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地球物理勘探

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地球物理學用物理學的原理和方法,對地球的各種物理場分佈及其變化進行觀測,探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化,研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。在此基礎上為探測地球內部結構與構造、尋找能源、資源和環境監測提供理論、方法和技術,為災害預報提供重要依據。已故著名地球物理學家趙九章先生是這樣形容地球物理學的——「上窮碧落下黃泉、兩處茫茫都不見」。 地球物理學的研究內容總體上可以分為應用和理論地球物理兩大類,屬於地球物理學一級學科(代碼及名稱:0708)。

1簡介

【漢語拼音】diqiu wuli kantan
【中文詞條】地球物理勘探
【外文詞條】geophysical prospecting
應用物理學原理勘查地下礦產、研究地質構造的一種方法和理論。簡稱物探。它在工程建設和環境保護等方面有較廣泛的運用。
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地下賦存的岩(礦)體或地質構造基於它們所具有的物理性質、規模大小及所處的位置,都有相應的物理現象反映到地表或地表附近,這種物理現象是地球整體物理現象的一部分。地球物理勘探的主要工作內容是利用相適應的儀器(見地質儀器) 測量、接收工作區域的各種物理現象的信息,應用有效的處理方法從中提取出需要的信息,並根據岩(礦)體或構造和圍岩的物性差異,結合地質條件進行分析,做出地質解釋,推斷探測對象在地下賦存的位置、大小範圍和產狀,以及反映相應物性特徵的物理量等,作出相應的解釋推斷的圖件。地理物理勘探是地質調查和地質學研究不可缺少的一種手段和方法。
相關分類
重力:通過觀測不同岩石引起的重力差異來了解地下地層的岩性和起伏狀態的方法,稱為重力勘探。油氣生成於沉積盆地,應用重力勘探可以確定沉積盆地範圍。
磁力:通過觀測不同岩石的磁性差異,來了解地下岩石情況的方法,稱為磁力勘探。在沉積盆地中,往往會分佈著各種磁性地質體,磁力勘探可以圈定其範圍,確定其性質。
電法:通過觀測不同岩石的導電性差異來了解地下地層岩石情況的方法,稱為電法勘探,與油氣有關的沉積岩往往導電性良好(電阻率低),應用電法勘探可以尋找和確定這類地層。
此外還有地震、放射性物探等。

2地球物理場

各種地球物理方法在地表或地表附近
分析圖

  分析圖

測量的各種物理現象的信息可以統稱為地球物理場的信息。地球物理場可分為天然存在的地球物理場和人工激發的地球物理場。地球的重力場、地磁場、地電場、地溫場、核物理場是天然存在的地球物理場;由人工爆炸產生彈性波在地下傳播的彈性波場、向地下供電在地下產生的局部電場、 向地下發射電磁波激發出的電磁場等,屬於人工的激發的地球物理場。地球物理場還可分為正常場和異常場。
人工激發的地球物理場
如爆炸產生的彈性波場,彈性波在岩層中傳播遇到不同密度的分界面時會發生反射、折射和能量衰減等現象,根據彈性波返回到地面的時間來研究其傳播速度、岩層厚度和產狀等問題。人工場源的優點是場源的參數為已知,便於控制,分辨力較高,能夠取得較好的地質效果,但費用較大。

3分類

地球物理勘探常利用的岩石物理性質有:密度、磁導率、電導率、彈性、熱導率、放射性。與此相應的勘探方法有:重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地溫法勘探、核法勘探。從測量所在的空間位置和區域的不同又可以劃分為:地面地球物理勘探、航空地球物理勘探、海洋地球物理勘探、鑽孔地球物理勘探等。根據研究對象的不同還可劃分為:金屬地球物理勘探、石油地球物理勘探、煤田地球物理勘探、水文地質地球物理勘探、工程地質地球物理勘探和深部地質地球物理勘探等。

4發展方向

引進現代電子計算器技術
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,進一步壓制干擾,提高分辨能力,提取更多的有用信息,發展反演的理論和技術,提高各類地質問題的地球物理解釋、推斷效果並不斷提高地球物理數據處理的工作效率和圖像處理技術。地球物理勘探儀器要向輕便化、高精度、多功能、數字化、系列化和智能化的方向發展。現代地質學理論的發展,使深部地質問題的研究愈顯重要。應用於這方面研究的人工地震反射剖面、大地電磁測深、重力、磁法、地熱等地球物理勘探方法,已顯示出其潛力和優越性。

5方法

磁法勘探
是地球物理勘探方法之一。自然界的岩石和礦石具有不同磁性,可以產生各不相同的磁場,它使地球磁場在局部地區發生變化,出現地磁異常。利用儀器發現和研究這些磁異常,進而尋找磁性礦體和研究地質構造的方法稱為磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁測等。磁法勘探主要用來尋找和勘探有關礦產(如鐵礦、鉛鋅礦、銅錦礦等);進行地質填圖;研究與油氣有關的地質構造及大地構造等問題。中國建國以來大多數鐵礦區、多金屬礦區及油氣田等都進行了大量的磁法勘探工作,取得了良好的地質效果。磁法勘探也是基本地球物理手段,國家已納入在全國範圍內進行系統測量的計劃,並已基本覆蓋了全國重要地區。
地震勘探
是近代發展變化最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激發的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來勘探地下的地質情況。在地面某處激發的地震波向地下傳播時,遇到不同彈性的地層分界面就會產生反射波或折射波返回地面,用專門的儀器可記錄這些波,分析所得記錄的特點,如波的傳播時間、振動形狀等,通過專門的計算或儀器處理,能較準確地測定這些界面的深度和形態,判斷地層的岩性,是勘探含油氣構造甚至直接找油的主要物探方法,也可以用於勘探煤田、鹽岩礦床、個別的層狀金屬礦床以及解決水文地質工程地質等問題。近年來,應用天然震源的各種地震勘探方法也不斷得到發展。

6地下管線探測

主要檢測內容:
(1)金屬管線探測
地下金屬管線適宜用管線探測儀和探地雷達進行探測,管線儀對於金屬管線探測具效率高、儀器輕便、結果準確等優點;探地雷達可用於埋深較大和密集管線的探測。
(2)非金屬管線探測
目前地下非金屬管線探測的首選方法是探地雷達。探地雷達具有連續無損探測、高效、高精度、易反演解釋等優點。
使用探地雷達具有獨特的天線陣技術,可以極大提高探測結果的精度和有效性。

7考古探測

利用地下古代遺物與周邊物質的物性差異,採用地球物理勘探手段對它們的平面位置、埋深、分佈範圍進行調查。 利用雷達多天線陣列技術,探測的精度高,在小面積精確定位方面有無可比擬的優勢;磁法探測能更快、更大面積地揭示地下遺址的面貌,結合已經為考古發掘與考古調查所認識的部分,加以典型影像校正,能更完整地認識遺址的全貌。
主要應用於找出遺址內土城牆、壕溝、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分佈情況。
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