采矿地球物理理论与技术 第一章 地球物理学简介
地球物理学概论
地球物理学概论地球物理学是一门研究地球内部构造和性质的学科，它借助物理方法和技术手段来探索地球的各种现象和现象背后的原理。
它主要包括地震学、地磁学、重力学和电磁学等分支学科。
地震学是地球物理学中的一个重要分支，它研究地震现象及其与地球内部结构的关系。
地震是由地壳和上地幔发生的突然释放的能量，给地球表面带来震动。
通过对地震的观测和分析，地震学家可以揭示地球内部的结构、构造和运动方式，为地震灾害预测和地震活动的科学研究提供依据。
地磁学是研究地球磁场的学科，它探讨地球的磁场起源、演变和变化规律。
地球磁场是地球物理学中的一个重要物理现象，它起源于地球内部的液态外核的运动。
地磁场的强弱和方向变化可以提供有关地球内部的信息，如地球的自转速度、地球内部物质的性质和热对流等。
地磁学的研究对于了解地球内部的动力学过程和地球磁场与生物活动的相互作用具有重要意义。
重力学是研究地球的引力场和重力潮汐现象的学科。
地球的重力场是由于地球质量引起的，它对地表物体具有吸引力。
通过测量和分析重力场的变化和分布，重力学家可以揭示地球内部结构和组成物质的性质，例如地球的密度、地壳厚度和岩石类型等。
此外，重力潮汐现象也是重力学的研究内容，它研究地球内部物质的流动、地壳运动和海洋潮汐等现象。
电磁学是利用电磁场原理研究地球内部结构和物质性质的学科。
地球内部存在着各种导电性物质，如矿床、岩浆等，这些物质会对电磁场产生反应。
通过测量地球表面的电磁场变化，电磁学家可以推断地球内部导电物质的分布和性质，如矿床的富集程度、岩浆的温度和流动速度等。
电磁学的研究对于地球资源勘探和环境监测具有重要意义。
综上所述，地球物理学作为一门研究地球内部构造和性质的学科，通过物理方法和技术手段揭示了地球的各种现象和现象背后的原理。
地震学、地磁学、重力学和电磁学是地球物理学的主要分支学科，它们分别研究地震现象、地球磁场、重力场和电磁场等现象及其与地球内部结构的关系。
这些学科的研究对于了解地球的内部动力学过程、自然灾害预测和资源勘探具有重要意义。
石油勘探中的地球物理技术研究
石油勘探中的地球物理技术研究一、地球物理技术简介地球物理技术是指利用地球物理学原理和方法对地下环境进行探测和监测的技术。
包括重力、电磁、热释电、磁力、声波等多种物理方法，其中电磁法和地震勘探是石油勘探中最为常用的技术。
二、电磁法在石油勘探中的应用电磁法利用电磁波在地下材料中传播时的反射、折射、散射等现象，分析地下介质特性，推断地下结构和地质构造。
在石油勘探中，电磁法主要应用于寻找含油气层的电性异常体和石油藏的结构特征。
三、地震勘探在石油勘探中的重要性地震勘探是将能量产生源（炸药、震源器等）放置于地表或井中，以产生能量波动，通过检测地震波在不同介质中的传播速度和传播路径，推断地层结构和物性特征。
地震勘探在石油勘探中是一项非常重要的技术，能够准确地勘探到油气藏的位置、大小、形状、性质和预测油藏的质量和采收率等。
四、地球物理技术在勘探开发中的应用案例地球物理技术是当前石油勘探发展中不可或缺的一部分，以下是地球物理技术在勘探开发中的应用案例：1. 深层油藏探测在传统的勘探中，只能找到6000米以下的油藏，而地球物理勘探技术能够勘探到更深层的油藏，如在中国南海发现水深1500米、埋藏深度高达13000米的大型油田。
2. 提高勘探效率地球物理勘探技术能够精准地勘探到油气藏的位置和大小，为勘探开发提供了精准的方向和指导，提高了勘探效率，降低了勘探成本。
3. 提高石油开采率地球物理勘探技术不仅可以帮助勘探人员精准地勘探油气藏，还可以在石油开采中实时监测井下情况，帮助开采人员准确预测油藏性质和采收量，提高石油开采率。
五、地球物理技术的未来发展地球物理技术的未来发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高精度化曾经的地球物理探测仪器精度并不是很高，而如今更加注重精度，高精度化已成为未来发展的趋势之一。
2. 多种技术的融合地球物理探测从传统的地震、重力、电磁等单一技术，逐渐向多种技术的融合发展，综合利用多种物理技术对地下勘探，可以更加精确地了解地下石油资源的分布、性质以及参数。
地球物理学基础复习资料
地球物理学基础复习资料绪论一．地球物理学的概念，研究特点和研究内容它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学之间的边缘学科。
地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，内部构造，物质组成及其运动规律，探讨地球起源，形成以及演化过程，为维护生态环境，预测和减轻地球自然灾害，勘探与开发能源和资源做出贡献。
包扩地震学，地磁学，地电学，重力学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。
研究特点：1.交叉学科地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科本身的发展，它不断产生新的分支学科，同时促进了各分支学科的相互交叉，加强了它与地球科学各学科之间的联系。
2.间接性都是通过观测和研究物理场的信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身，而是其物理性质。
3 多解性正演是唯一的，而反演存在多解。
不同的地质体具有不同的物理性质，但产生的物理场可能相同。
不同的地质体具有相近的物理性质，由于观测误差，物理场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。
不同的地质体具有相同的物理性质，即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。
地球物理学的总趋势：多学科综合和科学的国际合作。
二．地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。
地震学：波在弹性介质中的传播%地震体波走时，面波频散，自由振荡的本征谱特征重力学：牛顿万有引力定律%密度%密度差异地磁学：磁荷理论%岩矿石磁性%①岩石剩余磁性②地磁学轴向偶极子假定。
古地磁学：铁磁学%岩石的剩余磁性。
地电学：①电磁场理论②电荷理论%电阻率ρ介电常数ε介质磁导率μ地热学：热学规律，热传导方程%地球热场，热源。
第一章太阳系和地球一．地球的转动方式。
1.自转地球绕地轴的一种旋转运动，方向自西向东，转速并非完全均匀，有微小变化。
2.公转地球绕太阳以接近正圆的椭圆轨道旋转的运动。
3.平动地球随整个太阳系在宇宙太空中不停地向前运动。
4.进动地球由于旋转，赤道附近向外凸出，日月对此凸出部分的吸引力使地轴绕黄轴转动，方向自东向西。
地球物理学研究的意义与应用
地球物理学研究的意义与应用地球是人类生存的唯一家园，我们渴望了解它的内部构成和运作机制，为自己的生产和生活提供更好的条件。
地球物理学作为研究地球内部结构和物理现象的一门学科，在面对全球气候变化、自然灾害和资源开发等重大问题时，具有不可替代的作用。
一、地球物理学简介地球物理学是研究地球物理现象和内部结构的学科，主要包括重力学、磁学、地热学、地震学等分支学科。
这些学科多用物理学的理论和方法探测地球内部的物质运动和物理性质，旨在探讨地球的演化过程和确定地球的物质组成、结构及其变化规律。
很多的实际应用，例如资源勘探、地质灾害预测和预警、海洋和航空导航等，都离不开地球物理学的研究结果。
二、资源勘探地球物理学在石油勘探、矿产勘探和水资源勘探中具有重要的作用。
石油勘探需要分析沉积物的分布与性质，了解油气储层的构成、特征和分布，评估石油储量，指导采油、注水和采气等工作。
地球物理学研究油气藏的物理性质和状态，如析气水的比例、储层厚度、饱和度、孔隙度等，通过经验公式计算得出储量大小，制订开采方案，推动油气产业的发展。
在矿产勘探中，地球物理学的重力勘探、磁力勘探和电磁勘探等方法都被广泛应用。
例如电磁勘探可以探测地下矿体的电性特征，识别矿体的位置和体积，磁力勘探则可辨识矿体的磁性性质，进行非接触测量。
地球物理学作为矿产勘探中重要的辅助手段，可以有效提高勘探监测效率，保障资源的开发利用。
三、地质灾害预测和预警地质灾害是地球运动带来的一种自然灾害，如地震、火山爆发、泥石流等。
地震是地球运动中最危险的灾害之一，其预测和预警需要地球物理学和相关领域的专业知识和技术手段。
地震预测主要利用地震监测技术和建立数学模型来评估地震的发生概率和可能引起的影响。
地震预警则基于地震传播的速度和地震波的特性，对可能受到影响的地区进行及时的预警，最大限度地减少人员伤亡和财产损失。
地质灾害预测和预警需要综合考虑多种因素，包括地震异常、地形地貌、地质构造、水文地质等，根据这些因素建立数学模型，分析预警效果和预测误差，使其更加准确和科学。
地球物理
地球物理学是以地球为研究对象,研究地球的各种物理现象，以及这些现象与地球运动、地球各层圈结构构造、地球物质的分布及迁移的关系的学科。
固体地球物理学的分支：重力学、地磁学、地震学、地热学、地电学。
地球物理学最早是物理学的一个分支。
广义上说，地球物理研究的领域涉及天体物理学、地质构造物理学、大地测量学、海洋物理学、大气物理学、空间物理学等。
狭义上说，地球物理学指的是固体地球物理学，即以研究地球的各种物理特征与地球运动、地球内部结构构造、地球内部物质成分及其分布等关系的学科。
地球物理学是地球科学的重要组成部分，地球物理学、地质学和地球化学被称为地球科学的三大支柱。
地球物理学是天文学、物理、化学、地质学之间的边缘学科，是一个涉及多学科的、与其它学科相互交叉、相互渗透的学科。
太阳系内的行星的轨道特征（规律性）：⑴轨道的规律性共面性：行星轨道平面几乎平行，且与太阳赤道面平行。
同向性：行星公转方向，除金星、天王星和冥王星以外，都与太阳自转方向一致，为逆时针方向。
近圆性：行星轨道偏心率小，除水星（0.206）和冥王星（0.248）以外，均小于0.1。
⑵日距分布特征——Bode定律rn = 0.4 + 0.3× 2n (天文单位：AU）其中n为行星秩序数，水星取－∞，金星取0，地球取1，火星取2，小行星取3，…，冥王星取8。
⑶太阳系天体的自转行星的自转可分两种情况，类地星自转速率差异较大，金星需244天，火星只需1.03天；巨行星和远日星自转较快，均不到1天。
太阳自转有″赤道加速″现象，即赤道处自转约25.4天，两极附近约35天，其内部旋转速度更快，可能比表面快十几甚至几十倍。
⑷质量与密度分布特征太阳占了太阳系总质量的99.85%，行星占0.135%，其它占0.015%。
若将行星分为三类，即类地星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）和远日星（天王星、海王星、冥王星），则有质量分布：类地星＜巨行星＞远日星密度分布：类地星＞巨行星＞远日星2.1.3 太阳系的起源自从1775年康德根据牛顿的万有引力定律提出星云说以来，先后出现了几十种假说。
地球物理学
地球物理学起源于19世纪，随着地震 学、地磁学、地热学等分支学科的发 展，逐渐形成了完整的学科体系。
研究对象及意义
研究对象
地球物理学的研究对象包括地球的重力、磁场、地震波、地热等物理现象。
意义
地球物理学对于认识地球内部构造、探索地球资源、预测自然灾害等方面具有 重要意义。
与其他学科的交叉关系
地球物理观测数据在气候变化研究中的应用
温度、降水、风速和太阳辐射等观测数据的分析和解读
地球物理方法在预测未来气候变化中的应用
基于观测数据和气候模型的预测和评估未来气候变化的趋势和影响
06
空间物理学与宇宙探索
空间环境特点及影响因素
空间环境特点
真空、微重力、高辐射、极端温度等 。
影响因素
太阳风、宇宙射线、微陨石、空间碎 片等。
水圈物理学与海洋资源调查
水圈组成及性质
水圈组成
水圈包括海洋、湖泊、河流、冰川、地下水 等水体，以及大气中的水汽和生物体内的水 分。
水的物理性质
水具有独特的物理性质，如高比热、高汽化 热、密度最大时温度等，这些性质对地球的 气候和生态系统有重要影响。
水的化学性质
水是一种良好的溶剂，能溶解许多物质，同 时水也参与许多化学反应，如水解、氧化还 原等。
地震波传播
地震波在地球内部传播时，会受到不同圈层的折射、反射和吸收等影响，通过研 究地震波的传播路径和速度变化，可以推断出地球内部的结构和性质。
成像技术
利用地震波在地球内部传播的数据，通过计算机处理和分析，可以得到地球内部 的三维图像。这些图像可以帮助科学家更直观地了解地球内部的结构和特征。
03
岩石圈物理学与矿产资源勘探
气候变化的基本规律
采矿地球物理学
一、不定项选择题（5*8）1.采矿地球物理方法优点：(1) 与打钻孔、掘巷道探测来说，观察、测量成本低；(2) 采矿中的许多现象和过程只能用采矿地球物理方法才能进行测量、记录和分析。
例如岩体震动、冲击矿压、煤和瓦斯突出等矿山动力现象，而采用其他测量方法则不可能做到；(3) 获得的信息量大。
(4) 研究测量具有非破坏性。
这对采面的安全性及巷道维护的稳定性等都具有重要意义2.地球物理场：（1）地震；（2）地磁场；（3）密度重力场；（4）温度场3.冲击矿压：冲击矿压和煤与瓦斯突出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，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。
4.地震与声发射：10J，下限不定；振动范围从几到大约声发射主要特性是振动频率从几十到至少2000Hz或更高；能量低于2200m。
5.采矿声波方法的测量方式：（1）采矿巷道中的声波剖面法（2）巷道之间的声波透视法（3）钻孔中的声波剖面法（4）钻孔之间的声波透视法6.受载煤岩的电磁辐射：指岩石受载破坏过程中向外辐射电磁能量的过程或现象。
源于煤岩体的非匀质性，是由应力作用下没掩体中产生的。
7.采矿方法：。
8.雷达法：电磁波传播的方法之一。
物理基础是利用电磁波传播速度和阻尼与岩体的结构和性能之间的关系。
雷达波的传播速度与介质的电介常数及湿度，空隙率紧密相关。
雷达法的测量深度取决于岩石的特征以及发射接收的强度、频率。
频率越低，磁通量越大，范围越大。
二、名词解释（4*5）1.采矿地球物理学：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科学。
2.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。
3.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。
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。
地球物理学的基本概念与原理
地球物理学的基本概念与原理地球物理学是一门研究地球内部和表层物理特征的学科，是自然科学中的一个重要分支。
它以物理学为基础，在研究地球内部物理特征的同时，也涵盖了地表物理现象的探索。
地球物理学主要研究对象包括地震活动、地热能、岩石成分、地球磁场、水文地质等方面。
地震学是地球物理学中的一项重要研究领域，它主要研究地震的发生机制和地震波的传播。
地震波是地震在地球内部传播时所产生的一种机械波，它随着密度、速度、岩石阻尼和介质对地震波的反射和折射的影响而产生变化。
通过分析地震波的传播，可以了解地球内部的物理特征，包括岩石的密度、成分、温度和压力等参数。
地热学是地球物理学中的另一个研究领域，它主要研究地球内部的热流及其分布规律。
地球内部存在着大量的热能，它们在地球内部的传热和辐射形成了地球的热流场。
通过研究地球热流场，可以了解地球内部热能的来源和分布规律，有助于深入了解地球的演化历史和未来发展趋势。
岩石学是地球物理学中的一个分支，它主要研究地球内部岩石的物理特征和组成成分。
地球的岩石成分直接影响了地球内部的物理特征，比如密度、热导率和弹性模量等参数。
通过分析不同区域的岩石成分及其物理特征，可以深入了解地球的内部结构和演化过程。
地球磁场是地球物理学中的又一个重要研究领域，它主要研究地球磁场的性质和产生机制。
地球磁场源自地球内部液态的外核，在地球内部的自然运动过程中形成了磁流体。
地球磁场可以通过地磁场探测器测量，通过分析不同地区地磁场的强度和方向变化，可以了解地球磁场的产生机制和演化历程。
水文地质学是地球物理学中的又一个重要分支，它主要研究水文地质环境的物理特征和影响因素。
水文地质学通过研究地质结构和水文参数之间的关系，了解地下水的形成、分布和运移。
同时，水文地质学也着重研究地下水对地下工程建设和生态环境的影响，为环境保护和可持续发展提供科学依据。
总之，地球物理学所涉及的研究领域十分广泛，涵盖了地球内部和表层环境的物理特征和变化规律。
地球物理学的基本原理和应用
地球物理学的基本原理和应用地球物理学是一门研究地球内部结构、物性、物理现象以及与地表地貌形成有关的科学，它是地球科学中必不可少的研究分支之一。
在地球物理学研究中使用物理学、数学和化学等方面的工具，来探测、分析和解释地球内部的各种形态、结构和物理特性。
本文将从地球物理学的基本原理和应用两个方面进行讨论。
第一部分：地球物理学的基本原理地球物理学的基本原理是探测和解释地球内部的结构和物性。
在探测和解释这些信息时，地球物理学主要研究以下三个方面：物理场、动力学和地球化学。
1. 物理场物理场是指地球表观或地下某一点上的一种物理量场，例如重力场、磁场、电磁场和声波场等。
这些物理场既包括地球本身的物理场，也包括周围环境对地球产生的影响。
物理场的特性和变化都是地球物理学研究的对象之一。
重力场：重力场是地球物理学中最基本的物理场之一。
重力场决定了地球物质的密度和分布情况，在研究地壳构造时常以重力勘探方法来探测地下岩石密度。
磁场：地球拥有一个强大的磁场，磁场在地球物理学研究中又被称为地磁场。
磁场的研究和应用主要有两个方面：一是测量磁场的强度、方向及其随时间变化的规律；二是利用磁场信息进行矿产勘探和磁场导航。
电磁场：电磁场包括地球的自然电场和自然磁场及其变化。
电磁场的研究和应用主要涉及矿产勘探、地壳构造和地球物理学实验室研究中的地磁学。
声波场：声波场是地球物理学中最广泛应用的物理场之一。
声波可穿透地下，勘探地下物质的性质和构造。
声波在液体和固体介质中的传播速度决定了勘探的深度和分辨率。
2. 动力学动力学是指地球内部物质的活动和运动，如地震和地热等。
地震作为一种动态现象，是地球物理学的核心研究内容之一。
地震勘探可用于判定地下构造和识别地下矿床等。
地球热力学和热力学也是动力学的重要研究内容。
研究地球的热流、地热和地震等有助于探索地下热源和能源的分布情况。
这些数据对于研究地球的内部结构、热力学过程和构造演化等方面有着极大的意义。
地球物理学专业介绍
专业名称:地球物理学概述:地球物理学（geophysics）是地球科学的主要学科，用物理学的方法和原理研究地球的形成和动力，研究范围包括地球的水圈和大气层。
地球物理学研究广泛系列的地质现象，包括地球内部的温度分布；地磁场的起源、架构和变化；大陆地壳大尺度的特征，诸如断裂、大陆缝合线和大洋中脊。
现代地球物理学研究延伸到地球大气层外部的现象(例如，电离层电机效应〔ionospheric dynamo〕、极光放电〔auroral electrojets〕和磁层顶电流系统〔magnetopause current system〕)，甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。
历史:地球物理学是用物理学的原理和方法探索地球本体及其周围空间环境的物质组成、演化过程和各种事件形成的一门专业。
它研究各种地球物理场和地球的物理性质、结构、形态及其中发生的各种物理过程。
地球物理学的研究内容主要是地球的各种物理场。
在狭义上,地球物理学是指研究地球的固体部分,又称固体地球物理学;广义上,还包括对水圈、大气圈的研究。
地球物理学的研究与应用有助于促进人类认识自身活动环境,开发利用地球和空间资源,预防自然灾害,从而减轻灾害对人们生活的影响。
地球物理学在资源勘探开发方面有着举足轻重的地位.也为防震减灾、大型1程建设、核爆炸研究等方面提供理论和技术的支持。
正因为如此,早在建国初期.地球物理学就被列为当时高等教育紧急设置的5个新专业之一。
未来:在新的世纪里,人们越来越重视自己生存和发展的环境——地球。
随着近代工业的发展,人类面临着环境污染、森林损耗、资源匮乏所带来的威胁。
同时,地震、台风、洪涝等灾害也时时干扰着我们,而地球物理学正是在全球资源的分配、生态环境的保护、地质灾害的预防上有着积极的功能。
毕业要求:具有坚实的理论物理基础和数学功底。
清楚地球磁场对日常生活的影响,了解指南针的原理。
知道地震带的分布区域,知道地震的有关知识,参观过地震遗址,关注地震的新闻报道等等。
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。
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。
采矿地球物理学概论 (经典缩印)_百度文库
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。
采矿地球物理学概论第二章地球物理基础
在自然界，某些元素的原子核能够在不受外界条件影响下，自发地变成另—种元素的原子核，同时发射出射线，这种现象叫做放射性衰变。这种不依靠外力而自发衰变的元素天然放射性元素，所有原子序数Z>83的元素的同位素(也包括—些较轻元素的同位素)均为天然放射性元素。 自然界中的所有元素经过人为地用放射性元素照射后，都能显示出放射性的能力。具有这种放射性能力的元素叫做人工放射性元素，或者叫做人工放射性同位素。
太阳系
行星，按其与太阳的距离，其顺序依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。
此外，行星(主要指大行星)的周围还有一些卫星。卫星的运转与这些行星围绕太阳的运转一样。 木星 卫星 土星 卫星 天王星 卫星 海王星 卫星
太阳系的规律
律性 行星都以同一方向围绕太阳旋转。而且在自转方向与太阳—致(金星和天王星例外)，通பைடு நூலகம்称为同向性。 行星的偏心率都很小，运行轨道都接近圆形，通常称为近圆性。行星的轨道均位于大约与太阳的赤道面成6°倾斜的同一平面上，通常称为共面性。
公转周期 年
轨道对黄道的倾角 弧度
自转周期 天
平均半径 公里
总质量 地球质量
平均密度 g／cm3
卫星数目
轨道 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 0 l 2 12 10 5 2 0 －
－ 0.122l 0.059l 0.0322 0.0288 0.0434 0.0135 0.0309 0.2995 0.0899
地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
地震是地球内部具有能量的最直接的证据。地球内部能 量于瞬间释放时引起的地球快速颤动，从而引发大小不等 、形式多样的地震活动。
按照震源深度h的不同，地震可以分为： ➢ 浅源地震(h<70km)， ➢ 中源地震(70km<h<300km) ➢ 深源地震(h>300km)。
在洋－陆俯冲的情况下，洋壳板块沿着海沟带往大陆板 块下部俯冲，并一直下插到地幔深度。在俯冲板块的不同部 位，应力分布的状态是不相同的：俯冲板块的后缘处于相对 拉张的构造环境，中、前部则受到强烈的挤压。在这种情况 中，前部则受到强烈的挤压。在这种情况下全部三种震源深 度的地震都有可能发生（图2-1b）。
1.2 地球物理场
1.2.1 地球的演化
地球从诞生到今天已有46亿年，有其自身的演化过程。 地球的幼年时代，表面没有山脉、海洋，这个时期持续 了约十亿年。地质学家把地球的这次脱气称为第一次脱气。 由于地球温度升高，致使物质发生熔化，熔化后的物质 呈液态，易于对流。随后，地幔和地壳分化，以镁铁为主的 硅酸盐构成地幔，以铝铁为主的硅酸盐构成地壳。 当地幔获得足够的热量后，开始发生对流。初始的海底 扩张使散热作用加速，地幔固结了，但外核仍为液态。外核 的对流是产生现今地球磁场的原因。
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
➢地球物理学的研究方向，从总体上说，不是朝着对个别事件 和单学科的观测与研究发展，而是朝着全球性多学科的综合探 测与研究发展； ➢人类认识自然现象不受国界限制； ➢各国间的资料相互利用； ➢按照统一规划和统一的工作方法进行工作。
一 、地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
此后，随着断层整体滑移量的增加，断层闭锁段的椭 圆形区域也随之增大（图2-2b）。
地球物理学专业介绍
地球物理学专业介绍
地球物理学的研究对象是地球内部的构造和物理性质，它通过观测、实验和理论推导等方法，揭示了地球内部的复杂结构和演化历史，为我们认识地球的内外部环境提供了重要的依据。
地球物理学的研究对于理解地球的形成与演化、地壳运动、自然灾害等问题具有重要意义，也为人类利用地球资源和保护地球环境提供了科学依据。
地球物理学具有多学科交叉性的特点，它需要运用天文学、地质学、化学、数学、计算机科学等多学科的知识来解决问题。
地球物理学家通常需要进行地震学观测、地磁观测、地电观测等实验和观测工作，同时还需要进行数据处理和模拟实验等工作，以得出有关地球内部结构和性质的科学结论。
地电学是研究地球电磁场和地壳电性质的学科。
地球物理学家通过观测地电场和地磁场等指标，研究地球内部的电性质，揭示地壳中的电导体分布和地下水等物质的分布情况，为地质勘探和环境遥感等领域提供了重要的科学数据。
重力学是研究地球重力场及其变化规律的学科。
地球物理学家通过观测重力场的强度和方向等指标，分析地球重力场的空间分布和变化趋势，研究地球的质量分布和地壳运动等问题，为地质构造和地壳演化的研究提供了重要的参考信息。
地球物理学在地质勘探、地震灾害预警、资源研究等领域具有广泛的应用价值。
地球物理学家通过研究地球内部结构和性质，来解释地球上存在的各种现象，并为人类的生存和发展提供了科学依据。
随着科学和技术
的进步，地球物理学在地球科学研究中的地位将日益重要，其研究成果也将为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
地球物理勘探技术的发展与应用
地球物理勘探技术的发展与应用第一章：地球物理勘探技术的简介地球物理勘探技术是以地球物理学理论、方法和技术为基础，运用现代仪器设备和计算机技术等高科技手段，探测地下介质性质和构造特征的一种地质勘探方法。
它主要包括地震勘探、地电勘探、磁法勘探、重力勘探和电磁勘探等多种技术手段。
第二章：地球物理勘探技术的发展历程地球物理勘探技术的发展可以追溯到20世纪初，最初使用的是磁法和重力勘探，随着时间的发展，地震勘探、电法勘探、电磁勘探和地热勘探等技术得到了广泛应用，并逐渐形成了具有系统性和综合性的地球物理勘探技术体系。
近年来，地球物理勘探技术的发展取得了很大的进展，例如三维地震勘探、多物理场耦合勘探、低频阻抗成像勘探等。
第三章：地球物理勘探技术在油田勘探中的应用地球物理勘探技术在油田勘探中的应用是非常广泛的。
其中，三维地震勘探技术是目前最主要的油田勘探技术之一。
它可以通过记录地震波在地下介质内的传播情况，获取地下各层的结构和性质信息，从而进行区域勘探和钻孔勘探。
电法勘探技术也是油田勘探中常用的一种方法，它可以有效地识别油气层的位置和范围。
第四章：地球物理勘探技术在地质灾害监测中的应用地球物理勘探技术还可以用于地质灾害监测。
例如，在岩体监测中，可以利用地震勘探技术进行钻孔井分布预测、空洞形态探测和岩体分层干扰偏方预测等。
在地震监测中，重力勘探、电磁勘探和地震勘探等技术可以用来识别地震活动区域和预测地震发生时间和地震强度。
第五章：地球物理勘探技术在海洋勘探中的应用地球物理勘探技术在海洋勘探中也得到了广泛的应用。
例如，在海洋矿产资源勘探中，可以使用电磁勘探、磁法勘探和重力勘探等技术进行矿床储量估算和矿产资源分布预测。
此外，在海洋沉积物勘探中，也可以利用地球物理勘探技术进行海底地形测绘和海底沉积物分析。
第六章：地球物理勘探技术的发展趋势地球物理勘探技术在近几年得到了快速的发展，未来的发展趋势将更加注重高精度、高效率、安全性和环境友好型的要求。
地球物理学概论
地球物理学概论地球物理学概论是研究地球内部结构、地球的物质组成和地球表面特征的一门学科。
它是地球科学的重要分支之一，通过研究地球物理现象和规律，揭示地球的演化历史和内外部过程，为我们深入了解地球提供了基础。
地球物理学主要研究地壳、地幔、地核等不同层次的物质性质及其间相互作用。
通过地震学、重力学、磁学、地热学和地电学等手段，地球物理学家可以了解地球的内部结构、物质的物理特性、地球的热流、地磁场等重要参数。
其中，地震学是地球物理学的核心领域之一。
地震学通过研究地震波的传播、地震波在地球内部产生的反射、折射等现象，揭示了地球内部结构的一些重要特征。
地震学不仅可以用于确定地球各层界面的深度和形态，还可以研究地球内部的温度、压力、密度等物理参数。
地球物理学在能源勘探方面也起到了重要作用。
通过地震勘探技术，可以获取地下的油气、矿产等资源信息，为能源的开发和利用提供了依据。
此外，地球物理学还可以应用于地质灾害的预测与防控、环境保护等领域。
地球物理学研究的对象不仅限于地球，还包括其他行星和天体。
通过对太阳、月球、火星等天体的物理特征的研究，可以拓宽我们对宇宙的认识。
随着科技的进步，地球物理学也得到了较快的发展。
如今，地球物理学已广泛应用于资源勘探、环境监测、地震预警等领域。
同时，地球物理学的发展也促进了与其它学科的交叉融合，如地球化学、地质学、气象学等。
总之，地球物理学作为地球科学的重要组成部分，通过对地球物理现象和规律的研究，揭示了地球内部结构和物质组成的奥秘。
它为我们了解和认识地球提供了重要的依据和支持，对于资源勘探、环境保护和地质灾害预测等方面都具有重要的实际应用价值。
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1.2.1 地球的演化
地球从诞生到今天已有46亿年，有其自身的演化过程。 地球的幼年时代，表面没有山脉、海洋，这个时期持续 了约十亿年。地质学家把地球的这次脱气称为第一次脱气。 由于地球温度升高，致使物质发生熔化，熔化后的物质 呈液态，易于对流。随后，地幔和地壳分化，以镁铁为主的 硅酸盐构成地幔，以铝铁为主的硅酸盐构成地壳。 当地幔获得足够的热量后，开始发生对流。初始的海底 扩张使散热作用加速，地幔固结了，但外核仍为液态。外核 的对流是产生现今地球磁场的原因。
采矿地球物理理论与技术
第一章 地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
地球物理学，是一门以地球为研究对象的应用物理学。其中，对 固体地球的研究，在本世纪六十年代以来，获得极大发展。它已 成为地学，即地球科学的重要组成部分，并且渗透到地学中的许 多分支。 采矿地球物理学是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。采矿地球物理学的最大特点是在更深层次上 认识地下岩层的特点及运动规律。
在洋－陆俯冲的情况下，洋壳板块沿着海沟带往大陆板 块下部俯冲，并一直下插到地幔深度。在俯冲板块的不同部 位，应力分布的状态是不相同的：俯冲板块的后缘处于相对 拉张的构造环境，中、前部则受到强烈的挤压。在这种情况 中，前部则受到强烈的挤压。在这种情况下全部三种震源深 度的地震都有可能发生（图2-1b）。
由于断层在孕育过程中积累了大量能量，一旦断层发生 整体断裂和滑移，被积累的能量就因为断层的运动和变形而 迅速释放，从而导致地震。
但后来的研究发现，地震并非在整个断层的所有段落上 都是同时发生的。因此有人提出了断层闭锁段的概念 ，认
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
地震是地球内部具有能量的最直接的证据。地球内部能 量于瞬间释放时引起的地球快速颤动，从而引发大小不等 、形式多样的地震活动。
按照震源深度h的不同，地震可以分为： ➢ 浅源地震(h<70km)， ➢ 中源地震(70km<h<300km) ➢ 深源地震(h>300km)。
采矿地球物理理论与技术
成绩评估
❖考核方法：平时成绩30％，期中成绩20%， 考试成绩50％
❖平时成绩：课堂出勤＋课后（课堂）作业 ❖期中成绩：专题论文 ❖考核方式：闭卷
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 十一章 十二章 十三章 十四章
地球物理学简介 煤岩弹性动力学 受载煤岩体冲击破坏机理 矿山开采诱发震动及其机理 矿震震动波传播衰减规律 矿山开采诱发矿震的活动规律 矿震与冲击的监测预警 煤岩变形破裂的声发射 煤岩变形破裂的声波探测技术 煤岩变形破裂的电磁辐射 煤岩力电耦合及动力灾害监测预警 煤岩变形破裂的红外温度场 煤岩变形破裂的地电变化 开采引起的重力场
岩石圈板块的运动有两种类型 ： ➢ 一种是陆－陆碰撞，即碰撞发生于两个大陆板块之间； ➢ 一种是洋－陆俯冲，即在大陆板块和大洋板块之间进行。
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
在陆－陆碰撞的情况下，地震主要沿着碰撞板块的结合 带边缘分布，发生于碰撞形成的断层带内（图2-1a）。由此 引发的地震多数为浅源地震，也可有少量的中源地震发生。
采矿地球物理学
地震学 地球动力
图1 地球物理学的形成和发展示意图
岩石物理学
(地球物理学、地质学、 地球化学等共生学科)
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
20世纪30年代，由于成功地把地球物理学方法用于矿产资源 勘探当中，使它得以迅猛发展。现在，地球物理学已经成为国 内、外研究进展十分迅速的学科之一。 地球物理学发展的总趋势有两种：一是多学科的综合，二是 科学的国际合作。 第1个国际间的协作计划是l957~1958年的地球物理年。 60年代初，近50个国家参加了上地幔计划，建立了“板块大 地构造假说”。 1974~1979年，国际地球动力学计划。 1980~2000年，国际岩石圈计划。
一 、地球物理学简介
表1 地球科学的学科与地球物理学
地球物理学的研究范围涉及从地球最深部的地核到大气 圈的边界。它是由众多基础科学组成。图1为地球物理学的形 成和发展示意图。
地球物 理学
地震学
重力学
地热学
大地测 量学
大地构 造物理
学
地球 动力
学
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
天文学
(地球作为星体)
物 理 学 (应用)
地质学
(地球内部作为深 部地质学)
地球
空间物理学 大气物理学 固体地球物理学
大地测量学 海洋物理学
行星物理学
(地球物理学、天文 学等共生学科)
重力学 地球起源 勘探地球物理学 地磁学 地球年龄 普通地球物理学 地电学 地球自转
地热学 地球形状
一 、地球物理学简介
1.1 地球科学与地球物理学
➢地球物理学的研究方向，从总体上说，不是朝着对个别事件 和单学科的观测与研究发展，而是朝着全球性多学科的综合探 测与研究发展； ➢人类认识自然现象不受国界限制； ➢各国间的资料相互利用； ➢按照统一规划和统一的工作方法进行工作。
一 、地球物理学简介
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
图2-1a 陆-陆碰撞
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
图2-1 b 洋-陆碰撞
一 、地球物理学简介
1.2.2 地震
此外，无论是陆－陆碰撞还是洋－陆俯冲，在陆壳内部 都会因为构造应力的局部集中而产生板内地震，这类地震为 浅源型。
由断层活动诱发地震发生的具体过程可以用断层的弹性 模型来解释。
一 、地球物理学简介
地球内部的气体，在高温高压的作用下，被挤压到上层 有空隙或是密度小的地方，从地壳的裂隙处喷出，这就是地 球的二次脱气。 原始大气圈的成分与现代大气圈不同，其主要成分是水 蒸汽与含有强还原的化合物如氢、甲烷和氨。大气圈上部水 蒸汽的分解所产生的氧不足以形成今天的富氧大气圈，现在 的富氧大气圈是植物的光合作用造成的。 水圈也有它自己的形成和演化过程。从原始的淡海水变 成今天的咸海水，有一个逐渐的咸化过程。