地球物理探方法及应用范围.docVIP

球物理探测方法简介及应用范围 地球物理学用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术，为灾害预报提供重要依据。地球物理学的研究内容总体上可分为应用地球物理和理论地球物理两大类。应用地球物理(又称勘探地球物理)主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等，方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、反演、解释，进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属与非金属矿床、地下水资源及大型工程基址等的勘察及探测的主要学科。从数学角度讲，地球物理勘探的过程可以抽象成从模型空间通过某种映射关系，映射成可以感知的数据空间，再通过逆映射变换到模型空间，其映射关系见右图。这种映射关系遵循地球物理学的两大模型原理：滤波器模型原理和场效应模型原理。因此地球物理数据处理：一是基于信号分析理论的信号处理技术，主要目的是去杂、增益、提取有效信号；二是基于物理场效应理论的反演技术。 地球物理反演，就是在模型空间寻找一组参数向量，这组向量通过某种映射关系，能再现数据空间的观测数据，因此在一定的假设条件下，反演问题可以表示为某种误差泛函的极小化问题 min‖Gcal(M)-Dobs‖2 也就是地球物理反演是利用模型参数和模型正演来获取合成数据，再通过合成数据与观测数据的匹配估算出最佳M参数。由此可见，地球物理反演实质上是正演与反演相互验证的过程。上式也表明：地球物理反演的核心问题包括参数模型的建立、模型正演及极小问题的求解。从数学的角度看，可能关心的是极小问题解的存在性、唯一性及稳定性；从地球物理学上讲，可能关心的是模型正演的物理机制；而从应用来看，可能更关心建立的参数模型是否满足地质要求。 工程地球物理探测属于应用地球物理剖面法 反射系数剖面法是以电磁场和波动场为理论基础的一种电法勘探方法，从现场数据采集到解释理论上突破了常规的视电阻率量板法的思路，建立了一整套的数值解释处理方法早期的剖面解释中只应用了一次微分、二次微分等几个基本的参数，且大部分只能进行单支曲线的求解。经过多年来的完善，当前应用的剖面法已发展成利用曲线的一次微分、二次微分及相关参数推导出直接与岩体的孔隙率相关的广义充填系数，以及与软弱界面相关的广义界面系数。利用这些参数更能较好地反映岩土体中包含不同电阻率地质体及构造体的相对概念，这对解决岩溶、构造破碎带、滑坡体物质分区及滑面探测等工程地质问题更为有效的优点在于利用了相对精度提高的似真电阻率为基础的参数来解决地质异常问题，而传统的电法勘探是直接以视电阻率来解决地质问题的，因此，大大提高了勘探精度。x，y）的函数，称之为图像函数，记作f（x，y），用不同方向的入射波“照射”物体，测到的波场信息至少是入射波方向θ和观测点位置ρ两个变量的函数称之为投影函数，记作u(ρ，θ)。1971年，奥地利数学家J·Radon证明：已知所有入射角θ的投影函数u(ρ，θ)，可以恢复唯一的图像函数（x，y）。这个定理就是层析成像的理论基础——Radon变换。 层析成像(CT)主要应用范围： ａ、声波CT 适用于岩体和混凝土体的声波速度或衰减系数成像，主要用于不良地质体探测，灌浆效果检测，建基岩体质量检测，混凝土粱柱及坝体质量检测等。 ｂ、地震波CT 适用于岩土体地震波速度成像，可进行岩体质量分级，圈定构造破碎带、裂隙密集带、喀斯特及洞穴等速度异常地质体。 ｃ、电磁波CT 适用于岩土体电磁波吸收系数成像，可探测喀斯特等具有一定电性差异的地质体，圈定构造破碎带和风化带等。 ●水声勘探 利用声波反射原理专门探测水底地形地貌和进行水下地层分层的一种勘探方法。发射探头向水底发射声波脉冲，接收探头接收来自水底和地层分界面的反射波，当测船航行时可获得连续的地层剖面记录，根据该记录可探测水底地形并进行水底地层分层。可探测水库、河道、湖泊和浅海深水区的水下地形，探测坝址、桥基、港口工程水下地层剖面。 ●综合测井 采用两种或两种以上的地球物理测井技术，以测量钻孔中介质的物理特性的综合探测方法。主要方法有电测井、声波测井、地震测井、放射性测井、电磁波或雷达测井、井中流体测量、磁化率测井、孔壁超声成像、钻孔电视观察、温度测井、井径测量、井斜测量等。 综合测井的方法 ａ、电测井 利用地层与目的层之间的电性差异，电化学的渗透过虑和扩散吸收特性进行地质单