『壹』 地球物理方法介紹
地球物理勘查方法簡介【1】
地球物理勘查簡稱物探．是地球物理學的一個分支。它是以物理學理論為基礎，以地球為主要調查研究對象；具有快速、遙測、信息量大等特點，較易吸收現代科學技術，是深部地質調查的基本方法，也是礦產資源勘查、評價不可缺少的手段。基於物理學的原理、方法和頃態散觀測技術，物探方法一般劃分為：磁法、重力法、電法（含電磁法）．彈性波法（含地震法和聲波法）．核法（放射性法）、熱法（地溫法）與測井等7大類，和地面，航空、海洋，地下4個工作空域。
地震勘探技術
地震勘探是地球物理勘探中重要的方法之一，它具有高精確度、高解析度，探測深度一般為數十米到數千米。目前的石油、天燃氣和煤探井孔位的確定均以地震勘探資料為重要依據，在水文工程地質調查、沉積成層礦產的勘查、城市活斷層探測以及地殼測深等工作中，地震勘探也發揮著越來越重要的作用。最新的研究成果表明：對於不規則塊狀硫化物金屬礦體，採用散射波地震方法能夠開展非沉積型金屬礦勘查。
地震勘探的物理基礎是岩石的彈性差異。地震勘探就是通過人工方法激發地震波，研究地震波在地層中的傳播情況，查明地下地層和構造的分布，為尋找礦產資源、探測城市活斷層及其它勘探目的服務的一種地球物理勘探方法。
地震勘探方法比較復雜，其基本原理可用回聲測距來說明。當我們前面不遠處有一座直立的高山時，為了解我們到高山的距離，簡單的辦法是大喊一聲，測定我們從發聲開始到耳朵聽到回聲的時間，根據聲音在空氣中傳播的已知速度，就可以計算出高山離我們的距離。用地震勘探方法探測埋藏在地下的目標，其原理大體也是這樣，只不過是地下岩層和土壤要比空氣不均勻的多，因而地震勘探也遠比回聲測距困難復雜的多。
根據地震方法的特點，地震勘探需要在背景比較平靜的環境下開展，為使該方法技術能夠在城市強干擾條件下開展工作，物化探所研究開發出了抗干擾高解析度地震勘探技術，解決了常規地震勘探方法無法解決的地質問題。
物化探所長期從事彈性波場探測和復雜條件下地震方法技術的研究和勘查工作，擁有先進的地震儀器配套設備和專用地震數據處理軟體。主要研究和服務領域包括：城市活斷層探測、重大基礎建設工程選址勘查、水文工程地質調查、地質災害防治工程勘查、金屬礦勘查、煤田和淺層油氣地震勘雀氏探等。
電法勘探技術
電磁法勘探技術，是以天然電磁場/人工建立電磁場為源場，採用相應的觀測儀器和工作手段，實現對地下介質電性特徵的探測，並結合地質背景，經綜合分析，最終達到對探測目標（如斷裂構造、多金屬礦資源、地下水及地熱資源、油氣資源等）信息資料的獲取。
由太陽、磁層、電離層、大氣層與地球間相互耦合作用等自然條件所形成的電磁場為天然電磁場，而通過發射裝置所建立的電磁場為人工電磁場。在地球物理勘探中，通過觀測天然及人工電磁場進行資源勘查和解決地質問題的方法有：音頻大地電磁測深法（AMT）、大地電磁測深法（MT）、可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）、瞬變電磁法（TEM）、激發極化法（IP、SIP、CR）、甚低頻法（VLF）、自然電位法（SP）、大地電場岩性測深技術等。不同的電磁法技術從不同側面來獲取
地下地質體的電性信息（電阻率信息、激電信息等），在復雜地形、地質條件下的資源勘查，應採用多方法技術相結合，以獲取由淺至深的電磁法多參量數據信息，為資源勘查提供詳實的地球物理資料。
電磁法勘查技術，在儀器研製、數據處理、反演解釋上不斷取得新的進展。如國外開發了GDP32、V8、TEM67等多功能電磁法系統，物化探所研製了天然與人工電磁場結合互補的陣列電磁法綜合探測系統（DEM-Ⅲ）、瞬變電磁系統（IGGETEM-20）等，並開發了實用的一、二維正反演解釋技術。電磁法勘查技術已廣泛應用於多金屬礦資源、地下水地熱資源、油氣資源的勘查工作中，並取得顯著的應用效果。
磁法勘探技術
地球表面和周圍存在的磁場，稱為地磁場。地球物理勘查中的磁力勘查或磁法，是涎生最早、應用范圍最廣的一類物探方法。它是閉芹以地下岩（礦）石的磁性（磁化率和剩餘磁化強度）為基礎，通過觀測研究其恆穩磁場（靜磁場）的空間分布，變異特徵，獲取有用信息；進行地質調查、找礦勘查，預報地震等。根據其數據採集的空域，又分為地面磁法和航空、海洋．井中磁測。在我國金屬礦物探中，大都把磁法作為直接找礦或間接找礦綜合物探方法中的一種，特別是在磁測精度提高之後。磁法的應用和發展主要以數據採集和處理、反演技術的進步為基礎。在數據處理、反演技術方面，我國基本和國外同步發展。我所成立初期，研究創立的適合我國中低緯度地區的斜磁化條件下磁測資料解釋理論，當時具有國際領先水平；其中斜磁化條件下旋轉和三軸橢球體磁異常理論曲線圖冊，是我國物探使用計算機的開端。此外，對於復雜磁異常的處理解釋，和空間域、波數域位場資料處理方法，以及一些特殊的反演方法，人機交互任意形體可視化正、反演技術等研究，有許多創新和發展。
物化探所現擁有自行研製的Y12航空物探（電／磁）綜合站系統、CZJ-1井中質子磁力儀，和多台GSM19T質子磁力儀、G-858銫光泵磁力儀，並成功的開發了磁法資料三維解釋技術。可承擔地面、航空磁法勘查和調查的各類科研、生產等技術服務工作。
重力勘探技術
地球的引力和自轉產生的離心力，其合力稱為重力。地球物理勘查中的重力勘查或重力法，主要是研究反映地下岩（礦）石密度橫向差異的重力變化，用以提供構造和礦產等地質信息，進而作出定性、定量的解釋推斷。這種在地表上引起的重力變化，稱之為重力異常；其規模、形狀和強度，取決於具有密度差的物體大小，形狀及深度。
重力法可應用於油氣、煤炭、金屬非金屬礦及地下水勘查和區域、海洋、深部及環境調查等領域。需採用靈敏度高、精度高、適合復雜工作環境的專門儀器進行採集數據。
我所重力法的應用研究已有近五十年的歷史，承擔過多項礦產勘查和地質調查任務，參與了「區域重力資料整理、處理和成圖自動化系統」研究，編制出版了1:250萬和l:400萬全國重力圖；研製成功淺海重力測量系統；開展過航空定點重力測量系統試驗。在重力異常分離、增強及處理方面，提出了：小波變換多尺度分析、三度體重力歸一化總梯度演算法、優化濾波等方法，並基本完成了自動迭代三維反演與體視化成像技術。現擁有Lacoste-G型、CG-5、CG-3型高精度重力儀，和海底高精度重力測量系統；可承擔地面、淺海重力勘查和調查的`各類科研、生產等技術服務工作。
EH4電磁系統和高密度電法聯合找礦效果好
最新統計數據表明，某單位運用EH4和高密度電法儀，短短三年間在覆蓋區和危機礦山深部，成功探獲黃金資源量100餘噸。
EH4全稱StratagemEH4電磁系統，是基於電磁原理的一種地球物理探礦手段，垂直探測深度超過1000米，用於確定礦化系統深部宏觀的構造格架和產狀。可直接對野外測量數據進行二維處理及EMAP修正。EH4測量的低阻異常帶反映的是導礦、容礦通道。
StingSwift高密度電法儀，是目前國際上最先進的高密度電法儀之一，可同時進行充電率參數、激發極化法測量，其解析度更為細致，主要用於探明170米深度以上地質體的三維空間形態，能直觀、形象地反映出地下電性分布斷面，為工程驗證提供可靠的設計依據。
不同地質體之間的電性差異，提供了EH4、高密度電法儀測量的物性前提。通過典型剖面實驗與實際地質剖面對比，提取岩石、礦石的電阻率和充電率，參照該地區物性資料庫有關參數，建立礦區物探數據／圖像地質解釋的地質—地球物理模型。 2006年，針對哈西金礦區8號脈僅限於地表淺部工程式控制制，對其深部延伸情況不甚了解的情況，他們通過EH48條剖面、高密度電法5條剖面的測量工作，證明在兩條規模較大的高阻帶F1、F2中間夾有一條連續性較好的相對低阻帶F3，沿走向貫穿測區東西，深度在500米以上，推測為低阻破碎蝕變帶。F1規模大，產狀較陡，延深400米～1000米以上，地質上對應為硅化較強、夾石英脈的奎依汗斷裂位置，與EH4測量吻合較好。另外，與F3對應有連續性較好的充電率高值異常J1，推測為破碎蝕變帶和成礦的有利部位。
綜合地球物理勘查結果認為，哈西金礦區8號脈產出於－400線～1100線之間破碎帶夾石英脈及硅化較強F1相對高阻帶中，經地質工程驗證，證實了F3破碎蝕變帶的存在，采樣化驗Au品位16×10－6。
高密度電法和EH4測量技術具有互補性和相互驗證性，對深部地質體的物理屬性具有強大的探測能力，通過與地質研究的有機結合，能夠有效開展隱伏礦定位預測。
綜合地球物理方法及應用【2】
一、物探的工作地位和作用
為了加速經濟建設，特別是基礎建設，國家對各種礦產資源、水資源的需要量是巨大的，而且每年都在增長，同時人類活動對於資源和環境的改造和破壞也是驚人的。查明地下資源，合理的開發資源和保護環境是當前緊迫而又繁重的任務。工業、國防、城市供水、礦區排水工程等對地質工作提出了更多的要求。國家的各種基本基礎建設項目——鐵路、公路、水壩、水電站、橋梁、港口、廠房及國防設施皆要求快速的、可靠地提供地質資料以及建設工程質量評價。因此，必須加速地質和環境的工作步伐，為促進國民經濟的飛速發展當好偵察兵。實踐證明，大膽地、合理地使用地球物理勘探方法，可以多、快、好、省地解決有關地質工程、環境工程、工程質量中的許多問題。
綜合地球物理方法，就是指地球物理勘探方法，簡稱為「物探」，傳統的表述是用物理方法來勘探地殼上層岩石的構造與尋找有用礦產的一門學科。它是根據地下岩層在物理性質上的差異，藉助一定的裝置和專門的探測儀器測量其物理場的分布狀況，通過分析和研究物理場的變化規律，結合有關的地質資料推斷出地下一定深度范圍內地質體的分布規律，為鑽探工作提供重要依據。物探正日益廣泛的應用在各種工作中，並佔有顯著地地位。
根據所研究的天然和人工物理場的不同，地球物理勘探領域又分為幾個大類：根據需要和可能，其物理場的探測空間又是十分廣闊的，包括遙感、航空、地面、地下海洋物探等。常用的物探方法有：
研究岩土彈性力學性質的地震勘探、聲波、超聲波探測技術，可統稱為震波勘探；
研究岩石電學性質及電場、電磁場變化規律的電法勘探；
研究岩（礦）石磁性及地球磁場，局部磁異常變化規律的磁法勘探； 研究地質體的引力場特徵的重力勘探；
研究岩（礦）石的天然或人工放射性的放射性勘探；
研究物體熱輻射場的特徵的紅外探測方法，等等。此外，隨著科學技術的發展，許多新理論、新方法正在不斷地被引進物探領域，如無線電探測技術、遙感技術、地質雷達、瞬變電磁、微重力、層析CT技術等等，為地球物理勘探的發展開辟了廣闊的前景。
地球物理勘探方法的技術水平以及它在地質工作中應用的地質效果和經濟效果是衡量地質工作現代化的水平的重要標志之一。
二、物探的任務、分類及在工程中的應用
為解決和普查石油天然氣和煤田、金屬礦床有關的地球物理勘探方法已發展到一個較高的水平，並積累了比較豐富的經驗水文地質和工程地質物探工作是近幾十年發展起來的新技術，因此水文地質及工程地質物探完全有可能很好的吸收和利用石油物探和煤田、金屬礦床物探的技術成就和先進經驗針對自身的特點，迅速的發展起來工程質量檢測與評價和環境物探是現在社會發展所提出的，上世紀80年代提出，其發展趨勢非常迅猛。
專業介紹
本專業培養具備堅實的數理基礎和較系統的地球物理學基本理論、基本知識和基本技能，受到基礎研究和應用基礎研究的基本訓練，具有較好的科學素養及初步的教學、研究能力，能在科研機構、高等學校或相關的技術和行政部門從事科研、教學、技術開發和管理工作的高級專門人才。業務培養要求：本專業學生主要學習地球物理學方面的基本理論和基本知識，受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練，掌握地球深部構造、地球物理工程、能源及礦產資源勘察等研究與開發的基本技能。
主要課程
地球物理學(地震學、重力學、地磁學、地電學)、高等數學、概率論,數學物理方程,線性代數,地球物理觀測、地質學、連續介質力學、計算機及信息處理等。主要實踐性教學環節：包括主要課程的實驗和實習,如測量學實習等。野外地質實習、畢業實習等，一般安排6-12周。學習時間為期四年。
『貳』 現代地球物理方法在地球動力學研究中的應用
魏文博
1 地球動力學研究的最基本問題
地球動力學是為探索地球表面可見特徵的起源提供理論基礎的學科之一。
人類研究地球的構造運動過程和它的動力來源由來已久。早在1911年，著名的力學家A.E.H.Love就已經提出過「地球動力學」的概念，但因地球上的現象極其復雜，對地球本身又不可能直接進行實驗驗證，所以關於地球動力學研究的進展緩慢。
20世紀60年代以來，隨著科學技術的飛速發展，實測資料的大量積累，學科之間的相互滲透，國際合作計劃的開展，關於地球動力學的研究才取得了巨大成就，提出和發展了「板塊構造學說」。目前「地球動力學」正在以這一學說為中心課題，把地球科學向逐漸定量化的方向推進。
地球動力學研究的最基本問題：確定地球內部及表面上的變形和引起變形的原因，尋求現今地學現象的解釋。關於這問題：
地球表面的「變形」是已知的——如何用「力學」的觀點，進行合理的解釋？
任何一個變形理論，只要是定義得當，都可以從「應變」（邊界條件）算出「應力」，進而找出「應變的原因」。——應該是直截了當的事！——那麼，問題的出發點就落在「地球的變形理論」上。「地球的變形理論」應該是與地球內部結構，地球內部的「變形」密切相關的。
地球內部的「變形」在很大程度上也還是未知的——如何能建立合理的「地球變形理論」？
面對這一難題，首先要對地球中有地球動力學意義的區域（被稱為岩石圈或構造圈）進行探測，了解它的結構、構造、變形。很重要的一方面就是靠地球物理方法的應用。地球物理通過吸收、引進當代數學、物理、計算機以及各種技術領域的最新成就，不斷發展、完善自身的技術體系，使克服實際應用中許多難以逾越的難關成為可能，極大地改善了地球物理在岩石圈探測方面的應用效果。可以說，地球物理是地球科學中唯一能直接提供地球內部信息和資料的學科。20世紀地球科學的重大進展，如海底擴張、大陸漂移和板塊構造理論的建立，都是在地球物理觀測、研究的基礎上獲得的。在地學基礎理論研究中，它始終起著先導的作用。
地球物理方法是指通過觀測地球周圍及地球表面和內部物理場的空間和時間分布規律，研究地球內部結構、構造和物質狀態的一系列方法技術。因此，要了解地球動力學研究的地球物理方法，需要先了解地球的地球物理特徵。
2 有關地球的地球物理特徵
從研究地震波傳播得到的結果
地震和地震波，地球的速度結構，地殼（大陸 海洋），地幔（莫霍面 上地幔下地幔），地核（核幔邊界 外核 內核邊界 內核）。
重力場
重力和重力異常，重力異常的分布（大陸地區、海洋地區，全球范圍）。
地應力
概述，應力測定，應力與地震效應，地貌和應力，全球應力分布。
地熱場
地表熱流測量，地溫分布。
電磁效應
地磁場，古地磁，極性倒轉，電效應。
地球化學
地殼的地球化學，地幔的地球化學，地核的地球化學。
3 現代地球物理探測技術在大陸動力學研究方面的應用
近垂直地震深反射法
方法原理，特點，應用。
深地震測深（廣角反射剖面探測）
方法原理，特點，應用。
寬頻地震探測（天然地震探測）
方法原理，特點，應用。
大地電磁測深
方法原理，特點，應用。
衛星重、磁測量
方法原理，特點，應用。
地熱測量
方法原理，特點，應用。
參考文獻
傅承義，陳運泰，祁貴仲.1985.地球物理學基礎.北京：科學出版社
黃懷曾，吳功建等.1994.岩石圈動力學研究.北京：地質出版社
周濟元，林盛表等.1994.深部地質與地球物理探測現狀與發展.北京：地質出版社
張炳熹，洪大衛等.1997.岩石圈研究的現代方法.北京：原子能出版社