1、緒 論,地球物理勘探，是以不同巖（礦）石間物理性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)，利用物理學(xué)原理，通過觀測和研究地球物理場的空間與時間分布規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘探和找礦目標(biāo)的一門應(yīng)用科學(xué)。也稱勘探地球物理（學(xué)），簡稱物探。 內(nèi)容提要： 1地球物理勘探的基本原理 2地球物理勘探的方法分類 3地球物理勘探的發(fā)展歷程 4地球物理勘探的發(fā)展方向,1. 地球物理勘探的基本原理,地球物理勘探，是以不同巖（礦）石間物理性質(zhì)的差異為基礎(chǔ)，利用物理學(xué)原理，通過觀測和研究地球物理場的空間與時間分布規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘探和找礦目標(biāo)的一門應(yīng)用科學(xué)。也稱勘探地球物理（學(xué)），簡稱物探。 應(yīng)用地球物理（學(xué)）是與理論地球物理學(xué)相對應(yīng)的應(yīng)用學(xué)科，

2、過去被認(rèn)為等同于勘探地球物理，隨著地球物理技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘探以外的應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到工程、環(huán)境、軍事、考古等領(lǐng)域。 地球物理場是指存在于地球周圍（或內(nèi)部）的具有物理作用的空間，可以是天然存在，也可以是人工建立的。,地球物理勘探所應(yīng)用的物理性質(zhì),目前在地球物理學(xué)勘探中應(yīng)用的巖（礦）石的物理性質(zhì)（或物性參數(shù)）有六種： 1. 密度（或）； 2. 磁性（磁導(dǎo)率，磁化率，剩余磁性Jr）； 3. 電性（電導(dǎo)率或電阻率、極化率J、介電常數(shù)）； 4. 彈性（彈性模量，拉梅系數(shù)，密度，波速）； 5. 放射性； 6. 導(dǎo)熱性。 應(yīng)用較為廣泛的是前四種。,地層物性簡表,對地球物理勘探的客觀認(rèn)識和評價,地球物理

3、勘探為地質(zhì)研究提供了一個很好的工具，可以解決許多地質(zhì)問題。但它也不是萬能的，在克服鉆探法缺點(diǎn)的同時也帶有其自身的不足及應(yīng)用中的限制，因此應(yīng)該對其有一個客觀的認(rèn)識和評價，主要有： 1.各種物探方法的物理前提是巖（礦）石間的物性差異，地質(zhì)效能的高低與地質(zhì)對象同周圍巖石間物性差異的明顯程度有關(guān)，有差異才有效果，差異越明顯效果才越好，反之，差異越小，效果越差； 2.各種物探方法都是通過觀測和分析地球物理場進(jìn)行地質(zhì)勘探和尋找有用礦產(chǎn)的，因此屬于間接找礦方法，與鉆探取巖心提取巖石礦物成分的方法有本質(zhì)的區(qū)別，可靠性降低，分辨能力降低；,對地球物理勘探的客觀認(rèn)識和評價（續(xù)）,3.各種地球物理場均具有跨越介質(zhì)存

4、在的特點(diǎn)，可以通過物探方法研究不同深度上地質(zhì)目標(biāo)的信息，便于面積測量，但垂向上信息的可靠與詳細(xì)程度不如鉆井資料； 4.各種地質(zhì)情況千變?nèi)f化，各不相同，實際工作中應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)、地球物理條件靈活選用適當(dāng)?shù)牡厍蛭锢矸椒ǎ庞锌赡苓_(dá)到預(yù)期的目的，否則就有可能導(dǎo)致錯誤的結(jié)果； 5.某一種地球物理場的分布可以與地下多種地質(zhì)背景相對應(yīng)，因此，當(dāng)對物探資料作地質(zhì)解釋時是可以有多種合理的解釋，即反問題具有多解性；,對地球物理勘探的客觀認(rèn)識和評價（續(xù)2）,6.某一地質(zhì)目標(biāo)可能與圍巖有多種物性差異，在實際應(yīng)用中，為減少多解性，提高地質(zhì)效能，常采用多種物探方法進(jìn)行綜合研究，必要時可以做地球物理、地球化學(xué)、地質(zhì)、鉆

5、井、測井等多學(xué)科的聯(lián)合應(yīng)用，以便能取得令人滿意的結(jié)果； 7.應(yīng)用地球物理學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科，理論尚需發(fā)展、技術(shù)仍需改進(jìn)、儀器設(shè)備也在不斷更新，這些都需要隨著其相鄰的學(xué)科發(fā)展才能實現(xiàn)，不能強(qiáng)求現(xiàn)有的地球物理技術(shù)解決它所面臨的所有問題。,2. 地球物理勘探的方法分類,地球物理學(xué)包含的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，由于它所要研究的地質(zhì)對象通常由多種物理性質(zhì)和物性參數(shù)，研究時所應(yīng)用的物理性質(zhì)、采用的場源類型、裝置類型、測量要素等均可能不同，所要實現(xiàn)的地質(zhì)目標(biāo)也有可能不同，因此分支方法很多，目前在我國獲得實際應(yīng)用的就達(dá)數(shù)十種之多。 為了便于實際應(yīng)用和科學(xué)研究以及學(xué)習(xí)的方便，將在某些方面，從某種角度看具有一定共性的一

6、些分支方法劃歸為一類，分類的方法可以有多種。 巖（礦）石間物理性質(zhì)差異是各種地球物理方法的基礎(chǔ)，因而按照這一標(biāo)準(zhǔn)的分類也是最基本的。,2.1 按所應(yīng)用的物理性質(zhì)分類,1. 重力勘探：以地殼中巖（礦）間的密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然重力場的變化規(guī)律，以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。 應(yīng)用領(lǐng)域：可以用于研究深部構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，探查含油氣遠(yuǎn)景區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，尋找鹽丘，圈定煤田盆地等。最新發(fā)展的方法技術(shù)還可以研究局部構(gòu)造甚至直接研究油氣藏。 2. 磁法勘探：以不同巖（礦）石間的磁性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然磁場及人工磁場的變化規(guī)律，用以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。 應(yīng)用領(lǐng)

7、域：主要用于地質(zhì)填圖、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、尋找磁鐵礦、尋找含有磁性礦物的各種金屬和非金屬礦床、勘查含油氣構(gòu)造及煤田構(gòu)造、預(yù)測成礦遠(yuǎn)景區(qū)，以及直接研究油氣藏等。,按所應(yīng)用的物理性質(zhì)分類（續(xù)）,3. 電法勘探：以不同巖（礦）石之間的電磁學(xué)性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然電磁場和/或人工電磁場的空間與時間分布規(guī)律，進(jìn)行地質(zhì)勘查和實現(xiàn)找礦目的的物探方法。 應(yīng)用領(lǐng)域：廣泛用于探查區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造，尋找油氣田和煤田，金屬和非金屬礦產(chǎn)的勘探，以及水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等。 4. 地震勘探：以同不巖（礦）石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究地震波在地下巖層中的傳播規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘查找礦目的的物探

8、方法。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于油氣田、煤田地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼測深，工程地質(zhì)勘察等。,按所應(yīng)用的物理性質(zhì)分類（續(xù)2）,5. 放射性勘探：以自然界中某些元素的核輻射性為基礎(chǔ)，應(yīng)用核探測技術(shù)，通過觀測和研究核輻射場的分布規(guī)律，借以實現(xiàn)地質(zhì)勘查目標(biāo)的物探方法。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于尋找有放射性的鈾、釷等礦床，及其他相關(guān)的金屬與非金屬礦床，也可用于油氣田、煤田的地質(zhì)勘探。 6. 地?zé)釡y量：以巖（礦）石的熱物理性質(zhì)為基礎(chǔ)，通過觀測和研究地球內(nèi)部各種熱源所形成的地?zé)幔兀﹫鲭S時間和空間的分布規(guī)律，同時配合地質(zhì)、地球化學(xué)及其他地球物理方法，用以研究和解決地質(zhì)問題的一種物探方法。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于探查地質(zhì)構(gòu)造，解

9、決地?zé)崽?、油氣田、煤田勘探及水文、工程地質(zhì)中的一些問題，也可用于金屬與非金屬礦床的勘探。,2.2 按地質(zhì)目標(biāo)分類,1.金屬與非金屬物探，簡稱金屬物探； 2.石油與天然氣物探，簡稱石油物探； 3.水文與工程物探，簡稱水工物探； 4.煤田物探； 5.城市與環(huán)境物探，簡稱環(huán)境物探; 6.考古物探； 。,2.3 按工作場所分類,1.地面物探，在地面上進(jìn)行各種地球物理場的觀測； 2.航空物探，在空中進(jìn)行各種地球物理場的觀測； 3.海洋物探，在海域內(nèi)進(jìn)行各種地球物理場的觀測； 4.井中/地下物探，在鉆井、坑道、隧道中進(jìn)行各種地球物理場的觀測。,趙九章形象地描述：上窮碧落下黃泉，兩處茫茫皆不見。,2.4 按

10、場源特征分類,1.天然場（被動源）法 其各分支方法觀測的地球物理場是天然存在的，如重力場、天然磁場、大地電磁場、天然地震等，場源及其隨時間和空間的分布規(guī)律都不能人為控制，這類方法具有經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)。 2.人工場（被動源）法 其各分支方法所觀測的地球物理場都是人工建立的，如電阻率法、建場測深法、人工地震勘探等，場源特征可以人為控制，能使適用于多種礦產(chǎn)地質(zhì)及不同的地球物理條件，并可靈活控制探測深度。 一般情況下，人工場源的最大探測深度要小于天然場源。,3. 地球物理勘探的發(fā)展簡史,應(yīng)用地球物理學(xué)是一門較新的技術(shù)領(lǐng)域，在礦床勘探中采用專門的儀器只有一百多年的歷史： 1870年，瑞典人泰朗和鐵貝爾制

11、成了尋找磁鐵礦用的所謂“萬能磁力儀”，標(biāo)志著應(yīng)用地球物理學(xué)開始形成。 其他不同方法及分支的產(chǎn)生與大規(guī)模發(fā)展開始于20世紀(jì)初，這是同人類社會科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求急劇增加分不開的。 20世紀(jì)初，匈牙利人厄缶（V.Eotvos）發(fā)明了測量重力變化率的扭秤,并在應(yīng)用中取得了重大成功，標(biāo)志著重力勘探的開始；1932年制成了測量重力的擺，1935年出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的重力儀。,地球物理勘探的發(fā)展簡史（續(xù)）,電法勘探工作最早是19世紀(jì)初英國人P.佛克斯在已知礦體上觀測到了自然電場，電阻率法始于1893年在已知礦體上觀測到電阻率異常，以后又相繼發(fā)展了激發(fā)極化法、電磁感應(yīng)法等分支方法。 地震勘探開始于

12、20世紀(jì)初，前蘇聯(lián)在相關(guān)理論方面取得了成功；1919年，德國人明特羅普獲得地震折射剖面法的專利；1919-1921年，美國人J.C.卡徹爾進(jìn)行了地震反射波法的最初試驗，1927年成為開展工作的常規(guī)勘探方法，1933年開始在反射波法中應(yīng)用組合檢波，1940年出現(xiàn)多道儀器，并且儀器道數(shù)在以后不斷增加，地震勘探的理論方法、技術(shù)裝備都得到了高速發(fā)展。,我國的地球物理勘探,隨著世界上其他工業(yè)化國家應(yīng)用地球物理學(xué)發(fā)展，我國的物探事業(yè)也逐漸形成并發(fā)展起來。 解放前僅有少數(shù)地球物理學(xué)家如李善邦、顧功敘、翁文波等在已知礦區(qū)進(jìn)行過零星的重力、磁法、電法的試驗研究工作，而且規(guī)模較小。 建國后，為滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)對礦產(chǎn)資

13、源的迫切需求，各種地球物理勘探方法得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，取得了大量的成果，有力的支援了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，隨著工農(nóng)業(yè)和建設(shè)事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，又促進(jìn)了應(yīng)用地球物理學(xué)在水文、工程、環(huán)境、考古、軍事等方面的應(yīng)用，發(fā)揮著不可缺少的、越來越重要的作用，在廣泛領(lǐng)域的中成為可以信賴的有效工具。,4. 地球物理勘探的發(fā)展趨勢,1.應(yīng)用范圍將更加擴(kuò)大 原有方法日趨完善，新方法不斷形成，使物探的地質(zhì)效能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從單純的礦產(chǎn)資源勘探，發(fā)展到目前在水文、工程、城市與環(huán)境等方面的廣泛應(yīng)用，在軍事、文化等領(lǐng)域的應(yīng)用也在研究之中。 2.勘探深度將進(jìn)一步加大 淺層礦產(chǎn)資源的開發(fā)對地球物理勘探提出了尋找深部礦產(chǎn)資源

14、的需求，同時地球物理勘探方法在理論、技術(shù)、儀器等方面的發(fā)展與更新也使之具備了相應(yīng)的能力。 3.地質(zhì)效能將更趨理想 實現(xiàn)直接找礦是廣大地學(xué)工作者長期以來的理想，目前這方面的研究已經(jīng)有了一些進(jìn)展，如電法、地震勘探都提出了巖性勘探方法和技術(shù)，雖然還很不完善，但代表了地球物理勘探的發(fā)展趨勢。,科學(xué)合理的勘探程序,磁法、重力、地震勘探完成相同面積工作所需的費(fèi)用比例大致為1:10:100，隨著技術(shù)的進(jìn)步，重磁方法的成本在大幅度降低，而地震勘探的費(fèi)用則是大幅度增加。 如果在大范圍內(nèi)漫無目的地開展昂貴的地震勘探，“只有幸運(yùn)的企業(yè)才可能收回成本而有所盈余”。因而在大面積的區(qū)域普查中，以重磁方法為主，結(jié)合少量的地

15、震、電法測線，發(fā)現(xiàn)油氣遠(yuǎn)景區(qū)或靶區(qū)，然后再投入大規(guī)模地震勘探進(jìn)行詳查，這已是歷史證明了的科學(xué)道路。 早期的重磁電法在區(qū)域地質(zhì)普查、大地構(gòu)造分區(qū)、沉積盆地研究等方面做出了重大貢獻(xiàn)，指明了油氣勘探的遠(yuǎn)景區(qū)。,地震技術(shù)的重要地位,地震技術(shù)在沉積盆地內(nèi)的構(gòu)造研究中具有其他物探技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，從而在石油工業(yè)中的地位很快超過重磁電法，成為石油勘探開發(fā)的主要應(yīng)用技術(shù)。 特別是近幾十年，地震技術(shù)獲得了巨大的發(fā)展，以多次覆蓋為核心的三維數(shù)字地震技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用，先進(jìn)的地震裝備已基本能適應(yīng)各種復(fù)雜地區(qū)的資料采集工作，采集設(shè)計軟件日趨完善，數(shù)據(jù)處理技術(shù)在高信噪比、高分辨率和高保真度等方面均有較大進(jìn)步，并已開始研究非線性信號處理技術(shù)，深度偏移技術(shù)已經(jīng)用于復(fù)雜構(gòu)造的成像，波阻抗反演、地震屬性分析及地質(zhì)統(tǒng)計分析等儲層預(yù)測技術(shù)也已得到廣泛的應(yīng)用，地震技術(shù)正向著多學(xué)科綜合應(yīng)用的方向發(fā)展。,當(dāng)前的重磁電法,油氣勘探的范圍已經(jīng)拓展到地震地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)，航空重力、航空磁法、遙感等為在極地、荒漠、森林、沼澤等地區(qū)快速獲