《勘探地球物理學基礎》習題解答第一章磁法勘探習題與解答（共8題）1、什么是地磁要素？它們之間的換算關系是怎樣的？解答：地磁場T是矢量，研究中令x軸指向地理北，y軸指向地理東，z軸鉛直向下。地磁場T分解為：北向分量為X，東向分量為Y，鉛直分量為Z。T在xoy面內的投影為水平分量H，H的方向即磁北方向，H與x的夾角（即磁北與地理北的夾角）為磁偏角D（東偏為正），T與H的夾角為磁傾角I（下傾為正）。X、Y、Z，H、D、I，T統稱為地磁要素。它們之間的關系如圖1-1。圖1-1地磁要素之間的關系示意圖各要素間以及與總場的關系如下：，，，，，，2、地磁場隨時間變化有哪些主要特點？解答：地磁場隨時間的變化主要有以下兩種類型：（1）地球內部場源緩慢變化引起的長期變化；（2）地球外部場源引起的短期變化。其中長期變化有以下兩個特點：磁矩減弱：地心偶極子磁矩正在衰減，導致地磁場強度衰減（速率約為10～20nT/a）。磁場漂移：非偶極子的場正在向西漂移。（且是全球性的，但快慢不同，平均約0.2o/a）。短期變化有以下兩個特點：平靜變化：按一定的周期連續出現，平緩而有規律，稱為平靜變化。地磁場的平靜變化主要指地磁日變。擾動變化：偶然發生、短暫而復雜、強弱不定、持續一定的時間后就消失，稱為擾動變化。地磁場的擾動變化又分為磁暴和地磁脈動兩類。3、地磁場隨空間、時間變化的特征，對磁法勘探有何意義？解答：在實際磁法勘探中，一般工作周期較短，主要關心的是地磁場的短期變化，即地磁日變化、磁暴以及地磁脈動。在高精度磁測中，地磁日變化是一種嚴重干擾，一般在地面磁測、航空磁測過程中設有專用儀器進行地磁日變觀測，以便進行相應的校正，稱為日變改正。但在海上磁測時，為了提高測量精度必須提出相應的措施，消除其日變干擾場。在強磁暴期間，應該暫停野外磁測工作，避免那些嚴重的地磁擾動覆蓋在地質體異常之上。地磁脈動可以在具有高電導率的地殼層中產生感應大地電磁場，可以作為磁測的激發場。通過測量其大地電流，可以確定地殼層的電導率及其厚度等，以解決某些地質、地球物理問題。4、了解各類巖石的磁性特征對磁法勘探的有什么意義？解答：磁法勘探是以地殼中不同巖（礦）石間的磁性差異為基礎，通過觀測和研究天然磁場及人工磁場的變化規律，用以查明地質構造和尋找有用礦產的地球物理勘探方法。因此，在磁法勘探前必須了解各類巖（礦）石的磁性參數，以分析總結工作區是否具備磁法勘探的工作前提，為工作方法的選擇提供依據；另外，了解工作區各類巖（礦）石的磁性差異、差異大小、分布規律以及成因也是磁法勘探工作的布置和磁測成果資料的解釋的重要依據。異常的大錯動等。（2）在區域地質調查中的應用。如劃分地質構造單元，確定隱伏斷裂位置，劃分成礦帶，確定成礦遠景區，指出找礦方向，劃分不同巖性區等；（3）在油氣田勘查中的應用。研究區域地質構造，預測油氣遠景區；研究沉積蓋層內部構造；根據油氣藏上的磁異常的形成原因直接尋找油氣藏等。（4）在礦產勘查中的應用。根據磁性與礦體的關系，直接尋找磁鐵礦，根據礦體與構造的關系以及礦物的伴生關系，或利用礦體與圍巖之間的磁性差異間接尋找多金屬礦或非金屬礦產等。（5）磁法勘探的其它應用。如考古中尋找古陶器，在地熱勘探中研究地熱源，在海底探測沉船等。第二章重力勘探習題與解答（共8題）1、什么是重力？為什么重力大小會隨緯度變化？重力勘探中的重力與物理學中的重力有什么不同？解答：重力是物體受地球的引力和慣性離心力的矢量和。由于隨緯度的不斷增加，物體所受的慣性離心力（地球自轉引起）逐漸減小，導致重力不斷增加；另一方面，由于地球是赤道部位略微凸起，兩極部位略微扁平的不規則橢球體，物體所受引力會從赤道到兩極略有增加。故重力大小會隨緯度增加而增大。重力勘探中，習慣將重力場強度簡稱為重力，重力勘探是測量重力場的強度，即物理學中的重力加速度。而物理學中的重力是物體受地球的引力和慣性離心力的矢量和，是一種力。2、什么是重力異常，重力異常產生的本質是什么？解答：地面測點的重力值與該點的正常重力值之差稱為重力異常。重力異常的實質是由于地球內部物質（特別是組成地殼物質）密度分布不均勻引起的測點觀測重力值與正常重力值的變化。或由于地球內部密度不均勻，導致同體積的物質具有剩余質量，該剩余質量對測點處產生的附加引力作用，該附加引力與正常重力疊加在一起，導致測點的重力值偏離正常重力值，產生異常。通常認為重力異常是由于剩余質量產生的附加引力在正常重力方向上的投影。3、巖礦石的密度受哪些主要因素影響？解答：巖礦石的密度是指在自然蘊藏條件下單位體積巖（礦）石的質量。金屬礦物的密度一般大于非金屬礦物的密度；巖漿巖和變質巖的密度大于沉積巖；沉積巖本身密度變化也很大。一般而言，不同類型的巖（礦）石有不同的密度值；同類巖（礦）石在不同的條件下也會有不同的密度。巖（礦）石的密度主要受礦物成分及含量、孔隙及充填物，以及其承受的壓力等因素影響。4、實測重力資料需要做哪些必要的校正，各項校正有何意義？解答：實測重力資料通常需要做高度校正、中間層校正、地形校正、緯度校正。各項改進的意義如下：高度校正：消除測點相對于基點的高程差而造成的重力數值變化。中間層校正：消除測點基準面與基點基準面之間水平中間層的重力影響；緯度校正：消除正常重力測量值因緯度不同而引起的重力變化，實現緯度一致性而進行的校正稱為緯度校正，也稱為正常場校正。地形校正：根據實際地形起伏情況，求出測點基準面以上因地形導致的質量盈余及以下的質量虧損對測點的重力觀測值的影響。5、什么是布格重力異常？解答：觀測重力差值經過正常場校正、地形校正和布格校正之后得到異常稱為布格重力異常。6、如何理解區域異常和局部異常？解答：在疊加異常中，由深部或區域性地質因素引起的，通常具有范圍大、幅度大、變化平穩的特征，這樣的異常常被稱為區域異常；相比之下，由具體或特定研究對象引起的異常，一般具有異常范圍小、幅度小、變化比較明顯的特征，這樣的異常稱為局部異常。由于局部異常是從疊加異常中去除區域異常后剩余的部分，因此也稱為剩余異常。區域異常和局部異常是隨研究任務而定，一般沒有截然的評價標準。例如，在沉積盆地內研究蓋層構造時，蓋層構造引起的異常為局部異常，盆地基底起伏以及更深、更大范圍的地質因素所引起的異常統統視為區域異常；在研究成礦條件或礦產勘探時，礦體本身的異常為局部異常，大范圍的背景異常為區域異常。7、重力異常資料解析延拓的目的意義及效果如何？解答：重力異常的延拓分為向上延拓和向下延拓，其目的在于分離水平方向和縱向多個疊加異常。（1）向上延拓：將重力異常換算到觀測平面以上某個平面上的過程稱為向上延拓。向上延拓能有效壓制淺部或局部干擾異常，相對突出深部因素或區域因素引起的異常；（2）向下延拓：將重力異常換算到觀測平面以下某個平面上的過程稱為向下延拓。向下延拓有利于突出淺部地質因素引起的異常，相對抑制深部或區域因素引起的異常。8、布格重力異常平面圖上識別斷裂構造的特征有哪些？解答：在布格重力異常平面圖上識別斷層主要根據以下幾個特征：（1）重力異常的線性重力高與重力低之間的過渡帶；（2）重力異常等值線封閉區軸線明顯錯動的部位；（3）串珠狀異常的兩側或軸部所在位置；（4）重力異常等值線在某部位有明顯分界線且兩側特征明顯不同；（5）重力異常等值線封閉區等值線突然變寬或變窄的部位；（6）重力異常梯級帶等值線同形扭曲的部位。第三章電法勘探習題與解答（共12題）1、電法勘探有哪些方法分類？解答：電法勘探有很多不同的分類方法。依據地球物理場的性質劃分，電法勘探可以分為傳導類方法和感應類方法，其中傳導類電法如直流電阻率電法，激發極化發，自然電場法，充電法；感應類電法主要是依據電磁感應為基礎的電磁法。根據場源的性質劃分，又可分為天然場源電法和人工場源電法；根據探測對象的物理性質劃分，又可以分為電阻率法，激發極化發，自然電場法，電磁法。依據探測信號的類型分，又可以分為交流電法和直流電法。依據信號隨頻率和時間的變化特征分，又可以分為頻率域電法（即研究大地穩態響應隨頻率變化的方法）和時間域電法（即研究大地穩態響應隨時間變化的方法）。2、自然電場是怎樣形成的？解答：自然電場的形成是多方面的原因共同作用的結果。通常認為有以下三種主要因素：成因一：電子導體與圍巖溶液間的電化學作用。導電礦體處于潛水面附近，潛水面上方的氧化環境，氧化劑俘獲電子，使導體內部上端顯示正電；潛水面下方的還原環境，還原劑釋放電子，使導體內部下端顯負電；良導體處于極化狀態（自然極化狀態），其表面雙電層分布不均勻，形成自然電場。成因二：巖石中地下水運移的電動效應形成過濾電場。在自然條件下，巖石或黏土顆粒對水溶液中負離子有吸附作用，導致巖石顆粒與溶液間形成雙電層。當地下水靜止時，整個系統呈電性平衡，不產生外電場；當地下水流動時，帶走溶液中的部分正離子，水流上游有多余的“負離子”，水流下游有多余的“正離子”，形成電位差，從而形成自然電場，這種電場被稱為過濾電場。成因三：巖石中顆粒間不同濃度溶液離子的擴散作用形成擴散電場。自然界中，巖礦石所含水溶液的濃度不同，在兩種水溶液的接觸面時會發生擴散現象。由于正、負離子的擴散速度不同，使兩種不同離子濃度的溶液分界面上分別含有過量的正離子或負離子，而形成電位差。這種由擴散作用引起的自然電場稱為擴散電場。3、電阻率與視電阻率有什么區別？解答：在物理學中，將單位長度、單位截面積的材料的電阻大小稱為該材料的電阻率。電阻率與導體的長度、橫截面積等因素無關，是導體材料本身的電學性質，由導體的材料決定。在地球物理勘探中，由于地下巖（礦）石電性分布不均勻（有兩種或兩種以上導電性不同的巖石或礦石）或地表起伏不平時，若仍然按均勻水平大地條件的電阻率測量方法和計算公式求得的電阻率稱為視電阻率，用符號ρs表示。視電阻率既不是地下某一地質體的電阻率，也不是巖石的背景電阻率，而是電場有效作用范圍內所有介質電阻率的綜合影響值，其單位和電阻率相同，為Ω·m。4、中間梯度裝置、聯合剖面裝置、對稱四極裝置各自有哪些優點？解答：中間梯度裝置特點為：采用四極AMNB裝置，A、B供電,固定不動；M、N兩電極測量，MN=(1/50～1/30)AB，M、N在AB中部(1/2～1/3)AB范圍內同時移動，逐點進行測量，測點為MN的中點。優點：一條線供電，多條線同時測量，供電電極固定，工作效率高；對高阻脈狀體有良好的勘探效果。聯合剖面裝置的特點為：C極固定，為無窮遠極，測量時A、M、N、B間保持距離不變，四個極沿測線同時移動，測量時分別為A和B供電，逐點進行測量，測點為M、N的中點O。優點：可以獲得兩條ρs曲線，對低阻脈狀體具有較好的探測效果，可以根據交點或曲線的特征判斷脈狀體的頂部位置和傾斜方向。對稱四極裝置的特點為：A、B、M、N四個電極排列在一條直線上，且相對于MN的中點O左右對稱分布，AO=BO，NO=MO；A和B供電，M、N電極測量。優點：可變換為復合對稱四極，用來研究同一剖面上兩種不同深度范圍內導電性有差異的地質體的分布情況。5、電剖面法與電測深法的勘探目的有何不同？解答：電剖面法：是在測量過程中保持AB供電相對位置不變，使整個或部分裝置沿測線移動，逐點觀測，以了解某一深度范圍內不同電性體沿水平方向的分布情況。電測深法：是在同一觀測點上，通過逐次擴大供電電極距AB，使探測深度逐漸增大，以此來得到觀測點下方，沿垂直方向上由淺到深視電阻率ρs變隨深度化情況。6、常見的電測深曲線分為哪些類型？解答：視電阻率ρs隨供電極距（AB/2）變化的曲線稱為電測深曲線。常見的電測深曲線有G型、D型、H型、K型、A型、Q型等。其中G型、D型為二層地電斷面的測深曲線；H型、K型、A型、Q型為三層地電模型的測深曲線。它們的曲線特征和對應的地電斷面如下圖3-1：圖3-1視電阻率測深曲線和相應的地電斷面模型四層地層電阻率測深曲線用兩個代表三層測深曲線的相應字母組合表示,分別代表由淺到深1、2、3、4層，其中第一個字母表示1、2、3層，第二個字母表示2、3、4層，共有八種組合方式。四層以上類推。7、充電法的有哪些主要優勢和缺點。解答：充電法是根據充電體與圍巖之間的電性差異，向充電體（良導體）充電，是充電體變為一個等位體，通過研究充電體及其周圍電位或電場分布特征，以解決某些地質問題的一種電法勘探方法。是以巖礦石的電阻率差異為基礎的一種直流電法勘探方法，是一種電位勘探方法。該方法的優點是：測量簡單，儀器輕便，異常簡單，資料解釋簡單，可以直接判斷異常體位置與形態。缺點是：需要有露頭，充電體必須導電性良好；埋深不能太深且要有一定的規模。8、激發極化法與電阻率法的相比具有哪些異同點？解答：激發極化法與電阻率法的相比有很多相同之處，也存在許多不同點，主要表現如下：相同點：（1）電阻率法的勘探裝置激發極化法均可使用；（2）兩者都屬于人工源類電法勘探方法；（3）都是通過測量電位差實現觀測的。不同點：（1）激發極化法是根據巖（礦）石的激發極化效應差異為基礎的一種電法勘探方法；電阻率法是以巖（礦）石間的電阻率（導電性）差異為基礎的一種電法勘探方法；（2）激發極化異常基本不受地形因素影響；電阻率異常受地形因素影響較大；（3）激發極化法觀測過程中需要觀測總場電位差和二次場電位差；而電阻率法只需要觀測一次場電位差或總場電位差即可；（4）激發極化法可以實現時間域觀測，也可實現頻率域觀測；而電阻率法一般只有直流電阻率法，即時間域觀測；當觀測不同頻率條件下的電阻率響應稱為復電阻率法，也稱為頻譜激電法，依據柯爾-柯爾模型求取相應的參數。9、激發極化法的有哪些優點，又有哪些不足之處？解答：激發極化法是一種重要的礦產勘探方法，具有如下優點：（1）不僅能發現致密塊狀金屬礦體，還能用于尋找浸染狀礦體；（2）能區分電子導體和離子導體產生的異常；（3）地形起伏不會導致視極化率的假異常。激發極化法的主要缺點為：（1）不能有效區分有意義的礦致異常和無工業價值的礦化（如黃鐵礦化、炭質化或石墨化巖層）巖層產生的激電異常；（2）電磁藕合干擾給交流激電法資料的解釋帶來困難。10、什么是電磁法勘探？它是依據的物理原理是什么？解答：電磁法勘探在以地殼中巖礦石的電性（導電性、介電性）和磁性差異為基礎，通過觀測和研究電磁場空間與時間的分布規律，從而尋找地下有用礦產或解決地質問題的一組電法勘探分支方法。電磁法勘探主要以電磁感應為原理實現勘探的。11、定源法和動源法場采用什么樣的測量裝置，各有什么優點？解答：定源法主要以長接地電纜或大回線為激發源；動源法常采用電磁偶極剖面裝置。大回線定源法其回線的中心部位磁場近似均勻，二次場振幅與礦體產狀密切相關，產狀平緩時通過的磁力線數目多，二次場強度大，故對探測產狀平緩的礦體效果好；增大線框的范圍可以增加勘探深度。磁偶極動源法主要采用兩個線圈保持一定距離，一發一收，兩個線圈同方向時接收線圈測量總場；當發射水平，接收線圈直立時測二次場（純異常）；對探測陡傾的礦體效果好。12、電磁法的主要優點和存在問題有哪些？解答：電磁法的主要優點：（1）無論建立場和觀測場都可以使用不接地裝置，環境適應性強；（2）可實現航空快速觀測，提高工作效率；（3）不依賴傳到電流，圍巖不均勻和地形起伏對異常影響小；（4）能發現高阻覆蓋層下的金屬礦體；（5）也能用于尋找磁性礦體。電磁法存在的主要問題：（1）各種因素引起的異常可能相互干擾；（2）受人文干擾影響大；（3）不能尋找高阻巖脈或浸染狀礦體；（4）很難分辨低阻礦體和含水低阻帶。第五章放射性勘探習題與解答（共6題）1、什么是放射性？什么是放射性勘探？解答：不穩定的核素變化為穩定核素的過程稱為衰變，衰變的過程會釋放出射線，我們將原子核可以發生衰變的性質稱為放射性。放射性勘探是以地殼中不同巖（礦）石中天然放射性元素含量以及種類，或在人工放射源的激發下巖（礦）石核輻射特征差異為基礎，通過觀測和研究放射性元素所放出的射線強度、氣態濃度或其輻射能譜特征，用以查明地質構造和尋找有用礦產的物探方法。2、天然放射性元素發生衰變可放出哪幾種射線，在放射性勘探中主要研究它們與物質的哪幾種作用？解答：天然放射性元素發生衰變可放出三種射線，α射線：帶正電的粒子，實際是氦原子核；β射線：帶負電的粒子，高速電子；γ射線：高能電磁波，不帶電，波長極短，稱為光子。它們與物質的作用可以歸結為以下三類：電離作用：射線通過物質時，把部分能量傳遞給原子中的殼層電子，使其成為自由電子，同時原子變為帶正電的離子，形成離子對。三種射線的電離作用能力為α：β：γ=10000:100:1。熒光作用：射線射到某些物質表面上時，能使物質發出熒光或磷光，從而利用熒光分析儀或閃爍計數器探測這些射線。穿透作用：α粒子入射后完全停止下來的距離，β射線或γ射線幾乎完全被物質吸收是的介質的厚度，分別稱為各自的射程。射程越大，穿透能力越強。三種射線的穿透能力為α：β：γ=1:100:10000。放射性勘探中主要研究射線的熒光作用和穿透作用。3、伽馬射線與物質作用時有哪幾種主要效應，各是什么含義？解答：伽馬射線與物質作用時主要有以下三種效應：光電效應：當入射γ射線的能量較小時，光子同(整個)原子作用，把自己的全部能量傳遞給原子,原子的殼層中某一電子獲得動能克服原子束縛，成為自由電子，稱為光電子，入射γ射線本身消失，這種效應稱為光電效應。康普頓-吳有訓效應：當入射γ射線能量較大時，與原子中的殼層電子發生彈性碰撞，γ光子將部分能量傳遞給電子，自己改變方向繼續運動，同時有反