，可進(jìn)行較全面和規(guī)律性實(shí)驗(yàn)，是大氣擴(kuò)散研究的重要手段。進(jìn)一步發(fā)展方向是設(shè)備材料的更新，模擬模型方法改進(jìn)，使結(jié)果更精確準(zhǔn)確。4、地震勘探：利用地下介質(zhì)彈性和密度的差異，通過觀測和分析大地對人工激發(fā)地震波的響應(yīng)，推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)的地球物理勘探方法叫作地震勘探。地震勘探是鉆探前勘測石油與天然氣資源的重要手段，在煤田和工程地質(zhì)勘查、區(qū)域地質(zhì)研究和地殼研究等方面，也得到廣泛應(yīng)用?？碧皆恚涸诘乇硪匀斯し椒ぐl(fā)地震波，在向地下傳播時(shí)，遇有介質(zhì)性質(zhì)不同的巖層分界面，地震波將發(fā)生反射與折射，在地表或井中用檢波器接收這種地震波。收到的地震波信號與震源特性、檢波點(diǎn)的位置、地震波經(jīng)過的地下巖層的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過對地震波記錄進(jìn)行處理和解釋，可以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)。地震勘探在分層的詳細(xì)程度和勘查的精度上，都優(yōu)于其他地球物理勘探方法。