《地球物理勘查》教案.doc
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1、YOUR LOGO原 创 文 档 请 勿 盗 版精选名师资料学习必备欢迎下载第一章绪言(地球物理探测简介)第一节物探在资源勘查中的作用和地位一、物探用于研究板块、大地构造框架、地球的深部1、海底对称分布的条带性磁异常及解释结果2、中国的深大断裂(青藏隆起、郯庐断裂)大多由物探方法确定3、利用地震、重力划分出地球的圈层结构 二、物探用于小比例尺大面积快速扫描性普查1、 1959-1999 年,完成磁测1144 万平方公里,放射性法工作。300 万平方公里及少量的航空电2、全国 1: 500 万和 1: 400 万航磁图全部完成,部分省区已完成航磁图。1:100 万和 1: 50万三、物探用于中比
2、例尺(1: 20 万、 1: 5 万)的区域地质调查工作圈定岩体、追索矿化带及矿体、追索隐伏断裂及指出成矿远景区。四、物探大量用于大比例尺(1: 1 万、 1: 1 千)的详查和勘探、工程地质、地震预报等确定矿体的产状和埋深及几何形状规模等。五、 物探用于黑色金属、煤炭、地下热水等有色金属、 贵金属、 稀有稀土金属矿床及非金属、40 余种矿产,效果良好石油、 天然气、六、物探测井技术解决地下矿体走向、延伸、连续性等问题第二节物探的探测方法及发展历史与现状一、物探方法简介1、重力测量重力仪地面测量、航空测量2、磁力测量磁力仪地面测量、航空测量3、电法电阻率法、激发极化法、充电法、电磁波法等4、放
3、射性测量测量、中子测量、氡气测量等5、地震测量人工地震、天然地震6、测井技术电、磁、核物理、电磁波7、遥感技术被动式主动式航空摄影可见光波段红外微波雷达探地雷达、卫星雷达二、我国物探方法的发展历程1、解放前的情况年李善帮等在湖南水口山铅锌矿进行重力、磁测工作。 1942 年丁毅、顾功叙等在安徽当涂铁矿、云南易门铜矿进行了电阻率法和19361936自然电场法工作。年翁文波在四川石油沟进行测井工作,以电阻率法和自然电场法成功划分地层19392、 50 年代,重力、磁法、地震测量主要使用苏联、瑞典、匈牙利的仪器。激发极化法开始研究。3、 6070 年代,北京地质仪器厂、重庆地质仪器厂建立,能生产各种
4、仪器。4、 80 年代,地质工作走入低谷。5、 90 年代以后,仪器精度高、数字化、智能化、自动化。 三、现状与展望1、与发达国家相比,仪器精度、解释自动化水平较低。2、勘探深度较低。3、工作程度较低。精品学习资料第 1 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载第二章地球物理探测的物质基础(前提)第一节地质先验知识和物探方法的选择一、地质先验知识1 、根据地表观测的结果,结合一些规律和经验,对地下地质情况作出一定程度的推测。 但必须依靠山地工程和钻探的验证。2 、选用物探方法必须遵守物理学原理地球物理前提。 必须遵守地质先验知识地质前提,减少地球物理反问题解的非唯一性。二、物探方法的选择1
5、、一般经验:应考虑岩矿石的成分、结构、物理化学特征、围岩特征、地质构造特点、 地形地貌条件、浮土厚度、水文条件等。2、具体经验放射性测量:寻找放射性矿床和与放射性有关的矿床。 配合其他方法进行地质填图、圈定某些岩体等。磁法测量:寻找磁铁矿、铜、铅、锌、铬、镍、铝土、金刚石、石棉、硼等矿床。 圈定基性、 超基性岩体、 大地构造、 地质填图、 成矿区划分、 水文地质等。重力测量:寻找富铁矿、含铜铁矿、配合磁法寻找铬铁矿、磁铁矿。圈的火成岩体、普查与石油天然气有关的构造。寻找密度小的矿产(如盐岩)。研究地壳深部构造、 划分大地构造单元、 研究基底的内部成分和构造变化、起伏规律、确定断层的分布、规模。
6、 地形起伏影响大。地震测量:主要用于解决地层和地质构造。石油、煤田、工程地质(地下裂隙)文地质(古河道)等。 地形起伏影响大。电法测量:岩矿石有明显的电阻率、极化率差异、接地条件较好。 应用范围较广,方法较多,常用十几种。岩矿石的物理性质、水第二节一、岩矿石的磁性1、岩矿石中含磁性矿物的种类和数量决定其磁性。磁性的大小以磁化强度表示:Mi为感应磁化强度,Mr 为剩余磁化强度。M=Mi+Mr其中 Mr=KT K为岩矿石的磁化率,2、岩矿石的磁化率T 为地磁总场。反磁性物质: ( K0), 惰性气体、金、银、煤油、蒸馏水、石墨、石膏、石英、大理5石、岩盐等。一般K=-10SI。顺磁性物质: ( K
7、0) , 稀土金属、铁族岩类、辉石、石榴子石、黑云母、电气石等。一般 K=10 7 -105 SI 。铁磁性物质:(K 值很大),磁铁矿、 钛磁铁矿、磁黄铁矿、铁的氧化物、 铁的硫化物、K=40-10 6 SI 。陨石等。一般精品学习资料第 2 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载反磁性物质、顺磁性物质可认为无磁性,磁法测量主要针对铁磁性物质。3、影响岩矿石磁性的因素 与磁性矿物的类型、含量、颗粒大小、结构有关。 与形成的环境、温度、压力、变质作用、氧化等有关。二、岩矿石的密度差异性1、火成岩:主要由矿物成分和含量决定。酸性基性,密度增大。2、沉积岩:主要与孔隙度、埋深、干燥度有关。3
8、、变质岩:主要与变质性质、变质程度有关。4、矿石:金属矿一般为3.5 5,硫化物2.0 1.5 。5、影响岩矿石密度的主要因素:矿物成分和含量、孔隙度和含水量、埋藏深度。三、岩矿石的电学性质差异(电阻率、极化率)1 、岩石的电阻率:一般岩浆岩较高,变质岩次之,沉积岩最低。2 、矿物的电阻率:与矿物的导电类型和结构构造有关。8金属导电性矿物:天然金属、石墨等。电阻率在1.2 4010.M半导体性导电矿物:大部分硫化物、 金属氧化物。 黄铜矿、 黄铁矿、 辉铜矿、方铅矿、铬铁矿、磁铁矿等低于1.M,辉锑矿、 闪锌矿、 锡石、 软锰矿、6赤铁矿等在10 10.M离子性导电矿物:大多数造岩矿物。长石、
9、石英、云母、角闪石、辉石、岩盐、石膏8等。一般都大于10.M3、影响电阻率的因素:良导电矿物的含量及结构构造。致密块状、侵染状、星点状,依次增大。 岩矿石的孔隙度、含水量、及矿化度。4、极化率:与供电时间、供电频率、金属矿物含量和结构构造等有关。 四、放射性差异1、岩浆岩中不同种类岩石含铀、钍、钾含量区别很大,伴随酸性增加而增大。2、变质岩中铀、钍、钾含量与变质前原岩和变质程度有关。3、沉积岩中铀、钍、钾含量区别很大,常与其中的粘土含量有关。4、不同时代的同一种岩石,时代越新放射性越大。5、影响因素:岩石的放射性强度主要取决于铀系、钍系、钾的含量。 五、弹性差异与影响地震波的因素1、质点间联系
10、越紧密,介质越坚硬,地震波传播速度越快。和不成系列的天然放射性元素在介质内传播的波称为体波,与体应变对应的称为纵波。与切应变对应的称为横波。在介质分界面传播的称为面波,有瑞利面波、勒夫面波两种。2、影响地震波速的因素: 岩石的弹性特征与密度。密度大波速也大。 岩石孔隙度和充填物。孔隙度大波速小。充填物不同波速也不同。 上覆岩层的压力。压力越大波速越大。 温度影响岩石组分的晶化或熔化,岩石状态的变化影响波速。岩石的埋深与年代。越深越老波速越大。第三节岩矿体的天然状态与地球物理场的关系精品学习资料第 3 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载一、天然地质体附近周围存在地球物理场与矿体的形状、
11、产状、空间位置有密切的关系。二、天然地质体有规则(可求出精确解)和不规则两种(只能得出近似解)三、正演和反演由实测数据、曲线推测地质体的参数正演。 由假想地质体参数计算引起的异常值曲线反演。第四节地球物理地质模型的建立一、地球物理地质模型:勘查目标和周围地质体的地质、构造、地球物理特征综合到一起的图式或图像。具有一定的几何参数和物性特征参数的抽象化的物探异常体,相似于地下实际地质体。二、模型的基本要求、具有一定的几何参数:产状、形态、规模、埋深等,具有相应的物性参数。、与地质任务或地质测量相一致,推断方法合理,与地质构造成矿理论相适应。 三、模型的特点、典型性、代表性。、简化性。、不唯一性。
12、四、地球物理地质模型的建立、确定研究对象。、观测资料消除一切干扰和改正。保证数据的精度。3、正、反演方法配合使用。、物探、化探、地质、工程等资料综合分析解释。、物理模型与地质模型相互参照,达到自洽一致。 五、建立模型常用的方法、类比法。、数学地质相关分析法。、反馈法,正反演法。121231245123第三章磁法勘探第一节有关磁学的基本知识一、衡量磁场强弱的物理量dF I .dLB1、磁感应强度B 的定义:通电导线的作用力,单位为I.dL :电流元(矩) ,单位为dF:N,A.M,N/A.M 或 Wb/M2B:磁感应强度,单位为。B2、磁场强度:H二、磁法勘探中,地磁场强度的单位:奥斯特(Oe)
13、和制单位特斯拉(T)。由于地磁SI59场异常非常弱,一般用奥斯特的10分之一和特斯拉的10分之一(纳诺)作单位。5=1 纳特( nT)。1=10Oe, 1精品学习资料第 4 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载第二节地球磁场一、地磁要素1、地磁场形状和极性:地球表面任一点的磁场是矢量,有大小有方向。磁感线形状与地心处磁偶极子(条形磁铁或球体)的磁场基本相似,地球的地理南极点附近地下深处为理北极点附近地下深处为 线大致与地表一致。N 极(习惯上称磁南极) ,地球的地S 极(习惯上称磁北极) 。地表处磁感2、地磁要素:地球表面任一点的磁场为矢量,其大小称为地磁总场(T),方向用TT 与该点
14、指向磁北极的与该点指向磁北极水平线的夹角(磁倾角I )和夹角(磁偏角D)来表示。地磁总场( T)、磁倾角I 、N磁北极方向磁偏角 D 称为地磁要素。为研究方便, 又将磁总场 ( T)的 垂向分量称为垂直 分量( Z)、磁总场( T)的水平方向分 量称为水平分量( H)。水平(地理北极)方向HDTZ垂 向二、地球磁场的组成1、稳定部分磁场:起源于地球内部。2、变化部分:起源于地球内部和外部的感应磁场,有长期变化和短期变化部分,有些变化部分与太阳的位置有直接的关系(日变)。3、地表和内部岩矿石的磁场。深部岩矿石的温度超过居里温度时将失去磁性。三、正常磁场和磁异常1 、正常场:地球磁场的稳定部分和变
15、化部分。2 、磁异常:岩矿石引起的磁场。分为岩石引起的异常(局部背景)和矿体引起的矿致 异常。3、磁测方法中一般采用相对测量法。第三节磁力仪器一、现在主要用电子式磁力仪1、垂直分量测量:主要用饱和式磁通门类仪器。2、磁倾角和磁偏角测量:主要用饱和式磁通门类仪器。3、水平分量测量:用刃口式水平磁力仪进行。4、总场测量:主要用质子旋进式磁力仪或光泵磁力仪进行。 二、具体使用方法及注意事项、精度等技术指标可参考其使用指南。第四节地面磁测方法一、布置测网与比例尺:比例尺1: 100 万1: 50 万1: 20 万1: 10 万1: 5 万1: 2.5 万线距 (M)万 千 千千点距( M)连续 连续
16、连续 连续250100应用范围普查 普查 区调 区调 区调区调测量方式航空 航空或海洋 航空或海洋 航空或海洋地面地面测网布设1521半仪器法半仪器法5002505025精品学习资料第 5 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载1: 1 万1: 5 千1: 2 千1: 1 千1: 5 百50201052详查详查 详查勘探 勘探地面地面 地面地面 地面仪器法仪器法 仪器法仪器法 仪器法1005020105105421二、确定磁测精度磁测精度一般分三级:小于为高精度,2为中精度, 5为低精度1磁测总精度是测点观测误差(含操作及点位误差、仪器噪声均方误差、仪器一致性误差以及日变改正误差) 、总
17、基点、正常场与高度等各项改正误差的总和。在设计时可根据实际技术条件, 在保证总精度的前提下,差分配。磁测误差分配表提高某项精度和降低另一项精度,可参与下表进行误磁测总误差nT野外观测均方误差,基点、高程及正常场改正误差,nT仪器一 致性误 差2.00.70.3nT总计操作及点位误 差2.651.10.7仪器噪声误差日变改正误差总计正常场改正误 差1.00.70.28高程改正误差总基点改正误 差2.00.70.35214.361.560.872.00.50.32.00.70.32.451.2120.4971.00.70.28注:操作及点位误差中,含点位不重合、探头高度不准、探杆倾斜等误差三、扫面
18、工作1 、选择基点。基点根据工作需要分总基点、分基点。并进行联测,联测精度计算公式与一致性公式相同。2、检查仪器一致性:在现场无异常区选择25 40 个点进行一致性检查测量,一致性精度n2(xxi )i 1计算公式为M,m 为总观测次数,n 为点数。mn3 、逐点逐线测量和记录。4 、质量检查:一般为总工作量的5,应尽量选择低缓异常区进行,应尽量均匀分布。n2(x1x2 )i 1工作原则为“一同三不同”。精度计算公式为M。接头点可按质2n检点进行精度计算。5、各项改正:零点掉格,温度改正,基点改正,日变改正,纬度改正,高度改正。高度改正: 应按地形图上所定点位确定每个测点的高程。正允许误差,如
19、表: 表 2 高程误差分配表一般高程误差不大于高度改磁测总误差,521高度改正误差,1.00.70.28允许高程误差,41.629.211.6nTnTm精品学习资料第 6 页,共 45 页精选名师资料学习必备欢迎下载2基2质检2接头2一致性2高度2其他6、计算总精度:MMMMMMM四、剖面测量:与扫面工作中的路线测量相同,但比例尺一般较大,点距较小。五、磁性参数测定和统计工作1 、岩矿石磁性参数测定普通标本: a.同类岩矿石标本不能少于10-20 块,大小一般为6 6 8cm。采用高斯第一位置(或第二位置)测量。常用第一位置。b.C.仪器始终开放, 周围物体不得移动。标本中心到仪器中心的距离测
20、量准确到 0.5cm,体积测量准确到1 立方厘米。未放标本前读数n0要求在 x 轴(北)上正、反两次读数d.n1, n2 、y 轴(东)上正、反两次读数n3 , n4 、 z(下)上正、反两次读数n5 , n 6 。计三个方向上6 次读数。n1n22n3n42n5n6e. 且满足n 0 ,n0 ,n 02计算公式:f.3( n3n4( n5n65r( n1n26 CGSMkn )n)n )100003n0V2221V32226(n1n2 )(n3n4 )(n5n6 )CGSMJ r2.5r10n1n 3n 2n 41磁偏角:Dtgn5n 6(n31磁倾角:Itg22(n1n 2 )n4 )、磁
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