地球物理测量方法主要有哪些

1. 地球物理测井，主要有哪些方法以及原理

地球物理测井主要手蚂档有电法测井，用电阻等于电压除以电流的原物州理测。声波测井，主要是根据岩石的声学特性来测井，声波里面包含超声等测井毕乱。核测井主要是根据元素在自然状态或者被外界放射性物质激发后的核反应原理测井。核磁共振测井，主要是利用氢元素被磁化后到恢复原状态的时间等特性来测井，能有效测量孔隙度，流体等。电磁波测井，主要是根据法拉第电磁感应原理测量地层的电导率。主要的测井方法就这些。

2. 地球物理探测方法组合

目前，水文地质物探采用的方法主要有：直流电法、电磁法、弹性波法、地球物理层析成像、放射性法、微重力测量等，在岩溶地区寻找地下水常用的方法有直流电法和电磁法(表3-3)。

表3-3 岩溶水地球物理探测基本方法的适宜性一览表

续表

根据各种物探方法的特点，结合西南岩溶石山地区的适用条件，遵循经济有效、简便快捷、先进适用的原则，作者针对天然出露的岩溶水源地和隐伏的岩溶水源地勘查的需要，结合物探方法技术试验的要求，选择了多种物探方法组合进行地球物理探测方法技术试验。

3.3.2.1 天然出露的岩溶水源地

由于此类型岩溶水已有出露点，适宜选择精度高、分辨率强、勘探深度不大的物探方法，主要目的是查明工程地质条件，为开发工程建设提供技术依据。常用的有高密度电阻率法、自然电位法、充电法、视电阻率测深法、地质雷达等。

本次试验选择皮家寨岩溶大泉实验点开展工作，综合考虑技术适宜性与经济成本，选用了高密度电阻率法、视电阻率测深和地质雷达3种勘探方法。首先采用高密度电阻率法剖面进行面积性控制，配伍查明岩溶管道分布位置、走向与连通情况；然后在低阻异常地段布置适量的视电阻率测深点，为定量解释提供依据；同时在拟建束流调压壅水工程地段布置了地质雷达剖面，探查浅表盖层结构及稳定性。

3.3.2.2 隐伏的岩溶水源地

这类水源地的物探勘查目的主要是：圈定赋水空隙及富含水段的埋藏分布位置，指导勘探钻孔的布置，提高钻孔成井率和合理设计钻探工程。

该类型含水层具有一定的埋深，适宜选择精度高、分辨率强、有一定勘探深度的物探方法，常用昌基的有视电阻率测深法、激发极化法、电阻率剖面法、核磁共振法、阵列式电磁法等，对表层带富水块段还可采用地质雷达探测。

本次试验选择了大衣村、万亩果园、三家村、大兴堡和丁合村共5个饱水带富水块段实验点开展工作，综合分析方法技术的有效性和经济成本，主要选择了视电阻率测深、激电测深及核磁共振3种方法。实施程序为：首先进行视耐卖谨电阻率测深剖面进行面积性控制，于有利地区进行十字测深、环形测深和激电测深，同时布置核磁共振测深点，确定探测天线围成的小面元内的富水程度，在探测出最为富水的小面元内，再用加密的视电阻率测深法进行测量，进一步确定岩溶储水空间的埋藏分布位置，提高钻孔定位的精度。

纳堡村表层带富水块段实验点，布置了多条地质雷达剖面探测，为庭院式供水浅井的先导孔布置提供了重要依据。

3. 地球物理测井包括哪些方法

油气田的地球物理法包括地球物理勘探和地球物理测井。地球物理勘探已在前一节中做了介绍，本节将介绍地球物理测井方法，简称测井。

地球物理测井已广泛应用于石油地质勘探和油气田开发过程中。应用测井方法可以划分井筒地层剖面、确定岩层厚度和埋藏深度、进行区域地层对比，还可以探测和研究地层的主要矿物成分、裂缝、孔隙度、渗透率、油气饱和度、倾向、倾角、断层、构造特征、沉积环境与砂岩体的分布等参数，对于评价地层的储集能力、检测油气藏的开采情况、精细分析和研究油气层等具有重要的意义。

目前，常用的测井方法主要有电法测井、声波测井和放射性测井等。

一、电法测井不同岩石的导电性不同，岩石孔隙中所含各种流体的导电性也不同。利用该特点认识岩石性质的测井方法称为电法测井。电法测井包括自然电位测井、电阻率测井和感应测井等。

1.自然电位测井1)基本原理自然电位测井是根据油井中存在着扩散吸附电位进行的。在打井钻穿岩层时，地层岩石孔隙中含有地层水。地层水中所含的一定浓度的盐类要向井筒内含盐量很低的钻井液中扩散。地层水所含的盐分以氯化钠为主，钠离子带正电，氯离子带负电。由于氯离子移动得快，大量进入井筒内钻井液中。致使井内正对着渗透层的那段钻井液带负电位，形成扩散电位。而这种电位差的大小与岩层的渗透性密切相关。地层渗透性好，进入钻井液里的氯离子就多，形成的负电位就高；地层渗透性差，氯离子进入钻井液里就少，形成的负电位就低。因此，含油渗透层在自然电位曲线上表现为负值，而不渗透的泥岩层等则显正值(图3-2)。

图3-8判断油气水层的测井资料综合解释

另一方面要对测井以外的资料(如该井的钻井、地质和工程资料等)进行综合分析和解释，搞清楚油层、气层和水层的岩性、储油物性(孔隙度和渗透率)、含油性(含油饱和度、含气饱和度或含水饱和度)等。

思考题

1. 什么叫油气田？什么叫含油气盆地？

2. 区域勘探和工业勘探分别可划分为哪两个阶段？

3. 地球物理勘探法主要包括哪些方法？简述各种方法的基本原理。

4. 地球化学勘探法的主要原理是什么？具体包括哪些方法？

5. 地质录井包括哪些方法？

6. 地球物理测井主要包括哪些方法？分别主要有哪些用途？

7. 简述声波测井的基本原理。

4. 地球物理方法介绍

地球物理勘查方法简介【1】

地球物理勘查简称物探．是地球物理学的一个分支。它是以物理学理论为基础，以地球为主要调查研究对象；具有快速、遥测、信息量大等特点，较易吸收现代科学技术，是深部地质调查的基本方法，也是矿产资源勘查、评价不可缺少的手段。基于物理学的原理、方法和顷态散观测技术，物探方法一般划分为：磁法、重力法、电法（含电磁法）．弹性波法（含地震法和声波法）．核法（放射性法）、热法（地温法）与测井等7大类，和地面，航空、海洋，地下4个工作空域。

地震勘探技术

地震勘探是地球物理勘探中重要的方法之一，它具有高精确度、高分辨率，探测深度一般为数十米到数千米。目前的石油、天燃气和煤探井孔位的确定均以地震勘探资料为重要依据，在水文工程地质调查、沉积成层矿产的勘查、城市活断层探测以及地壳测深等工作中，地震勘探也发挥着越来越重要的作用。最新的研究成果表明：对于不规则块状硫化物金属矿体，采用散射波地震方法能够开展非沉积型金属矿勘查。

地震勘探的物理基础是岩石的弹性差异。地震勘探就是通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中的传播情况，查明地下地层和构造的分布，为寻找矿产资源、探测城市活断层及其它勘探目的服务的一种地球物理勘探方法。

地震勘探方法比较复杂，其基本原理可用回声测距来说明。当我们前面不远处有一座直立的高山时，为了解我们到高山的距离，简单的办法是大喊一声，测定我们从发声开始到耳朵听到回声的时间，根据声音在空气中传播的已知速度，就可以计算出高山离我们的距离。用地震勘探方法探测埋藏在地下的目标，其原理大体也是这样，只不过是地下岩层和土壤要比空气不均匀的多，因而地震勘探也远比回声测距困难复杂的多。

根据地震方法的特点，地震勘探需要在背景比较平静的环境下开展，为使该方法技术能够在城市强干扰条件下开展工作，物化探所研究开发出了抗干扰高分辨率地震勘探技术，解决了常规地震勘探方法无法解决的地质问题。

物化探所长期从事弹性波场探测和复杂条件下地震方法技术的研究和勘查工作，拥有先进的地震仪器配套设备和专用地震数据处理软件。主要研究和服务领域包括：城市活断层探测、重大基础建设工程选址勘查、水文工程地质调查、地质灾害防治工程勘查、金属矿勘查、煤田和浅层油气地震勘雀氏探等。

电法勘探技术

电磁法勘探技术，是以天然电磁场/人工建立电磁场为源场，采用相应的观测仪器和工作手段，实现对地下介质电性特征的探测，并结合地质背景，经综合分析，最终达到对探测目标（如断裂构造、多金属矿资源、地下水及地热资源、油气资源等）信息资料的获取。

由太阳、磁层、电离层、大气层与地球间相互耦合作用等自然条件所形成的电磁场为天然电磁场，而通过发射装置所建立的电磁场为人工电磁场。在地球物理勘探中，通过观测天然及人工电磁场进行资源勘查和解决地质问题的方法有：音频大地电磁测深法（AMT）、大地电磁测深法（MT）、可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM）、激发极化法（IP、SIP、CR）、甚低频法（VLF）、自然电位法（SP）、大地电场岩性测深技术等。不同的电磁法技术从不同侧面来获取

地下地质体的电性信息（电阻率信息、激电信息等），在复杂地形、地质条件下的资源勘查，应采用多方法技术相结合，以获取由浅至深的电磁法多参量数据信息，为资源勘查提供详实的地球物理资料。

电磁法勘查技术，在仪器研制、数据处理、反演解释上不断取得新的进展。如国外开发了GDP32、V8、TEM67等多功能电磁法系统，物化探所研制了天然与人工电磁场结合互补的阵列电磁法综合探测系统（DEM-Ⅲ）、瞬变电磁系统（IGGETEM-20）等，并开发了实用的一、二维正反演解释技术。电磁法勘查技术已广泛应用于多金属矿资源、地下水地热资源、油气资源的勘查工作中，并取得显着的应用效果。

磁法勘探技术

地球表面和周围存在的磁场，称为地磁场。地球物理勘查中的磁力勘查或磁法，是涎生最早、应用范围最广的一类物探方法。它是闭芹以地下岩（矿）石的磁性（磁化率和剩余磁化强度）为基础，通过观测研究其恒稳磁场（静磁场）的空间分布，变异特征，获取有用信息；进行地质调查、找矿勘查，预报地震等。根据其数据采集的空域，又分为地面磁法和航空、海洋．井中磁测。在我国金属矿物探中，大都把磁法作为直接找矿或间接找矿综合物探方法中的一种，特别是在磁测精度提高之后。磁法的应用和发展主要以数据采集和处理、反演技术的进步为基础。在数据处理、反演技术方面，我国基本和国外同步发展。我所成立初期，研究创立的适合我国中低纬度地区的斜磁化条件下磁测资料解释理论，当时具有国际领先水平；其中斜磁化条件下旋转和三轴椭球体磁异常理论曲线图册，是我国物探使用计算机的开端。此外，对于复杂磁异常的处理解释，和空间域、波数域位场资料处理方法，以及一些特殊的反演方法，人机交互任意形体可视化正、反演技术等研究，有许多创新和发展。

物化探所现拥有自行研制的Y12航空物探（电／磁）综合站系统、CZJ-1井中质子磁力仪，和多台GSM19T质子磁力仪、G-858铯光泵磁力仪，并成功的开发了磁法资料三维解释技术。可承担地面、航空磁法勘查和调查的各类科研、生产等技术服务工作。

重力勘探技术

地球的引力和自转产生的离心力，其合力称为重力。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（矿）石密度横向差异的重力变化，用以提供构造和矿产等地质信息，进而作出定性、定量的解释推断。这种在地表上引起的重力变化，称之为重力异常；其规模、形状和强度，取决于具有密度差的物体大小，形状及深度。

重力法可应用于油气、煤炭、金属非金属矿及地下水勘查和区域、海洋、深部及环境调查等领域。需采用灵敏度高、精度高、适合复杂工作环境的专门仪器进行采集数据。

我所重力法的应用研究已有近五十年的历史，承担过多项矿产勘查和地质调查任务，参与了“区域重力资料整理、处理和成图自动化系统”研究，编制出版了1:250万和l:400万全国重力图；研制成功浅海重力测量系统；开展过航空定点重力测量系统试验。在重力异常分离、增强及处理方面，提出了：小波变换多尺度分析、三度体重力归一化总梯度算法、优化滤波等方法，并基本完成了自动迭代三维反演与体视化成像技术。现拥有Lacoste-G型、CG-5、CG-3型高精度重力仪，和海底高精度重力测量系统；可承担地面、浅海重力勘查和调查的`各类科研、生产等技术服务工作。

EH4电磁系统和高密度电法联合找矿效果好

最新统计数据表明，某单位运用EH4和高密度电法仪，短短三年间在覆盖区和危机矿山深部，成功探获黄金资源量100余吨。

EH4全称StratagemEH4电磁系统，是基于电磁原理的一种地球物理探矿手段，垂直探测深度超过1000米，用于确定矿化系统深部宏观的构造格架和产状。可直接对野外测量数据进行二维处理及EMAP修正。EH4测量的低阻异常带反映的是导矿、容矿通道。

StingSwift高密度电法仪，是目前国际上最先进的高密度电法仪之一，可同时进行充电率参数、激发极化法测量，其分辨率更为细致，主要用于探明170米深度以上地质体的三维空间形态，能直观、形象地反映出地下电性分布断面，为工程验证提供可靠的设计依据。

不同地质体之间的电性差异，提供了EH4、高密度电法仪测量的物性前提。通过典型剖面实验与实际地质剖面对比，提取岩石、矿石的电阻率和充电率，参照该地区物性数据库有关参数，建立矿区物探数据／图像地质解释的地质—地球物理模型。 2006年，针对哈西金矿区8号脉仅限于地表浅部工程控制，对其深部延伸情况不甚了解的情况，他们通过EH48条剖面、高密度电法5条剖面的测量工作，证明在两条规模较大的高阻带F1、F2中间夹有一条连续性较好的相对低阻带F3，沿走向贯穿测区东西，深度在500米以上，推测为低阻破碎蚀变带。F1规模大，产状较陡，延深400米～1000米以上，地质上对应为硅化较强、夹石英脉的奎依汗断裂位置，与EH4测量吻合较好。另外，与F3对应有连续性较好的充电率高值异常J1，推测为破碎蚀变带和成矿的有利部位。

综合地球物理勘查结果认为，哈西金矿区8号脉产出于－400线～1100线之间破碎带夹石英脉及硅化较强F1相对高阻带中，经地质工程验证，证实了F3破碎蚀变带的存在，采样化验Au品位16×10－6。

高密度电法和EH4测量技术具有互补性和相互验证性，对深部地质体的物理属性具有强大的探测能力，通过与地质研究的有机结合，能够有效开展隐伏矿定位预测。

综合地球物理方法及应用【2】

一、物探的工作地位和作用

为了加速经济建设，特别是基础建设，国家对各种矿产资源、水资源的需要量是巨大的，而且每年都在增长，同时人类活动对于资源和环境的改造和破坏也是惊人的。查明地下资源，合理的开发资源和保护环境是当前紧迫而又繁重的任务。工业、国防、城市供水、矿区排水工程等对地质工作提出了更多的要求。国家的各种基本基础建设项目——铁路、公路、水坝、水电站、桥梁、港口、厂房及国防设施皆要求快速的、可靠地提供地质资料以及建设工程质量评价。因此，必须加速地质和环境的工作步伐，为促进国民经济的飞速发展当好侦察兵。实践证明，大胆地、合理地使用地球物理勘探方法，可以多、快、好、省地解决有关地质工程、环境工程、工程质量中的许多问题。

综合地球物理方法，就是指地球物理勘探方法，简称为“物探”，传统的表述是用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门学科。它是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助一定的装置和专门的探测仪器测量其物理场的分布状况，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关的地质资料推断出地下一定深度范围内地质体的分布规律，为钻探工作提供重要依据。物探正日益广泛的应用在各种工作中，并占有显着地地位。

根据所研究的天然和人工物理场的不同，地球物理勘探领域又分为几个大类：根据需要和可能，其物理场的探测空间又是十分广阔的，包括遥感、航空、地面、地下海洋物探等。常用的物探方法有：

研究岩土弹性力学性质的地震勘探、声波、超声波探测技术，可统称为震波勘探；

研究岩石电学性质及电场、电磁场变化规律的电法勘探；

研究岩（矿）石磁性及地球磁场，局部磁异常变化规律的磁法勘探； 研究地质体的引力场特征的重力勘探；

研究岩（矿）石的天然或人工放射性的放射性勘探；

研究物体热辐射场的特征的红外探测方法，等等。此外，随着科学技术的发展，许多新理论、新方法正在不断地被引进物探领域，如无线电探测技术、遥感技术、地质雷达、瞬变电磁、微重力、层析CT技术等等，为地球物理勘探的发展开辟了广阔的前景。

地球物理勘探方法的技术水平以及它在地质工作中应用的地质效果和经济效果是衡量地质工作现代化的水平的重要标志之一。

二、物探的任务、分类及在工程中的应用

为解决和普查石油天然气和煤田、金属矿床有关的地球物理勘探方法已发展到一个较高的水平，并积累了比较丰富的经验水文地质和工程地质物探工作是近几十年发展起来的新技术，因此水文地质及工程地质物探完全有可能很好的吸收和利用石油物探和煤田、金属矿床物探的技术成就和先进经验针对自身的特点，迅速的发展起来工程质量检测与评价和环境物探是现在社会发展所提出的，上世纪80年代提出，其发展趋势非常迅猛。

专业介绍

本专业培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究和应用基础研究的基本训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究能力，能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。业务培养要求：本专业学生主要学习地球物理学方面的基本理论和基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，掌握地球深部构造、地球物理工程、能源及矿产资源勘察等研究与开发的基本技能。

主要课程

地球物理学(地震学、重力学、地磁学、地电学)、高等数学、概率论,数学物理方程,线性代数,地球物理观测、地质学、连续介质力学、计算机及信息处理等。主要实践性教学环节：包括主要课程的实验和实习,如测量学实习等。野外地质实习、毕业实习等，一般安排6-12周。学习时间为期四年。

5. 　勘探地球物理方法

随着地质找矿工作的不断深入，许多产在地表和近地表的矿床已被发现，因此迫使人们必须依靠新的科学技术来寻找隐伏矿。过去常用的地球物理探矿方法有磁法、电法、重力法、放射性测量法和地震法等。近年来，在所采用的方法中，特别重视了探测深度大的各种物探方法，其中包括航空物探、地面物探和井中物探三大类。

1）航空地球物理勘探技术

（1）航空磁测

航空磁测是航空物探中最老的一种方法。由于电子技术、计算机技术和航空导航定位技术的发展，航空磁测目前仍然保持着旺盛的生命力和良好的前景。目前的航空磁测观测仪器由于采用了量子学原理的核旋和光泵磁力仪，其分辨率已提高到0.01nT，甚至达到pT级，仪器采样率也达到10次/s。

（2）航空电磁测量

航空电磁测量分频率域和时间域电磁测量两类。频率域电磁测量（FEM）的发展旦盯主要是采用多装置和多频率以提高方法的解释和分辨率；时间域电磁测量（TEM）为提高解释效果往往安装三组正交线圈。

传统的航空电磁法（AEM）在找矿方面曾经取得卓越的成效。其主要障碍是在寻找地表有良导性覆盖埋深百米以下的矿床时受到很大限制。据此，人们加强了大探测深度电磁系统的研究。主要途径一是提高发射功率和数据的现场处理能力李野，二是改变发射源的位置，即将发射机置于地面，研究新型的定源航空电磁系统。

（3）航空放射性（伽马能谱）测量

目前航空放射性测量已不仅仅是测量伽马射线总强度，而是进行伽马射线能谱测量，测量的谱道多达2048道。同时还开发了多种航空伽马能谱测量的处理软件，如宇宙射线、放射性时间、背景辐射、康普顿效应剥离、灵敏度和高度改正，以及求比值和F参数等进行各种滤波的软件。

（4）航空重力测量

由于把重力仪安装在飞机上观测时飞机的运动会严重改变观测的重力值，因此航空重力测量长期未能实现。与其他航空物探方法相比，航空重力测量的难度要大得多。但随着GPS技术、航空定位技术和计算机技术的迅速发展，航空重力测量也得到了进一步发展。人们把地面的重力仪安装在飞机上，利用单定位技术可求得各方向的加速度及其状态。通过软件可较精确地计算出飞机运动对重力观测值的影响并进行改正，以求得观测点的相对重力值。

2）地面物探方法

在地面物探方法方面，时间域电磁法（TEM）近年来有了很大发展。与直流电法和频率域电磁系统相比，时间域电磁系统的探测深度明显要大，垂直分辨率也高，易于探测到低阻覆盖下的良导矿体。地面电磁法的发展有两个显着特点：一是向轻便化、适用于矿产普查的天然场电磁法方向发展；二是向多功能方向发展，即一台电磁系统既能做直流电阻率、频率域和时间域激发极化法，又可做瞬变电磁法和天然场电磁法等。

80年代以来，加拿大和澳大利亚利用地面TEM发现了一系列隐伏矿，如赫利尔、埃洛伊斯、贝纳姆布拉和阿萨巴斯卡等。利用TEM法在中国寻找隐伏块状硫化物矿床中亦取得了良好效果。如在新疆阿尔泰南缘多金属成矿带的克因布拉克、铁木尔特和可可塔勒等矿床上，用TEM开展深部找矿，根据其结果布置钻孔，其见矿率很高。

金属矿地震方法在一些国家已发展起来。主要用于探测层状沉积矿床和与岩浆作用有关的矿床的构造填图和研究探矿要素。俄罗斯已出版了一套金属矿地震图册。加拿大和澳大利亚近年来也投入了较大的工作量，取得了实效。

原苏联研制开发的一系列地电化学方法，如元素存在形式法（MPF）、热磁地球化学法（TMGM）、部分提取金属法（CHIM）等，具有分辨率较高，探测深度大的特点，可直接用来寻找隐伏矿床。据报道，这些方法可在厚覆盖层（厚度达150m）和厚基岩（厚度达500m）条件下寻找深埋的隐伏矿，且受矿床类型、覆盖层厚度、成分、物理和化学性质的影响较小。这3种方法在原苏联已得到普遍推广和运用，取得了较好的找矿效果。近年来西方国家也开始注意这些方法。

3）井中物探方法

井中物探方法除了可获得井壁地质信息外，更主要的是可获得井壁四周和钻孔底部的信息，对发现井旁和井底的盲矿极为重要。井中物探方法主要有井中磁测法、无线电波法、井中激电法和井中充电法等，以井中脉冲电磁法在西方国家采用较多且找矿效果较佳。井中瞬变电磁法（DHTEM）的分辨率高，横向探测距离大（可模扰和达200～300m），特别适合于探测深部良导盲矿床。加拿大在勘查中使用了一种称之为UTEM的系统，能在深达3000m处探测到距钻孔300m以上的大良导体。加拿大近十多年来所发现的贱金属矿床，如温斯顿湖锌铜矿（埋深300m）、奥尔里索西斯铜锌矿（埋深600m）、林兹里铜镍矿（埋深1280m）和维克多铜镍矿（埋深2400m）等绝大多数都是盲矿矿床，几乎均是借助钻孔和井中物探方法发现的。在澳大利亚、北欧、原苏联和美国等国家和地区也屡有利用井中物探方法取得找矿成功的报道。

6. 地球物理勘探常用的方法有哪些

电法：自然电场法、充电法、电阻率测深、电阻率剖面法、高密度电阻率法和激发极化法；
电磁法：甚低频腊前轮、频率测深、电磁感应悔段法、地质雷达和地下电磁波法；
地轮信震波法和声波法：折射波法、反射波法、直达波法、瑞雷波法、声波法和声纳浅层剖面法