01采矿地球物理绪论.ppt

* * 采矿地球物理学概论 一、绪论 窦林名 教授 课程讲义 地球物理学，是一门以地球为研究对象的应用物理学。其中，对固体地球的研究，在本世纪六十年代以来，获得极大发展。它已成为地学，即地球科学的重要组成部分，并且渗透到地学中的许多分支。 采矿地球物理学是采矿科学中的一个新的分支，是利用岩体中自然的或人工激发的物理场来监测岩体的动态变化和揭露已有的地质构造的一门学科。采矿地球物理学的最大特点是在更深层次上认识地下岩层的特点及运动规律。 目前世界采矿业正广泛地应用着地球物理方法来解决采矿生产实际中的问题，而且应用范围将越来越广泛。可以预计，在二十一世纪，采矿地球物理方法将是采矿安全技术以及有益矿物的经济、高效开采方面应用的最基本的测量工具。就像其他测量方法一样 ，采矿地球物理方法也有自身的优点和局限性。良好的效果取决于正确的应用。 1.?? 地球科学 地球是宇宙中正在运动和演变的一颗星体，她独特的圈层结构和地表环境成为人类赖以生存和发展的唯一家园。因此，了解和研究地球历来是人类的共同愿望。在六大基础自然科学（数、理、化、天、地、生）之中，地学是不可缺少的重要环节。 地球科学以整体的地球作为研究对象，包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围，是由固体地圈、大气圈、水圈和生物圈（包括人类本身）组成的一个开放的复杂巨系统，称为地球系统。地球系统内部存在不同圈层（子系统）之间的相互作用，物理、化学 和生物三大基本过程之间的相互作用，以及人与地球系统之间的相互作用。因此，地球科学是一个庞大的超级学科体系群，根据实际研究的不同圈层范围、内容特色和服务目的，传统上划分出众多的一级和二级学科分类体系（表1-1）。 表1-1 地球科学的学科分类体系 生物地球化学等 环境海洋学等 同位素地球化学 生物海洋学 元素地球化学 地球化学 物理海洋学 海洋科学 地震学等 天气动力学等 地磁与高空物理学 气象学 环境地学 经济地学 工程地学 水文地学 遥感地学 航空地学 固体地理物理学 地球物理学 大气物理学 大气科学 Ⅲ.按服务目的 Ⅱ.按学科交叉 Ⅰ.按圈层范围 续表1-1 地球科学的学科分类体系 Ⅲ.按服务目的 Ⅱ.按学科交叉 Ⅰ.按圈层范围 数字地球等 数学地质 数学地学 天文地质学等 行星地理学 天文地球动力学 天文地学 地球物质成分学 动力地质学 历史地质学 区域地质学等 地球科学 区域地理学等 古生物学等 人文地理学 生物地理学 经济地理学 城市地学 农业地学 旅游地学 军事地学 火 山 学 天气预报 地震预报 灾害学等 生态学 地生物学 自然地理学 地理科学 上表的第Ⅰ栏中，大气科学研究大气圈的组成、结构和气候过程，海洋科学研究水圈海洋部分的物理、化学、生物现象的运动过程，地理科学研究地球表层的地理环境，地球科学研究地球的物质成分、内部结构、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。其中，后两者都涉及地球的物理、化学、生物作用过程和不同圈层之间相互关系，具有更高的综合性。第Ⅱ栏反映了地学与其它基础科学之间的交叉渗透关系，第Ⅲ栏列出了为人类直接服务的地球科学分支学科。应当说明，不同栏中列出的学科内容是互相有关或重叠包容的，例如第Ⅲ栏中的许多实用性分支学科也是地理科学和地质科学的研究范畴，第Ⅱ栏中的地球化学与第Ⅰ栏中的所有科学都有密切关系。 2.????地球物理学及其发展 地球物理学(Geophysics)是以地球为研究对象的一门应用物理学。它是天文学、物理学与地质学之间的边缘科学，它和地质学、地理学、地球化学一样在地球科学中占据重要地位。 地球物理学的研究范围甚广，包括从地球最深部的地核到大气圈的边界。它是由地震学(Seismology)、地磁学(Geomagnetics)、地电学(Geoelectricity)、重力学(Gravity)、地热学(Geothermicity)、大地测量学(Geodesy)、大地构造物理学(Tectonophysics)、地球动力学(Geodynamics)等基础科学组成。地球物理学用物理学的原理和方法研究地球的形状、内部构造、物质组成及其运动规律，探讨地球起源、形成以及演化 过程，为维护生态环境、预测和减轻地球自然灾害、勘探与开发能源和资源做出贡献。图1-1为地球物理学的形成和发展示意图。 图1-1 地球物理学的形成和发展示意图 按照研究的对象——地球的大气圈、水圈和岩石圈，可把地球物理学分为大气物理学、流体物理学(或称海洋物理学)与固体地球物理学。习惯上人们常说的地球物理学