應用地球物理復習

應用地球物理復習提綱021032班，2005年下學期題型：一、名詞解釋（每題3分，共24分）二、簡答題（10題任選6題，每題5分，共30分）三、定性分析題（4題，共16分）四、綜合分析題（共30分）考試時間和地點：1月6日晚7：00－9：00教2樓604一、重力資料的整理為了獲得單純由地下密度不均勻體引起的重力異常，則必須消除各種干擾因素的影響，通常要進行如下校正： （1）地形校正 （2）中間層校正 消除自然地形起伏干擾 （3）高度校正 （4）正常場校正——

消除地球正常重力場影響1、地形校正（δg地）重力資料的整理校正原因：地形起伏往往使得測點周圍的物質不能處于同一水準面內(nèi)，對實測重力異常造成干擾，必須通過地形校正予以消除，又稱為地改。地形平坦無需地改地形起伏需要地改1、地形校正（δg地）重力資料的整理dm-dm注意：地形改正值恒為正1、地形校正（δg地）重力資料的整理校正辦法：除去測點所在水準面以上的多余物質，并將水準面以下空缺的部分用物質填補起來2、中間層改正（δg中）重力資料的整理校正原因：經(jīng)地形校正后，測點周圍的地形變成水準面，但測點所在水準面與大地水準面或基準面（總基點所在水準面）間還存在著一個水平物質層，消除這一物質層的影響就是中間層校正。ΔhΔh大地水準面或基準面總基點測點2、中間層改正（δg中）重力資料的整理Δh校正辦法：中間層可當作一個厚度為Δh，密度為σ的無限大水平均勻物質面，其校正公式為：測點高于大地水準面或基準面時，△h取正，反之取負。中間層密度通常取為2.67g/cm3。σ大地水準面或基準面總基點測點3、高度改正（δg高）重力資料的整理校正原因：若把地球當作密度均勻同心層分布的旋轉橢球體時，地面每升高1m重力減小約3.086g.u.。經(jīng)地形、中間層校正后，測點與大地水準面或基準面間還存在一個高度差△h，要消除這一高度差對實測的影響，就要進行高度校正Δh校正辦法：測點高于大地水準面或基準面時，△h取正，反之取負重力資料的整理布格校正：高度校正和中間層校正都與測點高程Δh有關，將這兩項合并起來，統(tǒng)稱為布格校正（δg布）注意：地表實測重力值是地下密度均勻體和密度不均勻地質體（如地質構造、巖礦體等）的綜合影響。 上述校正消除了起伏地形上各測點與大地水準面或基準面密度均勻體對實測重力值的影響，并沒有消除密度不均勻體的影響。 因此，對于校正后僅由密度不均勻體引起的異常而言，上述各項校正后，各測點仍在起伏的自然表面上。4、正常場校正（δg地）重力資料的整理校正原因：當測點與總基點不在同一緯度時，測點重力值包含了總基點與測點間的正常重力場的差值，這一差值需要消除。校正辦法：（1）在大面積測量時，按1909赫爾默特公式計算正常重力值，再從觀測值中減掉它；（2）在小面積重力測量中按下式計算：φ為總基點緯度或測區(qū)的平均緯度；D為測點到總基點的緯向（南北向）距離，在北半球，當測點位于總基點以北時D取正號，反之取負號，單位km。2、布格重力異常重力測量所觀測的重力異常布格異常包含了殼內(nèi)各種礦體、構造等的影響，同時還包括了Moho面起伏在橫向上相對上地幔質量的巨大虧損(或盈余)的影響。向上延拓平面地面向下延拓平面213深部和淺部磁體解析延拓異常的對比1-實測曲線；2-向下延拓曲線3-向上延拓曲線上延：壓制或消除淺部（局部）磁性體的異常，突出深部磁性體的異常（或區(qū)域磁異常）下延：壓制深部磁性體的異常（或區(qū)域異常），突出淺部磁性體的異常（或局部磁異常）；⑵重力異常的導數(shù)換算◆壓制深部地質體的區(qū)域異常，突出小而淺的地質體的局部異常；◆高次導數(shù)異常就是局部異?！魟澐侄鄠€相鄰地質體的迭加異常4、磁異常的導數(shù)換算一般計算磁異常的一階水平導數(shù)、一階垂向導數(shù)及垂向二階導數(shù)。實際工作中，磁異常的一階（水平和垂直）導數(shù)常用差商代替。令△x=1，△z=1則導數(shù)異常的物理意義求導數(shù)的目的（作用）●區(qū)分相鄰磁性體的異常，減少其相互疊加的影響?；蛘叻蛛x疊加在背景場中的局部場?！駵p輕磁性圍巖的干擾。磁性圍巖異常經(jīng)導數(shù)換算后，異常幅度和范圍會大大減小。●確定磁性體的邊界；通常一階水平導數(shù)異常的極值點或二階垂直導數(shù)異常的零值點與磁性體的邊界相對應；●消除正常場背景值的影響（正常背景值的微商為零，對磁異常換算成導數(shù)異常后正常背景值消失）；●將某些非二度的異常轉化為二度異常來解釋。△x㈡基本磁場yzNIxO（地理東）磁北（地理北）在三個坐標軸上的分量分別為：—北向分量—東向分量—垂直分量上述各分量的方向與相應坐標軸的方向一致為正，反之為負。在xoy平面上分量稱為水平分量（方向指向磁北）1、地磁要素D—I—磁傾角（B與xoy平面的夾角）。矢量B下傾，I為正；矢量B上傾，I為負。D—磁偏角（磁北與地理北的夾角）。矢量H東偏，D為正；矢量H西偏，D為負。由圖可見各分量間的關系為：

X=H·cos(D)Y=H·sin(D)tgD=Y/XZ=B·sin(I)H=B·cos(I)tgI=Z/HH2=X2+Y2B2=X2+Y2+Z2地磁絕對測量中，通常測定I、D、H

三要素的絕對值；磁法勘探則是測定Z或B的相對值。

上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁場大小和方向的物理量，稱為地磁要素。1.七個地磁要素是什么？

2.地磁要素間的關系是什么？

3.圖示出地磁要素。巖、礦石受當時地磁場的作用經(jīng)歷了構造變動，剩磁的方向變化

現(xiàn)代地磁場作用總磁場強度是Mi與Mr的合矢量oyzM(B)MsMxMyMzNiAxI由圖可見：Mx=McosIcosAMy=McosIsinAMz=MsinIA為測線方位角I為磁傾角★

Ms為M（總磁化強度）在觀測剖面內(nèi)的分量（投影），稱為有效磁化強度。★

i為Ms與X軸正向的夾角，稱為有效磁化傾角。1、A=0°（剖面為南北方向），即磁性體走向為東西：

Ms=M

i=I

（傾斜磁化）44°Ms++++++－－－－討論以武漢地區(qū)為例，I=44°2、A=90°（剖面為東西方向），即磁性體走向為南北：

Ms=Mz

i=90°

（垂直磁化）SNWEMs++++－－－－3、90°＞A＞0°，即磁性體走向為任意：Mz＜Ms＜MI＜i＜90°（斜磁化）磁性體的磁化強度與磁性體的走向或剖面方向有關，走向不同，被磁化的情況也不同。在同一局部地區(qū)，地磁場的方向是一定的，而磁性體的走向，可能有不同的方向，不同走向的地質體，地磁場對它的磁化特點也不同相同，即表面磁荷分布不同。一、基本概念2、磁法勘探部分：磁場、磁化率、地磁要素、天然剩余磁化強度、感應磁化強度、有效磁化強度、有效磁化傾角、化向地磁極（二）均勻各向同性半空間點電源的電場

設大地是水平的，與不導電的空氣接觸，介質充滿整個地下半空間，且電阻率在介質中處處相等，稱這樣的介質模型為均勻各向同性半空間。即：地面ρ空氣ρ0

在物理學中，恒定電場是用三個相互有聯(lián)系的物理量V（電位）、E（電場強度）和

j（電流密度）來描述的，其間的關系為：

dv=-Edr,E=j·ρ（3）影響視電阻率的因素電極裝置—供電電極（A、B）及測量電極（M、N）的排列形式和移動方式①電極裝置類型及電極距的大?、跍y點相對于地質體的位置；③電場有效作用范圍內(nèi)各種地質體的真電阻率；④各地質體的分布狀態(tài)（即形狀、大小、埋深及相對位置）

在實際工作中，常采用不同極距的聯(lián)合剖面曲線交點的位移來判斷脈狀體的傾向。（1）判斷基巖相對覆蓋層是高阻還是低阻（2）根據(jù)大極距曲線形態(tài)勾畫基巖起伏ρ1ρ1ρ2ρ2ρ1<ρ2ρ1>ρ2ρsρs高阻向斜（基巖凹陷）低阻背斜（基巖隆起）利用復合對稱四極剖面法有助于解決基底的起伏問題。′′

若基巖為高阻向斜，曲線在曲線的下方；

若基巖為低阻背斜，曲線在曲線的上方；′′這是因為小極距時曲線反映較淺處巖層的電性情況?！洹?、電測深曲線視電阻率ρs隨著供電極距（AB/2）變化的曲線，稱為電測深曲線。電測深曲線的特點：（1）每個電測深點均可以得到一條電測深曲線（2）該曲線通常以AB/2為橫坐標，以ρs為縱坐標，繪制在模數(shù)為6.25cm的雙對數(shù)坐標紙上。（一）充電法的基本原理對鉆井、坑道等人工揭露或天然露頭的良導體上接一供電電極（A），另一供電電極（B）置于離充電體很遠的地方（稱為無窮遠極），對充電體進行充電（整個良導體就相當于一個大供電電極），進而查明充電體的空間分布形態(tài)、產(chǎn)狀及延伸。充電點1、理想條件下（即ρ0

=0或ρ0

＜<ρ)，將不產(chǎn)生電位降，電位在導體內(nèi)及表面處處相等，故導體為一個“等位體”，其表面為“等電位面”。在充電體表面附近，電位面的形狀與充電體的形狀一致。遠離充電體，等位面趨于圓形。電位V為對稱曲線；電位梯度△V/△X為反對稱曲線，即在充電體頂部中心，電位梯度為零，其正、負極值對應于充電體邊緣部分。利用在地面上觀測得到的等電位線的形狀和分布，可以判定充電導體的形狀和范圍。

利用剖面電位曲線和電位梯度曲線，還可以判定充電導體的頂部和邊界位置。3、自然界中，導體都不是等位體（即ρ0

≠0），對其充電后，充電體上各點的電位并非都相等。（1）當充電點位于不等位體邊緣時，電位及電位梯度曲線都不對稱；（2）當充電點位于不等位體的中心時，電位及電位梯度曲線均成對稱分布（很難與等位體區(qū)分開來）電磁法原理示意圖交變電流I1發(fā)射線圈交變磁場H1感應電流I2感應磁場H2接受線圈地下良導體感應電動勢二、思考什么是布格重力異常？獲取布格重力異常有哪些校正過程，分別有什么作用？什么是解析延拓？向上延拓和向下延拓有什么作用？重磁異常的導數(shù)的物理意義說出有哪些地磁要素，并用圖示表達二、思考5、什么是地球物理正問題（正演）和地球物理反問題（反演），舉例說明地球物理反演的多解性。6、什么是區(qū)域場和剩余場？舉出分離區(qū)域場和剩余場的方法（兩種以上）7、地球磁場的主要組成部分有哪些，分別有什么特征8、什么是化向地磁極，有什么作用？二、思考9、視電阻率的測量公式和定性分析公式10、比較聯(lián)合剖面法、中間梯度法、對稱四極剖面法、電測深法的裝置特點、應用范圍及其優(yōu)缺點11、視電阻率的主要影響因素有哪些？12、應用充電法的前提條件是什么？能解決哪些地質問題？13、應用自然電場法尋找金屬礦的地質和地球物理前提是什么？二、思考14、在找礦方面，激化極化法有哪些優(yōu)點和缺點，為什么？15、與傳導類電法相比，電磁法有哪些特點？16、總結一下，影響重力、磁法和電法勘探效果的主要地質因素有哪些？17、在固體礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)方面，地球物理勘探方法有哪些優(yōu)點？有什么不足，如何克服？三、分析球體、水平圓柱體、脈體的重力