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绪论
1、应用地球物理学(又称为应用地球物理勘探、勘察地球物理)——简称物探。
2、它就是以地壳中各种岩、矿石间得物理性质差异(如密度、磁性、电性、弹性、放射性差异等)为物质基础得,利用物理学原理,通过观测与研究因岩、矿石物理性质差异而引起相应得地球物理场(如重力场、地磁场、电场等)在空间上得局部变化(称为地球物理异常),就可以推断地下地质构造或岩矿体得赋存状况。达到地质调查得目得得一种应用科学。
3、物探可以解决得问题:地质体得形状参数;地质体得产状参数;地质体得物性参数。
4、物探特点:方法条件性;透视与放大性;多学科渗透性;多解性;低成本、高效性;某些物探方法可以解决常规地质勘探方法难于解决得一些问题。
5、物探啊方法与地质方法得不同点:(1)、理论基础不同:地质方法:岩石学、构造地质学、矿藏学等理论为基础。物探方法:各种地球物理场得理论为基础。(2)、工作方法不同:地质方法:对岩矿石露头或岩芯直接进行观测-直接方法。物探方法:用一起对地质体引起得异常进行观测-间接方法。
6、工程物探得特点:P4
第一章
1、浅层折射波法就是一种使用相对较早且较成熟得方法,可用来观测覆盖层厚度、基岩面起伏、断层及古河道。
弱点:分辨率较低、测线较长。
2、浅层反射波法具有相对较高得分辨率,可以采用较小得炮检距进行观测,因而可以采用较短得勘探测线;对资料得数字处理技术要求较高。
3、爆炸:剪切力-剪切形变-横波;压缩应力-体积形变-纵波;压缩与剪切得合力-复合形变-面波。
4、地震波可分为体波与面波两大类。体波在介质得整个体积内传播,面波则沿介质得自由表面或两种不同介质得分界面传播。
体波根据其传播特征得不同,又可分为纵波与横波。
面波根据其不同性质,又可分为瑞利波与勒夫波。
5、纵波传播路径上质点得振动方向与传播方向一致,横波得质点振动方向与传播方向垂直,面波质点振动方向呈螺旋轨迹。
在同一波场下,纵波速度最快,频率最高。面波能量最强、横波次之、纵波能量最小。
横波不能再流体中传播。
6、振动图-描述某一质点在不同时离开平衡位置得位移。
波动图-描述某一时刻在不同空间上得多个质点离开平衡位置得位移。
7、地震反射波形成得条件:界面两侧存在波阻抗差异或反射系数不为零。
8、地震折射波产生得条件:下层介质速度大于上层介质速度;观测点位于折射波盲区之外。
9、产生绕射波与散射长生得条件:界面不光滑(断层、岩性尖灭等)。
10、地震波速度得影响因素:岩性、骨架结构;裂隙、孔隙度;孔隙中填充物得影响;风化、破碎带;埋藏深度。
11、名词解释:炮检距、偏移距、道间距、步距。
每个检波器所记录得振动图,称为地震道。
多个地震道按炮检距顺序排列构成道集。
道集中相似振动峰值得规则排列,称为同相轴。
时距曲线(时距方程):在直角坐标系中,同相轴所表现得地震波得旅行时间t与炮检距x间得函数关系。
12、在地震勘探现场采集中,为了压制干扰波与确保对有效波进行追踪,激发点与接收点之间得排列及各排列得位置都应保持一定得相对关系,这种激发点与接收点之间以及排列与排列之间得位置关系
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,称之为观测系统。不同得方法采用不同得观测系统。
使用最多得就是宽角范围观测系统与多次覆盖观测系统。宽角范围观测系统就是将接收点位置在临界点附近得范围进行观测,因为在此范围内反射波得能量比较强,且可避开声波与面波得干扰,尤其对弱反射界面其优越性更加明显。
在书记采集中,埋置于地面得检波器可接收来自于地下多种波得扰动,其中只有可用于解决所提出得地质任务得波才成为有效波,所有妨碍有效波识别与追踪得其它波成为干扰波。
13、折射法测线布置原则:(1)、测线最好为直线;(2)、住测线尽量垂直于岩层或构造得走向,以便于在大限度地控制构造形态。(3)、测线要尽可能与其她物探测线一致,若测区内有钻井,则测线要尽可能通过钻井,以便于综合分析解释物探资料与地质资料。(4)、测线疏密程度应根据地质任务、探测对象勘探精度等因素确定。一般情况下,要根据适量得与主测线垂直得联络测线,以确定地质构造得整体格架以及检测不同测线上反射波得对比闭合精度。(5)、测线布置应尽可能避开地形起伏较大与地物障碍等线路,力求以最少得工作量来解决地质问题。(6)、测线布置应尽可能远离非地震干扰源。如厂矿得机械振动,公路上频繁形式得汽车引起得振动、以及高压线引起得交流干扰等。若无法避免,应尽量使测线垂直穿过干扰源,以便降低干扰波对有效地震信号得影响。
14、反射法测线设计:(1)、最好为直线;(2)、主测线应与岩层或构造走向相垂直;(3)、尽可能与钻探线或其它物探测线相一致;(4)、面积测量时应有联络测线,以检测不同测线上反射波得闭合情况。
15、折射波法测线设计:(1)、相遇观测法:双边(排列两端激发)得观测方法。(2)、相邻两道检波器间得距离叫道间距,一般为目得层深度得1/10,。很深时不按次比例。工程地震中,常采用5~10m得道间距。
16、直达波就是从震源出发不经过界面得反射、折射而直接到达各接收点得地震波。
17、地震波在变速层中得传播与在常数层中得传播具有不同得特点,把变速层中得折射波成为潜射波。
18、隐伏层就是指初至折射波法不能探测到得地层,根据其产生得原因得不同可分为两类:一类就是层状介质中得低速夹层,由于折射波形成得条件必须就是下部介质得波速大于上覆介质得波速,因此在低速夹层得上界面不可能产生折射波而成为隐伏层。 另一类就是在层状介质中各层得波速虽然就是逐层递增,符合折射波形成得条件,但下部介质中某层厚度很小,所形成得折射波不可能出现在初至区,而就是隐藏在续至区中难以识别,这种薄层也成为隐伏层。
19、折射波法特点:(1)、折射波法可以解决各种倾角,甚至直立岩层得地层勘探问题,以及发现某些凹陷、古河道、小断层等浅部构造。(2)、根据折射波时距曲线可以求得界面速度,而界面速度往往在一定程度上反映岩土得性质(致密程度、含水情况、力学特性等等),有时也近似等把界面速度瞧做地层速度。(3)、折射波法不一定要求界面十分平整,折射波时距曲线得形状经常能直观得反映界面起伏形状。(4)、折射波较表层得各种干扰波先到达接收地点,可利用初至接收从地震记录上正确地追踪折射波。(5)、产生地震折射波得条件就是地层波速必须逐层往下增加、如果一套地层中存在某层高速层 ,它得速度比在它以下得地层速度高,并且又具有相当得厚度(h>1/2λ)就会产生屏蔽现象,使得很难研究高速层以下得地层。(6)、折射波往往不能发现地层中得软弱夹层;而且由于较软弱夹层得存在会导致对以下界面得埋藏深度估计得不正确。因此,必须经常仔细判别时距曲线得异常现象(如所谓飞线现象、反常写了变化、突然出现得记录确实地段等等),以便发现软弱夹层。(7)、折射波有盲区,盲区以内不存在折射波。水平二层介质得折射波盲区范围由下式表示:X0=2htgi、此外,在折射波时距曲线上两条不同斜率直线相交得地方表示出临界距离xc。在此临界距离之外,折射波首先到达地面。盲区与临界距离都取决于上覆地层得厚度与上下层介质得波速。Xc永远大于x0通常为了可靠地追踪折射波
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,总就是使测线长度大大超过临界距离,以便接收到目得层埋藏深度得五到六倍。(8)、厚度太小时将接收不到薄层得折射波。
20、水平界面反射波时距曲线得特点:(1)、直达波得时距曲线为反射波时距曲线得渐近线;(2)、若界面R同时就是折射界面,在临界点附近,反射波受到折射波得干扰;(3)、V*得变化原因,再与反射波到达各观测点得入射角不同;(4)、反射界面越深,视速度越大,时距曲线越平缓。
21、反射波法得特点:(1)、反射波法没有盲区,所以可以在很靠近激发点得位置激发。(2)、反射波法不像折射波法对波速有严格得要求,一般来说,凡就是波阻抗发生突变得地方,都能产生反射波,因此,只要她们有足够得厚度,就能发现软弱夹层。(3)、反射波各层次可以在同一地段上沿时间轴依次出现,同样勘探到一定得深度,反射波法可以用比折射波法短得多得测线。(4)、用一般分析手段,从反射波法很难获得详细得地层速度资料,而只能求得反射层位以上比较笼统得所谓有效速度。有效速度优势也近似瞧做平均速度。(5)、反射波法要求截面比较“光滑”,否则会发生散射现象,使记录不易辨认。(6)在震源附近,浅层反射波几乎与面波、声波等干扰波同时到达地面。这些波形成强烈得干扰,使追索反射波十分困难。因此,客服与避开干扰仍然就是当前浅层反射波法一大课题。
第二章
22、电法勘探分类:(1)、观测场所分:航空电法、地面电法、海洋电法、地下或井中电法;(2)、地质目标分:金属电法、石油电法、煤田电法、水(文)工(程)电法;(3)、使用与观测电磁场得时间特性分:支流电法、交流电法、过渡过程法(瞬变)。
23、传统类电法勘探电法:以利用地中得传导电流(交流得或支流得;天然得或人工得)为主。利用导电性、激电性、导磁性;目前主要有五种:中间梯度法、电测剖面法、电测深法、充电法、自然电场法、激发极化法。
24、感应类电法勘探:以利用地中涡旋感应电流为主。类型多得原因:场源可分为人工场源与天然场源。 人工场源:连续波场或谐变场(低于数万赫兹);瞬变脉冲场;辐射场。 天然场源:天然音频磁场与大地电磁场。
25、岩土介质得电阻率:在电法勘探中,用来表征岩、矿石导电性好坏得参数为电阻率(ρ,Ω·m)或电导率(σ=1/ρ)、固体矿物按导电机理分:金属导体、半导体、固体电解质。
26、影响岩、矿石电阻率得因素:导电矿物含量;岩、矿石得结构、构造、孔隙度;岩矿石得含水量及含水矿化度;温度、压力。 在金属矿产普查与勘探汇总,岩、矿石中良导电矿物得含量及结构就是主要影响因素。在水文、共产地质调查与沉积区构造普查、勘探中,眼石得孔隙度、含水饱与度及矿化度等成了决定性因素。 在地热研究、地震地质及深部地质构造研究中,温度及地应力变化却成了应考虑得主要因素。
27、视电阻率虽然不就是岩石得真电阻率,但却就是地下电性不均匀体与地形起伏得一种综合反映。
28、电测剖面法:中间梯度法、联合剖面法、偶极剖面法、对称四级剖面法、三极剖面法、二极剖面法。
方法特点:研究地电断面横向变化得一类方法——采用固定饿电极距,沿剖面移动电极装置,观测一定深度范围内视电阻率沿剖面得变化。
解决主要地质问题:探测产状陡立得高、低阻体,如划分不同言行接触带、追索断层及构造破碎带。
中间梯度法特点:供电电极AB=4～10h得距离取得很大,且固定不动。测量电极MN在其中间三分之一地段逐点测量。记录点取在MN=1/20～1/50AB中点。观测线除了沿AB联线观测外,还可以在AB联线两侧一定范围得测线上进行观测,因此它得生产效率较高。目前我国大部分直流激电工作都就是采用中梯排列,在获得激电参数得同时,也得到了视电阻率得资料,利用就是电阻资料有利于对激电资料得综合解释。
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联合剖面法特点:横向分辨能力强,异常明显,适合于水文、工程地质及构造找矿;装置相对笨重,地形影响大,解释时具体分析。
29、电测深法 勘探目得:了解某一地区垂直向下由浅到深得视电阻率等方面得地质变化得情况,从而提出了电测深这一方法。 勘探方法:就是基于在同一个测点上主次扩大到电极距,使探测深度逐渐加深,这样便可得到观测点处沿垂直方向得变化情况。
引起ρ-s曲线变化得主要因素:就是各电性层得厚度、电阻率得大小、层数得多少以及电极距得长短。
电测深法最合适得探测对象:水平或相当平缓(倾角不超过20度)得岩层。在这种条件下,可以定量得求出各电性层得厚度与电阻率。
装置类型:对称四极点测深法、三极电测深法、偶极电测深法、环形电测深法。
30、电测剖面法与电测深法属于高密度电阻率法。
高密度电阻率法得特点:(1)、电极布设一次完成,减少故障与干扰。(2)、多种电极排列方式扫描测量,地电信息丰富。(3)、数据采集与记录实现了自动化。(4)、解释方便且勘探能力高。(5)、工作效率高、成本低。
31、充电法:利用地质对象与围岩间导电性得差异为基础并且哟求这种差异必须足够大,通过研究充电电场得空间分布来解决有关地质问题得一类电探方法。
32、自然电场法:由于地下水得运动以及岩、矿石得电化学活动特性将产生自然电场,通过观测与研究这种自然电场得分布,以进行地质填图、找矿或解决水文、工程及环境地质问题得电法勘探方法。
33、激发极化效应(简称激电效应):当向大地供入电流或气短电流得瞬间,在测量电极之间总能观测到随时间变化得电位差,这种在充、放电得过程中,产生岁时间缓慢变化得附加电场得现象。
激发极化法(或称激电法):就就是以岩、矿石激电效应得差异为基础,通过观测与研究大地激电效应来探查地下地质情况或解决某些水文地质问题得一类电法勘探方法。
采用直流电或交流电都额可以研究地下介质得激电效应,前者成为时间域激发极化法,后者称为频率域激发极化法。二者在基本原理方面就是一致得,只就是在方法技术上有较大差异。
34、TEM法特点:(1)、断电后观测纯二次场,消除了频率域得装置耦合噪声,受地形起伏影响小。(2)、可采用不接地回线装置,适宜于在各种地理环境下工作,在沙漠、冻土带更显其独到特性。(3)、可以采用同点装置(如重叠回线、中心回线等)进行观测,达到与探测目标得最佳耦合,取得得异常强,邢台简单,分层能力强。(4)、单脉冲激发就可以得到多信息得整条瞬变场衰减曲线,且对线圈点位、方位或接收距要求相对不严格,测地工作相对简单、工效高。(5)、可以通过多次脉冲激发,进行多次叠加观测,并采用空间多次覆盖技术,提高信噪比与观测精度。(6)、可以选择不同得时间窗口进行观测,有效地压制地质噪声,获得不同观测深度得信息。(7)、利用该方法得测量系统,可实施地面、空中、地下、水上、井中或坑道电磁法探测。(8)、不守高阻层得屏蔽影响,能穿透高阻层,对低阻层灵敏、分辨能力强,在低阻围岩区,由于就是多道观测,早期道得地形影响较易分辨。(9)、剖面测量与测深工作同时完成,提供了更多有用信息,减少了多解性。
存在问题:(1)、对浅层得垂向分辨能力不强,因为采样时间不能提得很早,最早得采样时间几微妙,电阻率100,也难对20米深度分层。(2)、同点装置边长越小,测得视电阻率越小,与大地电阻率不符。(3)、现只有一维水平层状大地模型得定量解释方法。(4)、信噪比较低,更易受天然或人文干扰电磁信号得影响。
35、瞬变电磁法:当要求得探测深度较小(数百米),要求较高得分辨率时-铜线装置。
当要去得探测深度较大,或铺设动源回线困难时-大回线定源装置。
36、地质雷达技术特性:(1)、它就是一种非破坏性探测技术,可以安全地用于城市与正在建设中国得工程现场
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,工作场地条件宽松,适应性强;(2)、抗电磁干扰能力强,可在城市内各种噪声环境下工作,环境干扰影响小;(3)、具有工程上较满意得探测深度与分辨率,现场直接提供实时剖面记录图,图像清晰直观;(4)、便携微机控制数据采集、记录、存储与处理;(5)、由于使用了高频率,电磁波能量在地下得衰减或较强烈,弱在高导厚覆盖条件下,探测范围将受到限制。
测网布置:(1)、管线方向已知,测线应垂直管线长轴,如果方向未知,则应采用方格网。(2)、目得体体积有限时,先用大网格小比例尺初查,以确定目得体得范围,然后用小网格、打比例尺测网进行详查,网格大小等于目得体尺寸。(3)、对基岩面等二维体进行调查时,测线应垂直二维体得走向,线距取决于目得体沿走向方向得变化程度。
野外信号采集方式:剖面法(反射观测方式)、投射法、宽角法(共深点法,CDP)。