《地球物理勘探》PPT课件.ppt

地球物理勘探地球物理勘探乐友喜 地球资源与信息学院地球物理系地球资源与信息学院地球物理系办公室：工科楼办公室：工科楼C-616Email:地球物理勘探的实质地球物理勘探的实质地下存在有不同物理性质的岩石地下存在有不同物理性质的岩石-产生产生不同的物理场；不同的物理场；（实际条件）（实际条件）利用各种精密仪器测量地下的物理场，利用各种精密仪器测量地下的物理场，对物理场进行分析、研究、解释，推断对物理场进行分析、研究、解释，推断地下构造、岩性等地质现象及其变化规地下构造、岩性等地质现象及其变化规律，达到勘探石油及其它矿产的目的。律，达到勘探石油及其它矿产的目的。（勘探手段）（勘探手段）开设本课程的目的开设本课程的目的综合实际地质现象与地球物理场，综合实际地质现象与地球物理场，把地质上的地层、岩性、构造等与把地质上的地层、岩性、构造等与地球物理上的地球物理上的响应响应特征及其特征及其变化变化结结合起来进行解释。合起来进行解释。任任 务务学习并掌握地球物理勘探的基本原理；学习并掌握地球物理勘探的基本原理；重点掌握地震勘探的特点；重点掌握地震勘探的特点；了解并掌握地震勘探的过程、基本概念了解并掌握地震勘探的过程、基本概念及其应用；及其应用；熟悉地震资料的熟悉地震资料的构造解释构造解释、地震地层学、地震地层学解释；解释；有机地把地震、地质联系起来。有机地把地震、地质联系起来。地质情况地震资料巧妙的解释地质学地质情况地震资料巧妙的解释地质学教材及参考书教材及参考书地震勘探原理陆基孟主编地震勘探原理陆基孟主编地震勘探董敏煜主编地震勘探董敏煜主编石油地球物理勘探秦政编石油地球物理勘探秦政编地震资料综合解释方法地震资料综合解释方法王永刚编著王永刚编著应用地球物理教程应用地球物理教程-地震勘探地震勘探 何何 樵登主编樵登主编油气地球物理勘探技术赵殿东等主油气地球物理勘探技术赵殿东等主 编编地震资料构造解释地震资料构造解释课程设计指导书课程设计指导书 及附图及附图 杨国权等编杨国权等编第一章第一章 地球物理勘探简介地球物理勘探简介一、普通物探概述一、普通物探概述二、重力勘探二、重力勘探三、磁法勘探三、磁法勘探四、电法勘探四、电法勘探一、普通物探概述一、普通物探概述（一）地球物理勘探的基本原理（一）地球物理勘探的基本原理重力勘探重力勘探 以岩石的密度差为依据。在地面上以岩石的密度差为依据。在地面上测量由密度差引起的重力变化的方法。测量由密度差引起的重力变化的方法。磁法勘探磁法勘探 以岩石的磁性差异（磁化率）为依以岩石的磁性差异（磁化率）为依据，在地面、海上或航空测量由磁性体据，在地面、海上或航空测量由磁性体引起的磁场变化的方法。引起的磁场变化的方法。一、普通物探概述一、普通物探概述电法勘探电法勘探 以岩石的导电性、导磁性、介电性以岩石的导电性、导磁性、介电性（电阻率）为依据，测量由此引起的变（电阻率）为依据，测量由此引起的变化的方法。化的方法。重力勘探、磁法勘探、电法勘探重力勘探、磁法勘探、电法勘探三者统称三者统称普通物探普通物探一、普通物探概述一、普通物探概述地震勘探地震勘探 以岩石的弹性差异为依据，测量以岩石的弹性差异为依据，测量由弹性引起的地震波场变化的方法。由弹性引起的地震波场变化的方法。（二）地球物理勘探的地质效果（二）地球物理勘探的地质效果反映地壳深部结构及特点；反映地壳深部结构及特点；为大地构造单元的划分提供依据；为大地构造单元的划分提供依据；反映基底表面深度、起伏、基底断裂、反映基底表面深度、起伏、基底断裂、岩性等特点；岩性等特点；反映盖层的构造特点，沉积、岩相特征，反映盖层的构造特点，沉积、岩相特征，界面的特点等；界面的特点等；仪器结构轻便、收效快、成本低、可大仪器结构轻便、收效快、成本低、可大面积勘探；面积勘探；是一种间接的勘探方法。是一种间接的勘探方法。二、重力勘探二、重力勘探1、重力勘探中的一些基本概念、重力勘探中的一些基本概念重力异常：重力异常：由于各种地质原因引起的地壳密由于各种地质原因引起的地壳密度的纵横向上的不均匀性。度的纵横向上的不均匀性。布格重力异常布格重力异常：是野外重力观测数据经过布：是野外重力观测数据经过布格校正以后得到的重力异常，它是由地下矿格校正以后得到的重力异常，它是由地下矿体或构造等局部地质因素在测点处引起的引体或构造等局部地质因素在测点处引起的引力的垂向分量力的垂向分量。岩石的密度岩石的密度：自然蕴藏条件下，岩石单位体：自然蕴藏条件下，岩石单位体积的质量。积的质量。岩石名称岩石名称密度（密度（g/cmg/cm）岩石名称岩石名称密度（密度（g/cmg/cm）沉积岩类沉积岩类火成岩类火成岩类土壤土壤1.11.1 1.31.3花岗岩花岗岩2.5 3.7砂岩砂岩1.8 1.8 2.8 2.8安山岩安山岩2.5 2.8页岩页岩2.4 2.4 3.0 3.0辉长岩辉长岩2.9 3.1石灰岩石灰岩2.3 2.3 3.0 3.0玄武岩玄武岩2.7 3.2石膏石膏2.7 2.7 3.0 3.0橄榄岩橄榄岩2.9 3.3岩盐岩盐2.1 2.1 2.2 2.2矿石矿石变质岩类变质岩类赤铁矿赤铁矿4.9 5.3片麻岩片麻岩2.4 2.4 2.9 2.9磁铁矿磁铁矿4.9 5.2蛇纹岩蛇纹岩2.6 2.6 3.2 3.2黄铁矿黄铁矿4.9 5.2石英岩石英岩2.6 2.6 2.9 2.9铬铁矿铬铁矿4.5 4.6大理石大理石2.6 2.6 2.9 2.9重晶石重晶石4.3 4.6各类岩石的密度表各类岩石的密度表东北东北华华北北华东华东鄂尔多鄂尔多斯斯甘肃西甘肃西部部青海青海新疆新疆北部北部四四川川新疆南新疆南部部新新生生代代第四纪第四纪1.962.052.01.802.121.992.10第三纪第三纪2.062.102.432.152.57 2.432.412.302.422.45中中生生代代白垩纪白垩纪2.162.22.462.472.282.602.432.52.332.502.50侏罗纪侏罗纪2.382.672.672.302.412.552.372.402.572.50三叠纪三叠纪2.682.402.502.452.402.692.58古古生生代代二叠纪二叠纪2.652.612.612.452.522.502.672.61石炭纪石炭纪2.612.662.452.532.622.652.632.65泥盆纪泥盆纪2.582.702.642.722.672.68志留纪志留纪2.472.662.752.642.71奥陶纪奥陶纪2.712.692.702.652.622.65寒武纪寒武纪2.652.672.782.652.77震旦纪震旦纪2.612.662.691.802.712.79前震旦前震旦纪纪2.892.612.672.662.82主要沉积地区地层平均密度表（主要沉积地区地层平均密度表（g/cmg/cm）地地 层层岩性岩性密度密度g/cmg/cm磁化率磁化率1010（C.G.S.MC.G.S.M）电阻率电阻率 速度速度m/sm/s界界系系组组新新生生界界第四系第四系黄土黄土1.968001750第三系第三系砂泥岩砂泥岩2.0216002250中中生生界界白白垩垩系系四方台组四方台组疏松砂砾岩疏松砂砾岩2.132.2030501515011002300伏龙泉组伏龙泉组块状泥岩块状泥岩6.67姚家组姚家组块状泥岩块状泥岩4.36.324002700青山口组青山口组砂岩为主砂岩为主101328003000泉头组泉头组砂泥岩砂泥岩2.430505.77.331004600侏罗侏罗系系砂岩砂岩砾岩砾岩页岩页岩2.45 2.39 2.3144602040237051005200古古生生界界石炭石炭二叠二叠系系灰岩灰岩大理岩大理岩板岩板岩2.702.662.6013444805400前震前震旦系旦系千枚岩千枚岩片岩片岩片麻岩片麻岩2.742.852.712.892.6110003500100150800100045006350松辽盆地地层物性简表松辽盆地地层物性简表不同种类的岩石具有不同的密度值，同一种不同种类的岩石具有不同的密度值，同一种类的岩石，在不同的地质条件下也会有不同类的岩石，在不同的地质条件下也会有不同的密度值。的密度值。影响岩石密度的主要因素影响岩石密度的主要因素：岩石中的矿物成：岩石中的矿物成分，孔隙度。分，孔隙度。密度变化规律密度变化规律：随埋深增加而增加，梯度值：随埋深增加而增加，梯度值降低；降低；金属矿密度较大，岩浆岩次之，沉积金属矿密度较大，岩浆岩次之，沉积岩最小；岩最小；岩浆岩中基性岩的密度较大，酸性岩浆岩中基性岩的密度较大，酸性岩的密度较小；岩的密度较小；老地层的岩石密度较新地层老地层的岩石密度较新地层的岩石密度大；的岩石密度大；海相岩石的密度较陆相岩石海相岩石的密度较陆相岩石密度大。密度大。2、重力勘探中的几项常用技术、重力勘探中的几项常用技术重力异常的解析延拓：重力异常的解析延拓：由已知平面重力异常由已知平面重力异常求其上半空间（下半空间）的异常称为向上求其上半空间（下半空间）的异常称为向上（下）延拓。其目的是使深浅两种异常分开，（下）延拓。其目的是使深浅两种异常分开，从而突出深（浅）部地质因素引起的异常及从而突出深（浅）部地质因素引起的异常及其规律。其规律。重力垂向二次导数：重力垂向二次导数：主要用于突出浅部地质主要用于突出浅部地质因素；区别埋深相近，但相邻的地质信息。因素；区别埋深相近，但相邻的地质信息。压制区域和深部异常，突出浅部异常。压制区域和深部异常，突出浅部异常。车西北带布格重力垂向二次导数图车西北带布格重力垂向二次导数图车车22车车571车古车古25车古车古20大大54大大65大大352郭郭6大古大古60大古大古675渤深渤深6车镇凹陷重力微积分异常图车镇凹陷重力微积分异常图159.6惠民凹陷重力微积分惠民凹陷重力微积分异常图异常图惠民南坡惠民南坡Tg1图图 newnew坨深坨深坨深坨深1 1坨坨坨坨105105南南南南永北永北永北永北垦利垦利垦利垦利newnew陈家庄凸起3000-5000上延差值图陈家庄凸起4000-5000上延差值图普测重力异常水平普测重力异常水平梯度图梯度图济阳坳陷普测济阳坳陷普测重力立体放大图重力立体放大图3、重力异常的地质解释、重力异常的地质解释 主要体现在：主要体现在：地壳深部结构地壳深部结构 结晶基底结晶基底 沉积盖层沉积盖层重力异常与地壳深部结构特征的关系重力异常与地壳深部结构特征的关系:重力布格异常的高重力布格异常的高(正正)低低(负负)反映上地幔的反映上地幔的隆起和凹陷，即地壳的薄与厚隆起和凹陷，即地壳的薄与厚;布格重力异常走向上的规律性反映深部地壳布格重力异常走向上的规律性反映深部地壳构造走向的变化规律，重力异常密集带与山构造走向的变化规律，重力异常密集带与山脉之间相对应；脉之间相对应；平稳的区域重力异常与坚固的地台区相对应；平稳的区域重力异常与坚固的地台区相对应；布格重力异常的密集带及相互交汇的地区是布格重力异常的密集带及相互交汇的地区是天然地震相对活动区。天然地震相对活动区。重力异常的结晶基底研究：重力异常的结晶基底研究：深大断裂在重力资料上的表现：深大断裂在重力资料上的表现：重力等异常重力等异常线的密集带（梯度带）；异常走向的突然改线的密集带（梯度带）；异常走向的突然改变或中断；异常曲线的扭曲带。变或中断；异常曲线的扭曲带。结晶基底的重力异常特征：结晶基底的重力异常特征：隆起带：隆起带：重力异常线不平静，异常范围小，重力异常线不平静，异常范围小，梯度值大，异常值高；梯度值大，异常值高；凹陷区：凹陷区：异常范围开阔，梯度值小，异常值异常范围开阔，梯度值小，异常值低。低。重力异常的沉积盖层解释：重力异常的沉积盖层解释：间接联系：间接联系：重力异常走向与沉积盖层的构重力异常走向与沉积盖层的构造走向基本一致；造走向基本一致；构造轴的位置有时在重构造轴的位置有时在重力异常边缘的重力梯度高值带上或者与异力异常边缘的重力梯度高值带上或者与异常近似重合；常近似重合；基底的变动引起上覆沉积盖基底的变动引起上覆沉积盖层的变动，并形成与之相关的地质构造。层的变动，并形成与之相关的地质构造。直接联系：直接联系：重力高反映古地形隆起，重力重力高反映古地形隆起，重力低反映凹陷。低反映凹陷。三、磁法勘探三、磁法勘探1、磁法勘探的基本概念、磁法勘探的基本概念岩石的磁性：岩石的磁性：取决与岩石中铁磁性矿物及其含取决与岩石中铁磁性矿物及其含量。组成岩石的大多数矿物无磁性或弱磁性。量。组成岩石的大多数矿物无磁性或弱磁性。磁异常：磁异常：地下含有磁性的地质体在其周围空间地下含有磁性的地质体在其周围空间引起的磁场变化。引起的磁场变化。区域磁异常和局部磁异常：区域磁异常和局部磁异常：前者主要为分布范前者主要为分布范围较广、埋藏较深的地质因素引起，后者主要围较广、埋藏较深的地质因素引起，后者主要为分布范围较小、埋藏较浅或局部构造的磁性为分布范围较小、埋藏较浅或局部构造的磁性体引起的。体引起的。沉积岩沉积岩磁化率磁化率岩浆岩岩浆岩磁化率磁化率变质岩变质岩磁化率磁化率砂岩砂岩833花岗岩花岗岩151300片麻岩片麻岩2585石灰岩石灰岩425正长石正长石203600石英岩石英岩0泥灰岩泥灰岩26辉长石辉长石703700大理石大理石010白云岩白云岩16玄武岩玄武岩1100片岩片岩0100蛇纹石蛇纹石4300角闪石角闪石305180橄榄岩橄榄岩48028000各类岩石的磁化率表各类岩石的磁化率表单位（单位（10CGSM）2、磁法勘探的几种常用方法、磁法勘探的几种常用方法1）磁异常的相关分析：）磁异常的相关分析：当磁异常分布没当磁异常分布没有规律，弱磁场受强区域磁场的干扰时，有规律，弱磁场受强区域磁场的干扰时，使用相关分析来发现弱磁场。使用相关分析来发现弱磁场。2）磁异常的解析延拓：）磁异常的解析延拓：将地面实测的磁将地面实测的磁异常换算到地面以上或以下任一平面内的异常换算到地面以上或以下任一平面内的磁场分析方法，用以突出浅部或深部的磁磁场分析方法，用以突出浅部或深部的磁异常。异常。3）磁异常的导数法：）磁异常的导数法：用以分离背景场和用以分离背景场和局部场。局部场。3、磁异常的地质解释、磁异常的地质解释1）不同大地构造单元的磁异常特征）不同大地构造单元的磁异常特征地槽区地槽区 磁异常数目多、幅度大、变化剧烈、梯度磁异常数目多、幅度大、变化剧烈、梯度值大、走向明显、线状排列的磁异常与褶皱带值大、走向明显、线状排列的磁异常与褶皱带一致，垂直走向上正、负磁场交替出现一致，垂直走向上正、负磁场交替出现地台区地台区 磁异常宽阔、变化平缓，没有一定的方向磁异常宽阔、变化平缓，没有一定的方向性，异常数目少、梯度值小，通常表现为较低性，异常数目少、梯度值小，通常表现为较低的正负磁异常，一般表现为双层结构的正负磁异常，一般表现为双层结构。2）结晶基底的磁异常特征）结晶基底的磁异常特征结晶基底内部结构的磁异常特征：结晶基底内部结构的磁异常特征：反映古褶皱带、岩性及火山活动；反映古褶皱带、岩性及火山活动；基底起伏的磁异常特征：基底起伏的磁异常特征：埋藏浅的隆起区表现为异常范围小、异常埋藏浅的隆起区表现为异常范围小、异常值高、梯度大、异常符号交替变化；值高、梯度大、异常符号交替变化；埋藏深的坳陷区表现为异常范围大、异常埋藏深的坳陷区表现为异常范围大、异常值低、梯度小、异常符号变化较少。值低、梯度小、异常符号变化较少。基底断裂的磁异常特征：基底断裂的磁异常特征：磁异常的密集带或正负异常的突变带；磁磁异常的密集带或正负异常的突变带；磁场分布性质的突变带或异常走向的突变带；串场分布性质的突变带或异常走向的突变带；串珠状、带状或雁行排列的异常带。珠状、带状或雁行排列的异常带。惠惠民民凹凹陷陷东东部部航航磁磁水水平平导导数数异异常常图图基底埋藏基底埋藏浅的隆起浅的隆起区区基底埋藏深的坳陷区基底埋藏深的坳陷区异常范围小、异常值高、梯度大、异常范围小、异常值高、梯度大、异常符号交替变化异常符号交替变化范围大、异常值低、梯度范围大、异常值低、梯度小、异常符号变化较少小、异常符号变化较少惠民凹陷航磁惠民凹陷航磁总梯度异常图总梯度异常图坳坳 陷陷 区区隆隆 起起 区区四、电法勘探四、电法勘探1、电法勘探的一些基本概念、电法勘探的一些基本概念1）岩石的电阻率岩石的电阻率 主要取决于造岩矿物的成分、含量、岩石主要取决于造岩矿物的成分、含量、岩石孔隙的大小、形状和孔隙中含矿化水的多少。孔隙的大小、形状和孔隙中含矿化水的多少。组成造岩矿物的云母、石英、长石、方解石等组成造岩矿物的云母、石英、长石、方解石等的电阻率都在的电阻率都在10 m以上（相当于绝缘体）以上（相当于绝缘体）因而岩石孔隙中的流体对岩石电阻率的大小就因而岩石孔隙中的流体对岩石电阻率的大小就起着决定性的作用，起着决定性的作用，岩石的孔隙率高、所含流岩石的孔隙率高、所含流体的矿化度也高，则岩石的电阻率越小。体的矿化度也高，则岩石的电阻率越小。岩石名称岩石名称电阻率电阻率（m）岩石名称岩石名称电阻率电阻率（m）沉积岩类沉积岩类闪长石闪长石1010粘土粘土0.110辉绿石辉绿石1010泥岩泥岩110玄武岩玄武岩1010粉砂岩粉砂岩1010灰长石灰长石1010砂岩砂岩1010变质岩类变质岩类砾岩砾岩1010泥质板岩泥质板岩1010石灰岩石灰岩1010结晶片岩结晶片岩1010泥质页岩泥质页岩1010大理石大理石1010岩浆岩类岩浆岩类片麻岩片麻岩1010花岗岩花岗岩1010 石英石石英石1010正长石正长石1010常见的三大类岩石的电阻率表常见的三大类岩石的电阻率表2）三大类岩石的电阻率特征）三大类岩石的电阻率特征 沉积岩沉积岩的电阻率最低，变质岩次之，的电阻率最低，变质岩次之，岩浆岩最高；岩浆岩最高；岩浆岩岩浆岩和和变质岩变质岩相对沉积岩来说，其相对沉积岩来说，其电阻率要大得多；电阻率要大得多；由岩浆岩和变质岩组成的由岩浆岩和变质岩组成的结晶基底结晶基底可可以看作对上覆沉积岩进行电法勘探的电性以看作对上覆沉积岩进行电法勘探的电性标准层。标准层。通常用通常用视电阻率视电阻率来表征地层的导电性。来表征地层的导电性。2、电法勘探的几种常用方法、电法勘探的几种常用方法1）电测深法：）电测深法：利用不同的供电电极来测量同利用不同的供电电极来测量同一点的视电阻率一点的视电阻率k，从而得到测点处的地层剖从而得到测点处的地层剖面的方法面的方法2）大地电磁场法）大地电磁场法（包括电磁测深法和大地磁（包括电磁测深法和大地磁剖面法）：利用由太阳和雷电现象形成的垂直剖面法）：利用由太阳和雷电现象形成的垂直地表的平面电磁场的场源能量在地下传播时电地表的平面电磁场的场源能量在地下传播时电阻率随深度的变化（主要指电、磁场的振幅比阻率随深度的变化（主要指电、磁场的振幅比或相位差）来探测地层深度的方法。或相位差）来探测地层深度的方法。利用某一固定频率，测定沿剖面各点电阻率沿利用某一固定频率，测定沿剖面各点电阻率沿水平方向的变化就可以获取大地磁剖面。水平方向的变化就可以获取大地磁剖面。大地电磁场法的特点：大地电磁场法的特点：用于研究高阻覆盖层以下的地质构造；用于研究高阻覆盖层以下的地质构造；勘探深度较大（与人工场源相比）；勘探深度较大（与人工场源相比）；选用不同频率的办法来控制勘探深度；选用不同频率的办法来控制勘探深度；设备简单；设备简单；场源具有随机性（受天然因素控制）、强度场源具有随机性（受天然因素控制）、强度较小，对仪器的精度要求较高。较小，对仪器的精度要求较高。3）人工场源频率测深）人工场源频率测深人工场源频率测深：人工场源频率测深：通过改变人工场源频通过改变人工场源频率来控制不同探测深度的一种勘探方法。率来控制不同探测深度的一种勘探方法。特点：特点：分辨能力高；相对于直流电测深法分辨能力高；相对于直流电测深法（电阻率，感抗、容抗）；穿透力强（相（电阻率，感抗、容抗）；穿透力强（相对于直流电测深法）；直流电不能穿过电对于直流电测深法）；直流电不能穿过电阻率为无限大的屏蔽层，而磁场能通过；阻率为无限大的屏蔽层，而磁场能通过；电场和磁场同时测量，便于综合解释；水电场和磁场同时测量，便于综合解释；水平各向异性影响小；电磁波入射时近似垂平各向异性影响小；电磁波入射时近似垂直地面，所测得的主要是纵向电阻率。直地面，所测得的主要是纵向电阻率。