应用地球物理复习

交变电流I1
发射线圈 交变磁场H1 地下良导体 感应电流I2 感应磁场H2 感应电动势
接受线圈
电磁法原理示意图
二、思考
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什么是布格重力异常？获取布格重力异 常有哪些校正过程，分别有什么作用？ 什么是解析延拓？向上延拓和向下延拓 有什么作用？ 重磁异常的导数的物理意义 说出有哪些地磁要素，并用图示表达
重 力 资 料 的 整 理
（1）在大面积测量时，按1909赫尔默特公式计算正常重 力值，再从观测值中减掉它；
（2）在小面积重力测量中按下式计算：
g正 8.14 sin 2 D ( g.u.)
φ 为总基点纬度或测区的平均纬度；D为测点到总基点的 纬向（南北向）距离，在北半球，当测点位于总基点以北 时D取正号，反之取负号，单位km。
sAB
sAB

AB s
sAB
ρ1< ρ2
ρ1 ρ2
ρ1
ρ2
低阻背斜（基岩隆起）
ρ1> ρ2
高阻向斜（基岩凹陷）
（1）判断基岩相对覆盖层是高阻还是低阻
（2）根据大极距曲线形态勾画基岩起伏
3、电测深曲线
视电阻率ρs随着供电极距（AB/2）变化的曲线，称为 电测深曲线。 电测深曲线的特点：
充电点
1、理想条件下（即ρ0 =0或ρ0 ＜< ρ)，将不产生电位降， 电位在导体内及表面处处相等，故导体为一个“等位 体”，其表面为“等电位面”。
在充电体表面附近，电 位面的形状与充电体的 形状一致。远离充电体， 等位面趋于圆形。
电位V为对称曲线；电 位梯度△V /△X为反对 称曲线，即在充电体顶 部中心，电位梯度为零， 其正、负极值对应于充 电体边缘部分。
3、高度改正（δg高）
校正原因：若把地球当作密度均匀同心层分布的旋转椭球 体时，地面每升高1m重力减小约3.086g.u.。经地形、中 间层校正后，测点与大地水准面或基准面间还存在一个高 度差△h，要消除这一高度差对实测的影响，就要进行高 度校正
重 力 资 料 的 整 理
Δh
校正办法： g高 3.086 h ( g.u.)
设大地是水平的，与不导电的空气接触，介质充满 整个地下半空间，且电阻率在介质中处处相等，称这 样的介质模型为均匀各向同性半空间。即：
ρ空气
ρ0
地面
（3）影响视电阻率的因素
电极装置—供电电极（A、B）及测量电极（M、N） 的排列形式和移动方式 ① 电极装置类型及电极距的大小 ② 测点相对于地质体的位置； ③ 电场有效作用范围内各种地质体的真电阻率； ④ 各地质体的分布状态（即形状、大小、埋深及相 对位置）
重 力 测 量 所 观 测 的 重 力 异 常
2、布格重力异常
布格异常包含了壳内各种矿体、构造等的影响， 同时还包括了Moho面起伏在横向上相对上地幔 量的巨大亏损(或盈余)的影响。
2
1 3
向上延拓平面
地面
异 常 体
异常 体
向下延拓平面
深部和浅部磁体解析延拓异常的对比 1-实测曲线； 2-向下延拓曲线 3-向上延拓曲线
Z a Z a ( x x) Z a ( x) x Z a Z a ( z z ) Z a ( z ) z
导数异常的物理意义
求导数的目的（作用）
●区分相邻磁性体的异常，减少其相互叠加的影响。或者分离 叠加在背景场中的局部场。 ●减轻磁性围岩的干扰。磁性围岩异常经导数换算后，异常幅 度和范围会大大减小。 ●确定磁性体的边界； 通常一阶水平导数异常的极值点或二阶垂直导数异常的零值 点与磁性体的边界相对应； ● 消除正常场背景值的影响（正常背景值的微商为零，对磁 异常换算成导数异常后正常背景值消失）； ● 将某些非二度的异常转化为二度异常来解释。
应用地球物理复习提纲
021032班，2005年下学期
题型：
一、名词解释（每题3分，共24分） 二、简答题（10题任选6题，每题5分，共30分） 三、定性分析题（4题，共16分） 四、综合分析题（共30分）
考试时间和地点：
1月6日晚7：00－9：00 教2楼 604
一、重力资料的整理
• 为了获得单纯由地下密度不均匀体引起的重力异 常，则必须消除各种干扰因素的影响，通常要进 行如下校正： （1）地形校正 （2）中间层校正 消除自然地形起伏干扰 （3）高度校正 （4）正常场校正 —— 消除地球正常重力场影响
重 力 资 料 的 整 理
校正办法：除去测点所在水准面以上的多余物质，并将 水准面以下空缺的部分用物质填补起来
2、中间层改正（δg中）
校正原因：经地形校正后，测点周围的地形变成水准面， 但测点所在水准面与大地水准面或基准面（总基点所在水 准面）间还存在着一个水平物质层，消除这一物质层的影 响就是中间层校正。 总基点 Δh 大地水准面 或基准面 Δh 测点
重 力 资 料 的 整 理
2、中间层改正（δg中）
测点
重 力 资 料 的 整 理
σ
Δh
总基点
大地水准面或基准面
校正办法：中间层可当作一个厚度为Δh，密度为σ 的无 限大水平均匀物质面，其校正公式为：
g中 0.419 h
( g.u.)
测点高于大地水准面或基准面时，△h取正，反之取负。 中间层密度通常取为2.67g/cm3。
测点高于大地水准面或基准面时，△h取正，反之取负
布格校正：高度校正和中间层校正都与测点高程Δ h有关， 将这两项合并起来，统称为布格校正（δ g布）
重 力 资 料 的 整 理
g布 (3.086 0.419 )h ( g.u.)
注意：地表实测重力值是地下密度均匀体和密度不均匀地 质体（如地质构造、岩矿体等）的综合影响。
在实际工作中，常采用不同极距的联合剖面曲线交点 的位移来判断脉状体的倾向。
利用复合对称四极剖面法有助于解决基底的起伏问题。
A AB ′ B′ 若基岩为高阻向斜， s 曲线在 s 曲线的下方； A AB ′ B′ 若基岩为低阻背斜， s 曲线在 s 曲线的上方；
A′ B′ 这是因为小极距时 s 曲线反映较浅处岩层的电性情况。 ρs ρs
岩、矿石受当时地磁场的作用
经历了构造变动，剩磁的方向变化
现代地磁场作用
总磁场强度是Mi与Mr的合矢量
由图可见： Mx = McosIcosA
o
My
x
N
My = McosIsinA
Mz = MsinI
y
A
I i
2
Mx
Ms =
2 Mx
2 + Mz 2 2
= M cos I cos A + sin I
1、地形校正（δg地）
校正原因：地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同 一水准面内，对实测重力异常造成干扰，必须通过地形校 正予以消除，又称为地改。
重 力 资 料 的 整 理
地形平坦 无需地改
地形起伏 需要地改
1、地形校正（δg地）
重 力 资 料 的 整 理
dm
-dm
注意：地形改正值恒为正
1、地形校正（δg地）
Z=B· sin(I) H2=X² +Y²
Y=H· sin(D)
H= B· cos(I)
tgD=Y/X
tgI=Z/H
B2=X² +Y² +Z²
地磁绝对测量中，通常测定 I、D、H 三要素的绝对值； 磁法勘探则是测定Z 或B 的相对值。 1.七个地磁要素是什么？ 2.地磁要素间的关系是什么？
3.图示出地磁要素。
4、磁异常的导数换算 一般计算磁异常的一阶水平导数、一阶垂向导数及垂 向二阶导数。实际工作中，磁异常的一阶（水平和垂 直）导数常用差商代替。
Z a Z a ( x x) Z a ( x) x x Z a Z a ( Z Z ) Z a ( Z ) z Z
令 △x =1，△z=1则
一、基本概念
2、磁法勘探部分： 磁场、磁化率、地磁要素、天然剩余 磁化强度、感应磁化强度、有效磁化 强度、有效磁化倾角、化向地磁极
（二）均匀各向同性半空间点电源的电场 在物理学中，恒定电场是用三个相互有联系的 物理量V（电位）、E（电场强度）和 j（电流密度） 来描述的，其间的关系为： dv=-Edr , E=j · ρ
上延：压制或消除浅部（局部）磁性体的异常，突出深部 磁性体的异常（或区域磁异常）
下延：压制深部磁性体的异常（或区域异常），突出浅部 磁性体的异常（或局部磁异常）；
⑵ 重力异常的导数换算 ◆压制深部地质 体的区域异常， 突出小而浅的地 质体的局部异常； ◆ 高次导数异常 就是局部异常
◆划分多个相邻地质体的迭加异常
Ms = M
i=I （倾斜磁化）
S
N
－－－ － + 44° + ++++
Ms
2、A= 90°（剖面为东西方向），即磁性体走向为南北： Ms = Mz E W －－－－ i= 90° （垂直磁化） + + + +
Ms
3、90°＞A ＞ 0°，即磁性体走向为任意：
Ms =
2 Mx
2 + Mz
= M cos 2 I cos 2 A + sin 2 I
上述校正消除了起伏地形上各测点与大地水准面或 基准面密度均匀体对实测重力值的影响，并没有消除密度 不均匀体的影响。 因此，对于校正后仅由密度不均匀体引起的异常而 言，上述各项校正后，各测点仍在起伏的自然表面上。
4、正常场校正（δg地）
校正原因：当测点与总基点不在同一纬度时，测点重力值 包含了总基点与测点间的正常重力场的差值，这一差值需 要消除。 校正办法：
z （方向指向磁北） I—磁倾角（B与xoy平面的夹角）。矢量B下倾，I为正；矢量B上倾，I 为负。 D—磁偏角（磁北与地理北的夹角）。矢量H东偏，D为正；矢量H 西偏，D为负。
上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁场大小和方 向的物理量，称为地磁要素。 由图可见各分量间的关系为：
X=H· cos(D)
Mz＜Ms＜M
I＜i＜ 90°（斜磁化）
Mz tgi = = tgI / cos A Mx
磁性体的磁化强度与磁性体的走向或剖面方向有关， 走向不同，被磁化的情况也不同。
在同一局部地区，地磁场的方向是一定的，而磁性体的走 向，可能有不同的方向，不同走向的地质体，地磁场对它 的磁化特点也不同相同，即表面磁荷分布不同。
利用在地面上观 测得到的等电位 线的形状和分布， 可以判定充电导 体的形状和范围。
利用剖面电位曲 线和电位梯度曲 线，还可以判定 充电导体的顶部 和边界位置。
3、自然界中，导体都不是等位体（即ρ0 ≠ 0），对其 充电后，充电体上各点的电位并非都相等。
（1）当充电点位于不等位体边缘时，电位及电位梯度曲线都 不对称； （2）当充电点位于不等位体的中心时，电位及电位梯度曲线 均成对称分布（很难与等位体区分开来）
二、思考
5、什么是地球物理正问题（正演）和地球物理 反问题（反演），举例说明地球物理反演的 多解性。 6、什么是区域场和剩余场？举出分离区域场和 剩余场的方法（两种以上） 7、地球磁场的主要组成部分有哪些，分别有什 么特征 8、什么是化向地磁极，有什么作用？
二、思考
9、视电阻率的测量公式和定性分析公式 10、比较联合剖面法、中间梯度法、对称四极 剖面法、电测深法的装置特点、应用范围及 其优缺点 11、视电阻率的主要影响因素有哪些？ 12、应用充电法的前提条件是什么？能解决哪 些地质问题？ 13、应用自然电场法寻找金属矿的地质和地球 物理前提是什么？
（1）每个电测深点均可以得到一条电测深曲线
（2）该曲线通常以AB/2为横坐标，以ρs为纵坐标，绘 制在模数为6.25cm的双对数坐标纸上。
（一）充电法的基本原理
对钻井、坑道等人工揭 露或天然露头的良导体 上接一供电电极（A）， 另一供电电极（B）置 于离充电体很远的地方 （称为无穷远极），对 充电体进行充电（整个 良导体就相当于一个大 供电电极），进而查明 充电体的空间分布形态、 产状及延伸。
M (B)
Mz tgi = = tgI / cos A Mx
Mz
Ms
z
A为测线方位角 I为磁倾角
★ Ms为M（总磁化强度）在观测剖面内的分量（投 影），称为有效磁化强度。 ★
讨论
i 为Ms与 X 轴正向的夹角，称为有效磁化倾角。 以武汉地区为例， I=44°
1、A= 0°（剖面为南北方向），即磁性体走向为东西：
△x
㈡ 基本磁场
B 在三个坐标轴上的分量分别为： X —北向分量 —东向分量 Y Z —垂直分量
上述各分量的方向与相应坐标轴的方向一 致为正，反之为负。
—
x
（地理北）
1、地磁要素
X
D
O
H Y
N 磁北
I
y
（地理东）
H
B 在xoy平面上分量称为水平分量
B Z