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一般,应当参考其他地球物理资料及地质钻探资料进行综合地质解释。
重力勘探法不能脱离所依据的理论基础,即重力这种物理场及其与场源之间的关系。
重力勘探就是根据观测的地球重力场的变化来推断场源的情况。
只有在理论上首先了解场与场源的关系,才能使重力勘探得以实施。
2.你对近代信息技术的发展如何应用到“地球探测与信息技术”学科的见解?
《地球探测与信息技术》是一门多学科交叉、渗透、融汇和支撑的“边缘”科学,是一种对地球(主要目标是岩石圈)进行物理性质的测量的实用科学。
它所依托的物理基础是“物理学范畴”(不局限于普通物理学)内的力学(包括流体力学)、声学、波动学、电磁学、光学、核物理学。
随着科技进步,今后还可能用到分子物理学、热力学和量子力学。
借助数学工具构建地球物理场在不同介质中的分布规律的模型并对其解算,是进行地球物理正、反演的基本方法。
研制和利用现代电子科技和机电一体化的数据采集仪器及装备(数字化的采集仪器及其配一全的地球物理场激发和接收装置)是高精度测量地球物理性质的物质保证。
而现代化的巨型计算机,工作站直至微机是这一学科必不可少的工具。
可以说,地球探测与信息技术又是一个基础面非常宽,科学面非常宽,技术面非常宽,是一种高新技术和工艺一出现马上就会被借鉴和利用的高科技行业。
由于它上述优越的学科属性,这一学科在科技发展速度上有3-5年就上一个台阶的趋势。
3.当今(dāngjīn)地球物理仪器朝着智能化、高精度、高集成度和高可靠性的方向发展。
根据你的了解,你认为上述四个方面具体体现在哪些高新技术上?
请举例说明。
光纤技术已用于研制新型(xīnxí
ng)的地震检波器,通信技术、数据采集技术与实时信号处理技术的结合将进一步促进分布式测量(cè
liá
ng)系统的发展,新材料如高温超导材料等的应用将推进波动场探测仪器的传感器技术和场源发射技术的进步,借助雷达的扩谱技术在近地表电磁探测中将突破探测深度和分辨率的限制,网络技术、软件技术、虚拟现实技术等在仪器中的广泛应用,将促进高精度、多功能化、智能化、网络化的新一代地学仪器不断涌现。
4.在油气资源勘探与评价中,如何更好地发挥地质、地球物理等综合方法的作用?
不断深入的油气勘探已获得了越来越多的地质、物探、测井等方面的数字化资料,充分利用数学、计算机及其它学科的最新成就,对其进行综合研究,使评语界限不断定量化,是提高我国油气资源评价水平的重要工作,对挖掘老油气田的资源潜力,指导新区勘探都具有重要意义。
5.从伊拉克战争更加说明了油气资源极其安全问题的重要性,地球物理方法作为油气勘探与评价的主要手段,联系油田实际发表你的见解。
6.试论述当前寻找埋藏深度超过千米的金属矿存在的问题;
利用地球物理方法能否解决这些问题?
如何解决?
深部金属矿的形成涉及到地球深处壳、幔介质与构造格局、物质状态、运移行为、物质属性和其空间展布的深层动力过程。
传统的地质方法很难解决这些深层次的问题,虽然大陆超深钻探和深井钻探能直接给出地下深部信息,但是,目前世界上最深的钻孔,如前苏联的科拉半岛超深钻井的深度也仅达到12261m,无法解决更深层的地下结构,当今人类尚无法直接目睹地下深部的物质成分与地质结构,况且超深钻井的成本巨大,不可能到处布置超深钻井。
因此,传统的地质方法已失去了直接进行深部金属矿找矿与勘查的能力,深部找矿的难度巨大,解决这些问题只能依靠地球物理方法。
地球物理找矿勘探方法与技术是在当今高新科学技术成果不断应用和创新下发展起来的,故具有探测深度大、分辨率高、方法手段多元化的特点,能为深部找矿勘探提供丰富的信息。
高精度的重、磁、电法可在较大范围内探测地下介质结构、构造和物质的物理)力学属性,特别是深部物质与能量交换及其深层动力过程。
而人工源地震和大地电磁方法则可以给出深达数十公里处的精细结构,为此,地球物理勘探在深部找矿勘探中发挥着并不断发挥着至关重要的作用,将必是这一历史进程中的核心勘探手段。
7.从观测、处理(chǔlǐ)、反演解释和地质解释四个方面综合论述地球物理勘探各个分支学科的共同的研究方法是什么?
8.试论述地球物理勘探方法的应用(yì
ngyò
ng)在国民经济建设中发挥的重要作用。
二十一世纪是我国经济发展和社会(shè
huì
)进步的重要时期。
国家将全面进入建设小康社会阶段,社会发展将保持与经济快速发展的相协调。
为了保持国民经济持续快速稳定的发展,就需要通过地球内部探测研究,开展我国能源资源勘探的第二次创业,从新的视角重新科学合理对地下能源资源进行预测和评估。
中国现在正在开展区域地质调查,国内外几十年的深部调查工作已经一再证明,地下与地表地质构造情况有很大的不同,地震和矿产资源发生和赋存在地下,地表地质调查成果仅仅是地壳上地幔内构造运动的表象,所以它必需与深部调查结果相结合才能深化我们对地壳构造运动的认识,得出地壳三维演化的概括说明,深入了解地质灾害的成因和机制,实现地质灾害的科学预测和危险性、危害性的评估。
研究中还必须将岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用联系起来,从系统论的角度建立起现代地球观,以便有效地解决我国矿产资源及环境问题,促进国民经济与社会发展可持续发展。
国民经济持续发展的需求和地震探测发展的趋向表明,必须加强地球深部构造地震学探测研究的科学支撑。
9.试阐述现代电子和计算机技术的发展对地球物理学科的影响。
计算机的运算速度突飞猛进,使数据处理和计算能力迅速提高
10.为什么说“地球物理的基础是观测”?
试说明现代地球物理仪器的特点,并论述其发展方向。
地球物理学方法是借助观测仪器获得数据,经过计算、解释,做出对深部地质情况的推断。
地球物理学在本质上是一门观测科学,需要采集大量的有效信息,可靠信息和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。
仪器特点:
轻便、使用方便、高精度、智能化、很高的灵敏度、低功率、小型化。
近年来,光纤技术已用于研制新型(xīnxí
ng)的地震检波器,通信技术(jì
shù
)、数据采集技术与实时信号处理技术(DSP)的结合(jié
hé
)将进一步促进分布式测量系统的发展,新材料如高温超导材料等的应用将推进波动场探测仪器的传感器技术和场源发射技术的进步,借助雷达的扩谱技术在近地表电磁探测中将突破探测深度和分辨率的限制,网络技术、软件技术、虚拟现实技术等在仪器中的广泛应用,将促进高精度、多功能化、智能化、网络化的新一代地学仪器不断涌现。
但是,我国具有自主知识产权的地学仪器与国外相比差距还很大,如果不能自主研制高性能的地学仪器,我们将永远受制于人,科技落后的局面难以改变,科技创新就更难了!
11.试就当前人类社会面临着“人口膨胀、资源匮乏、生态环境恶化”等重大问题,论述地球物理方法的作用和意义。
地球物理学能为地球内部结构的研究提供直接的、量化的、并有足够规模和精度的信息。
当今世界社会文明的发展在很大程度上是以地球资源的开发利用为基础的。
而在世界经济活动中,具有举足轻重地位的石油、天然气和煤等一次性能源的勘探与开采,离开地球物理学的理论、方法及其高新技术是不可思议的。
就是其他金属和非金属矿体的勘探、认识、评价和开发设计也需要地球物理学提供的论据作为支撑。
此外,地球物理方法在一些重大工程建设方面也得到了很好的应用。
12.以你个人的工作经历或学习体会就当前人类社会面临着“人口膨胀、资源匮乏、生态环境恶化”等重大问题,论述地球物理方法的作用和意义。
13.从基本原理、异常特点、勘探能力、资料处理和应用等方面对比分析直流电测深和频率测深方法的特点。
14.重磁资料(zīlià
o)在地学基础理论研究和矿产勘查(kānchá
)中可发挥哪些作用?
1)研究地球(dì
qiú
)深部构造。
例如,地壳厚度的变化(莫霍面的起伏),深大断裂的可能部位及延伸情况,上地幔密度的不均匀性以及研究地壳的均衡状态等。
2)研究大地及区域地质构造,划分构造单元;
研究结晶基底的起伏及其内部成分和构造,圈定沉积盆地范围,以及研究沉积岩系各密度界面的起伏和内部构造。
3)探测、圈定与围岩有明显密度差异的隐伏岩体或岩层,追索两侧岩石密度有明显差异的断裂,进行覆盖区的基岩地质、构造填图。
4)根据区域地质、构造及矿产分布规律,为划分成矿远景区提供重力场信息。
5)寻找石油、天然气或煤等有远景的盆地;
在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造,寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造,条件有利时可以研究非构造油气藏(如岩性变化、地层的推覆及生物礁块储油等),并直接探测与储油气层有关的低密度体。
6)与其他物探方法配合,圈定金属及非金属矿产成矿带;
在条件有利时,可以探测并描述控矿构造,或圈定成矿岩体;
或者直接发现埋藏较浅、体积较大的矿体或对已知矿体进行追踪等。
7)在水文及工程地质方面,可以研究浮土下基岩面的起伏和有无隐伏断裂、空洞,以确保厂房或大坝等工程的安全;
寻找水源,如寻找利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等;
危岩、滑坡体的监测;
地面沉降研究;
在地热田的勘测开发过程中,发现热源岩体,监测地下水的升降以及水蒸气的补给情况,以便合理、持久地开发地热田等。
8)在天然地震(dì
zhè
n)方面,通过观测重力随时间(shí
jiān)的变化,为地震预测(yù
cè
)研究提供依据。
应用重力勘探的必要条件是勘探目标与围岩之间必须具有能够引起可观测异常的密度差。
有利条件是这个密度差要比较大,围岩本身的密度没有明显的变化;
勘探目标的埋藏深度要比较浅;
重力测区内非研究对象引起的重力变化小;
地表地形比较平坦等。
由于重力法依据的是物质之间的密度差异,所以重力观测值中包含了其他地球物理观测值不能比拟的丰富的信息,但是伴随这个优点的是重力资料解释中的重大困难,即不易分离出由不同地质体引起的异常。
15.试论述电法勘探技术在水文、工程勘察和环境保护等方面的作用与发展方向及应用前景。
答;
我国目前发展较快的几种主要电法勘探方法有,高密度电法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地质雷达等,这些方法解决在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害等领域已经和正在发挥着重要作用。
高密度电法应用领域比较广,尤其在水文和工程地质勘查方面,主要应用于大坝检测,地下空洞,也可寻找地下水、管线探测、查明采空区、调查岩溶及地质灾害等。
激电法主要用于找水。
效果十分显著,被誉为“找水新法”。
利用激电法找水或确定地层的含水性,最好与高密度电阻率法相结合,这样可以降低地球物理解释的多解性,提高找水的成功率。
CSAMT法一出现就展示了比较好的应用前景,尤其是作为普通电阻率法和激发极化法的补充,可以解决深层的地质问题,如在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面,均取得了良好的地质效果。
在地下水资源方面,CSAMT法适合寻找深部的基岩裂隙水。
瞬变电磁法除了广泛应用于金属矿产、石油、煤田、地热以及冻土带和海洋地质等地质勘查工作之外,在水文和工程地质勘查中也取得了非常好的应用效果,主要有勘查地下水资源及界定地下水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造,以及探测堤防工程隐患、勘查水库坝址等。
地质雷达因具有分辨率高,成果解释可靠的特点,在浅层地质勘探中,有着非常广泛的应用。
在水文和工程地质中,地质雷达应用也是非常广泛,主要有,公路、高速公路、机场道路等质量的无损检测、隧道地质超前预报、调查滑坡体及滑坡面、评估崩塌、滑坡及地面沉降等地质灾害,以及探测地下管道等。
通过对几种主要电法勘探方法的发展、原理及实际应用进行综述,可以看出,电法勘探方法在水文和工程地质勘探领域有着广泛的应用,归结起来有以下几方面:
1).高密度电法由于其高效率、深探测和精确的地电剖面成像,成为水文和工程地质勘察中最有效的方法。
考虑到该方法的分辨率不高,在具体的应用中可以结合其他电法勘探、电测井等方法,达到精细地质解释的目的。
2.)地质雷达主要用于各类工程地质勘探,是工程地质勘探首选的电法勘探方法。
同时,该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术,使其迅速发展,可以在更多的领域发挥作用。
3).在水文地质勘探中,激发极化法和可控源音频大地电磁法是首选的电法勘探方法,如果将激发极化法和高密度电法结合起来寻找地下水资源,效果将会更好。
4).瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用,尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用,还具有较高的分辨能力。
如果将该方法与高密度电法结合使用,有望解决深部精细地质勘察问题。
重力(zhò
nglì
)(文档题)
1、在地球表面上任意(rè
nyì
)一点所受到的重力主要由哪几部分组成的(写出公式并绘示意图)
地球表面的重力是地球内部质量分布的引力、地球自转的惯性离心力和地球以外(yǐwà
i)天体的引力之和。
前两种力的强度比第三种力大得多,并且几乎是恒定的。
这里主要讨论前两种力之和。
而地球以外天体的引力主要是日、月对地球的引力。
根据以上讨论,地球的重力
应为地球的引力
与惯性离心力
的矢量和,见下图。
图:
重力示意图
2、影响重力异常的主要地质因素有哪些?
布格重力异常和自由空间异常各自需要经过哪些校正才能获得?
大量重力测量结果说明,地面上任意点的实际重力值一般均不等于由正常重力公式计算出的值。
地面上任一点的实际重力值取决于纬度、高度、周围地形、重力固体潮和地下物质的不均分布等五个因素,最后一个因素是重力勘探的重要研究对象。
对重力勘探而言,其它四个因素所产生的重力变化都是干扰。
布格重力异常:
经过混合零点改正所得的重力差值,再经过纬度改正,地形改正和布格改正后,所得到的异常称为布格重力异常
。
(3.5-11)
式中
为经过混合零点改正(gǎizhè
ng)和基点改正以后的观测值,
为纬度(wěidù
)改正,
为地形(dì
xí
ng)改正,
为布格改正(包括高度改正
和中间层改正
)。
自由空间异常:
经过混合零点改正所得的重力差值,经过正常场改正(纬度改正)和自由空间改正(高度改正)后,所得到的重力异常称为自由空间(气)重力异常
3、简述布格重力异常的地质一地球物理涵义。
布格重力异常可分为绝对异常(绝对重力值)和相对异常(相对重力值)。
测点的绝对重力值
,可由已知一个点的绝对重力值用相对测量的方式获得,布格改正中的高度为测点的海拔高程,密度统一用地壳的平均密度2.67
,正常场改正是从观测值中减去由正常重力公式计算出来的重力值。
绝对布格重力异常多在中、小比例尺的大面积性重力测量中使用。
测点的相对重力值
是用相对测量方式获得的相对于总基点的重力差值,布格改正中的高度为测点相对于总基点的高程,密度取地表岩石的平均密度,正常场改正使用(3.2-18)或(3.2-19)式。
相对布格重力异常多在大比例的小面积重力测量中使用。
图3-4-4几种主要的重力异常的地质-地球物理意义示意图
布格重力异常
及地下的质量分布见图中(e)。
经地形改正和中间层改正后,AB以上的正常地壳密度的质量去掉了,但局部剩余质量存在。
因此,布格重力异常反映的是地壳内各种偏离正常地壳密度的地质体,既包含各种局部剩余质量的影响,也包含地壳下界面MN起伏而在横向上相对上地幔质量亏损(山区)或盈余(海洋区)的影响。
从大范围来观察布格重力异常,在大陆山区应为大面积的负值区,且山愈高负值的绝对值愈大,而海洋区则反之。
4、什么是重力等位面?
它和地球(dì
)的形状有何关系?
重力(zhò
)等位面有哪些性质?
连接重力(zhò
)位相同点所构成的面。
其上任一点处与该点重力的方向垂直,所以也称为水平面或水准面。
重力等位面有无限多,将其中与理想的平均海洋面完全重合的重力等位面称为大地水准面。
由于地球表面70%多的面积被海水所覆盖,故通常是以理想的平均的海洋面延伸到各个大陆之下所形成的封闭曲面,作为地球的基本形状。
性质:
1:
重力等位面上各点的重力与等位面垂直,此为重力等位面的第一个特性。
2:
等位面上各点的重力等于重力位对该点等位面的内法线
的方向导数。
3:
重力等位面不处处平行,既不相交也不相切,此为重力等位面的第三个特性。
5、什么是重力异常的归一化总梯度反演方法?
说明方法的特点。
【另一种版本】是利用高精度重力异常确定场源的一种方法。
基本原理是:
重力异常及其导数在场源外是解析函数;
在场源处是非解析的(或在场源处是解析函数的奇点)。
因此,确定场源就是通过异常的向下延拓确定奇点的问题。
归一化总梯度法具有(jù
yǒu)下列两个主要特点或优点:
①这个方法并非直接由重力异常计算场源体的位置及参数,而是把它变换为另外一种位场要素,即重力归一化总梯度(tīdù
),再根据归一化总梯度场的特征,探测场源体的特征点,如质量中心位置等,起到了反演的作用。
它没有繁琐而复杂的计算过程。
但其结果只是对地质体的粗略估计。
②重力异常的向下延拓是不稳定的,而且不能接近或进入场源,即解析函数的奇点。
然而,重力归一化总梯度(tīdù
)法不考虑场源在何处存在,而是直接计算重力归一化总梯度场值在下半空间的分布,即其在下半空间的延拓值;
在解析函数的奇点,即场源体处,重力归一化总梯度是收敛的,而且正好反映了奇点的位置。
6、重力异常高阶导数换算的主要作用是什么?
举例说明。
布格重力异常换算成它的高次导数,具有下列优点。
1)不同形状地质体的重力异常导数具有不同的特征,这有助于对异常的解释和分类。
2)重力异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的重力效应,在一定程度上可以分离不同深度和大小异常源引起的叠加异常,且导数的次数越高,这种分辨能力就越强(图923);
图923表明,小球的重力异常比大球小许多,二者的叠加异常很难显示出小球的存在(图923(a))。
然而,重力异常的垂向一次导数(图923(b))及二次导数(图923(c))却突出了小球的异常特征,压制了大球的影响。
3)重力高阶导数可以将几个互相靠近、埋藏深度相差不大的相邻地质体引起的叠加异常分离开来,如图96所示。
重力异常导数分辨率高的主要原因是因为重力位导数的阶次越高,异常随所在测点与场源体距离的加大,或场源体的加深而衰减越快。
在水平方向,基于同样道理,阶次越高的异常范围越小。
在重力异常的分离中,高次导数法的作用与图解法、平均场法等不同,它并非把叠加异常中的局部异常和区域异常分离开来,而是把重力异常换算为另一种位场要素,以突出某种场源体引起的异常。
7、简述重力区域异常和局部异常的划分方法。
一.平滑法,平滑的本意是为了消除异常值中的偶然误差,然而大点距平滑的结果起到压制浅部干扰的作用,可以用来表示区域场的形态。
二.图解法,图解法是一种传统的手工方法。
根据(gēnjù
)布格异常形态,利用区域异常(yì
chá
ng)和局部异常特征上的差异,特别是参照(cānzhà
o)已知的地质情况,凭解释者的经验和估算的区域异常梯度大小及变化,徒手画出直线、曲线或它们的平面组合线,用它们分别表示剖面上的区域异常曲线或平面上区域异常等值线,然后用每点的布格异常减去该点的区域异常值,就得至各点的局部异常(剩余异常)
三.平均场法:
平均场法的基本原理是:
在一定剖面或平面范围内的区域异常可视为线性变化,因而该范围的重力异常平均值可作为其中心点处的区域异常值;
求平均异常时所选用的范围应当大于局部异常的范围。
(包括偏差值法,圆周法,网格法)
四.高次导数法:
五.解析延拓法:
向上延拓具有“低通滤波”的特性,它的主要作用是使异常变得更为平滑,相对突出了区域异常的特征。
有时用几个不同高度上的异常联合,或构制XOZ断面上空间等值线图,用来扩大解某些反问题的能力。
向下延拓则是向上延拓的逆过程,具有“高通滤波”的特性,其作用是相对突出了局部异常,分解在水平方向叠加的异常,定性估计场源的深度,以及由于下延使延拓面更接近场源,异常等值线圈闭的形状与场源体水平截面形状更为接近,因而可用来了解复杂异常源的平面轮廓。
六.频率域滤波:
区域异常与局部异常的频谱在频率域中得到清楚的分离。
由区域异常引起的长波长的较低频率的谱,分布在等值线图的中部(即处于低频位置);
由局部异常引起的短波长的较高的频率成分,分布在等值线图的边缘(即处于高频位置)。
然后根据图937(b)中区域异常谱的分布范围,利用适当的方法,例如“窗口”滤波,消除图中的低频部分(图937(c))。
再进行傅氏反变换,便得到局部异常。
七.趋势分析:
趋势分析法的实质是用一个多项式拟合区域场。
当以二阶多项式(二次曲面)拟合区域场时,则称为二阶趋势面或二阶趋势分析;
而以高阶多项式拟合区域场时,即为高阶趋势分析。
显然,趋势分析方法的实质与异常圆滑计算中的最小二乘圆滑是一样的,它们都属于函数拟合。
当然这里也要强调趋势分析法的拟合计算与前面最小二乘圆滑计算的不同之处。
即趋势分析要一次性地利用全测区(或整条测线)中所有测点的异常数据,异常圆滑则是多次利用计算点附近一定范围内的数
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