应用地球物理—电法勘探原理与方法.doc

PAGE PAGE 125 - PAGE 125 - 应用地球物理—— 重磁勘探原理与方法 教 案 授课单位 ：地球探测科学与技术学院 授 课 人：吴燕冈 课程总学时：64学时 实验总学时：12学时 学 分：3.5 2003年12月  绪论：（1学时） 主要讲述如下6个方面的问题： 1．重力和磁法勘探所属的学科； 2．应用地球物理学的基本实质（基于不同岩、矿石物理性质的差异，可引起相应地球物理场的分布形态发生相应的异常变化，依其变化规律可探查地质构造和寻找矿产资源）； 3．应用地球物理学的分类方法（物性参数、场源性质、地质目标、工作场所、场源的时间特性等）； 4．重力和磁法勘探在应用地球物理勘探中所处的位置； 5．重力和磁法勘探混合讲的好处：新教材与常见的分编教材相比在体系和内容上都有较大的调整。集中了重力磁法的共性（位场理论），突出了个性（同源重磁异常间的差别），避免了两方法相近内容的重复，加强了二者的综合解释和应用。 6．对本课程所涉及的重、磁勘探公式以及所利用的物理性质和参数，都应在国际单位制化方面给予特别注意。 上篇：重力勘探原理与方法 上篇引言（1学时） 主要讲述如下5个方面的问题： 重力勘探的具体定义； 2．重力勘探的分类； 3．重力勘探找矿的基本原理。在此主要解释如何利用重力场的变化，来达到找矿及解决其它地质问题的概念性问题； 4．重力勘探的应用条件、应用领域、解决地质问题的特点； 5．重力勘探的发展简史和趋势。 第一章 地球的重力场 本章是重力勘探的基础理论，也是学习重力勘探的重点之一。计划理论教学用6学时。 §1.1地球的形状及其内部结构（1学时） 主要讲述三个问题： 一、地球的形状 大地水准面的定义，它可视为地球的基本形状，并有三级近似（球面、旋转椭球面、是梨形体面）。 二、地球的内部结构 地壳、地幔和地核的定义、成分、密度、特点；康氏面、莫霍面的定义、密度差；地球的总质量。 三、壳内岩（矿）石的密度 决定岩(矿)石密度的主要因素；火成岩、沉积岩、变质岩、矿石以及混杂物质的密度特征。 §1.2重力和重力场（1学时） 主要讲述三个问题：引力、离心力和重力；重力场随时间的变化；地球重力场模型。 一、引力、离心力和重力 1．引力 万有引力定律指出： 引力场强度定义为： 牛顿第二定律可知： 由上两式可知，引力加速度等于引力场强度。在重力勘探中，习惯上将加速度称为“力”，提到引力和重力时，均系指引力加速度和重力加速度。 2．惯性离心力 自转地球产生的惯性离心加速度为：。习惯上称其为离心力。 3．重力 地球的重力应为地球的引力与离心力的矢量和： 已知地球的平均半径等于6376km、地球的平均重力为9.8。赤道上的离心力最大，其值为：，仅占平均重力的1／289。 引力、离心力和重力的SI单位为。重力勘探中使用SI的分数单位，记作g.u.，1g.u.=。以往曾采用绝对单位制(CGS单位制)，其中力的单位为，称为伽，记作1Gal=1；。 二、重力场随时间的变化 正常重力是重力的稳定成分。而地面上任意点的重力还随时间而变化，这是重力的非稳定成分。重力随时间的变化主要由天体相对于地球位置的变化、地球自转轴的瞬时摆动、地球自转角速度的改变、地球形状的变动和地球内部的质量迁移等因素所引起的。按变化特征不同，可分为长期变化和短期变化两类。 长期变化非常缓慢和微弱。 短期变化主要是重力日变化，重力日变化多半以半个太阴日为周期(一个太阴日24h 50min)，形状似正弦形，幅度(1—3)g.u.。 潮汐现象不仅表现在海水周期性的涨落上，就是固体地球也有周期性的起伏(称固体潮)，只不过它的变化不象海水那样明显。潮汐现象是太阳，月球相对—于地球位置的变化，使它们间的引力不断变化所产生的，这种变化所造成的地面重力场变化就是重力日变化，又称重力固体潮。对重力固体潮，理论上可加以计算，用现代高精度重力仪也可以测量来。 三、地球重力场模型 以球谐函数级数形式表示的地球引力位为： 引力位球谐函数级数式中的第一项表示质量为M的均匀正球体的引力位，求和符号中各项为地球形状和质量分布不同于均匀正球体引力位的增减部分。要细微地表达地球引力位，就必须精确地推出各个阶级的位系数Cnm和Snm。目前还只能确定有限阶数的位系数，用以近似地表示地球的引力位。目前国际上已推出了n=360的完整阶级的位系数。 由一组位系数可以表达相应的地球重力场，称为地球重力场模型。由于推算位系数时所采用的资料类型和数量不同，所以有不同的地球重力场模型。 利用地球重力场模型的位系数，可以计算全球范围的重力异常、大地水准面高程异常，这对于研究地球内部结构有重要意义。根据引力场的理论和利用发射到月球的卫星资料和火星的卫星资料，已得到了月球重力场模型和火星重力