应用地球物理讲解
地球物理勘探技术与应用
地球物理勘探技术与应用地球物理勘探技术以其高效、准确的特点在资源勘探、环境监测等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍地球物理勘探的基本原理，分析其常见的技术手段以及在能源勘探、地下水资源管理和环境监测等方面的应用。
一、地球物理勘探的基本原理地球物理勘探是利用地球物理学原理和方法，通过对地下的电磁、重力、地磁、地声等物理场的测量与分析，揭示地下地质结构、岩矿矿床、水文地质和地下水资源等信息的一种技术手段。
其基本原理包括重力法、磁法、电法、地震法等。
重力法是利用地球引力场的变化提取地下体密度信息，适用于重力异常明显的区域，如地下构造、矿床等的勘探。
磁法是利用地球磁场信息，测量地表和地下的磁场强度，以获得地下岩矿体的磁异常变化，适用于寻找磁性矿产资源以及测量地下地壳磁场的变化。
电法是指根据地下岩矿体或水文地质体的电阻率差异，通过输入电流和测量电位差，来推测地下电阻率分布，主要用于水文地质勘探和矿产资源的发现。
地震法是利用人工震源产生的地震波在地下介质中传播，通过测量传播路径和时间的变化，推断地下结构、岩性和裂缝等信息。
二、地球物理勘探技术手段地球物理勘探技术多种多样，如地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、电磁法勘探、地热勘探等等。
这些技术手段可以单独应用，也可以组合应用，以更全面、准确地获取地下信息。
地震勘探是一种通过人工震源产生地震波，利用地下介质的岩性和构造的反射、折射等特性，推断地层结构和岩性变化的方法。
通过地震勘探可以获取地下不同深度的地层信息，对于油气资源勘探、矿产资源发现以及地下水资源管理等都具有重要意义。
电法勘探主要利用地下岩石的电导率差异，通过输入电流和测量电位差的方法，来推测地下电阻率分布。
该技术可以应用于水文地质勘探、矿产资源的发现等。
重力勘探是通过测定地表重力场的变化，来推测地下密度分布。
该技术主要应用于地下构造的勘探以及矿产资源的寻找。
磁法勘探是通过测量地表和地下的磁场强度，获得地下岩矿体的磁异常变化，用以寻找磁性矿产资源等。
《应用地球物理学》主要知识点.
一、名词正演（问题）：已知地质体求其引起的异常。
（给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场）反演（问题）：已知异常反推地质体的形状和产状。
（已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态（如产状、形状和剩余密度等）重力勘探：重力勘探是观测地球表面重力场的变化，借以查明地质体构造和矿产分布的物探方法。
零长弹簧零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化。
重力场强度：单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用。
大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。
重力异常：由地下岩矿石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。
自由空间重力异常：对实测重力值只做正常场与高度校正。
布格重力异常：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。
均衡重力异常：布格重力异常再进行均衡校正。
重力梯级带：重力异常等值线分布密集，异常值向某个方向单调上升或下降。
三度体：x,z,y,三个方向都有限的物体。
二度体：地质体沿走向方向无限延伸。
特征点法：根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数磁法勘探：利用地壳内各种岩矿石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法磁异常：通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场同归为正常场。
磁场强度：单位正磁荷在磁场中所受的力。
磁感应强度：磁感应强度为场源在观测点的磁场强度与磁化物体所形成的附加磁场强度的和。
磁化率：在一定磁场强度和一定温度范围内，M=κT，磁化率κ为由物质本身性质所决定外的参数，表示物质被磁化的难易程度。
值越大，越易磁化，无量纲。
磁化强度：单位体积内分子电流磁矩矢量和，表现在外磁场中物质可被磁化的强度。
地球物理学原理及应用
地球物理学原理及应用地球物理学是研究地球内部结构、地震活动、地壳运动以及地磁场等自然现象的学科。
它涉及的原理和应用非常广泛，以下是一些相关内容的概述。
一、原理：1. 地震学原理：地震波的产生、传播和记录是地震学的基础。
地震波可以分为P波、S波和表面波，利用地震波的速度和传播路径可以推断地球内部的物理性质和结构。
2. 重力学原理：地球的引力场是由地球质量分布所产生的，通过测量重力场的变化可以了解地壳的厚度和密度分布。
3. 磁力学原理：地球的磁场是由地球核心中的电流所产生的，通过测量地磁场的变化可以了解地壳运动、板块活动和磁异常的分布。
4. 电磁学原理：地球内部的电导率和电阻率分布也会影响地球的电磁场变化。
通过测量地球的电磁场变化可以了解地壳的物质组成和地下水运动等信息。
二、应用：1. 地球内部结构研究：地震学可以通过观测地震波传播路径和速度来推断地球内部的物理结构，如地幔、地核等，这对于了解地球演化和板块构造非常重要。
2. 地壳运动研究：地震学和地磁学可以观测地壳的运动与改变，通过监测地震活动和地磁异常，可以预测地震和火山喷发等自然灾害。
3. 矿产资源勘探：重力学、磁力学和电磁学等物理方法可以用于探测地下的矿产资源，通过测量重力场、磁场和电磁场的变化可以找到潜在的矿床。
4. 地下水资源调查：通过电磁法和地壳运动观测等方法可以了解地下水的分布和运动状况，对于地下水资源的合理开发和利用具有重要意义。
5. 环境调查和地质灾害预测：地球物理学方法可以用于监测环境污染、地下水污染和地质灾害的发生和演变，有助于制定相应的防治措施。
总结起来，地球物理学原理和应用为我们揭示了地球内部的奥秘，通过相关方法和技术，可以实现对地球内部结构、地震活动、地壳运动和地质灾害等自然现象的研究和预测，对于保护和利用地球资源，以及维护人类的生存环境具有重要意义。
应用地球物理
应用地球物理应用地球物理是与研究自然界的力学、物理、化学现象相联系的基础性学科。
它为大规模发电、输变电、机械制造、建筑材料等工业提供技术保障，并为解决国防问题提供基础数据和可靠的方法。
应用地球物理所涉及的学科领域广泛，主要包括地震学、固体地球物理学、海洋地球物理学、地磁学、重力学、空间物理学和大气物理学等。
从地震学角度来看，应用地球物理可以划分为工程地震学和地震地质学两个方面，前者主要研究对各种工程设施具有破坏性作用的地震波传播特征、地震动特点、工程场地的地震危险性评价和地震安全性评价;后者则研究地震地质条件和成因、地震发生的过程和地震发生的构造环境。
应用地球物理所涉及的学科领域很广，是自然科学与社会科学紧密结合的新兴交叉学科。
本文选取其中的一个专业分支——工程地震学进行讨论，在此基础上说明了地震地质学的研究内容及其任务。
我是一个农村的孩子，小时候，家里就给我讲了许多关于地震的知识，这些都给我留下了深刻的印象，使我从小就对地震感兴趣。
刚开始的时候，我并不知道地震是怎么回事儿，直到有一次，我被母亲关在了门外，因为地震的原因，整个房子都在晃动，摇摇晃晃，那时的我年纪还小，不知道发生了什么，也没有害怕，就静静地坐在凳子上，想：“妈妈一定是让我呆在屋子里，绝对不让出去。
”不久之后，地震便停止了，我当时只是觉得奇怪，根本不知道为什么，直到后来，才知道原来是地震，从那之后，我便对地震有了更加深入的了解。
通过实践，我学会了地震发生时的避难方法，掌握了如何利用科学知识进行地震灾害预测，提高了自己的应急救助能力，增强了自己对科学技术发展的认识和信心，也拓宽了自己的视野。
在应用地球物理中，首先要解决地震预报问题。
地震预报是指对将要发生的地震的精确测量、定位和预计时间，由此来提醒人们采取相应的防范措施，以减少地震造成的损失。
世界上第一次成功预报地震是公元1869年3月11日。
美国政府当局向世界宣布：“阿拉斯加地区北纬58°以南的地方将有一次里氏8级左右的地震”，但由于当时人们对地震还不太了解，致使预报落空。
应用地球物理2017
重力勘探重力= 地球引力+ 天体引力+ 离心力概念：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。
基础：地壳中不同岩、矿石间密度差异物理学基础：牛顿万有引力定律1890年，匈牙利物理学家厄缶（1848~1919年）制造出了第一台测量重力变化率的扭秤。
大地水准面的三级近似第一级近似为正球体，其平均半径为6376km；第二级近似为旋转椭球体，赤道半径为6378km，极半径为6356km；第三级近似为梨形体，其北极高出十余米，南极凹进二十余米。
地球表面的岩石密度（1）决定岩石密度大小的因素矿物成分及含量孔隙度及孔隙中的含水量埋藏深度（2）岩石密度大小的一般规律火成岩>变质岩>沉积岩火成岩的密度矿物成分及含量（主要）：随高密度铁镁暗色矿物含量的增加而增大，酸性岩﹤基性岩﹤超基性不同的成岩环境（侵入或喷发）：侵入岩> 喷出岩沉积岩的密度孔隙度（主要）：灰岩、页岩、砂岩等孔隙度高达30%~40% ，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性增大充填物成分及充填孔隙所占比例：水> 油> 气> 干燥成岩时代及埋深：上覆岩层具有压实作用，密度随着埋藏深度和时间而增加变质岩的密度原岩密度（主要）变质程度：变质作用有助于岩石孔隙的充填，并使岩石以更致密的形式再结晶，其密度往往随变质程度的加深而增加。
影响重力分布特征的地球内部因素地壳厚度的变化（莫霍面起伏）上地幔密度的不均匀性深大断裂的可能部位及延伸情况重力场强度的单位CGS单位制1cm/s2=1GalSI单位制1m/s2=106g.u.质点（质量为m ）的引力位：v=G*m/r重力位W等于引力位与离心力位之和重力等位面的特点:等位面上各点重力的方向与等位面的切面相垂直等位面上各点的重力等于重力位对该点等位面的内法线n的方向导数重力等位面不处处平行，既不相交也不相切，而是一个单值函数重力的方向：等位面的垂线方向重力的大小与重力等位面之间距离△ l成反比重力（重力加速度）在空间上变化的原因1）地球形状的影响：地球是近似于两极压缩的扁球体, 地表起伏不平, 引起约6000 毫伽的重力变化。
应用地球物理学_0绪论1重力
绪论地球是人类赖以生存和发展的空间。
地球内部蕴藏着社会可持续性发展所需要的各种矿产资源。
为了使人类生活得更好，我们首先要认识地球，并在此基础上勘探开发矿产资源，改善生存环境并防治自然灾害。
地球是一个处于运动和变化中的巨系统。
他不仅体积庞大，结构和成分复杂，而且有漫长的演化历史。
为此，研究地球必须分层次进行不同尺度的调查，并对其形成和发展的进程加以考虑。
地质学家踏遍千山万水，从地球表面出露的岩石、矿坑中展布的地层来认识断层、褶皱和岩脉，以确定其生成年代，推断构造运动，进而深化认识其发生发展的历史。
这样，地质学家从野外各种地形地貌的实际观测出发，进行综合、概括，即运用理性思维寻求对地球的认识。
另一方面，地球上多种物理现象的发现，如引力、磁性、声、光、电、热以及后来的放射性等，在寻求其规律性认识的过程中，形成独立的物理学科学体系，而运用物理学的理论、方法与技术来研究和考查地球，将在实验室的特殊条件下所进行的各种物理现象的实验与观测，放到地球野外，在陆地、海洋乃至空中来进行数据采集，探索其规律，建立数理方程，寻求其解答，则是地球物理。
同样，由应用炼丹术引申出来的化学对地球样品作化学分析，以了解元素的分布与富集，并作出地质解释，即是地球化学。
应该指出，地质、地球物理、地球化学分别有自己独立的理论、方法和技术体系，它们是从不同的角度来研究并认识地球，因此，只有使地质、地球物理和地球化学相互渗透、相互补充，才能由片面的认识上升到比较全面、更加深刻的认识。
地球科学应该是地质学、地球物理学和地球化学的高层次综合或集成，尽管它们分别有各自的前沿问题有待于深化解决。
地球科学，包括地质、地球物理与地球化学，都必须分层次，进行不同尺度的调查。
大范围、小比例尺的调查能够把握宏观规律，指导微观的深入调查，即区域约束局部、深部制约浅层。
我们指出，20世纪以大陆转移、海底扩张和全球板块大地构造的发展红线，使地球科学的认识得到深化，而这些理论观点的形成，以及对地球内部结构（如地壳、地幔与岩石层、软流层）的讨论大都是以地球物理对大洋观测为依据并以地质与地球物理相结合的而取得规律性认识的。
应用地球物理学原理
应用地球物理学原理地球物理学原理是一种研究地球内部结构和物质性质的科学方法。
这种方法主要通过测量和分析地球各种物理场的变化，如地震波、重力场、地磁场、电磁场等，来推导出地球的内部特征。
地球物理学原理被广泛应用于地质勘探、矿产资源调查、地震灾害预测、环境监测等领域。
地球物理学原理的应用之一是地震探测。
地震是指地下岩石断裂或移动释放出的能量，它会产生地震波。
地震波的传播受到地下岩石的物理特性影响，如密度、弹性模量等。
通过记录地震波在地球内部的传播路径和速度变化，可以推断出地壳、地幔、地核等不同岩石层的特征。
这对于了解地球的内部结构、划分地质单元、寻找地下矿产资源等具有重要意义。
另一个地球物理学原理的应用是重力测量。
地球的重力场是由地球质量分布引起的，而地形和地下岩石的变化会对重力场产生影响。
通过测量不同地点的重力值，可以推断出地下岩石的密度变化。
重力测量在石油勘探、矿产资源调查、地质环境评价等方面都有广泛应用。
地球物理学原理还可以应用于地磁测量。
地球具有一个磁场，它由地球内部的液态外核运动产生。
地磁场的强度和方向会随着地下岩石的变化而变化。
通过测量地磁场的强度和方向，可以推断出地下岩石的性质和构造。
地磁测量在地质构造研究、矿产资源勘探等方面有着重要的应用价值。
最后，地球物理学原理还可以应用于电磁测量。
地球内部岩石的导电性和磁性会对地下电磁场产生影响。
通过测量地下电磁场的变化，可以推断出地下岩石的电导率、磁化率等特性。
电磁测量在地质工程、环境监测等方面有广泛应用。
综上所述，地球物理学原理是一种研究地球内部结构和物质性质的重要科学方法，它在地质勘探、矿产资源调查、地震灾害预测、环境监测等领域都有着广泛应用。
海大《应用地球物理》知识要点
知识要点1、大地水准面的三级近似。
参量值正球体平均半径6376千米旋转椭球体：与大地水准面拟合得最佳的椭球面赤道半径极半径6378.160千米扁率6356.155千米ξ=1/298.56梨形球面北极南极高出十几米凹进二十几米2、重力（重力加速度）在空间上变化的原因。
①地球形状的影响：地球是近似于两极压缩的扁球体，地表起伏不平，引起约6000毫伽的重力变化②地球自转的影响：地球绕定轴旋转，惯性离心力引起约3400毫伽的重力变化③地壳密度分布的不均匀性，引起约几百毫伽的变化3、重力异常的概念、计算公式及重力异常的物理意义重力异常Δg 的物理意义：剩余质量所产生的引力在重力方向（或铅直方向）的分量。
4、决定重力异常的主要地质因素。
①地壳厚度的变化：当地壳增厚时，相当于莫霍面下高密度的上地幔埋深增大，故显示重力低；反之，当地壳减薄时，相当于莫霍面下高密度的上地幔埋深减小，故显示重力高②结晶基岩内部成分、构造和基底顶面的起伏③沉积岩的成分和构造④金属矿及其他矿产的赋存5、弹簧重力仪的零点漂移及其消除。
仪器每次从基点出发，观测一段时间后，需回到基点（另一基点或总基点）上观测一次，测出零点漂移量。
在较短的时间内，可以认为仪器的零点漂移量是随时间线性变化的。
从观测值中减去零点漂移量，完成零点漂移校正。
6、重力测量值的主要改正项及其计算方法。
①正常场（纬度）校正：消除测点与基点间纬度差异导致的重力变化②地形校正：消除测点附近地形起伏对重力观测数据的影响③中间层校正：消除测点基准面与基点基准面之间水平中间层的重力影响④高度校正：消除测点相对于基点的高程差而造成的重力数值变化、7、布格异常、均衡异常和自由空间异常的概念/计算方法/区别/应用领域。
①布格重力异常布格重力异常去掉了所有的影响，仅是地壳内各深度剩余密度对测点的重力作用，反映了地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常。
②均衡重力异常若补偿不足或补偿过剩，地壳将用壳内质量的迁移，如地壳密度的横向变化、上地幔密度的横向变化以及地壳厚度变化等，来使它区域均衡。
应用地球物理学原理
应用地球物理学原理引言：应用地球物理学原理是一种利用地球物理学的知识和技术来研究地球内部结构和地球表面特征的方法。
地球物理学是地球科学的一个重要分支，包括地震学、重力学、磁学、电磁学、地热学等多个学科领域。
通过应用地球物理学原理，我们可以深入了解地球的内部构造和研究地球的物理性质，为资源勘探、地质灾害预测和环境保护等提供科学依据。
一、地震学原理的应用地震学原理是应用地球物理学的重要部分，它研究地球内部产生和传播的地震波以及地震波在地球体内的反射、折射和干涉等现象。
通过地震学原理，我们可以确定地震的震源位置、地震波的传播速度和传播路径，从而实现地壳的构造和地球内部的物理性质的研究。
地震学原理在地震勘探、地震预测和地震灾害防治等方面有着重要应用。
二、重力学原理的应用重力学原理是研究地球重力场的性质和变化规律的学科。
利用重力学原理可以测量地球不同地方的重力加速度差异，进而推断出地下地壳中的密度和物质分布情况。
应用重力学原理，我们可以研究地理结构的特征和研究地下的岩石构造，为矿产资源的勘探提供重要依据。
三、磁学原理的应用磁学原理研究地球磁场的产生和变化规律，通过测量地磁场的强度和方向，可以推断地球内部的磁性物质的分布和性质。
应用磁学原理，可以揭示地球物质运动的规律，为地球内部构造的研究提供重要信息。
此外，应用磁学原理还可以用于勘探矿产资源、制定地磁导航和地磁探测等方面。
四、电磁学原理的应用电磁学原理研究地球内部的电磁现象和电磁场的分布。
通过应用电磁学原理，可以探测地球中的地下水、油气和矿产等资源分布情况。
例如，电磁勘探方法可以通过测量地下电磁场的强度和频率变化来判断某一地区的地下水储备情况，为地下水资源的开发提供科学依据。
五、地热学原理的应用地热学是研究地球内部热量的分布和传输规律的学科。
应用地热学原理，可以进行地热资源的勘探和开发，为地热能的利用提供技术支持。
地热学的应用还可以在地球科学领域和环境科学领域提供重要的参数和数据。
地球物理学原理及应用
地球物理学原理及应用地球物理学是研究地球内部结构、地球物理过程以及地球表面及其与大气、海洋相互作用的一门学科。
它通过运用物理学的原理和方法，揭示地球内部的构造与性质，解析地球物理现象及其规律，并对地球相关领域的问题进行预测与应用。
本文将对地球物理学的基本原理及其在各领域的应用进行论述。
一、地球物理学的基本原理地球物理学的研究对象包括地球的地壳、地幔、核等部分，以及地球表面的岩矿、水体和大气等。
在研究过程中，地球物理学家运用了几种基本的原理和方法。
1.重力原理：地球物质之间存在引力，重力场的差异可以反映地下密度变化。
这一原理的应用使得地球物理学家能够通过重力异常来确定地壳中的地下构造。
2.地磁原理：地球表面存在磁场，其特征和变化可以揭示地壳中的磁性物质分布及其变化，如磁铁矿、磁性岩石等。
地磁原理的应用广泛，包括地质勘探、磁测勘、地震预警等。
3.电磁原理：利用电磁场与地下电导体之间相互作用的原理，可以揭示地下电导体分布，如矿石、地下水等。
电磁法在勘探、资源评价、灾害预警等方面有着广泛的应用。
4.地震原理：地震波在地下传播时的速度和路径受到不同地质体的影响，通过地震波的接收与分析，地球物理学家可以推断地下介质的性质和结构，如地下岩层、断层等。
地震学不仅是地球物理学的基石，也是地震预测与监测的重要方法。
二、地球物理学在不同领域的应用地球物理学的应用范围广泛，涵盖了地质勘探、资源开发、环境保护、自然灾害预测等多个领域。
1.地质勘探：地球物理勘探是勘探过程中的重要手段之一。
通过采集重力数据、地磁数据、电磁数据和地震数据，可以确定地下构造、矿产分布和油气储量等信息。
这些数据对于矿产资源的评估和开发具有重要意义。
2.自然灾害预测：地球物理学在地震、火山、滑坡、地下水涌出等自然灾害的预测和监测方面起着重要作用。
通过地震数据和地磁数据的监测和分析，可以对地震活动进行预警，提高救灾和抗灾能力。
3.资源开发与环境保护：地球物理学在能源资源开发、水资源管理和环境保护方面发挥着重要作用。
地球物理方法综合应用与解释第一章02实例
• 在重力与地震资料剥离法联合反演中，首 在重力与地震资料剥离法联合反演中， 先由地震和钻井资料求得浅部界面和地质 体，利用正演计算出这些浅部因素引起的 重力异常 • 再从总重力异常中去掉这部分效应以及反 映区域背景的深部异常 • 然后对剩余异常应用 5度人机联作重磁 然后对剩余异常应用2. 度人机联作重磁 解释程序进行反演， 解释程序进行反演，最终就能得到深部界 面和有关地质体。 面和有关地质体。
• 2 综合物探解释的思路和方法 • 我们在研究中遵循了刘光鼎院士倡导的 以活动论的构造历史观为指导， 以活动论的构造历史观为指导，抓住岩 石物性、 石物性、物理一地质模型两个环节 • 实行地质与地球物理、正演与反演、定 实行地质与地球物理、正演与反演、 性与定量解释三项结合 • 开展多次反馈的“一、二、三、多”的 开展多次反馈的“ 综合地球物理解释原则，具体思路如图1 综合地球物理解释原则，具体思路如图
• 1. 2 东海重磁力异常特征 • 钓鱼岛隆褶带以西海区的东海陆架盆地， 钓鱼岛隆褶带以西海区的东海陆架盆地， 由布格异常20 等值线圈出， 由布格异常 , 25 , 30 mGal等值线圈出， 等值线圈出 区域背景场平缓， 区域背景场平缓，总趋势由西向东缓慢 抬升，梯度约为4－ 抬升，梯度约为 －6mGal/100 km • 局部重力异常叠加在区域背景上，呈面 局部重力异常叠加在区域背景上， 状分布的镶嵌状、块状和条带状，局部 状分布的镶嵌状、块状和条带状， 异常的长轴有北西、北东、 异常的长轴有北西、北东、东西和南北 几组方向，区域场整体呈北北东方向。 几组方向，区域场整体呈北北东方向。
• 东海的岩浆活动，有两条明显的岩浆活 东海的岩浆活动， 动带，一条位于浙闽沿海隆起区， 动带，一条位于浙闽沿海隆起区，以中 生代岩浆活动为主， 生代岩浆活动为主， • 另一条位于钓鱼岛隆褶带，为中新生代 另一条位于钓鱼岛隆褶带 位于钓鱼岛隆褶带， 岩浆活动带。 岩浆活动带。 • 整个东海海域岩浆活动时期自西北向东 存在由老变新的趋势。 南，存在由老变新的趋势。
《应用地球物理学姜效典》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：应用地球物理学以不同岩、矿石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理分析和解释各种地球物理场特征以达到勘探目的，该课程是地球信息科学与技术方向的专业骨干课程。
通过本课程的学习，使学生了解各类地球物理方法的基本原理、技术以及在地质学中的应用。
课程重点介绍地震（天然地震和人工地震）、电法、重力、磁法等勘探方法的基本原理、资料处理、解释方法以及在地质学研究中的应用。
侧重于地球物理各种勘探方法的探测原理以及如何利用地球物理方法解决地质问题。
教学中注意结合并分析地质问题、引入地球物理研究新进展，使学生学会利用的地球物理勘探方法解决的地质学问题。
2.设计思路：本课程在教学中，拟突出地震、电法、重力、磁法四种勘探方法的基本原理和探测方法的讲解，在理解各种勘探方法基本原理的基础上再进一步介绍资料处理、解释方法以及在地质学研究中的应用。
该课程的理论性和实践性均较强，除要求学生具有一定的数、理和地质方面的基础外，讲授时应辅以一定学时的实践课程，介绍现代地球物理仪器的基本结构、工作原理以及操作流程，掌握野外资料测量的过程及相应的数据处理手段，以建立感性认识，加深对课堂教学内容的理解。
课程内容主要包括两个部分：一、非地震勘探部分- 1 -（一）绪论1）电法、重力、磁法勘探的历史及基本概念2）非地震勘探方法的重要作用3）非地震勘探方法的应用范围4）非地震勘探面临的任务、问题和发展趋势（二）第一章电法勘探1）地电场：天然地电场和人工地电场了解大地电磁场的一般性质；熟悉电磁场的基本方程；了解自然电场的分类；了解稳定电流场、激电场、电磁场的基本性质；熟悉稳定电流场的拉普拉斯方程；熟悉等效电阻率法。
2）主动源电法勘探：电阻率法、激发极化法、充电法、电磁感应法熟悉视电阻率的基本概念及常用电阻率法；熟悉电阻率法中常用的装置类型及布置方案；了解测深曲线的定量解释方法；熟悉激电法的主要观测参数和常用装置类型；熟悉充电法的基本理论；熟悉电磁感应法的分类及频率域和时间域电磁场的基本特点；了解各类主动源电法勘探的应用范围。
地球物理学的应用
地球物理学的应用地球物理学是一门以探索地球物理现象为研究对象的学科，主要包括地震学、地磁学、重力学、电磁学、地热学等多个分支学科。
它的主要应用领域为地球科学、石油地质学、环境科学、资源勘探与开发等领域。
在现代科学技术中，地球物理学的应用越来越广泛。
地球物理学的主要应用可归为以下几个方面：一、地震预测地震是自然灾害中最为严重的一种，能够给人类造成巨大的财产损失和人员伤亡。
地震预测是地球物理学的一项重要应用领域。
目前，地震预测主要基于地球物理探测和地震活动统计学建立预测模型。
地球物理学家通过观测地震前后地磁、电磁、重力等物理参数变化，分析地震的前兆特征，以期发现地震预兆，提前预测地震。
二、油气勘探地球物理学在油气勘探方面的应用相对较早。
在勘探中，地球物理学家通过地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地热勘探等多种方法，利用地球物理参数对地壳下方的岩石、油气等进行检测和识别。
如地震勘探，通过记录地震波产生和传播的速度和能量变化，往往能够较准确地探测到区域内油气藏的位置、大小、分布等信息。
三、地质环境监测随着城市化和工业化的不断推进，地下水位下降、矿产资源的调查开发、土壤污染等问题越来越受到关注。
地球物理学可以通过电法、地热学、重力学等多种方法来监测土地的状况，辅助环境工程师和政府决策者来制定合理的环保政策。
四、海洋资源勘探地球物理学在海洋资源勘探领域的应用也备受关注。
海洋资源是世界资源总量中不可忽视的一部分，其中包括矿物、石油天然气、海水能、海洋生物和海盐等多种资源。
因为海洋环境具有复杂性和不可测性，所以海洋资源探测也十分复杂和困难。
而地球物理学通过重力、地震、电磁力等物理勘探方法，可以帮助海洋勘探人员快速、准确地掌握海底的分布情况和属性，从而更好地发现和开采海洋资源。
总之，地球物理学的应用非常广泛，不仅可以为大家提供丰富的自然环境知识，更能够帮助我们更好地利用自然资源，减少自然灾害造成的损失。
随着科学技术的不断进步，我们相信地球物理学在未来的应用中会有更广泛和更深入的发展。
应用地球物理学原理第二章01PPT课件
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•3
（Units of gravity）
• 衡量重力大小的单位有两个系统，一个 是高斯制（CGSM)，另一个是国际制 （SI）。
• 历史上使用的是C.G.S.制，它是为了纪 念第一个测定重力加速度值的意大利著 名物理学家伽利略(G.Galieo)，取 1cm/s２作为重力的一个单位，称作 “伽”(Gal)，
复杂，地壳内的密度分布又很不均匀， 既然我们需要的仅仅是密度分布不均匀 产生的重力的变化，很自然地就会提出： 假如地球是一个形状规则且内部密度均 匀情况下地表各处的重力分布是什么样 子这一问题了，这就提出了“正常重力”ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• 所谓正常重力值就是：
• 假定地球是一个旋转椭球体，表面光滑， 内部密度是均匀的，或者是呈层分布， 每层的密度是均匀的，且各层界面都是 共焦点的旋转椭球面。
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• 从时间上来说，由于太阳、月亮与地球 之间的相对位置存在一定周期的变化， 造成海洋潮汐及固体地球的弹性形变等 一系列地球物理现象。
• 这种由于太 阳、月亮对地球引力的变化 使固体地球形变而造成地表同一点出现 重力随时间的微小变化， 就称为重力固 体潮，其变化幅度约2－3g.u.，因而在 高精度重力测量中必须考虑这一因素的
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PFC
• 引力场F的性质： • （1）引力场是有源场
div F 4G
• 由上式可以知道，空间任一点只要有质 量存在（ 0），则该点的散度就不为 零。
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• 这说明引力场是有源场，负号的物理意 义：该点的引力线是汇聚的。
• （2）、引力场是位场
• 引力场做功与路径无关，只与起止点位
应用地球物理
应用地球物理应用地球物理学，即勘探地球物理学从专业学科（理论体系）而言称之为：应用地球物理学从方法技术角度而言称其为：地球物理勘探-简称物探异常场电法勘探实质就是人工对地下供电，建立人工电流场，观测地下电流场在电阻率不均匀地质体的影响下发生畸变，即所谓的异常场。
各向异性系数这种岩石的电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向岩石的导电性不同，称为岩石电阻率的各向异性。
岩石电阻率的各向异性用各向异性系数λ来表示.电法勘探电法勘探是以研究地壳中各种岩石，矿石的电学性质差异为基础，利用电场或磁场（人工或天然）在空间和时间上的分布规律，来解决地质构造或寻找有用矿产的一类物理勘探方法纵向电导尾支渐近线与ρs=1的横坐标交点为横向电阻率横向电阻率是垂直于岩层层理方向的电阻率视电阻率最佳勘探深度：h=AB/2勘探体积：长AB、宽AB/2、高AB/2视电阻率：当在电流场的作用范围内岩石不均匀或地形不平坦时，仍按均匀岩石电阻率的测定方法，并按电阻率测定公式计算出的电阻率值，不再是某一种岩石的真实电阻率，而是电流场作用范围内各种岩石电阻率的综合反映，我们称之为“视电阻率”，视电阻率异常将野外实测ρs值绘制成各种曲线，能在平静的围岩背景上突出有地下不均匀地电体存在的曲线，称为“异常”。
折射波临界距离存在盲区，盲区是一个圆，半径OA= 2htgO c在OA范围内接收不到折射波，折射线相互平行时距曲线波从震源出发，经过地下介质传播到测线上各观测点的旅行时间，同观测点相对于激发点的距离之间的关系。
炮检距离开炮点最远的检波点与炮点的距离，用Xmax表示。
偏移距点离最近一个检波器的距离，用X1表示观测系统、激发点和接收点之间的位置关系和排列和排列间的位置关系统称为观测系统。
综合平面图组合检波使用两个以上检波器组成一组，按一定的形式（直线或面积）安置在排列上，作为某一道的地震信号。
即将几个检波器当成一个检波器使用。
横波振动方向与传播方向垂直，如电磁波纵波——振动方向与传播方向相同，如声波。
《应用地球物理学》主要知识点
一、名词1.正演（问题）：由“源”求“场”。
即给定地球物理模型，通过数值计算或物理模拟，得出相应的地球物理场。
目的是认识和掌握地球物理场的特征与场源之间的对应关系。
2.反演（问题）：由“场”求“源”。
即根据已知的地球物理场，求解可能的地球物理解释，即地下地质结构的过程。
即已知异常的分布特征和变化规律，求场源的赋存状态。
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。
其基础是地壳中不同岩、矿石间的密度差异。
物理学基础为牛顿万有引力。
4.零长弹簧：当弹簧受拉时,所受拉力与弹簧长度成正比的弹簧。
5.零点漂移：在相对重力测量中，由于重力仪灵敏系统的弹性疲劳、温度补偿不完全等因素，仪器读数的零点值随时间而不断变化称为零点漂移。
6.重力场强度：规定单位质量的物体在场中某一点所受的重力作用作为衡量场本身强弱的标准，这个单位质量所受的重力称为该点的重力场强度。
7.大地水准面：以平静海平面的趋势延伸到各大陆之下所构成的封闭曲面，作为地球的基本形状。
8.自由空间重力异常9.布格重力异常10.均衡重力异常11.重力梯级带：指重力异常图上等值线平行排列的密集带。
它主要反映构造断裂的升降或大规模的不同密度岩石的接触带。
12.三度体：各方向上都为有限量的物体，如球体。
13.二度体：某一方向无限延伸，而在该方向上埋藏深度、截面形状、大小和物性特点都稳定不变的物体。
14.特征点法：指根据异常曲线上的一些点或特征点（如极大值点、零值点、拐点）的异常值及相应的坐标求取场源体的几何或物性参数的一中反演方法。
但仅适用于剩余密度为常数的几何形体。
15.磁法勘探：岩、矿石间的磁性差异将引起正常地磁场的变化（即磁异常），通过观测和研究磁异常来寻找有用的矿产或查明地下地质构造的勘探方法称为磁法勘探。
它是以地壳中各种岩、矿石间的磁性差异为物质基础的。
16.磁异常：实际上测得的地球磁场强度和理论磁场强度之差称地磁异常，即磁异常。
应用地球物理
西北大学地质系硕士研究生课程作业应用地球物理学学生：李萍授课老师：马劲风程顺有任战利张小莉专业：固体地球物理学年级：硕2005学号：200521338日期：二〇〇六年十二月应用地球物理重、磁、电部分：一、论述地面磁测、航磁以及卫星磁场在地质科学中的主要应用?目前，磁法勘探在地质中已经广泛应用到各个方面，可以应用于区域地质调查，煤田和石油普查，磁铁矿，以及多金属和非金属矿床的研究，还用来研究全球构造。
例如：通过磁法勘探发现的海底平移断层和条带状异常，为建立现代大地构造学说—板块构造学说，提供了充分的证据。
下面将叙述地面磁测，航磁以及卫星磁场的地质应用。
1、地面磁测的地质应用：地面磁测的主要目的是通过对磁异常的观测来分析解释地质构造问题或寻找矿藏问题。
它的基本方法是利用磁力仪在指定的地区按一定的测网、测线逐点进行测量，从而得到一系列观测数据，再经过消除误差和干扰，便可绘制成各种类型的磁异常曲线图。
这些图件是用来进行地质解释的重要资料。
我国的地面磁测主要是测量地磁场垂直分量的相对变化，要将磁测资料应用于地质科学，首先要对磁测资料进行地质解释，磁异常资料的解释和处理水平明显的影响着资料的应用效果。
高精度地面磁测是一种精度高、效率高的地球物理勘探方法。
在探测金矿中可以发挥巨大的作用：①、测量和研究地磁场及总强度梯度的分布，可以确定不同磁性岩石的边界，为地质填图提供地球物理依据。
②、发现和追踪断层，尤其隐伏断层。
③、发现破碎带，可以发现几米厚的岩脉，为槽探工作捉供准确、可靠的依据，提高勘探效率。
④、探测并圈定隐伏体，扩大找矿远景区。
⑤、圈定砂金富集带。
于庆洲，等（2004）分析了石油勘探中高精度磁测未能获得高品质资料的原因，认为高精度资料与高品质资料并非等同，进而提出连续正交地面磁测观测技术。
指出连续的磁力观测能够增大信息密度，避免因抽样引起品质降低；正交观测可以较好地控制垂直地质构造走向或称顺测线方向有意义的局部异常，消除由于测量原因导致的顺测线干扰，同时通过交点平差可提高观测精度。
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什么是地球物理勘探？ (geophysical prospecting)
地球 物理 勘探
研究对象
方法 原理
目的
应用物理学原理，勘查地下矿产﹑研究地 质构造的一种方法和理论，简称物探。
广泛用于石油、天然气、煤田等勘探中，此外，在工程建 设和环境保护，考古研究等方面也有较广泛的应用。
这是地质调查和地质学研究不可缺少的一种手段和方法
地球 物理学
研究对象
理论基础
研究什么？
研究地球各部分的：
借助物理学的原
物理条件、物理性质、 如何实现这 理和方法：
物理状态，及其在空间 一目的？ 和时间上的发展和联系， 寻求其变化规律。
电学、磁学、热 学、运动学和动 力学等
构成 了地 球物 理学 的内 容
应用地球物理学
又可以称为勘探地球物理学、地球物理勘探、勘查地球物
地质专业开设地球物理勘探的必要性及意义
将地质和地球物理结合起来才能对地球有完整认识，否 则如同盲人摸象——学习的必要性。
地质工作人员了解和掌握地球物理方法原理，对于将来进 一步利用地球物理资料进行地质研究等具有积极的意义。 目前：地震、地磁、地电、地热和重力等地球物理手段逐渐 成为研究深部地质的有力工具。
按测量所在的空间位置和区域的不同划分——施工场地和形式 地面地球物理勘探 航空地球物理勘探 海洋地球物理勘探 钻孔（井中）地球物理勘探——地球物理测井
按研究对象不同划分——不同行业、目的和应用范围 金属地球物理勘探 石油地球物理勘探 煤田地球物理勘探 水文地质地球物理勘探 工程地质地球物理勘探 环境地球物理学 深部地质地球物理勘探等
地球上部的现象（如地震波传播、岩石的破裂、应力场变化等）——可进 行常温常压实验研究，然后在相似理论指导下得到某些结论，再推广到真实情 况。
地球下部乃至深部的现象（如地慢对流、深源地震激发、地核发电机 等）——必须进行高温和高压条件下的地球模拟实验。
事实表明，由模拟实验所得结论，对于解释一些观察现 象和观测数据，建立新观点非常有利。
绪论
地球物理学的研究 对象，研究内容，方法特 点，与其他分支学科的关 系及其在经济与社会发展 中的重要作用等方面。
地球
什么是地球物理学?
地球物理学是一门以地球为研究对象的应用物理学，是地球科学的重点 分支。它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法，通过 观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态，从时间和空 间两方面找出它们之间的联系和规律，从而达到认识地球，借以实现地质勘 查和找矿目标，减少地质灾害。
应用地球物理
冯磊
河南理工大学·资源环境学院
课程教学： 课堂40 + 实验14 = 54学时
教材： 《应用地球物理学原理》，张胜业等，中国地质大学出版社，2004
参考书：
1、《应用地球物理教程—重力、磁法》，罗孝宽等编，地质出版社，1991； 2、《石油电法勘探》，王家映编，石油工业出版社，1992； 3、《地震勘探原理》，陆基孟 主编，石油大学出版社，1993； 4、《石油重磁电法勘探》，黄仲良编，石油大学出版社，1999； 5、《应用地球物理的数据采集与处理》，刘天佑编，中国地质大学，2001； 6、《地球物理引论》刘光鼎主编，上海科学技术出版社，2005。
物理场 人工场
人工爆炸：弹性波场 向地下供电：局部电场 向地下发射电磁波：电磁场等
地球 物理场
正常场 异常场
地球本身具有宏观 场或背景场
由勘探对象所引起 的局部地球物理场
地球物理勘探正是根据对正常场和异常场的分布特征进行 地质解释和推断的。
地球物理场类型
(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。 (6)物理化学场：即放射性场；
地球物理问题基本属于大致推测和比较肯定之间。
为什么学习本课程？
地球物理学与地质学的关系
共性：同属地球科学，二者之间具有一定联系。 同是对地球客体的研究，因客体不可能像室内那么理
想，故都必须对客体进行简化、模拟，并灵活应用物理概念 和定律，这是共性。
个性：研究方法差异。地球物理学通过观测仪器获得大量数据，对地
模量和切变模量随深度分布)，地球年龄。 ④ 可靠性差的：包括大陆漂移和板块构造，地球内部的温度分布，地球内
部的物质组成，地震预报。 ⑤ 可靠性最差的：包括地慢对流的各种假说，地球起源的各种假说，地磁
场起源的各种假说。
将不同的结论纳入不同的可信度之内，可以使我们保持清醒的头脑，免得全盘否 定或全盘肯定。上述五类的划分不是绝对的，有些结论会由于研究工作的突破性 进展而升级，有些结论也可能由于与新的观测事实或新的计算结果矛盾而降级。
地下岩(矿) 体地质构造
地球物理场
物理现象
（地球整体物理 现象的一部分）
反映到地 表或地表 附近
地球物理勘探的主要工作内容是：
数据采集：用相适应的仪器测量﹑接收工区的各种物理现象信息;
数据处理：用有效的处理方法从中提取出需要的信息;(计算机)
地质解释：根据岩(矿)体或构造和围岩的物性差异﹐结合地质条
地球物理学研究方法特点
不同的学科有不同的规律，因而有不同的研究方法。掌握一门学科的研究 方法，等于掌握了一把登堂入室的“全钥匙”。
一、地球物理学是一种研究地球的间接方法
地球物理学虽以观测为基础，且观测资料多的惊 人，但其观测条件受限：绝大部分只能在地面或者局部 观测，其远不如气象学和高空物理学等可以通过过放气 球、火箭和卫星等直接获取资料 。正所谓“上天有路， 入地无门”。目前只能钻取十几公里处的岩芯 。
能从根本上解决该问题，但却是有用的。 地球物理现象的时间和空间尺度变化很大，可以跨过几个量级。相关的
解释推断可以有许多答案，但只有那些与现在(终值)地球的表面(边值) 特征相 符合的答案才有可能是正确的。
任何地球内部构造或地球演化假说，都必须使所得结论 与现在见到的地球的情况一致。也就是说，现在的地球为地球演化
八、对地球物理学结论的可靠性估计
地球物理学是一门内涵和外延不断变化的学科。它的结 论，实际上都是推论。不同的结论，在地球物理问题中的地 位不同，因而可靠性不同。
根据布伦的看法，将地球物理结论大致分成五类： ① 可靠性高的：包括牛顿万有引力定律，地磁、重力和地震波的球谐分析
理论，地球形状，地球自转周期。 ② 可靠件较高的：全球卫星定位系统(GPS)，地球的速度分层结构。 ③ 可靠性居中的：包括地球的分层结构(出速度导出的密度、压力、加速度、
提供一个作为初值(终值)的时间条件，面且地面观测又为地球内部的物理过程 提供一个边界条件。这些条件，虽不能确定一个假说的真伪，但却可限制一 些不着边际的臆想。
七、地球物理学的实验模拟方法
实验室或野外大尺度的模拟实验是探究地球深部状态和过程 又一个重要途径。
地球是复杂的，物理现象多样的。尤其当各种现象交织在一起时，更是错 综复杂。目前无法直接观测，除采用数值计算进行反演外，模拟试验无疑是一 个好的方法。
三、地球物理学某些物理概念的相对性
形成概念，是研究工作中的重要环节。地球物理学是建立
在严格的物理概念和物理定律基础上的。但是，实用中这些概念必须 根据物理条件灵活运用，尤其要注意物理慨念在地球物理问题中的相 对性。
如，地球结构中的固体、液体概念问题。主要是根据地震波中P波和S波的 传播特性定义的。因地球外核不能通过S波，即不能发生剪切变形，故认为是 液体。显然，这种对物态的定义，远不是那种“固体有一定的形态和体积， 液体有一定的体积没有一定的形状，气体既没有一定的体积也没有一定的形 状”的定性格述。而是以上述地震波的传播特性确定物态。 在某些问题的研 究中，常给出一个定量的标志。如，用剪切模量的数值来定义： 当 <109Pa时为液态，当>109Pa 时为固态。显然，液态(液体)与固态(固体)的 绝对界线消失了，代之以相对的数值。这就是地球物理概念的相对性。
在地质学研究中已经大量引进地球物理方法； 传统地质学与地球物理学之间的界限正变得“模糊”。 表现：地质家主动地在填平地质学和地球物理学之间因历史 原因形成的鸿沟。
地 磁 场 示 意 图
北大西洋重力异常
地震剖面
应
用
地
球
曲流河
物
理
技
边滩
牛轭湖
曲流 河
术
识
别
断层
地
下
地
质
体
地理物理勘探分类
按照常用岩石物理性质(或所研究地球物理场)不同划分 重力勘探——密度 磁法勘探——磁导率 电法勘探——电导率 地震勘探——弹性波 地温法勘探——热导率 核法勘探——放射性
球深部和整体进行定量研究；而地质学主要通过观察地表构造形迹获得大 量感性材料，对地球上层和局部地区进行定性或半定量的研究。
结果显示方式不同。二者在研究中虽然都离不开物理学等基础
学科指导，但前者是定量的运用，研究的结果常以公式或数字的形式给出； 后者是定性的运用，研究的结果常以文字或图示的形式给出。
简言之，地球物理学可透过地球物理场看深部，地质学可 通过地表地质构造看过去。它们分别在空间和时间上将视野 延展。
地球物理勘探（物探）能做什么？
在矿产资源（金属矿、非金属矿）调查中： 可以帮助确定矿产的空间分布——重要手段
在工程建设中： 探测地基结构及稳定性。
在环境保护中： 探测污染源或为污染源处理提供可靠场地位置
在考古、军事等其他多方面： 同样有重要的应用，确定古墓位置等
地球物理勘探方法为何能够找矿？
Байду номын сангаас