普通物探实习报告.doc
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1、普通物探实习报告学 院 地球科学与技术学院 学 号 10012520 专业班级 勘查1005班 姓 名 xxxxxxxx 指导老师 实习时间 2013年1月15日3月9日 目 录第一章 实习的目的意义1第二章 实习内容与时间安排1第三章 实习仪器介绍31、ZSM石英弹簧重力仪32、CZM-3型质子磁力仪73、磁化率仪104、WDDS-1电阻率仪115、E60M型高密度电法仪136、GPS测量仪14第四章 野外数据采集15一、重力测量15二、磁法测量15三、电法测量151、电测深方法162、高密度电法16第五章 原始数据整理17一、重力数据处理17二、磁力数据处理19三、电测深数据处理20第六章
2、 数据成图与解释21一、重力图像及解释21二、磁法图像及解释24三、电法图像及解释26第七章 结束语29参考文献29第一章 实习的目的意义本次普通物探实习是在普通物探课程学习后,开设的一门综合实验课程,是我们勘查与技术专业学习过程中极为重要的实践环节。有助于拓宽我们的知识面、提高专业工作能力,适应油田勘探的发展需要,学校特安排了这次专业教学实习。通过多日的物探实习,使我们了解重力、磁法和电法等地球物理观测的工作方法;培养实验技能及对实际问题的分析和解决能力;掌握常用重、磁、电仪器的工作原理、并学会操作和使用;掌握各观测方法的基本数据分析和处理技能。在实习过程中,实习内容分为三个模块:重力勘探部
3、分、磁法勘探部分、电法勘探部分,每一个项目的实地实习分别有相应的老师带领。通过野外实际测量实践环节的训练,巩固和加深对理论知识的理解,了解重力仪、磁力仪和电法仪的构造及工作原理,掌握重、磁、电、震的野外测量方法,培养进行普通物探工作的基本能力。实习的过程是先进行理论的学习和仪器的认识使用,而后再进入实习场所进行相应方法的勘探。实习让同学们对本专业所从事工作的性质、手段、方法以及新技术、新方法有了全面的了解,巩固已学过的专业知识,培养了团队协作和分析问题的能力,为进一步学习专业技能奠定基础,同时也为走上工作岗位做了铺垫。第二章 实习内容与时间安排地球物理勘探是用物理学的原理和方法,对地球的各种物
4、理场分布及其变化进行观测,探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化,研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。由于不同的勘探方法的原理不相同,因此在数据采集方面也是不尽相同的,在实际采集数据之前,应该制定好勘探计划,设定好测线的分布。各方法资料分别整理分析,解释地下主要构造特征,如磁性体分布、主要界面起伏、电性分层等。具体实习任务安排如下:1、磁法测量:以整个校园为模拟测区,设计 6 条东西测线和6条南北测线,再加上外框,两台不同仪器结合进行,便于数据的对比,原始数据经整理得到成果数据,最后合并使用,绘制剖面图和平面等值线图。2、直流电测深测量:沿一条测线进行,每个小组测量两个点的
5、测深数据,最后经过合并得到一条测线 12 个点的测深数据,连成一条剖面。3、高密度电法:每个班测量一个剖面,两种装置,3个剖面。123456讲堂群西讲堂群东学校西界工科C东工科A东图书馆西4、瞬变电磁测深法:每个小组测量一段,各班组资料合并使用。123456学校南界工科楼后3、15号楼前12、5、1号楼前10号楼后学校北界南堂前图2-1 测线的设计按照物探的三种方法进行了分组,在校内实验场地上轮流进行重、磁、电方法的测量实习,并对获得的数据进行处理和初步的解释,编写综合实习报告。具体分组安排为:勘查10-1班(18人)、勘查10-2班(17人);勘查10-3班(17人)、勘查10-4班(17人
6、)、勘查10-5班(7人);勘查10-卓越班(29人)。为了能够高效顺利完成实习任务,在教学计划1.5周的时间里,安排4天时间做数据的采集,每天上午8:30开始,到当天任务完成或天黑收工。其余时间做资料的整理、分析、解释,以及报告编写。具体时间安排如下表:表2-1 实习任务分配表第三章 实习仪器介绍地球物理勘探在本质上是一门观测科学,需要采集大量的有效信息,可靠信息和信息量的缺乏或不足则是任何数学技巧和图像显示无法弥补的。高精度和高分辨率的观测与实验仪器和设备乃是在地球物理学发展进程中的“前哨”。为了反映地球物理仪器的技术性能,人们常用灵敏度、精密度、准确度、稳定性、测量范围等各种技术参数来描
7、述它们。下面将依次介绍重、磁、电仪器,包括主要技术指标、仪器结构、操作步骤、安全保护等方面。1、ZSM石英弹簧重力仪(1)仪器的主要技术指标在此次重力勘探实习中,我们用的数据采集仪器是ZSM-皿型石英弹簧重力仪,此仪器是由我国北京地质仪器厂生产的,外形呈圆柱形,如图3-1-1。它的外径约为14厘米,高约40厘米。主要技术指标如下:观测精度:0.3g.u读数精度:0.1mGal/格测程范围:约50000g.u直接测量范围:约1400g.u电源:2.5VDC图3-1-1 ZSM型重力仪外观功耗:小于1w净重:6kg由于该仪器接近国外同类仪器的水平,具有测量精度较高,体积小,重量轻,便于携带,操作方
8、便和计算简单等优点,因此,在我国的石油和金属矿区的重力测量中得到广泛的应用。(2)仪器的结构 按照仪器各部分的功能和作用,ZSM型重力仪由弹性系统、光学指示系统、测量系统、保温隔热系统和辅助部分等五部分组成。仪器的主体结构及内外部件的联系见图3-1-2。图3-1-2 仪器的主体架构及内外联系示意图 弹性系统由灵敏装置、测量补偿装置及温度补偿装置所组成,除平衡体的重荷及温度补偿金属丝外,其他元件全有熔融石英制成,并熔接成一个整体(图3-1-3)。1-负荷;2-摆杆;3-摆扭丝;4-主弹簧;5-温度补偿框扭丝;6-读数弹簧;7-读数弹簧连杆;8-温度补偿框扭丝;9-读数框架扭丝;10-测程调节弹簧
9、;11-指示丝图3-1-3 ZSM型重力仪弹性系统结构示意图ZSM型重力仪的灵敏系统位于主体结构的底部,除温度补偿丝和负荷为金属外,其它均由石英制成, 绕制弹簧的石英丝直径仅数微米。主要部件由一个矩形石英框架支撑,用支杆固定在密封器顶盖上。测程调节弹簧重荷主弹簧摆杆读数补偿弹簧图3-1-4 ZSM型重力仪灵敏系统结构图光学指示系统 仪器平衡体的偏转是采用光学系统肉眼进行观察的。光系由接目镜、刻度片、场镜、物镜全反射棱镜等组成的一具放大倍数约为250倍的显微镜,以及照明部分(灯泡、聚光镜)组成(图3-1-5)。图3-1-5 光学指示系统示意图 视域中所见到的“亮线”就是平衡体前端的指示丝在显微镜
10、下的像,通过对亮线的观察,就可以知道平衡体偏转的情况,当重力增大时,平行体向下偏转一个角度,我们就可以从视域中看到亮线向右边产生一个位移;反之,当重力减小时,亮线将向左边移动。测量系统图3-1-6 ZSM型重力仪测量系统示意图 测量系统是由精密的测微螺丝(它包括一个测微螺杆和一个测微螺管)、导向装置、连杆及计数器组成(图3-1-6)。测微螺丝有两个,一个作测程调节用,其上端隐蔽在仪器面板下测程调节孔内,调节测程时,可以打开面板上测程调节孔上的盖,直接用相配适当的改锥调节;另一个上端点与面板上的计数器相连,它是直接读数用。为了保持仪器内部的密封,两个测微螺丝的下端都是通过金属波纹管(又叫折纹管)
11、与弹性系统的测程弹簧和读数弹簧连接。当旋转计数器旋钮时,便带动读数测微螺杆一起旋转,它旋转的圈数,可由计数器显示出来。计数器一共有三位数码,当螺杆旋转一圈时,第二位数字便增大(或减少)一格,小数点后的一位数字可按第三位数字旁的鼓轮上1/10刻度线读出,再根据计数器内固定的标线,还可估读出1/10刻划线间的半个距离,因此,从计数器上可以读取有五位有效数字的数据来,如498.75.(3)重力仪的操作步骤图3-1-7 ZSM型重力仪操作面板示意图将仪器的底盘放平、摆稳;小心地将仪器从减震筒中取出,防止与筒壁碰撞,轻轻地安放在底盘上,并利用盘凹面粗略调平仪器(初学者禁止这样使用),注意勿时仪器三个脚螺
12、丝中任意一、二个太靠近底盘边缘,以免摔倒仪器;用左手轻轻提起照明电源开关;旋转脚螺丝,进行纵、横水准器的细调。水平调好后,在整个操作过程中,不得按压面板,以免纵、横水泡位置改变;观察目镜筒内亮线的位置。当亮线在刻度片零线位置左侧时,应顺时针方向旋转计数器旋钮;反之,当亮线在零线右侧时,应逆时针方向旋转计数器。为了避免齿轮和螺丝间隙对读数的影响,每次读数时,总是保持从同一个方向将亮线调至零线重合,习惯上我们总是顺时针方向旋转计数器(亮线是从左到右移动),所以在逆时针方向旋转计数器时,应多转过一些时,从而在每次将亮线调至与零线重合时,均可做到顺时针方向旋转计数器旋钮。当亮线与零线重合后,记下计数器
13、上的读数(读取五位有效数字);将计数器逆时针方向旋转半周至一周左右,使亮线偏离零线,重复步骤5,读取第二个读数;重复步骤6,直到三次连续读数间的最大差值在允许误差位之内为止;检查水准器水泡位置,如水泡位置偏离不超过允许位,则按下照明开关,记下此时时间(作为该测点的观测时间);最后,将仪器轻轻提起,小心地放回减震筒中,盖好筒盖,以便转移到下一测点进行观测。2、CZM-3型质子磁力仪CZM-3型质子磁力仪是利用氢质子磁矩在地磁中自由旋进的原理制成的高灵敏度弱磁测量装置。该仪器广泛用于地磁总场的观测,包括地质、石油、冶金、煤炭等部门的地面磁法勘探,海洋和航空磁测的地面日变站观测,地震预报工作中地磁台
14、站的磁变观测等。(1)仪器工作原理质子磁力仪使用的工作物质(探头中)有蒸馏水、酒精、煤油、苯等富含氢的液体。水(H2O)宏观看它是逆磁性物质,但是,其各个组成部分,磁性不同,水分子中的氧原子核,不具磁性。它的电子,其自旋磁矩都成对地互相抵消了,而电子的运动轨道又由于水分子间的相互作用被“封固”。当有外界磁场加来时,因电磁感应作用,各轨道电子的速度略有改变,因而显示出水的逆磁性。此外,水分子中的氢原子核(质子),由自旋产生的磁矩,将在外加磁场的影响下,逐渐地转到外磁场方向。这就是逆磁性介质中的“核子顺磁性”。当没有外界磁场作用于含氢液体时,其中质子磁矩无规则地任意指向,不显现宏观磁矩。若垂直地磁
15、场 T的方向,加一强人工磁场 ,则样品中的质子磁矩,将按H0方向排列起来,此过程称为极化。然后,切断磁场H0,则地磁场对质子有pT的力矩作用,试图将质子拉回到地磁场方向,由于质子自旋,因而在力矩作用下,质子磁矩p将绕着地磁场 T的方向作旋进运动(叫做拉莫尔旋进)。它好像地面上倾斜旋转着的陀螺,在重力作用下并不立刻倒下,而绕着铅垂方向作旋进运动的情景一样。在水、酒精、甘油等样品中,质子受强磁场激发而具有一定方向性,去掉外磁场,质子在地磁场作用下绕地磁场 T 旋进,其旋进频率 f 与地磁场 T 强度成正比,关系式为:T=23.4872f单位:伽马或纳特。测定出频率 f 即可计算出总磁场强度 T 的
16、数值。(2)主要技术参数测 程:30000-70000nT灵 敏 度:0.1nT显 示:192x64点阵式液晶显示器数据存储量:图3-2-1 CZM-3型质子磁力仪日变方式:不少于33个小时(观测间隔30秒)总场方式:2670个点工作环境条件,测区地磁场梯度要求:垂直梯度2000nT/m水平梯度1500nT/m环境温度范围-20 +50环境湿度90%(+25)电源:锂离子电池(15.5V-17V、3.8Ah、连续工作时间大于10小时)外形尺寸:210mm80mm200mm 主机重量:约2.kg探头外型尺寸及重量72x140(mm)探头重量:1kg探头杆0.8kg(3)仪器的结构质子磁力仪一般是
17、由仪器主机、探头及电池盒三部分组成。主机采用半密封结构,探头为全密封结构,采用防磁材料。图3-2-1 系统框图探头:工作物质为煤油。容器外有一螺线管,它由两个参数完全相同的长管状多层线圈反向串联而成。当外来干扰场同时作用两个线圈时,干扰电动势在输出端刚好抵消,因此提高了信噪比。另外,在探头两端并联了可以换档的调谐电容(共24档),通过改变配谐电容来实现调谐提高信号幅度的目的。主机:由放大器、测频器、程序控制器组成。放大器由前置放大器及选频放大器组成,可将微弱信号放大几十万倍,以提高信噪比;测频器由倍频器、晶体振荡器、二分频器、电子门和计数器等组成,其作用是精确地测定频率并使计数器的记数直接表示
18、地磁场总强度的绝对值(以nT为单位)。将计数器所记录的脉冲数对等地转换成地磁场总强度绝对值;程序控制器按一定时间顺序自动完成切断极化电流、控制选频放大器之继电器的通断、分频器电路的复位、时间常数的转换、控制门时间通断、计数器的复位、记数和显示等。该仪器定点重复测量误差2.0nT,测量均方误差1.5nT,测程由探头调谐回路的可调谐范围所限定,为3194271401nT。(4)仪器参数的设置首先按下【电源开关】键,屏幕显示开机画面。按下任意一个键后,进入系统菜单页面。在系统菜单页面,按数字键【1】进入相应页面,本页面提供用户查看及设定跟踪仪器和测量有关的参数共21个。在此页面下,可用【】、【】上下
19、箭头键移动参数项名称上的反向显示的光标,每次移动一行;在没有修改参数之前,还可用左右箭头键上下翻页移动光标,即一次可上下移动四行光标;在修改参数过程中,可用左键头键回删一个字符,按【菜单】键返回系统菜单页面。在光标停留的参数项上(除电量内存项外)可通过按键进一步操作。鉴于此次实习任务比较简单,采集的数据也比较单一,因此参数的设置只牵扯到了几个主要的方面,下面对几个在实地实习过程中调整的参数,并对其相应的参数设置做相应的过程描述。在参数设置时只进行了线距、点距和测量方式的设置,其各个参数相应的参数设置情况如下:线距:所布测线与测线之间的距离,单位为米。选择线距一项,在这一项后面输入数据150;点
20、距:一条测线上所布点点之间距离,单位为米。选择点距一项,在这一项后面输入数据10;测量方式:有两种方式供选择,分别为自动和手动。分别通过按【0】【10】十个数字键中任何任何一个在自动和手动之间切换。自动方式通常用于定点的日变站用,该方式下,依据时间参数所设置的时间,启动后,自动连续读数,无须人工干预:手动方式用于共取跑点时测量,该方式下,每测一点,均需人工确认。在这次实地实习过程中我们采用的是手动方式。(5)仪器使用操作步骤拿出仪器后,按下【电源开关】键,屏幕显示开机画面。按下任意一个键后,进入系统菜单页面,进行完相应的参数设置之后,进入手动测量方式。在探头接触地面的情况下,按下【采样】键进行
21、数据的采集,为了使数据测量的更加精确,对每一测点进行三次测量,并记录在数据本上,记下此测点的测点号,然后按下【存储】键,存储对其满意的数据。3、磁化率仪磁化率仪是测定岩石露头、岩(矿)石标本和土壤样品磁化率的仪器。它的探头是一线圈绕制的电感元件,将探头放在岩(矿)石露头或标本上,探头的电感量将随样品的磁化率而变化。用桥式电路观测探头的电感,即可测定样品的磁化率。(1)主要技术参数电源:7号四节干电池,工作电流小于30mA,背光时小于40mA;温度范围:-10-+50;环境湿度:80%,+40;磁化率仪:分辨率为110-5SI(全程);测量范围:1-300,00010-5SI(全自动);显示:1
22、2864点阵,全中文显示;存贮空间:最大存贮1000测点40读数;图3-3-1 磁化率仪测量方式:手动或自动,大样品或标准样(可选);岩性选择:可选择60种常见岩性和4种自定义岩性;大小:1808234mm;重量:大约600g(2)仪器使用操作步骤先按下【电源】键,进入操作画面,选择校零一项按下【确认】键,等待校零完后,然后按下【测量】键,放到所要测的测点处地面上进行磁化率值的测量,等到数值不在变化时,对其显示的数据进行记录,并记录磁化率仪在放处的地面覆土及地形情况。然后进行下一测点的测量。注意:在测下一个测点的时候都要进行校零这一程序。4、WDDS-1电阻率仪WDDS-1数字电阻率仪是新一代
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