1、勘探地球物理学基础习题解答第一章 磁法勘探习题与解答（共 8 题）1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？ 解答：地磁场 T 是矢量，研究中令 x 轴指向地理北， y 轴指向地理东， z 轴铅直向下。地磁场 T 分解为：北向分量为 X，东向分量为 Y，铅直分量为Z。T 在 xoy 面内的投影为水平分量 H， H 的方向即磁北方向， H 与 x 的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角 D（东偏为正） ， T 与 H 的夹角为磁倾角I（下倾为正） 。 X、 Y、 Z， H、 D、 I， T 统称为地磁要素。它们之间的关系如图1-1。图 1-1 地磁要素之间的关系示意图各要素间以及与总场的关
2、系如下：， ， 222THZXYZcosXHDsinY， ， ， cosIsinTIta/IZarct(/)IZH， tan/Darct(/)2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？ 解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。其中长期变化有以下两个特点：磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为1020nT/a） 。磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。 （且是全球性的，但快慢不同，平均约 0.2/a） 。短期变化有以下两个特点：平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。地磁场的平静变
3、化主要指地磁日变。扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。但在海上磁测时，为了提高测量精度必须提出相应的措施，消除其日变干扰场。在强磁暴期间，应该暂停野外磁测工作，避免那些严重的地磁扰动覆盖在地质体异常之上。地磁脉动可以在具
4、有高电导率的地壳层中产生感应大地电磁场，可以作为磁测的激发场。通过测量其大地电流，可以确定地壳层的电导率及其厚度等，以解决某些地质、地球物理问题。4、了解各类岩石的磁性特征对磁法勘探的有什么意义？ 解答：磁法勘探是以地壳中不同岩（矿）石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律，用以查明地质构造和寻找有用矿产的地球物理勘探方法。因此，在磁法勘探前必须了解各类岩（矿）石的磁性参数，以分析总结工作区是否具备磁法勘探的工作前提，为工作方法的选择提供依据；另外，了解工作区各类岩（矿）石的磁性差异、差异大小、分布规律以及成因也是磁法勘探工作的布置和磁测成果资料的解释的重要依据。5、地
5、面磁法勘探有哪些基本步骤？简单说明各步骤的具体内容。 解答：地面磁法勘探一般应有以下几个工作步骤：技术设计、野外施工、资料整理、数据处理、成果图示、报告编写，各步骤主要工作内容如下：技术设计：目标任务确定，地质资料收集与研究，勘探程度调查研究，工区物性调查分析，工作方法选择与论证，工作精度确定，具体工作部署，仪器设备选择、人员配备，工作进度计划，质量控制，风险管理与应急预案等。野外施工：仪器测试、参数试验、数据采集、质量检查等；资料整理：整合测量数据，计算，检查复核计算结果等； 数据处理：数据的干扰抑制，飞值剔除，平滑滤波，反演等；成果图示：将测量数据形成相应的物探工作图件和成果图件等；报告编
6、写：结合地质资料进行综合分析、推断解释，形成成果报告；6、磁异常特征与磁异常体之间存在哪些特定的对应关系？ 解答：（一）在平面上，磁异常平面特征与单个磁性体之间有如下对应关系：（1）长带状异常特征通常对应水平二度板状体、水平圆柱体等；（2）等轴状磁异常通常与球形磁性体对应；（3）椭圆状磁异常通常与有限长水平圆柱体、有限长水平板状体对应。其异常特征如下图 1-2。（1）长带状 （2）等轴状 （3）椭圆状图 1-2 磁异常平面特征示意图（二）在剖面上，磁异常剖面与单个磁性体的对应关系：（1）异常剖面曲线两侧均无负异常时，异常体通常为顺层磁化且向下无限延伸板或柱状体；（2）异常剖面曲线一侧有负值时，
7、异常体通常为斜磁化无限延伸板状体，且在磁化方向穿出异常体的一侧磁异常剖面曲线出现负值；（3）磁异常剖面曲线两侧有负值时，磁性体一般为向下延伸不大，即可能是有限延伸水平主体、有限延伸板状体，球体等。磁异常剖面特征与异常体的对应关系如下图 1-3。图 1-3 磁异常平面特征示意图7、磁异常的地质解释目的与一般步骤是什么？ 解答：磁异常的地质解释主要是根据所测地磁异常的特征，结合地质资料、岩石磁性参数资料，在深入研究磁性异常与地质体的关系基础上，说明引起磁性异常的地质原因，给出合理的地质结论。磁异常的地质解释分为定性解释和定量解释两类。定性解释是根据磁异常的特点和性质定性判断引起磁性异常的地质原因，
8、并大致推断地下地质体的赋存状态；定量解释是在定性解释的基础上，从定量的角度对引起异常的地质体的具体范围、埋深、产状、和磁性等进行研究，并根据推断解释给出工程验证方案。 磁异常的地质解释一般步骤为：（1）先进行磁异常分类，总结异常特点（极值、梯度、正负伴生、走向、形态、分布范围） ，区分区域异常和背景异常，分析与地质岩性分布特点。 （2）由“已知到未知” ，结合岩（矿）石磁性参数，对比磁异常与已知构造或矿体的关系，寻找异常与已知矿体的对应规律，根据确定的规律指导未知矿点的异常解释；（3）结合岩（矿）石的物性特点和地质情况，确定引起异常的地质原因，计算并判断异常体的性质、产状、延伸和倾向等。 8、
9、磁法勘探主要应用在哪些领域？ 解答：磁法勘探主要的应用在以下几个方面：（1）在深部地质构造研究中的应用，如研究古地磁极的迁移，研究海底磁异常的大错动等。（2）在区域地质调查中的应用。如划分地质构造单元，确定隐伏断裂位置，划分成矿带，确定成矿远景区，指出找矿方向，划分不同岩性区等；（3）在油气田勘查中的应用。研究区域地质构造，预测油气远景区；研究沉积盖层内部构造；根据油气藏上的磁异常的形成原因直接寻找油气藏等。（4）在矿产勘查中的应用。根据磁性与矿体的关系，直接寻找磁铁矿，根据矿体与构造的关系以及矿物的伴生关系，或利用矿体与围岩之间的磁性差异间接寻找多金属矿或非金属矿产等。（5）磁法勘探的其它应
10、用。如考古中寻找古陶器，在地热勘探中研究地热源，在海底探测沉船等。第二章 重力勘探习题与解答（共 8 题）1、什么是重力？为什么重力大小会随纬度变化？重力勘探中的重力与物理学中的重力有什么不同？ 解答：重力是物体受地球的引力和惯性离心力的矢量和。由于随纬度的不断增加，物体所受的惯性离心力（地球自转引起）逐渐减小，导致重力不断增加；另一方面，由于地球是赤道部位略微凸起，两极部位略微扁平的不规则椭球体，物体所受引力会从赤道到两极略有增加。故重力大小会随纬度增加而增大。重力勘探中，习惯将重力场强度简称为重力，重力勘探是测量重力场的强度，即物理学中的重力加速度。而物理学中的重力是物体受地球的引力和惯性
11、离心力的矢量和，是一种力。2、什么是重力异常，重力异常产生的本质是什么？ 解答：地面测点的重力值与该点的正常重力值之差称为重力异常。 g0测重力异常的实质是由于地球内部物质（特别是组成地壳物质）密度分布不均匀引起的测点观测重力值与正常重力值的变化。或由于地球内部密度不均匀，导致同体积的物质具有剩余质量，该剩余质量对测点处产生的附加引力作用，该附加引力与正常重力叠加在一起，导致测点的重力值偏离正常重力值，产生异常。通常认为重力异常是由于剩余质量产生的附加引力在正常重力方向上的投影。3、岩矿石的密度受哪些主要因素影响？ 解答：岩矿石的密度是指在自然蕴藏条件下单位体积岩（矿）石的质量。金属矿物的密度
12、一般大于非金属矿物的密度；岩浆岩和变质岩的密度大于沉积岩；沉积岩本身密度变化也很大。一般而言，不同类型的岩（矿）石有不同的密度值；同类岩（矿）石在不同的条件下也会有不同的密度。岩（矿）石的密度主要受矿物成分及含量、孔隙及充填物，以及其承受的压力等因素影响。4、实测重力资料需要做哪些必要的校正，各项校正有何意义？ 解答：实测重力资料通常需要做高度校正、中间层校正、地形校正、纬度校正。各项改进的意义如下：高度校正：消除测点相对于基点的高程差而造成的重力数值变化。中间层校正：消除测点基准面与基点基准面之间水平中间层的重力影响；纬度校正：消除正常重力测量值因纬度不同而引起的重力变化，实现纬度一致性而进
13、行的校正称为纬度校正，也称为正常场校正。地形校正：根据实际地形起伏情况，求出测点基准面以上因地形导致的质量盈余及以下的质量亏损对测点的重力观测值的影响。5、什么是布格重力异常？ 解答：观测重力差值经过正常场校正、地形校正和布格校正之后得到异常称为布格重力异常。 0gg布 地 布 实 测6、如何理解区域异常和局部异常？解答：在叠加异常中，由深部或区域性地质因素引起的，通常具有范围大、幅度大、变化平稳的特征，这样的异常常被称为区域异常；相比之下，由具体或特定研究对象引起的异常，一般具有异常范围小、幅度小、变化比较明显的特征，这样的异常称为局部异常。由于局部异常是从叠加异常中去除区域异常后剩余的部分
14、，因此也称为剩余异常。区域异常和局部异常是随研究任务而定，一般没有截然的评价标准。例如，在沉积盆地内研究盖层构造时，盖层构造引起的异常为局部异常，盆地基底起伏以及更深、更大范围的地质因素所引起的异常统统视为区域异常；在研究成矿条件或矿产勘探时，矿体本身的异常为局部异常，大范围的背景异常为区域异常。7、重力异常资料解析延拓的目的意义及效果如何？解答：重力异常的延拓分为向上延拓和向下延拓，其目的在于分离水平方向和纵向多个叠加异常。（1）向上延拓：将重力异常换算到观测平面以上某个平面上的过程称为向上延拓。向上延拓能有效压制浅部或局部干扰异常，相对突出深部因素或区域因素引起的异常；（2）向下延拓：将重
15、力异常换算到观测平面以下某个平面上的过程称为向下延拓。向下延拓有利于突出浅部地质因素引起的异常，相对抑制深部或区域因素引起的异常。8、布格重力异常平面图上识别断裂构造的特征有哪些？解答：在布格重力异常平面图上识别断层主要根据以下几个特征：（1）重力异常的线性重力高与重力低之间的过渡带；（2）重力异常等值线封闭区轴线明显错动的部位；（3）串珠状异常的两侧或轴部所在位置；（4）重力异常等值线在某部位有明显分界线且两侧特征明显不同；（5）重力异常等值线封闭区等值线突然变宽或变窄的部位；（6）重力异常梯级带等值线同形扭曲的部位。第三章 电法勘探习题与解答（共 12 题）1、电法勘探有哪些方法分类？ 解
16、答：电法勘探有很多不同的分类方法。依据地球物理场的性质划分，电法勘探可以分为传导类方法和感应类方法，其中传导类电法如直流电阻率电法，激发极化发，自然电场法，充电法；感应类电法主要是依据电磁感应为基础的电磁法。根据场源的性质划分，又可分为天然场源电法和人工场源电法；根据探测对象的物理性质划分，又可以分为电阻率法，激发极化发，自然电场法，电磁法。依据探测信号的类型分，又可以分为交流电法和直流电法。依据信号随频率和时间的变化特征分，又可以分为频率域电法（即研究大地稳态响应随频率变化的方法）和时间域电法（即研究大地稳态响应随时间变化的方法） 。2、自然电场是怎样形成的？ 解答：自然电场的形成是多方面的
17、原因共同作用的结果。通常认为有以下三种主要因素：成因一：电子导体与围岩溶液间的电化学作用。导电矿体处于潜水面附近，潜水面上方的氧化环境，氧化剂俘获电子，使导体内部上端显示正电；潜水面下方的还原环境，还原剂释放电子，使导体内部下端显负电；良导体处于极化状态（自然极化状态） ，其表面双电层分布不均匀，形成自然电场。成因二：岩石中地下水运移的电动效应形成过滤电场。在自然条件下，岩石或黏土颗粒对水溶液中负离子有吸附作用，导致岩石颗粒与溶液间形成双电层。当地下水静止时，整个系统呈电性平衡，不产生外电场；当地下水流动时，带走溶液中的部分正离子，水流上游有多余的“负离子” ，水流下游有多余的“正离子” ，形
18、成电位差，从而形成自然电场，这种电场被称为过滤电场。成因三：岩石中颗粒间不同浓度溶液离子的扩散作用形成扩散电场。自然界中，岩矿石所含水溶液的浓度不同，在两种水溶液的接触面时会发生扩散现象。由于正、负离子的扩散速度不同，使两种不同离子浓度的溶液分界面上分别含有过量的正离子或负离子，而形成电位差。这种由扩散作用引起的自然电场称为扩散电场。3、电阻率与视电阻率有什么区别？ 解答：在物理学中，将单位长度、单位截面积的材料的电阻大小称为该材料的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定。在地球物理勘探中，由于地下岩（矿）石电性分布不均匀（有两种或两种以上导
19、电性不同的岩石或矿石）或地表起伏不平时，若仍然按均匀水平大地条件的电阻率测量方法和计算公式求得的电阻率称为视电阻率，用符号 s 表示。视电阻率既不是地下某一地质体的电阻率，也不是岩石的背景电阻率，而是电场有效作用范围内所有介质电阻率的综合影响值，其单位和电阻率相同，为m。4、中间梯度装置、联合剖面装置、对称四极装置各自有哪些优点？ 解答：中间梯度装置特点为：采用四极 AMNB 装置，A、B 供电,固定不动；M、N 两电极测量，MN=(1/501/30)AB，M、N 在 AB 中部 (1/21/3)AB 范围内同时移动，逐点进行测量，测点为 MN 的中点。优点：一条线供电，多条线同时测量，供电电
20、极固定，工作效率高；对高阻脉状体有良好的勘探效果。联合剖面装置的特点为：C 极固定，为无穷远极，测量时 A、M、N、B 间保持距离不变，四个极沿测线同时移动，测量时分别为 A 和 B 供电，逐点进行测量，测点为 M、N 的中点 O。优点：可以获得两条 s曲线，对低阻脉状体具有较好的探测效果，可以根据交点或曲线的特征判断脉状体的顶部位置和倾斜方向。对称四极装置的特点为：A、B、M、N 四个电极排列在一条直线上，且相对于 MN 的中点 O 左右对称分布，AO=BO，NO=MO；A 和 B 供电，M、N 电极测量。优点：可变换为复合对称四极，用来研究同一剖面上两种不同深度范围内导电性有差异的地质体的
21、分布情况。5、电剖面法与电测深法的勘探目的有何不同？ 解答：电剖面法：是在测量过程中保持 AB 供电相对位置不变，使整个或部分装置沿测线移动，逐点观测，以了解某一深度范围内不同电性体沿水平方向的分布情况。电测深法：是在同一观测点上，通过逐次扩大供电电极距 AB，使探测深度逐渐增大，以此来得到观测点下方，沿垂直方向上由浅到深视电阻率 s变随深度化情况。6、常见的电测深曲线分为哪些类型？ 解答：视电阻率 s随供电极距（AB/2）变化的曲线称为电测深曲线。常见的电测深曲线有 G 型、D 型、H 型、K 型、A 型、Q 型等。其中 G 型、D 型为二层地电断面的测深曲线；H 型、K 型、A 型、Q 型为三层地电模型的测深曲线。它们的曲线特征和对应的地电断面如下图 3-1：
