地球物理反演基本理论与应用方法

地球物理反演基本理论与应用方法

目录

第一章地球物理反演问题的一般理论

1－1 反演问题的一般概念

1－2 地理物理中的反演问题

1－3 地球物理反演中的数学物理模型

1－4 地球物理反演问题角的非唯一性

1－5 地球物理反演问题的不稳定性与正则化概念

1－6 地球物理反演问题求解

思考题与习题

第二章线性反演理论及方法

2－1 线性反演理论的一般论述

2－2 线性反演问题求解的一般原理

2－3 离散线性反演问题的解法

思考题与习题

第三章非线性反演问题的线性化解法

3－1 非线性问题的线性化

3－2 最优化的基本概念

3－3 最速下降法

3－4 共轭梯度法

3－5 牛顿法

3－6 变尺度法（拟牛顿法）

3－7 最小二乘算法

3－8 阻尼最小二乘法

3－9 广义逆算法

思考题与习题

第四章完全非线性反演初步

4－1 线性化反演方法求解非线性反演问题的困难

4－2 传统完全非线性反演方法

4－3 模拟退火法

4－4 遗传算法

4－5 其他完全非线性反演方法简介

思考题与习题

第五章位场勘探中的反演问题

5－1 位场资料反演中的几个基本问题

5－2 直接法求位场反演问题

5－3 单一和组合模型位场反演问题

5－4 连续介质参数化的线性反演问题

5－5 物性分界面的反演问题

思考题与习题

第六章电法勘探中深曲线的反演

6－1 直流电测深曲线的反演

6－2 交流电测深曲线的反演

思考题与习题

第七章地震勘探中的反演方法7－1 地震资料反滤波处理7－2 波阻抗反演

7－3 地震波速度反演

7－4 其他地震反演

思考题与习题

参考文献

地球物理反演理论

地球物理反演理论 一、解释下列概念 1.分辨矩阵 数据分辨矩阵描述了使用估计的模型参数得到的数据预测值与数据观测值的拟合程度，可以表示为[][]pre est g obs g obs obs d Gm G G d GG d Nd --====，其中，方阵g N GG -=称为数据分辨矩阵。它不是数据的函数, 而仅仅是数据核G （它体现了模型及实验的几何特征）以及对问题所施加的任何先验信息的函数。 模型分辨矩阵是数据核和对问题所附加的先验信息的函数，与数据的真实值无关，可以表示为()()est g obs g true g ture ture m G d G Gm G G m Rm ---====，其中R 称为模型分辨矩阵。 2.协方差 模型参数的协方差取决于数据的协方差以及由数据误差映射成模型参数误差的方式。其映射只是数据核和其广义逆的函数, 而与数据本身无关。 在地球物理反演问题中,许多问题属于混定形式。在这种情况下,既要保证模型参数的高分辨率, 又要得到很小的模型协方差是不可能的,两者不可兼得,只 有采取折衷的办法。可以通过选择一个使分辨率展布与方差大小加权之和取极小的广义逆来研究这一问题: ()(1)(cov )u aspread R size m α+- 如果令加权参数α接近1,那么广义逆的模型分辨矩阵将具有很小的展布,但是模型参数将具有很大的方差。而如果令α接近0,那么模型参数将具有相对较小的方差, 但是其分辨率将具有很大的展布。 3.适定与不适定问题 适定问题是指满足下列三个要求的问题：①解是存在的；②解是惟一的；③解连续依赖于定解条件。这三个要求中，只要有一个不满足，则称之为不适定问题 4.正则化 用一组与原不适定问题相“邻近”的适定问题的解去逼近原问题的解,这种方法称为正则化方法。对于方程c Gm d =，若其是不稳定的，则可以表述为

应用地球物理复习题

应用地球物理复习题 1应用地球物理方法的物质基础 1、地球物理勘探的主要工作内容是：数据采集、数据处理、地质解释。 2、密度差异重力勘探的物质-——地球物理前提条件 3、决定岩石矿石的密度的主要因素是：①组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少②岩石中孔隙度 的大小及孔隙中的充填物成分③岩石所承受的压力。 4.火成岩的密度 主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由酸性→中性→基性→超基性岩，随密度大的铁镁暗色矿物含量的增多，密度逐渐增大(见图） 成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成不同岩相带的密度差异； 不同成岩环境(如侵入与喷发)会造成同一岩类的密度有较大差异。 5.沉积岩的密度密度主要取决于：沉积岩最大的特点是孔隙发育，一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩等，孔隙度可达30％一40％，密度主要取决于： 孔隙度：主要取决于孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度值呈线性增大； 孔隙充填物成分与含量：充填物的成分(如水、油、气等)及充填

孔隙占全部孔隙的比例（饱和度、泥质含量）； 地质年代与埋深：成岩时代久、埋深大、上覆岩层对下伏岩层的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。 6.物质宏观磁性 各类物质，因原子结构不同，在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性 抗磁性(逆磁性) 在外磁场H作用下，磁化率为负值、数值很小，约为10-5数量级 抗磁性物质没有固有原子磁矩，仅有电子旋进产生附加磁矩 附加磁矩方向与外磁场相反，形成抗磁性 顺磁性 顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值 其原子具有固有磁矩，无外磁场，原子磁矩取向混乱。 有外磁场，原子磁矩(电子自旋磁矩所作的贡献)顺着外磁场方向排列，显示顺磁性。 顺磁性物质其磁化率与绝对温度成反比，称为居里定律 铁磁性 铁磁性物质磁化率大，在弱外磁场中即可达到磁化饱和 磁化强度与磁化场呈非线性关系——不可逆性 磁滞回线——铁磁性物质在外磁场中的磁化特性曲线 矫顽磁力——磁化强度归零所需外磁场强度值Hc

《应用地球物理学》前言报告

《应用地球物理学》前言报告 岩石物理技术在石油应用： 岩石物理学就只一门以岩石为研究对象，以物理学位研究手段的新学科。岩石是构成地球的最重要的材料，地球的结构和运动学性质必然与岩石的各种物理性质密切相关。岩石物理学是研究岩石在地球内部特殊环境下的各种行为及其物理性质的，针对油气勘探和储藏的岩石物理性质的研究是岩石物理学研究中较为成功的例子。 岩石或地质体中流体的运移，涉及到成岩作用、石油天然气开采等一系列问题，各国科学家都对这些问题给予了高度重视。 例:1：研究岩石中流体运移过程中由不同尺度研究问题组成的研究框架，是岩石物理学中正问题研究的典型例子。先从矿物尺度研究矿物及其晶粒的输运特性，从微观角度研究矿物的微结构和渗透性、矿物之间的孔隙以及矿物变形对这些输运过程的影响；然后研究岩石作为矿物集合体的输运特性，主要研究岩石内部微破裂和孔隙的发展、孔隙的几何情况、密度，以及它们的空间分布；第三则集中研究那些连通的裂纹和孔隙，因为只有形成了连通网络的裂纹和孔隙才对输运过程有较大的影响。最后，将以上三个方面综合，可以得到作为岩体或地质体的输运特性，从而对其流体的流动情况做出估计。 例2：岩石的水压裂或岩石的热开裂。人们通过向地下注水，或者对地下岩石加热，改变矿物晶粒间以及岩石内部的微破裂状态，从而改变岩体或地质体的渗透性。这是将岩石物理学知识应用与实践中的一个典型例子。在石油开采方面曾广泛采取水压致裂技术，水压致裂是通过向岩石注入高压液体来改变岩石中裂纹的状态，但其主要作用是使原来的裂纹扩展长度，对增加裂纹密度所起的作用有限。岩石的热开裂则是岩石受热后，由于组成岩石的各种矿物热膨胀不同，导致矿物边界出现裂纹。热开裂能改变岩石内部的微观结构，既增加裂纹的长度，又能增加裂纹的密度，在一定条件下，可以明显改变岩石整体的输运特性，在石油开采等方面有着潜在的应用前景。 岩石物理学的研究方法： 首先，实验是岩石物理学的最基础的研究方法。其做法主要是：第一，采集各种有地质意义的岩石，在实验室中分别研究各种因素对其物理性质的影响，将大量的实验结果统计归纳得到经验关系式。第二，在建立合理而简化的数学物理模型的基础上，将由实验得到的经验关系外推到实际地球问题中去。因为若没有合适的模型，而只是简单地把实验室小尺度实验得到的结果外推到大尺度的自然界，常常会出现错误的结论。 其次，由于岩石物理学的研究涉及众多诸如地质学、地球物理学、油储地球物理学、地球化学等学科，也涉及众多的基础学科领域，如力学、声学、流体力学和电磁学等。岩石物理学是一门高度跨学科的学科分支，这就决定了岩石物理学中，对于所研究的岩石的不同物理性质，必然要用到上述相应的学科中对应的物理方法和手段。 岩石物理技术在油气勘探领域具有重要作用，随着大数据时代的到来，将计算岩石物理与勘探方法相结合，将会成为一种趋势。主要是基于两个方面的考量：其一，计算机模拟已经成为了物理实验并行的实验方法；其二，岩石各种性质与尺度有关，这在一般的物理学中是根本不会碰到的问题。矿物可以近似地看成是

地球物理反演成像方法综述

地球物理反演概述 地球物理反演是近年来发展很快的地球物理学中利用地球表面及钻孔中观测到的物理数据推测地球内部介质物理参数分布和变化的方法。其目的就是根据观测数据等已知信息求取地球物理模型。众所周知，地球物理学中有地震学、电磁学、重力学、地磁学、地热学、放射性学和井中地球物理等学科。尽管地球物理学家研究地球所依据的物性参数不同，方法各异，但就工作程序而言，一般都可分为数据采集，资料处理和反演解释等三个阶段。 数据采集就是按照一定的观测系统、一定的测线、测网布置，在现场获得第一手、真实可靠的原始资料。所以数据采集是地球物理工作的基础，是获得高质量地质成果的前提和条件；资料处理的目的是通过各种手段，去粗取精，去伪存真，压制干扰，提高信噪比，使解释人员能从经过处理的资料(异常或响应)中，较准确的提取出测区的地质、地球物理信息。所以，资料处理是从原始观测数据到地球物理模型之间的必不可少的手段和过渡阶段；反演解释的目的，用地球物理的术语来说，就是实现从地球物理异常(或响应)到地球物理模型的映射，使解释人员能从经过处理的地球物理资料(异常或响应)中提取出获得最接近真实情况的地质、地球物理模型，圆满的完成提出的地质任务。 虽然各种地球物理方法的原理、使用的仪器设备和资料采集方式有很大的不同，但是它们资料处理和反演解释的基础确有许多共同之处。前者的基础是时间(空间)序列分析，后者的基础是反演理论。在本文中只涉及地球物理资料的反演解释，地球物理反演是地球物理资料定量解释的理论和算法基础，也是地球物理资料处理技术的基础之一。 1 地球物理反演概述 地球物理反演理论是近二三十年来才发展起来的地球物理学的一门重要分支，它是研究从地球物理观测数据向量，到地球物理模型参数向量映射理论和方法的一门学科。虽然地球物理问题千差万别，但把地球物理观测数据和地球物理模型参数联系起来的数学表达式，却只有线性和非线性两大类。如以d 表示观测数据向量，m 表示模型参数向量，f 是表示联系d 和m 的函数或泛函表达式，则凡满足 (1)d m f m f m m f =+=+)()()(2121

地球物理勘查名词术语

中华人民共和国国家标准 GB XXXX--XX 地球物理勘查名词术语 Terms Of geophysical exploration 1 主题内容及适用范围 本标准规定了地球物理勘查(包括重力勘查、磁勘查、电勘查、地震勘查、测井及核物探)中常用的、主要的、本学科专有的名词术语。 本标准适用于地球物理勘查工作的语言和文字交流。 2 基本术语 2.1 地球物理勘查geophysical exploration 运用物理学的原理、方法和仪器以研究地质情况或寻查埋藏物的一类勘查。 同义词物探；地球物理勘探：(勘探地球物理；地球物理探矿) 注：1.取决于使用场合，该术语可附加后缀“法”或“学”。 2.根据具体情况，可以使用“航空物探”，“海洋物探”，“地面物探”，“地下物探”，“深部物探”，“区域物探”， “工程物探”，“环境物探”，……等术语。 2.2 正常场normal field 物理场的相对平稳部分。 2.3 异常anomaly 物理场对正常场的偏离。 2.3.1 理论异常theoretical anomaly 正演所获得的异常。 同义词计算异常 2.4 物性physical properties 岩(矿)石或其它探测对象的物理性质。 2.5 异向性系数coefficient of anisotropy 描述介质垂直层理(片理、节理等)方向与平行层理方向的物性差异的一种参数。 同义词(各向异性系数;非各向同性系数) 2.6 地球物理正演geophysical direct problem 根据地质体或其它探测对象的几何参数和物理参数计算地球物理场值。 同义词物探正演 2.7 地球物理反演geophysical inversion 根据地球物理场值，计算地质体或其它探测对象的几何参数和物性参数。 同义词物探反演 国家技术监督局XXXX—XX—XX批准 XXXX—XX—XX实施

地球物理勘探方法

地球物理探矿法 一、地球物理探矿法的基本原理 物探的基本特点是研究地球物理场或某些物理现象。如地磁场、地电场、放射性场等，而不是直接研究岩石或矿石，它与地质学方法有着本质上的不同。通过场的研究可以了解掩盖区的地质构造和产状。它的理论基础是物理学或地球物理学，系把物理学上的理论(地电学、地磁学等)应用于地质找矿。因此具有下列特点和工作前提： (一)物探的特点 1．必须实行两个转化才能完成找矿任务。先将地质问题转化成地球物理探矿的问题，才能使用物探方法去观测。在观测取得数据之后(所得异常)，只能推断具有某种或某些物理性质的地质体，然后通过综合研究，并根据地质体与物理现象间存在的特定关系，把物探的结果转化为地质的语言和图示，从而去推断矿产的埋藏情况与成矿有关的地质问题，最后通过探矿工程验证，肯定其地质效果。 2．物探异常具有多解性。产生物探异常的原因，往往是多种多样的。这是由于不同的地质体可以有相同的物理场，故造成物探异常推断的多解性。如磁铁矿、磁黄铁矿、超基性岩，都可以引起磁异常。所以工作中采用单一的物探方法，往往不易得到较肯定的地质结论。一般情况应合理地综合运用几种物探方法，并与地质研究紧密结合，才能得到较为肯定的结论。 3．每种物探方法都有要求严格的应用条件和使用范围。因为矿床地质、地球物理特征及自然地理条件因地而异，从而影响物探方法的有效性。 (二)物探工作的前提 在确定物探任务时，除地质研究的需要外，还必须具备物探工作前提，才能达到预期的目的。物探工作的前提主要有下列几方面： 1．物性差异，即被调查研究的地质体与周围地质体之间，要有某种物理性质上的差异。 2．被调查的地质体要具有一定的规模和合适的深度，用现有的技术方法能发现它所 引起的异常。若规模很小、埋藏又深的矿体，则不能发现其异常；有时虽然地质体埋藏较深，但规模很大，也可能发现异常。故找矿效果应根据具体情况而定。 3．能区分异常，即从各种干扰因素的异常中，区分所调查的地质体的异常。如铬铁矿和纯橄榄岩都可引起重力异常，蛇纹石化等岩性变化也可引起异常，能否从干扰异常中找出矿异常，是方法应用的重要条件之一。 二、地球物理探矿法的应用及其地质效果 (一)应用物探找矿的有利条件与不利条件 1．物探找矿有利条件：地形平坦，因物理场是以水平面做基面，越平坦越好；矿体形态规则；具有相当的规模，矿物成分较稳定；干扰因素少；有较详细的地质资料。最好附近有勘探矿区或开采矿山，有已知的地质资料便于对比。 2．物探找矿的不利条件：物性差异不明显或物理性质不稳定的地质体；寻找的地质体或矿体过小过深，地质条件复杂；干扰因素多，不易区分矿与非矿异常等。 (二)物探方法的种类、应用条件及地质效果简要列于表4—5。 物探方法的选择，一般是依据工作区的下列三方面情况，结合各种物探方法的特点进行选择：一是地质特点，即矿体产出部位、矿石类型(是决定物探方法的依据)、矿体的形态和产状(是确定测网大小、测线方向、电极距离大小与排列方式等决定因素)；二是地球物理特性，即岩矿物性参数，利用物性统计参数分析地质构造和探测地质体所产生的各种物理场的变化特点。如磁铁矿的粒度、品位、矿石结构等对磁化率的影响，采用方法的有效性等；三是自然地理条件，即地形、覆盖物的性质和厚度及分布情况、气候和植被土壤情况等 物探方法的种类、应用条件及地质效果简要表表4．5

固体地球物理学

固体地球物理学 （学科代码：070801） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实的地球物理理论基础和系统的专业知识，了解固体地球物理学和与其相关学科发展的前沿和动态，能够适应二十一世 纪我国经济、科技和教育发展的需要，并具有较熟练的实验技能和较强的动手能力，具有较全面的计算机知识，具有独立从事该学科领域研究和教学能力的高层次人 才。 二、研究方向 1. 地震学、 2. 地球动力学、 3. 岩石物理、 4. 应用地球物理学、 5. 城市地球物理学 三、学制及学分 按照研究生院有关规定。 四、课程设置 英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 学科基础课和专业课如下所列。 基础课: GP15201★地球内部物理学★（4） GP15202★ 地球动力学★（4） GP15203★地球物理反演★（4） 专业课：

GP14201 计算地震学（3） GP14202 地球物理学进展（4） GP14203 地震学原理（4） GP15210 地震勘探（3） GP15211 定量地震学（4） GP15212 地震偏移与成像（4） GP15213 工程地震学（4） GP15214 岩石本构理论（4） GP15215 应用地球物理学（3） GP15216 地球内部电性与探测（4） GP15218 现代计算机与网络应用（3） GP15219 固体力学（4） GP15220 城市地球物理学（3） GP15701 地球物理高级实验（2） PI05204 工程中的有限元法（3） GP16201 固体地球物理理论（4） GP16202 地球科学中的近代数学（4） GP16203 地球科学前沿讲座（4） 备注：带★号课程为博士生资格考试科目。 五、科研能力要求 按照研究生院有关规定。 六、学位论文要求 按照研究生院有关规定。

地球物理学基础复习资料(白永利)

地球物理学基础复习资料 绪论 一．地球物理学的概念，研究特点和研究内容 它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学之间的 边缘学科。 地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，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。包扩地震学，地磁学，地电学，重力 学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。 研究特点：1.交叉学科地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科 本身的发展，它不断产生新的分支学科，同时促进了各分支学科的相互交叉，加 强了它与地球科学各学科之间的联系。2.间接性都是通过观测和研究物理场的 信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身，而是其物理性质。3 多解 性正演是唯一的，而反演存在多解。不同的地质体具有不同的物理性质，但产 生的物理场可能相同。不同的地质体具有相近的物理性质，由于观测误差，物理 场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。不同的地质体具有相同的 物理性质，即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。 地球物理学的总趋势：多学科综合和科学的国际合作。 二．地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。 地震学：波在弹性介质中的传播。地震体波走时，面波频散，自由振荡的本征 谱特征 重力学：牛顿万有引力定律。地球的重力场和重力位 地磁学：麦克斯韦电磁理论。地磁场和地磁势。 古地磁学：铁磁学。岩石的剩余磁性。 地电学：电磁场理论。天然电场和大地电场 地热学：热学规律，热传导方程。地球热场，热源。 第一章太阳系和地球 一．地球的转动方式。 1.自转地球绕地轴的一种旋转运动，方向自西向东，转速并非完全均匀，有微小变化。 2.公转地球绕太阳以接近正圆的椭圆轨道旋转的运动。 3.平动地球随整个太阳系在宇宙太空中不停地向前运动。 4.进动地球由于旋转，赤道附近向外凸出，日月对此凸出部分的吸引力使地 轴绕黄轴转动，方向自东向西。这种在地球运动过程中，地轴方向发生的运动即 为地球的进动。 5.章动。地轴在空间的运动不仅仅是沿一平滑圆锥面上的转动，地轴还以很小 的振幅在锥面内,外摆动，地球的这种运动叫章动。 二．地球的形状及影响因素。 地球为一梨形不规则回转椭球体。 影响因素：1.地球的自引力---正球体；2.地球的自转----标准扁球体；3.地球内 部物质分布不均匀--不规则回转椭球体

地球物理反演-邹志辉

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 地球物理反演是地球物理学科的一个重要组成部分，地球物理反演的思路和方法不仅可以用于解决固体地球问题，还能够用于解决其它领域（如气象预报、经济预测等）的问题，具有广泛适用性。本课程将介绍地球物理反演的基本概念、原理和应用方法基础。 2.设计思路： 本课程将以介绍地球物理反演理论的基本概念为基础，重点阐述方法的原理和应用思路，并在介绍实例的基础上帮助学生理解实际应用中反问题的提取、分析和求解的思路。课程内容涉及地球物理反演基本理论、位场反演基础、地震反演基础等主要方面。 3. 课程与其他课程的关系： 本课程将在学生已经学习的勘探方法基础上传授学生通过反演的方法求解实际问题的手段，使学生理解和加深对各种勘探方法的理解。本课程的方法可以方便地用作学生科研和毕业设计等的手段。学生还可以结合前期选修的计算机语言类课程编写简单的反演程序，用于求解地球物理反问题。 二、课程目标 - 1 -

本课程目标是使学生掌握地球物理反演的基本概念，理解地球物理反演的基本方法和处理实际问题的思路，能够将常规的地球物理问题转化为反演问题进行求解。 三、学习要求 学生在选修过程中需要按照开课前的教学安排简单预习课程内容。授课过程中，学生要按时上课并积极参与教学过程，可以随时举手提问，也可以将问题组织好课下提问；学生需要在讨论环节积极发言，提高科技交流能力。学生在课后需要按照要求在规定时间内完成布置的作业和课程论文。 四、教学进度 - 1 -

五、参考教材与主要参考书 姚姚，地球物理反演基本理论与应用方法，武汉：中国地质大学出版社 王家映，地球物理反演理论（第2版），北京：高等教育出版社 Menke, W. (2012). Geophysical Data Analysis: Discrete Inverse Theory. Academic Press. 六、成绩评定 （一）考核方式 A ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他 （二）成绩综合评分体系： - 1 -

(完整版)历年地球物理试题总结_byxucheng

地球物理基础历年真题总结（按频率高低） 一、名词解释 1、惠更斯原理(5) 惠更斯最早提出了由某时刻波前求另一时刻波前的原理，其基本点是：波前上所有的点，都可以看做广义绕射源，此源发出二次子波，下一时刻的波前即为这些二次子波前的包络。 2、地球重力位(4) 引力和离心力的合力是地面物质的重力。设有一个函数，它是单值连续的函数，并且它在不同坐标方向的导数正好等于重力在该方向的分量，这个函数叫重力场的位函数，简称为重力位。 3、叠加速度(4) 当地下介质不是水平层状介质时，相应的反射波时距曲线将更加复杂，在实际速度分析工作中，为了简化问题，常将复杂的反射波时距曲线看作双曲线，即t2=t02+x2/V2，式中V为叠加速度。 4、视电阻率(4) 电场作用范围内各种地层、各种地质体综合影响下得到的电阻率。 5、磁场强度(4) 单位正磁荷在磁场中某点所受的力，单位为奥斯特。 6、地震波传播介质的品质因子(Q值) (3) 无论是体波还是面波，在传播过程中其振幅都将衰减。这种衰减一部分是由于射线的扩散引起的，另一部分是能量被介质吸收而变成了热能。介质吸收振动能并将其变为热成为内摩擦。一般用无因次量“Q”值的大小来反映这种能量的衰减程度。通常把一个周期内振动所消耗的能量ΔE与总能量E之比（即相对消耗量）的倒数定义为品质因子Q,亦即：2π/Q=ΔE/E 7、磁化率(3) 表征物质在外磁场中被磁化程度的物理量。通常标记为，以方程定义为 ；

其中，是物质的磁化强度（单位体积的磁偶极矩），是辅助磁场。 8、时距曲线(3) 9、DMO(2) 10、地震勘探中的4D和4C(2) 11、虚反射(2) 12、磁法勘探(2) 13、重力勘探(2) 14、岁差和章动(2) 15、勒夫数(h, k)、志田数(l) (1) 16、地心纬度和天文纬度(2) 17、米兰科维奇旋回(2) 18、相干合成孔径雷达（INSAR） 19、地震子波

地球物理勘探方法及应用范围

M D 模型空间数据空间地球物理探测空间变换示意图 球物理探测方法简介及应用范围 地球物理学是用物理学的原理和方法，对地球的各种物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。在此基础上为探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术，为灾害预报提供重要依据。 地球物理学的研究内容总体上可分为应用地球物理和理论地球物理两大类。应用地球物理(又称勘探地球物理)主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与项目探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、项目和环境监测以及构造研究等，方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、反演、解释，进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属与非金属矿床、地下水资源及大型项目基址等的勘察及探测的主要学科。 从数学角度讲，地球物理勘 探的过程可以抽象成从模型空 间通过某种映射关系，映射成可 以感知的数据空间，再通过逆映 射变换到模型空间，其映射关系 见右图。这种映射关系遵循地球 物理学的两大模型原理：滤波器 模型原理和场效应模型原理。因 此地球物理数据处理：一是基于 信号分析理论的信号处理技术， 主要目的是去杂、增益、提取有效信号；二是基于物理场效应理论的反演技术。 地球物理反演，就是在模型空间寻找一组参数向量，这组向量通过某种映射关系，能再现数据空间的观测数据，因此在一定的假设条件下，反演问题可以表示为某种误差泛函的极小化问题 min ‖G cal (M)-D obs ‖2 也就是地球物理反演是利用模型参数和模型正演来获取合成数据，再通过合成数据与观测数据的匹配估算出最佳M 参数。由此可见，地球物理反演实质上是正

常用地球物理方法勘探深度研究

常用地球物理方法勘探深度研究 发表时间：2020-01-16T10:35:22.797Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：庄炜[导读] 摘要：我国在地球学研究中，一直都使用一种被称作“地球物理勘探”的技术对其进行研究工作。 安徽省煤田地质局物探测量队安徽省宿州市 234000摘要：我国在地球学研究中，一直都使用一种被称作“地球物理勘探”的技术对其进行研究工作。这种地球物理勘探技术由许多小的类型组成，但是不论哪种类型都能用来勘探地球内部的异常体深度，并且通过计算还能得出这些异常体占据的比例范围。我们可以认为，地球物理勘探技术对于我国地质工作者了解地球概况具有重要的影响意义。下文结合实践，对地球物理勘探技术的软硬件进行分析，探讨了 一些新算法以及新理论在地球物理勘探中的应用，对地球物理技术的发展趋势进行研究。 关键词：地球物理；勘探技术；深度 1 引言 随着我国社会建设工程规模的日益扩大化，对建设区域的岩土工程勘察的准确度和可靠性提高了更高的要求，如何准确的查明地浅表一定深度范围的工程地质条件是当前亟待解决的问题之一。在岩土工程勘察过程中地球物理探测技术的应用极为广泛，也是提高岩土工程勘察质量的基础。常见的地球物理探测技术种类较多，如磁法、高密度电法、地震法等，均取得了较好的应用效果。 2 地球物理勘探新算法以及新理论的应用 （1）几何分型理论，主要是揭示自然界物体与现象中存在不同尺度相似性的理论，局部和整体的相似性也能得到充分揭示。利用点上信息便能将空间上与面上的信息予以有效预测，该方法在研究自然界常见的不稳定与不规则现象中比较常见。分形维数又有分数维之称，主要对复杂程度进行描述。（2）小波的理论体系，该理论是基于傅立叶理论分析基础之上，形成的新的分支理论，该理论能够对信号处理过程中，差分方程数值解、数据压缩、成像、子波算法进行处理，还能有效处理信号中的信噪比和分辨率。（3）混沌的理论体系 , 描述非线性系统过程中，该理论的应用比较普遍，和分形理论存在密切的联系，基干尺度分层次存在于他们之间，相似度以及标度律，存在于不同尺度之间，并存在差异性假设和非均匀性假设。（4）神经网络计算理论，该理论模拟了人脑思维，可以在分析和学习样本资料的过程中，对没有经过处理的资料进行判断，在处理和计算这些样本资料同时，获得重要参量。（5）地理的信息系统理论，属于计算机系统在计算机硬软件的支持下，输出相应的空间信息数据，采集、储存，并进行查询与管理，将地理信息系统应用于地球物理探测技术之中，可以快速的进行数据输出，为数据查询分析提供支持，是今后重要发展方向。 3 地球物理勘探的应用 3.1 利用磁法因素对地球进行物理勘探 （1）地面磁法干预地球物理勘探深度。目前，我国针对地球深度勘探方面，所采用的勘探方法种类越来越多。而且，地球物理勘探准确度也相对越来越高。地球深度勘探所涉及的范围也在逐渐扩大。技术人员可以通过高分辨率的探头进行勘探操作，可以很快对地球内部中心结构进行快速和准确定位。另外当探测到地面磁力时，还可以对地球内部金属矿的填埋范围，填埋扩深部位等一一做出了解。前几年，我国中国地质科学院机构就在安徽某地区检测出了地面磁场异常情况，最终再地球内部三百多米深度处发现了磁性金属矿资源填埋物。（2）航空磁法干预地球物理勘探深度。一般而言，利用航空磁法干预技术，勘探得出的磁性金属矿资源填埋部位都在五百米以上。因为，倘若要勘探的地球深度超过五百米，航空磁性信号的感应就会显得很微弱。但是，我国科学研究部门在航空磁法技术的辅助利用仪器方面，做出了不断更新。使得我国所利用的航空磁法技术已经能满足更深层的地球物理勘探工作需要。例如：十年以前，我国国土资源航空物探遥感中心，就已经开始利用百分之百比例的直升机进行航空高精度磁性测量任务，并且发现了两个“Fe”命名的不知名矿体。技术人员尝试在其中一个未知矿体上进行钻孔，并且在勘探深度七百米处发现了金属矿资源。采用同样的方式，对另外一个未知矿体进行钻孔，并在六百米勘探深度处发现了矿产资源。 3.2 利用放射性因素对地球进行物理勘探 （1）γ测量干预地球物理勘探深度。利用γ测量来进行地球深度的物理勘探，其需要利用岩石的γ射线总强度来判断异常部位。这种γ测量技术在进行金属矿资源的勘探方面被广泛应用，因为其具有精准度高的优点，并且无论哪种地质条件，都可以利用γ测量来进行物理勘探。当然，这里所提及的金属矿资源不包括铀元素、钾元素和钍元素。而且γ测量技术仅限于，针对填埋部位较浅的金属矿资源勘探工作。（2）射气测量干预地球物理勘探深度。射气仪测量技术可以被用来勘探地球地层表面的放射性气体，并且通过对这些放射性气体的浓度进行分析，从而推断地球该区域的地层深处是否填埋有含有放射性的矿产资源。射气仪测量技术还可以被用来勘探和确定，地球内部破碎带的具体位置。这项勘探技术，在我国被广泛应用于氡元素衰变。当放射性气体发生转移时，我们还可以利用射气仪测量技术，进行更深度部位的放射性矿产资源勘探。 3.3 探测成矿的分布范围 在我国的矿产分布中，金矿一般都分布在地形比较复杂的区域。当使用地球物理采矿方法进行金矿探测时，面对复杂地形时，通常是对矿产分布的地区做地形检查，了解地势内部的隐伏结构，这时候主要运用的技术有航磁和遥感技术，使用这两项技术进行探测，可以探测到人力无法到达的区域，大大的增加了探测的面积，使探测更加全面具体，从而提升探测数据的准确性。在进行成矿的探测时还会运用到重力探测法，应用重力探测与航磁和遥感技术相结合，得出的数据进行探测分析，就可以对探测区域的隐伏结构做到充分的了解，通过完善的航电资料以及磁法、放射性测量等技术相结合，做到对探测区域精确的地球物理勘测。经过以上一系列的技术运用，基本上可以确定探测区域内的成矿分布情况。 4 地球物理勘探技术的发展趋势 当前地球物理勘探技术，能够更好地进行数据收集与处理，修复误差。特别是在信号处理过程中，单片数字信号处理功能更加强大，大大提高了物探测量仪器的功能，促进了测量仪器的更新换代。物理探测技术在现代新技术的大力支持下，其功能变得日益强大。如超导新技术在超导重力仪中的应用，使其测量精确度与灵敏度大大增强，稳定性逐步提高。人工测量定位以及数据处理中应用 3S 技术使其工作效率大大增强，减少了人员的劳动力投入，地震勘探过程中利用层析成像技术，使其分辨率与解释精度逐渐增强，探地雷达在各种工程监测中的应用，大大提升了工程检测质量，可靠性逐步增强。 5 结束语

地球物理反演复习资料

复习 第一章 一、什么是正问题？（概念、特点）适定性问题的一般特点。 正问题：给定一个问题，寻找答案 适定性问题的特点：解一定存在；解的唯一性；问题发生一些小的变动仅导致问题的解发生 小的变动（解稳定性） 第二章 二、什么是数字正演模拟？什么是物理正演？各自的特点（优缺点）？ 数字模拟：利用计算机建立地质模型并模拟其地震波传播响应的一种方法 物理模拟：在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的模拟相似比制作成物理模型， 并用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟的一种地震模拟方法。 各自特点：物理模拟：拟结果的真实性，不受计算方法、假设条件的限制；震源和检波器的 尺度，参数变化困难。（真实、可靠、费用高） 数字模拟：简单、运算快、费用低 三、地震正演的应用（5个应用） 地震波理论研究（声波介质、弹性介质、各向异性介质和双相介质中弹性波传播理论研究）、复杂构造研究（盐下构造成象）、特殊沉积现象研究（河道砂预测）、裂缝带检测、井间地震研究、油藏动态监测 四、数字正演有哪些算法？ 有限差分法、有限元法、虚谱法 第三章 五、直接反演的分类（两类），每一类的概念，不同的计算方法（相位、波阻抗） 以及其公式； 道积分反演：利用叠后地震资料计算地层相对波阻抗（速度）的直接反演方法。 计算： 递推反演：基于反射系数递推计算地层波阻抗(速度)的地震反演方法称为递推反演。 计算： 六、稀疏脉冲反演的概念，基本假设条件，适用范围，主要步骤，如何获得低 频信息（测井、叠加速度） 稀疏脉冲反演：基于稀疏脉冲反褶积基础上的递推反演方法。 基本假设：地层的强反射系数是稀疏分布的，即地层反射系数由一系列迭加于高斯背景上的 强轴组成。 ?=t dt t r t 0)(20e Z )(Z ∏ =-++=j i r r i i Z 11101j Z

《地球物理勘探》例题

《地球物理勘探》例题 一、填空题 1．沉积岩密度值主要取决于岩石中孔隙度大小，干燥的岩石随孔隙度减少密度呈线性__________。 2．按照导电机制可将固体矿物分为三种类型：金属导体、半导体和__________。3．电子导电矿物或矿石的电阻率随温度增高而上升，但__________岩石的电阻率随温度增高而降低。 4．在岩（矿）石的主要物理性质中，__________的变化范围是最大。 5．由不同地质体接触处由岩石的固相骨架与充满空隙空间的液相接触处的电荷自然产生的电动势的物理- 化学过程称为__________。 6．地球的重力场可分为正常重力场、重力随时间的变化及重力异常三部分，其中地球的正常重力是由赤道向两极逐渐__________。 7. 在重力测量重，由于负地形部分相对水准面缺少一部分物质，空缺物质产生的引力 可以认为是负值，其垂直分量也是向上的，使仪器读数__________。 8．电法勘探是根据所测得的地下__________________的分布规律来查明地下地质构造和寻找有用矿产的一种常用物探方法。 9．电阻率法是__________类电法勘探方法之一，它是建立在地壳中各种岩矿石之间具有导电性差异的基础上，通过观测和研究与这些差异有关的天然电场或人工电场的分布规律，达到查明地下地质构造或寻找矿产资源之目的。 10．根据地质任务的不同，重力勘探可分为预查、普查、详查和__________四个阶段。 二、名词解释 1、磁化率 2、视电阻率 3、有效磁化强度 4、二度体异常 三、简答题 1、简述地球物理学的组成及研究内容 2、什么是地球物理正演（正问题）和地球物理反演（反问题）? 3、什么是重磁场的解析延拓，向上和向下延拓分别有什么作用？ 4、地磁要素主要有哪几部分组成？请画图说明。 5、影响视电阻率的主要因素有哪些？

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绪论 一.地球物理学的概念，研究特点和研究内容 它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学Z间的边缘学科。 地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，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。包扩地震学，地磁学，地电学，重力学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。 研究特点：1?交叉学科地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科本身的发展，它不断产生新的分支学科，同时促进了各分支学科的相互交叉，加强了它与地球科学各学科之间的联系。2.间接性都是通过观测和研究物理场的信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身，而是其物理性质。3多解性止演是唯一的，而反演存在多解。不同的地质体具有不同的物理性质，但产生的物理场可能相同。不同的地质体具有相近的物理性质，由于观测误差，物理场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。不同的地质体具有相同的物理性质，即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。地球物理学的总趋势：多学科综合和科学的国际合作。二?地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。 地震学：波在弹性介质屮的传播。地震体波走时，而波频散，自由振荡的本征谱特征重力学：牛顿万有引力定律。地球的重力场和重力位 地磁学：麦克斯韦电磁理论。地磁场和地磁势。 占地磁学：铁磁学。岩石的剩余磁性。 地电学：电磁场理论。天然电场和大地电场 地热学：热学规律，热传导方程。地球热场，热源。 第一章太阳系和地球 一?地球的转动方式。 1?自转地球绕地轴的一种旋转运动，方向自西向东，转速并非完全均匀，冇微小变化。 2.公转地球绕太阳以接近正圆的椭圆轨道旋转的运动。 3?平动地球随整个太阳系在宇宙太空屮不停地向前运动。 4?进动地球曲于旋转，赤道附近向外凸出，口月对此凸出部分的吸引力使地轴绕黄轴转动，方向门东向曲。这种在地球运动过程中，地轴方向发生的运动即为地球的进动。 5. 章动。地轴在空间的运动不仅仅是沿一平滑圆锥面上的转动，地轴还以很小的振幅在锥面内,外摆动，地球的这种运动叫章动。 二.地球的形状及影响因索。 地球为一梨形不规则回转椭球体。 影响因素：1?地球的自引力…正球体；2?地球的自转■…标准扁球体；3.地球内部物质分布不均匀-不规则冋转椭球体

我对地球物理勘察技术的认识

我对地球物理勘察技术的认识 1 地球物理勘探的实质 地球物理勘探是通过观察和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘查方法。它是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础用不同的物探方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物理场的变化；通过分析、研究所获得地球物理资料，推断、解释地质构造和矿产分布情况。 2 地球物理勘探工作内容 利用相适应的仪器测量、接收工作区域的各种物理信息，应用有效的处理从中提取出需要的信息，并根据岩（矿）体或构造和围岩的物性差异，结合地质条件进行分析，做出地质解释，推断探测对象在地下赋存的位置、大小范围和产状，以及反映相应物性特征的物理量等，作出相应的解释推断的图件。地球物理勘探是地质调查和地学研究不可缺少的一种手段和方法。 3 地球物理勘探的方法 随着现代科学技术的蓬勃发展，根据其所研究地球物理场的不同，物探方法通常可分为以下几大类：(1)以介质弹性差异为基础，研究波场变化规律的地震勘探和声波探测；(2)以介质电性差异为基础，研究天然或人工电场(或电磁场)的变化规律的电法勘探；(3)以介质密度差异为基础，研究重力场变化规律的重力勘探；（4）以介质磁性差异为基础，研究地磁场变化规律的磁法勘探；(5)以介质中放射性元素种类及含量差异为基础，研究幅射场变化特征的核地球物理勘探；(6)以地下热能分布和介质导热性为基础，研究地温场变化的地热勘探等。 地震勘探是近代发展最快的物探方法之一。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波在向地下传播时，遇到不同弹性地层就会产生反射波或折射波返回地面，用专门得仪器可以记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或一起处理，能较准确的确定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性，是勘探含油气构造，甚至是直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田，盐岩矿床，个别的层状金属矿床以及解决水文地质、工程地质等问题。 电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如电性、电化学活动性、电磁感应特性和电性差异）来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过观测人工的、天然的电场或交变的电磁场，分析、解释这些场的特点规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类，直流电法，包括电阻率法、充电法、自然电场法、直流激发极化法等；交流电法，包括交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法。 重力勘探是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表重力加速度值得变化而进行地球物理勘探的一种方法。以牛顿万有引力为基础。只要勘探地质体与周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器找出重力异常，然后结合当地的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层的埋藏情况，进而找出隐状矿体存在的位置和地质构造情况。 磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一，自然界的岩石和矿石具有不同的磁性，可以

应用地球物理学

中科院研究生院硕士研究生入学考试 《应用地球物理》考试大纲 本《应用地球物理》考试大纲适用于中国科学院研究生院地球物理学各专业的研究生入学考试。应用地球物理学是研究地球物理场空间与时间分布规律以实现地质勘查和找矿目标的一门应用科学。通过观测和研究不同岩、矿石间物理性质的差异，利用物理学原理分析和解释各种地球物理场的特点和意义。要求考生准确掌握应用地球物理基本概念和基本原理，了解主要的六种（重、磁、电、震、放射性和地热）勘探方法。考试内容包括三部分：（1）重力勘探与磁法勘探；（2）电法勘探、放射性测量与地热测量；（3）地震勘探。试题内容包括名词解释（50分）、简答题（50分）、综合计算证明题（50分）。 一、考试内容 （一）应用地球物理基础知识 1.基本概念和基础理论 2.常见岩石的物性差异 3.地球物理场基本知识 4.地球物理勘探方法特点 （二）重力勘探 1.地球重力场的组成 2.正常重力场与重力异常 3.重力测量与重力观测资料改正的基本方法 4.重力异常数据处理与解释的基本方法 （三）磁法勘探 1.地球磁场的组成及基本特征 2.岩石的磁性 3.磁测工作和资料改正的基本方法 4.磁异常数据处理和解释的基本方法 （四）电法勘探 1.电阻率法 2.充电法和自然电场法 3.激发极化法 4.电磁感应法 （五）放射性和地热勘探 —1—

1.放射性的基本知识 2.放射性测量原理及野外工作方法 3.地热学基本知识 4.地温梯度与岩石热物理参数的常用测量方法 （六）地震勘探 1.地震波的动力学 2.地震波的运动学 3.地震勘探的野外工作方法 4.地震资料的数据处理与解释 二、考试要求 （一）应用地球物理基础知识 1.掌握地球物理勘探方法的基本分类、理论基础及应用范围 2.熟悉常见岩石的形态特征、物性特点及其差异 3.了解不同矿藏的地球物理异常特点 （二）重力勘探 1.熟悉地球重力场模型 2.了解重力测量野外工作方法 3.熟悉常见岩（矿）石密度 4.掌握重力异常数据处理方法 5.熟悉重力资料解释的基本步骤和方法 （三）磁法勘探 1.熟悉地磁要素及地磁场的解析表示 2.了解磁法勘探野外工作方法 3.熟悉常见岩石磁性特征 4.掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法 （四）电法勘探 1.掌握岩石电阻率的测定方法，熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型 2.了解岩石的自然极化特性，熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用 3.了解岩石的激发极化机理，熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用 4.掌握电磁法的理论基础，熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用（五）放射性和地热勘探 1.熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点 2.了解放射性测量方法原理 3.熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质 4.了解地球热结构特点，掌握大地热流密度的含义和测量方法 （六）地震勘探 —2—