采矿地球物理学概论 (经典缩印)
03弹性动力学
（3-1）
面力是分布在弹性体表面上的力。面力可用面力集度 来表示。若单位面积Δ S上作用有总面力Δ Q，则该面积上 的集度为：
Q F lim S 0 S
（3-2）
受力弹性体内单位面积上内力的大小，称为该点的应 力。应力是小面积Δ S 上作用的力Δ F，当Δ S 趋向于零时 的极限
F lim S 0 S
0
ij ij
ij0 ij
（3-27）
0 0 0 11 0 12 13 0 0 ij 0 0 21 22 23 0 0 0 31 32 33 0
采矿地球物理学概论
三、煤岩弹性动力学
3 煤岩体弹性动力学
3.1 应 力
物体所受的力有外力和应力。根据外力的作用方式，外力 可分为体力和面力。体力是一种场力，分布于弹性体的体积
内，如重力，惯性力等。体力可用体力集度来表示。若单位
体积ΔV上作用有总体力为ΔQ，则体力集度为
Q F lim V 0 V
x
图3-2
六面体上的应力分量
考 虑 到 x，y，z 轴 相 互 垂 直 ， 根 据 平 衡 条 件 ， 则 有 ： τ 12=τ 21 τ 23 =τ 32 ； τ 31 =τ 13 （3-5）
因此，给定点的应力可用六个数值来表示。如果处于直角坐标系 中的某个平面法向n（α ，β ，γ ）作用有应力σ i，那么该应力可 由某方向上的正应力矢量σ n 和剪应力矢量τ i来表示。或者用平行 于x，y，z轴方向上的应力来表示，即：
I3
(1) i
地球物理学方法在矿产资源勘探中的应用研究
地球物理学方法在矿产资源勘探中的应用研究地球物理学是研究地球内部物理性质及其与地球表层相互关系的学科，是矿产资源勘探的重要手段之一。
在矿产资源勘探中，地球物理学方法被广泛应用于寻找矿体的位置、形态、大小和性质等方面，并为矿产资源的开发提供了可靠的科学依据。
本论文将介绍地球物理学方法在矿产资源勘探中的应用研究。
一、地球物理学方法在矿产资源勘探中的意义和作用地球物理学方法在矿产资源勘探中具有重要的意义和作用。
首先，地球物理学方法能够对地下物质进行快速、高效的非破坏性探测，避免了传统勘探方法对地表环境的破坏。
其次，地球物理学方法能提供矿体的空间分布和形态特征，为矿产资源的开发和利用提供可靠的科学依据。
此外，地球物理学方法还能够帮助识别矿体的成因类型，为深入研究矿产资源的生成机制提供线索。
二、地球物理学方法在矿产资源勘探中的应用领域地球物理学方法在矿产资源勘探中具有广泛的应用领域。
常见的应用方法包括重力方法、磁法、电法、地震方法和电磁方法等。
下面将针对不同的地球物理学方法介绍其在矿产资源勘探中的应用研究。
1. 重力方法重力方法通过测量地球表面上任意一点的重力加速度，来推断地下的密度分布，进而揭示地下物质的性质及其空间分布规律。
重力方法主要适用于密度对比明显的矿体（如铁矿、铜矿等）的勘探。
其应用研究主要包括重力异常特征的识别，重力资料的处理和解释等。
2. 磁法磁法通过测量地球磁场的变化，来获得地下物质的磁性特征及其空间分布规律。
磁法适用于具有较高磁性的矿体（如铁矿、铬矿等）的勘探。
其应用研究主要包括磁异常特征的识别，磁资料的处理和解释等。
3. 电法电法通过测量地下电阻率的变化，来获取地下物质的电性特征及其空间分布规律。
电法适用于具有较大电阻率差别的矿体（如金矿、铅锌矿等）的勘探。
其应用研究主要包括电性异常特征的识别，电资料的处理和解释等。
4. 地震方法地震方法通过测量地震波在地下传播的速度和振幅等变化，来获得地下物质的岩石性质及其空间分布规律。
《地球物理学概论》知识点
一、名词1.正演（问题）：根据地下地质构造的特征、地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数来研究相应地球物理场的变化特征。
2.反演（问题）：根据地球物理场的变化特征来推断地下地质构造特征、地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数3.重力勘探：通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造和寻找矿产的一种物探方法。
4.零长弹簧：5.零点漂移：在实际观测中，由于重力仪本身的弹性疲劳、温度补偿不完全以及日变等因素的影响，会使读数的零点值随时间而变化，这个变化称为零点位移。
6.重力场强度：在地球上某一位置上单位质量的质点所受到的重力。
7.大地水准面：人们将平均海平面顺势延伸到陆地下所购沉的封闭曲面视为地球的基本面，并称其为大地水准面。
8.重力异常:指地下物体密度分布不均匀引起的重力随空间位置的变化。
在重力勘探中，将由于地下岩石矿物密度分布不均匀所引起的重力变化或地质体与围岩密度的差异引起的重力变化称为重力异常。
9.自由空间重力异常：对所测得的重力异常只做高度和正常场校正。
10.布格重力异常：对所测得的重力异常做高度校正、中间层校正和正常场校正。
11.均衡重力异常：对自由空间异常进行中间层校正、局部地形校正和均衡校正所得。
12.三度体:要求各个方向均为有限量的地质体13.二度体：对于某一方向而言是无限延伸的，要求在这个方向上的埋深、截面形状、大小和物性特点均稳定不变的物体。
14.特征点法：利用实测重力异常曲线的半极值点或具有其他特征的点进行矿体形态和产状的计算成为特征点法。
15.磁法勘探：利用地壳内各种岩（矿）石间磁性差异多引起的磁场变化（称为磁异常）来寻找有用矿产和查明地下地质构造的一种物探方法。
16.磁异常：地壳内各种岩（矿）石间磁性差异引起的磁场变化。
17.磁场强度：单位电荷在磁场中所受到的力。
18.磁感应强度：磁化磁场T与附加磁场T’的合成量称为磁感应强度。
19.磁化率：物体被磁化的难易程度。
地球物理学概论(重力勘探)
（例如，△m=50万吨的球形矿体，当中心埋深为100米， 可产生355μGal 的异常，当中心埋深为1000米； 则只能 产生3.4μGal的异常，该强度的异常仪器不能观测到。）
（5）干扰场不能太强或具有明显的特征。
（4）正常重力值随高度增加而减小，其变化率 为-3.086 g.u /m 。
（二）重力随时间的变化
1、长期变化 原因：地壳内部的物质运动，如岩浆活动、构造运动、
板块运动有关。
特点：变化十分缓慢、幅度小，在短时间内变化很弱， 故在重力勘探中不予考虑。
2、短期变化（日变化） 原因：地球与太阳、月亮之间的相互位置变化引起（即
第二节 岩矿石密度、重力仪
三大岩类物质循环
三大岩类物质循环
一、岩（矿）石的密度及地球密度分布
（一）岩（矿）石的密度的一般规律
1、火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密 度的主要因素为：
※ 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少； ※ 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分； ※ 岩石所承受的压力等。
（二）重力测量原理
m
mg
h
l
h 1 gt2 2
m T 2 l
g
测定重力绝对值
s 0
m mg
m gk(ss0) k
gg2g1m (s2s1)C s
测定重力相对值
绝对重力测量的简单原理是利用自由落体的运
绝
动规律，在固定或移动点上测量时，有单程下落和 上抛下落两种行程。自由落体为一光学棱镜，利用
在重力勘探和大地测量学中，一般把大地水准面的形状作为地球 的基本形状。
煤岩变形破裂的电磁辐射
120 100 80 60 40 20
0 0
煤样变形破坏的EME分布
20 40 60 80 100 120 140 160 时间/s
图7-2 7煤的试验结果
图7-3 9煤的试验结果
7.1.2 泥岩和砂岩样试验
图7-4为泥岩的典型应力—时间、电磁辐射幅 值—时间和声发射—时间曲线图。图7-5为砂岩的典 型应力—时间、电磁辐射幅值—时间和声发射—时间 曲线图。
任何岩石中都有自由的(电子)和束缚的(离子)电荷， 煤体也不例外。当煤体发生不均匀应变时，压缩区域
的自由电荷浓度升高，而低应力区或拉伸区域的自 由电荷浓度降低，这必然使自由电荷由高浓度区向 低浓度区扩散、运移。低速扩散过程中产生低频电 磁辐射，并在试件表面积累表面电荷。
高应变区主要位于强度不同的颗粒界面处强度
煤样变形破坏的P-t曲线 40
30
20
10
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 时间/s
煤样变形破坏的P-t曲线 40
30
20
10
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 时间/s
E /mV
脉冲数/次
煤岩冲击破坏的EME分布 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
载荷作用下煤体的电磁辐射特性及规律进行了较为深 入的定性和定量研究，取得了很多成果。
7.1 煤岩破坏的电磁辐射现象
研究表明,电磁辐射是煤体等非均质材料在受载情 况下发生变形及破裂的结果, 是由煤体各部分的非均 匀变速变形引起的电荷迁移和裂纹扩展过程中形成的 带电粒子产生变速运动而形成的。
采矿地球物理学
我国煤矿冲击地压检测预警和技术发展摘要：在实际生产过程中，工作面常有下述一系列矿山压力现象，并且习惯上用这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。
冲击地压现象，冲击地压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，造成巷道变化的表现形式，在井巷发生爆炸性事故，动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
冲击地压还会引发或可能引发其它矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。
因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。
合理的开拓布置和开采方式是防治冲击地压的根本性措施，及时对冲击地压检测预警也是减少危害的有效措施。
关键词矿山压力冲击地压开采方式检测预警减少危害一．冲击地压现象形成特点及分类冲击地压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。
冲击地压还会引发或可能引发其它矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。
因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。
冲击地压的特点：突发性、瞬时震动性巨大、破坏性、复杂性冲击地压按其显现强度、释放的能量等进行分类。
根据冲击的显现强度，可分为四类：（1）弹射。
一些单个碎块从处于高压应力状态下的煤或岩体上射落，并伴有强烈声响，属于微冲击现象。
（2）矿震。
它是煤、岩内部的冲击地压，即深部的煤或岩体发生破坏。
但煤、岩并不向已采空间抛出，只有片帮或塌落现象，但煤或岩体产生明显震动，伴有巨大声响，有时产生煤尘。
较弱的矿震称为微震，也称为“煤炮”。
（3）弱冲击。
煤或岩石向已采空间抛出，但破坏性不很大，对支架、机器和设备基本上没有损坏，围岩产生震动，一般震级在2.2级以下，伴有很大声响，产生煤尘，在瓦斯煤层中可能有大量瓦斯涌出。
采矿地球物理学概论第八章微重力
用于测量地球的绝对重力值，精度较高，但价格 昂贵且操作复杂。
相对重力仪
用于测量两个不同位置的重力差值，价格相对较 低，便于野外测量。
卫星重力测量
通过卫星轨道测量地球重力场，具有覆盖范围广、 精度高的优点，但技术难度较大。
微重力测量的误差来源
仪器误差
由于仪器本身的不完善 或使用不当导致的误差。
地质构造的解析
微重力测量能够揭示地下岩层的密度 变化，通过分析密度异常可以推断地 质构造特征，如断裂、褶皱等。
微重力测量可以提供大范围的地质构 造信息，有助于研究区域地质演化历 史和地壳稳定性。
地下水资源的调查
微重力测量能够检测地下水位和含水层的变化，为地下水资源调查提供重要的数 据支持。
通过微重力测量可以评估地下水资源的分布、储量和开发潜力，为水资源管理和 保护提供科学依据。
环境干扰
如温度、气压、风等环 境因素对仪器读数的影
响。
信号噪声
由于地球重力信号较弱， 容易受到其他信号的干 扰，如电磁噪声、震动
等。
数据处理误差
在数据处理过程中，由 于算法和模型的不完善
导致的误差。
03 微重力在采矿地球物理学 中的应用
矿体和矿床的识别与定位
总结词
微重力测量技术可用于确定矿体的位置和分布，为采矿作业 提供精确的矿体定位信息。
失重状态
在航天器轨道高度和空间站中，由于地球的引力作用与航天器的离心力作用相互 抵消，使得航天器和其中的物体处于失重状态。这种状态下的物理和化学实验可 以不受重力的干扰，从而更准确地揭示物质的基本性质和行为。
微重力的应用领域
01
科学研究
微重力环境为科学家提供了一个独特的研究平台，可用于研究物质的基
2019采矿地球物理学概论 第一章 地球物理基础采矿地球物理绪论.ppt
1) 震动法
采矿作业打破了岩体内原有的应力平衡状态，其结 果造成了岩体内变形能的聚积。这些能量以突然的形 式动力释放，产生震动，并使变形增加。
与大地地震相比，其震动频率高，影响范围小。震 动能量为l×l0 2～l×l0 10J，里氏震级为0～4.5级，振 动频率为1～50Hz，震动范围为儿百米到几百公里。
(3) 地幔的物质组成及地球化学过程；
(4)地壳及地幔的结构及其横向不均匀性。 这个计划延续了 10 年，于 l970 年结束，其最
重要的成果就是建立了“板块大地构造假说”。
这个假说的出现是地学发展史上的一个里程碑，
其重要性及影响可与近代科学的任何重大发现相
媲美。 70 年代以后，国际间围绕着地球动力学、岩 石圈结构等问题开展了一系列的多学科综合研究。
震动法记录采矿震动的能量，确定和分析震动的 方向;对震中定位来评价和预测矿山动力现象。 具体的说，就是记录震动的地震图，确定震动发生 的时间，震中的坐标，震动释放的能量，特别是震中 的大小，地震力矩，震动发生的机理，震中的压力降 等，
以此为基础，进行震动危险的预测预报，如预报震 动能量大于给定值的平均周期，在时间T内震动能量 小于或等于给定值的概率，该区域内震动的危险性及 其他参数。
地理 科学
天文地球动力学 行星地理学 天文地质学等 数学地质
数字地球等
大气科学研究大气圈的组成、结构和气候过程，
海洋科学研究水圈海洋部分的物理、化学、生物
现象的运动过程，
地理科学研究地球表层的地理环境，
地质科学研究地球的物质成分、内部结构、外部 特征、各圈层间的相互作用和演变历史。其中，后两 者都涉及地球的物理、化学、生物作用过程和不同圈 层之间相互关系，具有更高的综合性。
采矿地球物理学概论 (单页)
采矿地球物理学概论考点采07-4班内部资料往年版本仅供参考1．名称解释（1）P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
（2）P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
（3）P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
（4）P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
（5）P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
（6）P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
（7）P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
（8）P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
（9）P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
（10）P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
（11）P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
（12）P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直（13）P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
（14）P91 Kaiser记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser效应。
（15）P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
采矿地球物理学概论 (完美缩印)
地球科学:以整体的地球作为研究对象,包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围,如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等.采矿地球物理学:采矿科学中的一个新的分支,是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
矿山震动:由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
岩石的声发射:岩石变形与破断，颗粒之间相位错动，岩粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
岩石的电磁辐射:是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
采矿声发射法:就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
激发地音法:是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
重力法:是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
声波法:根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
采矿电法:是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
纵波:是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
横波:是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直地震:是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
Kaiser记忆效应:对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果冲击矿压:是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
简述地球的物理场:地震、地磁、重力、温度简述地球的内部构造:地壳、地幔、地核矿山震动现象的特征是什么？弱地震、频率、能量，卸压和冲击论述矿山震动对环境的影响:巷道、人员、地表在采矿巷道中发生震动和冲击矿压会造成哪些方面危害:巷道破坏,人员伤亡,其他灾害论述冲击矿压对矿工的影响:伤亡（撞击、共振）、心理作用岩石的声发射特点有哪些:弱矿震、频率、能量、反映的问题声发射在矿山工程中有哪些应用:反映的问题、煤岩破裂、冲击、突出声波法与其他方法相比有什么优越性:被动法、构造、应力、特别是物理参数煤岩动力冲击的发生需要哪些条件:强度条件、能量、冲击倾向性井下地电法主要用来解决哪些问题:方法(电阻、电磁波),解决岩像\应力应变\动力现象重力法能解决采矿中的哪些问题:概念、空洞、岩层变形、冲击危险煤岩变形破裂的热红外辐射有哪些特征:概念、低温前兆、高温前兆、持续高温前兆论述采矿地球物理方法的特点及应用前景。
地球物理找矿法(一)
绪 论 ——岩石和矿石的物理性质
岩石、矿石按其磁性可分为三类， ①反磁性的，即Ji与H的方向相反，χ为负值且数值非常小， 如石英、大理石、石墨、硬石膏等； ②顺磁性的，Ji与H的方向相同，χ为正值且数值也很小， 如片麻岩、白云岩、伟晶岩等； ③铁磁性的，χ为正值且数值很大，并随磁化场强度与 磁化时温度的不同而异，如含铁、镍、钴高的岩石及 磁铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿等。
绪 论 ——物探的一般工作方法
二是寻找控制成矿的构造，进而查明这些构造带内的 矿床。 如要找的是一个构造(背斜、向斜、断层等)，能用的方 法就很多。应根据具体情况采用那种费用省、方法简 便、成果易于解释的方法。可用地震也可用电法勘探 解决的任务，则以用电法比较经济。
绪 论 ——物探的一般工作方法
绪 论 ——岩石和矿石的物理性质
绪 论 ——物探方法分类及应用条件
寻找金属矿与研究浅层构造的物探方法主要有磁法、 重力法与各种电法；地震法和放射性法不常用。 磁法与重力是研究地球磁场和重力场的局部变化，所 研究的场属于天然场。电法中的自然电流法，是研究 由硫化矿局部氧化产生的天然电场，而天然音频电磁 场法则是研究远方雷电活动在地下造成的电磁场。这 些方法都属于天然场法。
(2)比例尺和测网的选择 物探采用的比例尺一般与地质测量相同。不同的物探 方法，所用比例尺的范围不完全一样。如磁法，可从 小比例尺的航空磁测，直到大比例尺的地面详测，而 自然电流法则很少用于小于1：5,000的测量。金属矿 物探常用的测量比例尺参见表10—7。
绪 论 ——物探的一般工作方法
选择测网的基本原则是： 就寻找测区有工业价值的最小矿体而言，普查时， 测线距应不小于最小矿体所产生的异常长度，要有2～ 3个测点通过异常范围。详查时，要有6～7条测线通过 异常带，每条测线上要有10多个点反映出异常的存在。 10 测线方向尽可能要垂直构造、岩层或矿体走向，以 使异常梯度最大、异常最明显。测线长度应使其两端 进入正常场范围。普查时如发现测线方位不合适，可 根据具体情况改变测线方向。 布置测网时，应先在测区布置一基线，其方向与岩 层或矿体走向平行，再在基线上按测线距打下测线基 点标桩，并写明测线编号。用仪器或测绳拉测点距， 并用临时标签标明测点，或用罗盘定方向，以步测定 距离。
采矿地球物理02地球物理基础
28
中国矿业大学
China University of Mining & Technology
China University of Mining & Technology
地壳仅占地球体积的0.8％左右， 地幔约占83％， 地核约占16％， 地 核 密 度 大 ， 质 量 约 占 地 球 质 量 的 31 ％ ， 地 幔 为 68.5％左右，地壳仅约0.5％。
22
中国矿业大学
China University of Mining & Technology
元素
占地壳重 占整个地
量
球重量
％
％
元素
占地壳重 占整个地
量
球重量
％
％
氧(O)
46.0
27.8 钙(Ca) 5.30
0.61
硅(Si) 26.2
12.6 镁(Mg) 2.90
17.0
铝(Al) 8.32
0.44 钠(Na) 2.22
0.14
铁(Fe) 5.58
35.4
钾(K)
1.73
0.07
21
中国矿业大学
F层的深度范围是4980～5120km，是内外核的过 渡带。
17
中国矿业大学
China University of Mining & Technology
G层也叫内核，其速度变化非常小，平均值约为 11.2km/s。近代研究表明，在内核中又出现S波。
采矿地球物理学简答题(100字版)
1．采矿地球物理学中哪些方法属于主动性的，哪些属于被动性的，举例说明。
只被动地接收数据，属于被动方法；主动探测，然后接收数据，属于主动方法。
采矿地球物理学中常用的主动方法有：声波法，雷达法，坑透法，激发声发射法等；被动方法有：采矿微震法，采矿声发射法，电磁辐射法，重力场法，电阻法，红外遥感法等。
2. 简述地球的物理场。
地震场：地球内部能量在瞬间释放时引起的地球快速颤动为地震，地震分布的空间称作地震场。
地磁场：固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。
地磁力线分布的空间称作地磁场。
重力场：地球上某处的重力是该处所受的地心引力与地球自转离心力的合力。
重力分布的空间称作重力场。
温度场：地球内部温度分布的空间称作地球温度场。
3. 简述地球的内部构造。
在地下几十公里的深处，存在着一个地震波速度的间断面，称为莫霍面。
莫霍面以上的介质称为地壳。
从莫霍面到地下2900km深处这一层称之为地幔，分为上地幔和下地幔。
从地幔向下直至地球的中心称为地核，分为外核和内核。
外核和地幔的分界面是另一个速度间断面——古登堡面。
4. 简述采矿地球物理学的基本任务。
采矿地球物理学的基本任务是解决采矿作业的安全性和保证矿井生产的连续性。
主要解决关于开采引起的地质动力现象和瓦斯动力现象（震动、冲击矿压、突出）以及对煤层及周围岩层物理力学参数认识的矿山压力问题，关于煤层连续性的地质问题，如冲刷、侵蚀、尖灭、断层等。
5. 矿山震动现象的特征是什么。
矿山震动是由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象，具有如下特征：（1）地震波的震动频率随岩层断裂裂缝尺寸的增加而下降。
（2）地震波的阻尼当震动频率增加时会增大。
（3）随着震动能量的增加，震动数量按对数下降。
矿山震动将引发岩体卸压或冲击矿压。
衡量矿山震动程度的大小是采用单位时间内矿山震动的数量和震动的能量。
是由井巷周围的变形体系确定的。
6. 采矿微震有哪些特点。
采矿微震与大地地震相比，震中浅，强度小，震动频率高，影响范围小。
采矿地球物理学概论 第二章 地球物理基础
偏心率
太阳 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 月球
－ 0.3871 0.7233 1.0000 1.5237 5.2037 9.5803 19.1410 30.1982 39.4387
－ 0.241 0.615 1.000 1.881 11.865 29.650 83.744 165.451 247.687 0.0748
估算地球年龄的地球初期情况的假设:
(1) 在地球形成的初期，各种铅同位素的比值在各处都 是相同的; (2) 从某时起，地球不同区域的铀、钍和铅部各有特征 性的比值，这些比值只能随着放射性元素的衰变而改变; (3) 在以后的某个时期，含铅矿或其它不含铀、钍的铅 矿分离出来，铅同位素的比值就不再变化; (4) 铅与铀、钍分离或成矿的时间可以独立地测定(例如 测定其它附属矿物的年龄等)。
放射性元素的衰变规律是： 每单位时间所衰变的原子数目与压力、温度等外部
条例无关，仅与当时存在的衰变原子的数目成正比。
设当时的原子数目为N，则
dN／dt＝-λN
(2-2)
这个方程式的解为
N＝N0e-λt
(2-3)
其中N0是t=0时所存在的原子数目。系数λ称为衰变常
数，它反映了不同放射性元素的衰变特性。
牛顿发现了万有引力定律，从理论上证明 了开普勒定律，准确地解释行星运动的规律。 后来发现观测的天王星位置与计算的数据不符， 亚当(Adams，18l9—1892)和李维利厄(Le Verrier，1811~1877)都认为这是由于另一个行 星的引力所产生的影响，他们计算了该行星的 位置，这就是后来在l846年用望远镜观测到的 海王星。
333441 0.0556 0.8161 1.0123 0.1076 318.3637 95.2254 14.5805 17.2642 0.926 0.0123
地球物理学概论
1、认识地球的重要性
地球在给人类带来“福音”和生存空间的同时，也给 人类带来了无穷的灾难。
– –
地球的演化过程、地质活动不可避免的会对地球上的动植物 的生命活动过程，对人类活动发生影响。 自然资源的开发、利用在使人类的物质文明发展的同时，也 使地球的生态环境发生变化，使地球上的某些演化过程加速， 可能造成某些地质变化和灾害。如由于使用化石燃料产生的 CO2持续升高而使全球大气层变暖的过程加速，继之而来的土 地荒漠化问题、淡水资源的匮乏及污染问题。
从大的地质时空演变尺度来说：
地球表面的海陆变迁，气候变异(冰期)等地质 演化过程(时间变化过程以数百万年计，空间范 围则是地球的全部或大部)会使某些生物灭绝， 而另一些生物繁衍。这种地质活动对地球上生 物的生命活动的影响是全球性的、长时间的。 但是对这类地质演化过程对生态环境的影响侧 重在有人类活动以前(如恐龙的灭绝)，或虽有 人类活动，但还不属于历史范畴(如楼兰古国的 消失)。
2、固体地球物理学的研究内涵
大体上可以分为以下七个方面： (1)弹性波场：地震波 (天然和人工源，包含 核爆炸) 在地球内部的传播。 (2)重力场：地球内部物质产生的引力场。 (3)磁力场：地球内部磁性物质产生的引力场。 (4)电磁场：主指地球的直流电场和电磁感应 场。 (5)地热场：主指地球的温度场和大地热流。
海啸往往是由于大洋底部深层发生强烈地震引起的。地 震震波可传到很远的地方引发海啸。
12月26日发生的东南亚大海啸遇难人数：
印度尼西亚：238,945 斯里兰卡：30,957 印度：16,389 泰国：5,393 马尔代夫：82 马来西亚：68 缅甸：61 孟加拉：2 索马里：298 坦桑尼亚: 10 肯尼亚：1 总计：292,206 (注：该统计数字包括印尼127774名失踪人员及印度5640名失踪人员；为避免重 复计算，该数字没有包括泰国的3071名失踪人员，斯里兰卡的5637名失踪人员也没 有计算在内。)
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名称解释P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
P91 Kaiser记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser效应。
P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
简答题P3 采矿地球物理学中哪些方法属于主动性的，哪些属于被动性的，举例说明。
P18 简述地球的物理场：地震、地磁、重力、温度P15 简述地球的内部构造。
地壳、地幔、地核P3 简述采矿地球物理学的基本任务。
P57 矿山震动现象的特征是什么？弱地震、频率、能量，卸压和冲击P57 采矿微震有哪些特点？P75 论述矿山震动对环境的影响。
巷道、人员、地表P75 在采矿巷道中发生震动和冲击矿压会造成哪些方面的危害？巷道破坏、人员伤亡、引发其他灾害探测矿井动力灾害的地球物理方法有哪些？论述冲击矿压对矿工的影响。
伤亡（撞击、共振）、心理作用P90 岩石的声发射特点有哪些？弱矿震、频率、能量、反映的问题P102声发射在矿山工程中有哪些应用？反映的问题、煤岩破裂、冲击、突出P103什么是煤岩破坏的电磁辐射现象？P81 声波法与其他方法相比有什么优越性？被动法、构造、应力、特别是物理参数P44 煤岩动力冲击的发生需要哪些条件？强度条件、能量、冲击倾向性P132井下地电法主要用来解决哪些问题？方法（电阻、电磁波），解决岩像、应力应变、动力现象P125重力法能解决采矿中的哪些问题？概念、空洞、岩层变形、冲击危险P143煤岩变形破裂的热红外辐射有哪些特征？概念、低温前兆、高温前兆、持续高温前兆P141简述动力学方程及其物理意义论述题论述采矿地球物理方法的特点及应用前景。
地球物理学之一；特点是许多现象只能用采矿地球物理方法来探测、非破坏性的无损监测、信息量大成本低；解决问题的多样性、有效性、先进性，优越性；应用前景广泛。
论述煤岩变形破坏的主要特征。
煤岩材料在载荷作用下产生破坏；稳定与破坏、破坏的缓慢性和突发性、冲击破坏的突发性和延时性；破坏过程中产生声发射和电磁辐射等。
论述矿山震动特征及其对环境的影响。
矿山震动由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象；弱地震、频率、能量，卸压和冲击；巷道、人员、地表论述岩石的声发射以及其研究的目的和解决的问题。
岩石的声发射是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的；目的是研究岩石的变形破裂过程；可用来评价冲击矿压及煤和瓦斯突出的危险性，并检测其采取的防治措施的效果；评价边坡稳定性；确定采掘面周围的应力应变等。
论述微震、声发射、声波三者间异同点。
说明微震、声发射、声波的概念；相同点都是研究弹性波的传播规律；不同点：主动方法和被动法、记录频率、能量大小等的不同。
论述研究声发射的意义及作用论述煤岩变形破裂过程中的声发射和电磁辐射的异同.声发射、电磁辐射概念;相同点：研究煤岩的微破裂过程、动力灾害局部预测方法;不同点:波类型不同,几句的能量形式不同,声发射探头需耦合而且干扰大,电磁辐射非接触、可屏蔽定向.论述煤岩应力变形破坏与电磁辐射的耦合规律。
煤岩变形破坏过程中会产生电磁辐射；电磁辐射是煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，与煤岩体的变形破裂过程密切相关；电磁辐射强度主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次；电磁辐射还可用于检测煤岩动力灾害防治措施的效果；评价边坡稳定性；确定采掘面周围的应力应变，评价混凝土结构的稳定性等。
名称解释P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。
P103岩石的电磁辐射：是指岩石受载破裂过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
P90 采矿声发射法：就是以脉冲的形式记录弱的、低能量的岩体声发射的弹性波，来监测岩体的动态破坏特征。
P95 激发地音法：是局部较小应力的变化（例如少量炸药的爆炸），将引起受压岩体微裂隙的产生，从而根据地音可确定应力的高低和冲击的危险。
P125重力法：是根据地层中岩石介质质量分布的不均匀性来测量重力异常变化的方法。
P81 声波法：是根据声波在岩体中的传播特性来解决采矿技术问题和地质问题、测定煤岩物理力学参数。
P132采矿电法：是利用岩石中电特性的变化来解决地质、采矿技术、预测预报等方面的问题。
P21 纵波：是在胀缩力的作用下，周围介质只产生体积变化而无旋转运动，质点交替发生膨胀和压缩，质点的振动方向与波的传播方向一致。
P21 横波：是在旋转力的作用下，周围介质只产生转动而体积不发生任何变化，质点间依次发生横向位移，质点的振动方向与波的传播方向垂直P18 地震：是地下某处在极短时间内释放大量能量的结果。
P91 Kaiser记忆效应：对于循环加载，声发射对前一循环的载荷有记忆效果，称为Kaiser效应。
P44 冲击矿压：是压力超过煤岩体的强度极限，聚积在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，造成煤岩体振动和破坏，巷道垮落，支架与设备损坏，人员伤亡等的现象。
简答题P3 采矿地球物理学中哪些方法属于主动性的，哪些属于被动性的，举例说明。
P18 简述地球的物理场：地震、地磁、重力、温度P15 简述地球的内部构造。
地壳、地幔、地核P3 简述采矿地球物理学的基本任务。
P57 矿山震动现象的特征是什么？弱地震、频率、能量，卸压和冲击P57 采矿微震有哪些特点？P75 论述矿山震动对环境的影响。
巷道、人员、地表P75 在采矿巷道中发生震动和冲击矿压会造成哪些方面的危害？巷道破坏、人员伤亡、引发其他灾害探测矿井动力灾害的地球物理方法有哪些？论述冲击矿压对矿工的影响。
伤亡（撞击、共振）、心理作用P90 岩石的声发射特点有哪些？弱矿震、频率、能量、反映的问题P102声发射在矿山工程中有哪些应用？反映的问题、煤岩破裂、冲击、突出P103什么是煤岩破坏的电磁辐射现象？P81 声波法与其他方法相比有什么优越性？被动法、构造、应力、特别是物理参数P44 煤岩动力冲击的发生需要哪些条件？强度条件、能量、冲击倾向性P132井下地电法主要用来解决哪些问题？方法（电阻、电磁波），解决岩像、应力应变、动力现象P125重力法能解决采矿中的哪些问题？概念、空洞、岩层变形、冲击危险P143煤岩变形破裂的热红外辐射有哪些特征？概念、低温前兆、高温前兆、持续高温前兆P141简述动力学方程及其物理意义论述题论述采矿地球物理方法的特点及应用前景。
地球物理学之一；特点是许多现象只能用采矿地球物理方法来探测、非破坏性的无损监测、信息量大成本低；解决问题的多样性、有效性、先进性，优越性；应用前景广泛。
论述煤岩变形破坏的主要特征。
煤岩材料在载荷作用下产生破坏；稳定与破坏、破坏的缓慢性和突发性、冲击破坏的突发性和延时性；破坏过程中产生声发射和电磁辐射等。
论述矿山震动特征及其对环境的影响。
矿山震动由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象；弱地震、频率、能量，卸压和冲击；巷道、人员、地表论述岩石的声发射以及其研究的目的和解决的问题。
岩石的声发射是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的；目的是研究岩石的变形破裂过程；可用来评价冲击矿压及煤和瓦斯突出的危险性，并检测其采取的防治措施的效果；评价边坡稳定性；确定采掘面周围的应力应变等。
论述微震、声发射、声波三者间异同点。
说明微震、声发射、声波的概念；相同点都是研究弹性波的传播规律；不同点：主动方法和被动法、记录频率、能量大小等的不同。
论述研究声发射的意义及作用论述煤岩变形破裂过程中的声发射和电磁辐射的异同.声发射、电磁辐射概念;相同点：研究煤岩的微破裂过程、动力灾害局部预测方法;不同点:波类型不同,几句的能量形式不同,声发射探头需耦合而且干扰大,电磁辐射非接触、可屏蔽定向.论述煤岩应力变形破坏与电磁辐射的耦合规律。
煤岩变形破坏过程中会产生电磁辐射；电磁辐射是煤岩体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象，与煤岩体的变形破裂过程密切相关；电磁辐射强度主要反映了煤岩体的受载程度及变形破裂强度，脉冲数主要反映了煤岩体变形及微破裂的频次；电磁辐射还可用于检测煤岩动力灾害防治措施的效果；评价边坡稳定性；确定采掘面周围的应力应变，评价混凝土结构的稳定性等。
名称解释P1 地球科学:以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，如固体地圈、大气圈、水圈和生物圈等。
P1 采矿地球物理学：采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。
P57 矿山震动：由于采矿作业引起的岩体内聚集的能量突然动力释放的现象。
P90 岩石的声发射：是岩石的变形与破断，颗粒之间的相位错动，岩石颗粒间摩擦滑动等产生的弹性波。