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我国地球物理仪器的发展

我国地球物理仪器的发展
我国地球物理仪器的发展

第22卷 第4期

地 球 物 理 学 进 展

Vol.22 No.42007年8月(页码:1332~1337)

PRO GRESS IN GEOP H YSICS

Aug. 2007

我国地球物理仪器的发展

陆其鹄, 彭克中, 易碧金

(中国地球物理学会地球物理技术委员会,北京100080)

摘 要 本文回顾了我国地球物理仪器的发展历程,指出了大量进口对我国地球物理仪器发展的影响,强调了我国地球物理仪器工作者所进行的不懈努力,提出了我国地球物理仪器今后发展的四点意见:(1)反复宣传地球物理仪器、观测、实验的重要性;(2)逐步形成对地球物理仪器评价标准的共识;(3)关注发展高新领域;(4)营造国内仪器快速发展的环境.

关键词 地球物理,技术,仪器,发展

中图分类号 P631 文献标识码 A 文章编号 100422903(2007)0421332206

The development of geophysical instrumentation in China

L U Qi 2hu , PEN G Ke 2zhong , YI Bi 2jin

(T he Geop hysical Technology Committee ,Chinese Geop hysical S ociet yB ei j ing 100080,China )

Abstract In this paper ,the development progress of geophysical instrumentation in China is reviewed ,the substan 2tive importation is affecting the progress of geophysical instrumentation in China ,and the unremitting effort of Chi 2nese geophysicists /engineers is accentuated.And the advices on aftertime development of Chinese geophysical in 2strumentation are suggested.

K eyw ords geophysics ,technology ,instrumentation ,development

收稿日期 2007203210; 修回日期 2007206222.

作者简介 陆其鹄,男,1937年生,江苏阜宁人,研究员,中国地球物理学会地球物理技术委员会主任,1956年起从事地球物理工作,专长振

动仪器理论与技术.(E 2mail :luwan99@https://www.doczj.com/doc/b310766665.html, )

0 引 言

地球物理仪器是地学仪器的主要部分,是认识自然的重要手段,我国地球物理界的先辈们经常说:“地球物理学是一门观测科学”,“地球物理学是以观测和实验为基础的科学”.顾功叙,秦馨菱等老一代地球物理学家生前再三呼吁开展并曾亲自指导或主持一些地球物理仪器研究工作.当代地球物理学家刘光鼎院士指出:“仪器问题不解决,就无法实现地

学现代化.”[1]

滕吉文院士也专门撰文作了关于中国

地球物理仪器和实验设备研究的导向及实现产业化的评述[2];赵文津院士也在多次会议上阐述发展我国地球物理仪器的重要性.在世界进入信息时代的今天,仪器仪表在社会与经济发展中的作用体现得越来越明显,美国、日本、欧洲共同体一些发达国家都把仪器仪表列为国家支持的关键技术.我国多位两院院士先后两次向国家提出建仪,国家现在也下

决心大力发展我国的仪器仪表工业.无庸置疑,我国

地学仪器的发展即将会迎来一个新的春天.

1 我国地球物理仪器发展历程的回顾

我国地球物理仪器的自主研发曾有过辉煌的历史,许多人为此做出过不可磨灭的贡献,本文只能举些例子,以回忆已经过去但又值得骄傲的年代.上世纪50年代中央提出“向科学进军”,后来由于国际关系的变化,前苏联撤走了援华专家,中央又提出“自力更生,奋发图强”的口号,我国地球物理仪器的历史翻开了从仿制到自行研制的一页.1959年建立了北京地质仪器厂[3].1959年组建了长春地质学院地质仪器系,长春地院早在上世纪50~60年代就先后研制出了我国第一台航空核子旋进式磁力仪和第一台航空光泵磁力仪,后转到北京地质仪器厂生产,其中的光泵技术后来经过中国航空物探与遥感中心进一步发展,已经达到了国际领先水平.上世

4期陆其鹄,等:我国地球物理仪器的发展

纪70年代长春地院研制出M-1型航空电磁系统, 1981~1983年间改进为M22型,在此基础上还研制了航空综合测站.1970年开始了超导地球物理仪器的研制工作,1987年进行了高温超导磁力仪的研究,目前国内高温超导技术已经用于地面瞬变电磁探测系统.上世纪80年代研制了GEM系列大地电磁测深仪、智能综合工程探测仪等,90年代又研制成功海底大地电磁测深仪、高密度电阻率仪、电磁驱动可控震源系统等[4].

1958年原地质部物探仪器修造所仿制了悬丝式磁力仪.1960年在北京地质仪器厂生产,到1991年该厂共生产了十一种型号的光学机械式磁力仪一万一千余台,灵敏度从10~20n T/格逐步提高到1~2n T/格,满足了近30年我国大规模地面磁测的需要;随着技术的发展,1991年后逐步代之以各种电子式磁力仪.1983年CZM22型质子磁力仪问世,我国物探界正式开始使用电子磁力仪,在地震预报研究方面也得到大面积推广使用,后改进为CZM2 2A型,迄今已生产了共600余台[3].

上世纪70年代中期北京地质仪器厂建成了重力仪车间,设有专门设计的石英系统加工和调试室,高低温实验室、加工车间、具备了大批量生产的条件,与此同时灵敏度为10μGal的ZSM23型重力仪研制成功,并投入生产,连同此后的ZSM24型大测程重力仪和ZSM25型恒温重力仪到80年代后期共生产了千余台,虽说这些仪器只具有中等精度水平,但也基本上满足了我国野外重力测量和部队的需要,我国两次登上珠峰的重力测量都是使用国产重力仪完成的.进口的电子重力仪虽然灵敏度高,但是体积、重量和耗电都是登山队无法承受的[5].

中国计量科学院自行研制的NM2II型绝对重力仪1983年在巴黎参加了国际上的比对,该仪器不同于国外的设计思路,进行测量不需要经过较长的仪器稳定时间,所以我国的绝对重力仪第一个报出了数据,而数据的准确度也排在前列[6].

中国科学院地球物理研究所从上世纪50年代开始就自行研制了各种用于天然地震观测的地震仪;50~60年代有51型、513型机械式中周期地震仪,581型电子管放大地震仪,65型拾震器,63型、67型晶体管放大烟纸记录仪;1975年预报海城地震也就是用的这类仪器.65型拾震器还在工程振动测量领域得到广泛应用,总生产量万余台.

中国科学院工程力学研究所自1956年起,即自行陆续研制、发展了包括土动力三轴仪、工程强震仪、工程物探仪、工程振动测量仪等系列仪器[7~8].

上世纪80年代以后中国地震局系统研制了多种数字化地震及强地震动观测仪器系列,并形成了包括拾震、传感、数据采集、信号传输,数据记录,波形显示及分析处理的整套地震观测系统.

石油部物探局系统也开发了多种用于地震勘探的多道地震仪,也有不少单位做了工程物探方面的仪器.

国内的这些仪器,如果很好地扶植、提高其工艺水平和稳定性,应该是能够在很大程度上满足国内市场的需求的.

2 大量进口带来的影响

改革开放以后,国民经济恢复发展,许多工程上马,地球物理仪器的需求量急剧增长.由于文化大革命,国内的科研、生产工作遭到严重破坏,一些科研工作者想做点工作,动不动就会被扣上“以生产压革命”的帽子,挨批、挨斗,令地球物理仪器的研制、生产处于缓慢、停滞甚至倒退的境地,一时难以适应当时的需求.另一方面,由于开放,看到了一些国外仪器设备,也确有优于国内仪器之处,于是形成了“造”仪器不如“买”仪器的潮流.其实当时中央领导同志对技术引进问题是有明确的指示精神的,陈云同志就指出,技术引进要多买“鸡”少买“蛋”,即多引进技术,少购买产品.有些部委也曾一度采取了一些措施,国内有的尽量控制不要买国外的,但一股潮流涌来甚难抵挡.自主研制地球物理仪器的力量被明显削弱,我国的北京地质仪器厂、上海地质仪器厂和重庆地质仪器厂不得不转产,专业技术人员和技术工人纷纷被转行或流失,北京地质仪器厂的重力仪车间产量曾居世界第三位,是在亚洲乃至第三世界仅有的一个石英弹簧重力仪生产基地,也被迫撤销,当时该厂坚持保留下了一个重力组,到2005年仅有2名技术工人留守阵地,年产量仅10台左右,曾有伊朗客户要求订货,厂方却无法供货.

由于“造”不如“买”导致我国原长春地质学院仪器系也不得不转变专业方向,去培养电子测量仪器与测控仪器领域的人才;地球物理仪器的人才培养也受到了冲击,如中国航空物探与遥感中心的光泵磁力仪生产,弄得几乎后继无人[9].

另一方面,诚如有人说,中国对地球物理仪器的需求救活了国外一些濒临倒闭的公司,例如加拿大的凤凰地球物理仪器公司等,上世纪末国外仪器的代理商在国内发展迅速.

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地 球 物 理 学 进 展22卷

3 中国的地球物理仪器工作者进行的不懈努力

尽管处于上述状况,但中国的地球物理仪器工作者仍在不懈努力.上世纪90年代中期,国产HC -95型手持式氦光泵磁力仪灵敏度达到0.05n T,目前,该仪器经改进,灵敏度已达到0.02n T,全重仅1.5公斤;我国在高温超导磁强计研制及在地球物理勘查中的应用研究已处于世界领先水平,目前高温超导磁力仪的磁场分辨率已达到97f T/Hz;把无磁经纬仪和磁通门零指示器结合在一起的D/I磁力仪,用于台站观测磁偏角和磁倾角,精度达到1’~2’,近年来,在我国的地磁台站已装备近百台,使用情况非常好,我国是唯一能够全部自己生产这类仪器的国家;中国科学院考古研究所用CC T22型磁探仪,以10余n T的磁梯度异常发现了一个周代的鼎,日本同行得知这是北京做的仪器,很是惊讶,他们表示他们还没有这样的仪器[5].北京港震公司研发了定向绿色震源、能耗低、对周围震动干扰小,精心调整,信噪比能提高6个数量级;近来煤矿事故较多,波兰、澳大利亚,加拿大,德国、南非等国家的矿山微震监测设备纷纷进入中国,北京欣林公司为此推出了KZ21型矿震仪,性能优于进口设备[10].

通过中国地震局系统实施国家九五、十五计划的不懈努力,全国的地震观测网络基本上完成了由模拟向数字的转变,向数字化、宽频带、大动态、遥测化、网络化、智能化、集成化方向发展;特别是通过“中国数字地震观测网络”项目的实施,我国建成了由150个台站组成的国家地震台网,由678个台站组成的31个区域地震台网,由600套流动地震仪器组成的科学探测台阵和由200套流动地震仪器组成的地震应急流动观测系统;还建立了由22个重力基准台、1500个区域流动测点构成的国家重力台网,由28个基准台、58个基本台和800个流动站点区域网构成的国家地磁台网、由110个固定台和1500个区域流动测点构成的地壳形变台网、由97个台站构成的地电台网以及由177个固定台和地下流体流动观测区域构成的地下流体台网;形成了统一的、多兵种的、并具有包括有线/无线及卫星传输的信号实施传递、分析处理、发播的综合系统的先进的现代化全国地震监测台网[11].此外,在监测地形变手段上,也采用了卫星遥感技术结合常规地形变测量,取得了可喜的成果[12~13].

中国科学院地质与地球物理研究所研制了海底地震观测系统,并投入了实际观测[14].中国计量科学研究院研制的具有自主知识产权的N IM22激光绝对重力仪性能不输于国际顶尖、先进的同类仪器,并先后在东南亚、东北亚地区运用,共建成了13个绝对重力控制点,遍受国外业界青睐和好评;并已研制出了车载GA21小型可移动绝对重力仪,精度优于2×10-7[6].我国自己研制生产的多种地球物理仪器已在南北极和青藏高原科考上、核侦察上以及卫星上多方面得到应用;有的并出口国外[15~18].

国产地震勘探仪器为适应地球物理勘探技术的需求朝着高分辨率,大道数三维和四维、三分量和四分量的高密度接收方向发展,使采集的数据具有宽频、高保真、高信噪比,以能更好地识别岩性、油藏流体、裂缝油藏以及改善油藏定位与储集特征、油藏连通性及提高采出效率等;目前,国内野外勘探的实际最大道数已经到达10000道/1ms;同时着重于高精度勘探技术的新型传感器诸如M EMS地震检波器、光纤地震检波器以及压电三分量地震检波器的开发.地质雷达技术有了质的进步;地电量测技术引用了伪随机编码源方法提高了信噪比和分辨率,还可减轻装置重量[19~21].

尤其值得一提的是,中国仪器要和国外竞争,更重要的在于要有新的科学思路,新的技术途径,何继善院士于1978年研究成功了世界上第一台双频测电仪,该仪器在原理上创新,轻便、快速、精度高、抗干扰能力强,在全国得到推广应用,找到一大批矿产资源,至今还没有可与之竞争的国外生产的仪器.钟世航教授发明了陆地声纳法及相应的陆地声纳仪,国外有学习仿制的,但至今没有性能接近的同类仪器[22].

4 对今后发展的几点意见

4.1 仍然要反复宣传地球物理仪器、观测、实验的

重要性

观测、实验是地球物理学的基础,观测实验必须要有仪器设备,仪器是基础的基础,离开仪器观测来研究地球物理就如住在空中楼阁[23].几年前,有几位老师在北京大学地球物理实验室做介质电性能的模型试验;这时有位同学进来找老师,看到这情景就问“老师,你们这是在做什么?”一位老师回答了他;这位同学又说:“做这个干什么?用计算机做数学模拟不就行了吗?!”使得在场的老师们都愣住了.为什么会出现这样的事?对计算机的宣传很多,几乎家

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4期陆其鹄,等:我国地球物理仪器的发展

喻户晓,而对于仪器观测重要性则宣传得太少了.

数学模拟是一种研究手段,但它代替不了物理模型试验和现场观测.仪器观测实验是地球物理学中的“农业”,是基础.

我们地球物理仪器作者是地球物理界的“农民”,农民靠农机具向地球取得粮食,地球物理仪器工作者靠仪器向地球获取信息.现在农业也进步了,许多农民取得粮食便就地进行粗加工,成了大米、白面.我们取得第一手信息也应该进行一下粗加工,即信号预处理,现在有些地球物理仪器已经有了信号预处理功能[10].

“无米之炊”是没有办法做的,80年代中科院某研究所的几位导师曾有规定,对于学生没有取得新的现场观测资料的论文,一概不予发表.这种规定看来是有道理的.

4.2 宜逐步形成对地球物理仪器评价标准的共识

“金无足赤”,任何一种仪器也不可能十全十美,都有各自的长处和短处,大量进口之风形成之后,许多推销商总是只把自己仪器的长处加强宣传,混淆许多仪器买家的视听,加上推销商还有许多吸引买家的措施,但进口仪器也未必都那么好.我们认为在国内最好能形成一种对地球物理仪器评价标准的共识,这也有助于我们自己仪器的发展;但这并不容易,各有各的看法,只能逐步沟通,商量.“抛砖引玉”,我们现提出一些看法,供同行们切磋时参考.我们认为主要有以下几点:稳定可靠,多取信息,灵敏准确,维护方便,全球适用.

(1)稳定可靠

地球物理仪器或是长时间全天候连续不断地监测,或是在野外恶劣的环境下进行探测,这就不同于一般用于室内的测量仪器或分析仪器,首要的问题是工作要稳定,在稳定的前提下才能谈得上指标.

现在许多仪器指标里没有故障率这一项,其实这是用户最关心的最重要的指标,建议我们以后做仪器加一条“平均不间断工作时间”这一指标.

(2)多取信息

有人提“全息观测”,意思是一样的,实际上没有绝对的全息,新的信息会不断被发现,要求能取得尽可能多的所需要的信息,一般地说仪器动态范围要大,频响要宽.

多取得信息还要注意两个方面,一是要提高在强干扰背景下提取信息的能力,在取得原始信息后,在仪器里面再加上信号预处理环节,类似于粮食的粗加工;现在许多仪器还没有包含这一部份,预计以后这方面会有发展.

另一方面,是要拓宽仪器观测的领域,探索一些观测新信息的途径.

(3)灵敏准确

为了观测到微小的变化,当然要提高仪器的灵敏度,但灵敏度提高了,势必背景干扰信号也会大起来,这就要配合上述的信号预处理技术.

至于准确度,应着眼于整套观测系统的准确度,而不只是某个环节的准确度;曾经有一种仪器,所用电路的线性失真是3‰,而国外仪器是1‰,于是就花力气在这个指标上“攻关”,以显示其水平;而与其配套的传感器的线性失真则只能达到1~2%,把功夫花在传感器上岂不更好?!各部件,各环节的指标应该统筹协调,如果就指标而言,有的是磅秤,有的是天平,那么整个系统是磅秤加天平,仍然是磅秤的水平.

整个仪器的指标评价,也应该综合评价,有些国外产品,往往把在某个环节用了点新技术或用了点新器件大加宣传,并以此表现其先进性,我们认为整套仪器是否先进,还是要全面衡量,不能只看局部指标.

(4)维护方便

这就要求仪器轻便,携带、运输方便,虚拟仪器的发展有助于仪器的轻便化.仪器应低功耗,高效率,从而可减轻电源的重量.

操作要求尽可能智能化,尽量向‘傻瓜’型发展,最好一般人员都能操作;收音机、电视机、农村老大娘都能操作,而地球物理仪器则还不行,应该向这方面努力,要及时吸收高新技术,使仪器能更完善自动智能检测、监测及远程遥控、遥测功能.

仪器对恶劣环境适应性要强,这样选择观测点就不会那么困难.地球物理仪器往往要在室外的高温环境,或低温环境下工作,也可能在相对湿度很高的环境下工作;因此仪器要能耐高温,耐低温,有些仪器还对密封防潮有较高的要求.

仪器要结实,不能一搬动、一运输就坏,要有足够的抗振动、冲击的能力.仪器还应该对外界环境电磁干扰场,工业电网干扰,雷电等等有必需的防护能力.

(5)全球适用

我们做的仪器要能够在世界各地使用,因此在指标上,在数据格式上,在电源供应上,以及工作环境等方面都应有所考虑,一旦国外需要,要能提供出相应制式的产品.

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(6)性价比高

现在是市场经济环境,若要有竞争力,仪器的性能价格比当然要高.

4.3 应予关注的发展领域

(1)航空物探方面新技术、新仪器的开发

例如航空重力梯度仪,航空超导时间域电磁探测系统.一些条件复杂,难以地面人为探测的地区也需要借助于航空探测[24~25].

(2)海底资源探测仪器的开发

我国海域广阔,海底资源丰富,现在探测能力还很不足,常有外国人插足,这种情况应有所改变,例如海底重力仪,海底可控源电磁探测系统,海底地震探测等应予以重视.

(3)到深层找资源

现有的矿山、油田都已开采得较深,较浅深度的资源会越来越少,要持续发展,必须向深层探测,现在就应该加强这方面的仪器的研发[26].

(4)为国防服务

进口设备还不是有钱就能买的,有些国家要限制你,有些设备就是不卖给你;我国某民用单位买了某国一套绝对重力仪,用在什么地方还要受卖家的制约,例如绝对重力仪,重力梯度仪等等我们怎么能够不加速研发?!浅层不明埋藏物的探测,核爆的监测,边境人为活动情况的侦察,军用水资源的探测等等也都需用到地球物理技术和仪器[27].

(5)为工程服务

随着工厂、矿山、公路、铁路、水电建设和市政、生命线工程的大量兴建,工程物探及工程振动仪器市场很大,例如,每年完工的隧道长度达400公里以上,在施工前要勘查,在施工过程中也要监测;我国岩溶发育,许多建设工程涉及岩溶的勘查;施工质量检测也会要用到地球物理方法[28~31].

(6)地质灾害监测研究

地震、海啸、滑坡、泥石流等等的监测研究也都需要用到多种地球物理仪器和方法.矿山灾害的产生也在于力的失稳,要了解矿体内部的应力状况,也得借助于地球物理仪器和方法[32].

(7)拓宽思路,加强学科渗透和技术交叉

应该想到,是否还有一些地球物理现象我们还没有发现?应该用什么样的仪器去探测这些现象?各个不同学科也有相通的东西,地球物理仪器的发展也可以借鉴其它学科的经验和技术,“C T”现在是医学界很流行的名词,它的中文意思不就是计算机成像吗?!其实这在地球物理界也早就用了,用地震法做地壳剖面,层析成像,只不过没有用“C T”这个词而已,一是对人体,一是对地球,技术上却是相通的.有些地球化学方面的仪器,放射性测量方面的仪器和地球物理仪器是紧密相关的,也可以统称为地学仪器[33].

(8)加强基础研究

地球物理仪器的基础理论研究不可忽视,原有的仪器理论需要加以充实和发展.一般地球物理仪器都包括以下几个主要部份:激发源、传感器、信号调节、数据采集、数据传输、信号显示分析、信号予处理、信号传递及发布等环节,前面的激发源、传感器和后面的信号予处理是比较薄弱的环节,而这又是地球物理所特有的技术,是必须由地球物理仪器工作者来做的,其它部份则可以从别的技术领域移植过来用[2、34].

4.4 营造一个国内仪器快速发展的环境

要快速发展就必须把各方面的积极性都调动起来,这是一个政策性很强的问题,主要应该由政府有关部门采取措施,我们只能是反映一些情况,提出一些看法供参考.

(1)现在许多招标办法是保护了已经进入中国市场的外商,而限制了国内的新生事物.譬如投标资格问题,规定所售仪器要已有多少多少用户、要用了三年以上或几年以上,企业要具有什么样的规模……等等;如果国内某单位新出来一种仪器,就无法去投标,因为它还一个用户都没有.至于企业规模,地球物理仪器不一定都需要大规模生产、流水线作业.例如陆地声纳仪,他们靠组织协作,从理念到方案到具体做出仪器也就是那么几个人,至于其水平,国外想仿制也还没有仿制出来.所以在招标问题上的政策能否研究研究?可不可以有些补充措施,譬如通过权威计量单位检测和专家评议推荐等等;为了让用户放心,保证仪器连续工作,在售后服务方面应提高一些要求,譬如,仪器出了故障,供货方应在多少小时以内到达现场维修,强调及时的售后服务,国内仪器就比国外仪器有优势.

(2)要做出好仪器必须把研制、生产、使用三方面的人员结合起来,也就是要使卖方和用方相互沟通,用方把卖方仪器的不足和使用中出现的问题告诉卖方,把自己的需求告诉卖方,这样卖方得到更多的信息,则有利于仪器的改进和发展.

(3)关于技术引进和自主创新,我们并不反对技术引进,但应该坚持多买“鸡”少买“蛋”的原则;至于一些国内确实没有,或者质量确实很差的设备,国内

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又急需,那么进口一些也是合理的,我们主张合理引进,有效引进,切忌盲目引进.着眼点则是要放在自主创新上;各类仪器各有各的用途,都能够创新,自动步枪是步枪的创新,不要拿它去和火箭的水平相比;创新要兼顾先进性和实用性.引进技术有助于自主创新,对于引进的技术很好地分析、吸收,会加速自主研发的进程.在研发过程中还必须要坚持创新,如果只是参考国外设备进行仿制或变相仿制,那我们的水平就会永远落在后面.

(4)提倡竞争,鼓励合作;独此一家,市场垄断,必然阻碍进步,竞争才有动力,应该提倡竞争,能参与竞争者,必有自己的优势和长处,经过一段竞争的实践,国内的竞争对手若能联合起来,优势互补,则更有利于发展,这种联合不仅是技术问题,更重要的是艺术问题,是适合市场经济法则的协调艺术.这是一个全新的课题,学术团体应该研究这种艺术,在不同的行政系统之间,在各个企业之间,起些桥梁作用,牵线搭桥以促进强强联合,这对发展是有利的.

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物探仪器分类

物探仪器分类 按照地球物理勘探依据的原理分类,可将仪器分为以下几种: 一高密度电法仪 1. 吉林大学骄鹏E60M、E60D高密度电法仪(分布式,即电极接口处有自动转换开关),一次布设电极多,线缆多 2. 美国劳雷公司的AGI 高密度电阻率成像仪(分布式11/6芯电缆) 3. 北京地质仪器厂DCX-1多功能高密度电法仪(电阻率层析成像数据采集系统) DCX -1A 型集中式电阻率层析成像数据采集系统 ■由工控机做主控器,采用大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏,数据处理能力强,存储数据量大,界面友好,易于操作。 ■LCD 彩显可实时显示测量数据,如:电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、 A , B ,M ,N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像,显示内容丰富,测量进程直观。 ■集中式多路电极转换器采用复合控制技术,精简了硬件规模,使控制电极道数增多,本系统以120 道为基本组态,可以方便地做长剖面的“ 滚动” 测量。为满足特殊用户需求,可以接受240 道测量系统的订货。 ■采用双向覆盖电缆,使现场布线与分布式仪器的布线速度相当,与以往普通式连接电缆相比,施工简化,降低了劳动强度,提高了工作效率。电缆接头均有防水功能,可在水中作业。 ■本系统测量通道数量多,而且易于扩大测量通道数,使之探测有效空间增大,便于增加勘探深度和提高探测分辨率。 DCX-1B 型分布式电阻率层析成像数据采集系统 ■ DCX-1B 型系统采用分布式结构,其电极转换器与电缆串接,每个转换器控制盒都设有微处理器芯片,控制准确快速,各串电缆可随意串接并自动排序编址,野外施工方便。 ■测量主机与DCX -1A 型系统的主机相同,有PC 机及大屏幕LCD 显示器并附有触摸屏。LCD 彩显可实时显示测量数据,如:电流、电压、电阻率、极化率等、工作状态、当前测量层位、A ,B ,M ,N 各电极工作位置、电位曲线显示、视电阻率彩色剖面图像,显示内容丰富,测量进程直观。 ■现有120道、180道、240道基本配置。 ■每六个电极盒为一串,视需要串接控制电极数。电缆(Φ 7mm )以及电极盒(Φ 22 × 170mm )均防水,可在水中作业。

磁法勘探实验报告

重力勘探实验报告 学号: 班号: 061123 :梦谨 指导教师:永涛

目录 前言 (2) 实验目的 (3) 实验原理 (3) 磁力仪工作原理 (4) 工作容及步骤 (3) 实验容及步骤 (6) 实验数据分析与解释 (7) 评述与结论 (13) 总结 (8) 建议 (9)

一.实验目的: 1.学习磁法勘探的基本原理,会用磁力仪进行简单的勘探; 2.根据勘探的结果,能够反演出地下物体的基本形态和特征。 二.实验原理 磁法勘探是利用地壳各种岩(矿)石间的磁性差异所引起的磁场变化(磁异常)来寻找有用矿产资源合查明隐伏地质构造的一种物探方法。 自然界的岩石和矿石具有 不同磁性,可以产生各不相同 的磁场,它使地球磁场在局部 地区发生变化,出现地磁异 常。利用仪器发现和研究这些 磁异常,进而寻找磁性矿体和 研究地质构造的方法称为磁 法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之 图1 磁异常示意图 一,它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产(如铁矿、铅锌矿、铜锦矿等)、进行地质填图、研究与油气有关的地质构造及构造等问题。

三.磁力仪的工作原理 磁力仪按其测量的地磁场参数及其量值,可分为:相对测量仪器和绝对测量仪器。从使用磁力仪的领域来看,可分为:地面磁力仪,航空磁力仪,海洋磁力仪及井中磁力仪。下面重点介绍电子式磁力仪中的质子磁力仪。 (1)性能指标 图3-6 GSM-19T型质子磁力仪 主要技术指标如下: 灵敏度:0.05nT 分辨率:0.01nT

绝对精度:±0.2nT 动态围:20000到120000nT 梯度容差:>7000nT/m 采样率: 3秒至60 秒可选 温飘:0.0025nT/°C(环境温度为0到-40°C); 0.0018nT/°C(环境温度为0到+55°C) 工作温度:-40℃—+55℃ 存储4M字节:对流动站可存209715个读数 对基点站可存699050个读数 对梯度测量可存174762个读数 对步行磁测可存299593个读数 尺寸及重量:主机223×69×240mm,重2.1Kg 传感器170mm(长)×75mm(直径),重2.2Kg (2)测量原理 应用质子自旋磁矩在地磁场的作用下围绕地磁场方向做旋进运动的现象进行磁场测量。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的数

物探报告模版

物探报告模版 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

龙水南路云锦路、茶陵路瞿溪路 工程物探成果报告 2015年7月 龙水南路云锦路、茶陵路瞿溪路 工程物探成果报告 项目负责: 报告编写: 报告审核: 报告提交日期:2015年7月 一、工程概况 项目名称:龙水南路云锦路、茶陵路瞿溪路移动非开挖工程 探测目的:龙水南路云锦路、茶陵路瞿溪路管线情况 探测范围:施工单位指定探测范围 提交日期:2015年7月 二、方法技术及仪器 1、根据探测目的,采用电磁法原理,通过对地下发射频率为33KHz、8KHz的交变电磁场,地下金属管线因感应而产生二次场,并在管线内形成感应电流,通过跟踪测量金属管线内电流变化,就能确定地下金属管线的平面位置,对二次场场强进行数据处理与分析,得到地下管线的埋置深度;非金属管线采用地质雷达探测方法进行探测。

在工作区内采用盲探方法,通过扫描发现管线线索,然后进行追踪,确定管线的平面位置,根据发现管线的平面位置,通过二次场场强分析确定管线的埋置深度,最后在数字化地形图上标明管线的位置和埋深。 2、使用美国Ditch Witch 950R数字式精密地下管线探测仪。 三、探测成果 经过现场实地探测,管线分布如下: 龙水南路南侧电力排管一根 龙水南路北侧电信排管一根 龙水南路南侧燃气管一根 龙水南路南北两侧各有上水排管一根 龙水南路北侧信息顶管一道 四、说明 1、根据《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61-94),各个管线的水平位置限差±(5+)cm,埋深限差为±(5+)cm,其中h为地下管线的中心埋深(cm):使用时要考虑管线探测误差。 2、地下管线有可能是上下两根重叠或左右两根距离很近,探测时只能探明一根;个别的特殊管线有可能仪器不能识别,因此在施工时应特别小心。

物探工作方法技术

1:5000激电中梯剖面测量 1:5000激电中梯剖面测量采用长导线,针对重要异常带、矿化带进行,为寻找隐伏矿提供依据。 1、1:5000剖面敷设 剖面端点用全站仪或GPS RTK布设,用木桩标记;测点采用GPS RTK分段控制、罗盘定向、测绳量距布设,用带有编号的红布标记。质量检查按“一同三不同”的原则进行,检查点在空间上、时间上大致均匀,总检查量不低于5%,精度要求达到“B级”精度要求,即在相应比例尺图上平面点位限差<±2.5mm,点位中误差不超过12.5m;相邻点距误差限差10%,均方相对误差不超过5%。 2、野外工作方法 激电剖面法采用中间梯度装置,AB=1200米,MN=40米,点距=20米。 采用时间域激电测量,正反向标准直流脉冲供电,脉冲宽度2秒。 以上参数可根据野外实际情况,通过现场试验进行适当调整。 激电观测参数为一次电位Vp、供电电流强度I及视充电率Ms,计算视电阻率ρs。观测时,测量电极MN在供电电极AB的2/3区间移动,旁线距小于AB/5。全区装置大小、观测参数设置应保持一致。一条剖面不能在一个供电装置内完成时,每个装置接头处应有三个以上的重复观测点。供电电流应使二次电位观测值大于最小可靠值,一般应使一次电位观测的观测值绝大部分在30mV以上。野外要经常检查仪器、导线的漏电情况,对突变点、异常点应进行重复观测和加密观测,确保观测数据可靠。 3、电性参数测定 电性参数测定主要采用露头法测定,有条件时,应采集一定的岩矿石标本,用标本法测定,并分别统计。每类岩(矿)石标本不少于30块,参数测定的质量评定应以采用某一种岩性测定的全部标本检查结果来衡量,即用基本观测统计出来的常见值与检查观测结果统计出来的常见值相对误差不得超过20%。 4、质量标准 视电阻率观测精度(<±7%),视充电率观测精度(<±12%),达到B 级精度;电性参数总平均相对误差≤±20%。

直流电法仪物探报告

登封市慧祥煤业YDZ(A)直流电法仪探测报告 探测地点:12181巷道 探测日期:2007.10.23

本次YDZ(A)井下直流电法仪探测的地质任务是:12181掘进巷道前方地质含水结构 1、井下电法基本原理 矿井直流电法属全空间电法勘探。它以岩石的电性差异为基础,与地面电法不同,在全空间条件下建场,在地下巷道中进行电法测量工作,地下电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场,该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态,测量该电场的变化规律,使用全空间电场理论处理和解释,就可找到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规律。 井下直流电法的方法技术很多,巷道迎头超前探测使用三点——三极探测法效果好; 该技术改变了传统的探测方法和解释方法,包括: (a)不使用传统容易的对数坐标,而使用难度较大的算术坐标,进行高密度采集数据; (b)改变过去单点解释方法,使用新的断面连续解释方法,能大大提高物探解释的准确性; (c)确定相应方法判断解释潜在突水通道的物探标准。 井下采集第一手资料是反映岩石电性特征的视电阻率,使用西安分院研制的具有国内先进水平的矿井电法专用软件进行处理和解释:(1)单独提取视电阻率中的含水信息——用于解释工作面巷道底板100m深度内的含水、导水规律,潜在的突水通道。 (2)单独提取视电阻率中的岩石电性分层信息——用于解释工作面底板隔水层厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度。 (3)超前探测——井下巷道侧帮、迎头前方80米内的断层及含水、导水构造。

(4)立体成图——对工作面底板下不同深度进行类似“CT”成像的断面、平面切片,分离出电法含水异常区域,得到视电阻率低阻异常断面图、平面图,进行立体解释。 2、系统组成 YDZ(A)防爆数字直流电法仪(以下简称电法仪)是井下电法勘探仪器,也可用于地面进行电法探测地质构造。由9节1.8Ah锂电池组成5.4 Ah 10.8V电池组,逆变电路,整流滤波电路,极性变换发射输出,单片机控制电路,接收电路,显示、存储、通讯等电路组成。 电法仪的各功能板如图1所示,电池输出的直流电压经逆变升压电路产生70或100V的高压,经整流滤波、极性变换输出,通过AB 供入大地;同时通过MN接收大地的感应信号,经A/D转换器放大并转换成数字后送给单板机存入存储器。存储器中的数据通过RS232串行通讯口进行数据交换;供电时间有可选。供出的电流在显示器上显示。 电法仪的组成

地球物理仪器

地球物理仪器 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

分类号密级 中国地质大学(北京) 课程结课报告 地球物理仪器 学生姓名马敏院(系)地球物理与信息技术 专业电子与通信工程学号 任课教师邓明职称教授 二O一四年四月

1 前言 球物理仪器是认识地球、资源探测、工程勘察、地质灾害监测的重要手段,是地球科学研究的基础,也是前沿技术。在地球物理学领域,地球物理场主体上分为重力场、地磁场、电场、地热场、放射性辐射场和地震波场。日常工作中对矿产资源、油气能源和环境的勘察与监测,对地震灾害的预测与预防,对地球深部圈、层结构以及物质组成和空间状态的探测等都是通过物理场完成的。随着地球物理学在理论、方法和应用方面的不断进步,科学与技术发展的需求日益增加,相应学科的仪器与设备得到了迅速发展,物理学、力学、信息学和计算机技术中的一些新成就得到了广泛应用,地球物理观测的精度和对信息的分辨率不断提高。地球物理勘探仪器是集当代先进技术如传感器、电子、计算机、数据传输和通讯等技术为一体的综合系统。它的革新与发展总是伴随着新技术的推广和完善。地球物理仪器按照所测量的地球物理场,主要分为重力仪、磁力仪、电法仪、浅层地震仪、测井仪以及放射性仪器等。 地球物理仪器在许多部分存在相似的电路,例如模拟通道和数字通道,前置放大电路和滤波电路,A/D采样和数模转换等,除此之外还会连接通信接口、显示接口以及键盘接口等等。但是地球物理仪器往往又有自己的一些特点:(1)频带较宽,大动态范围;(2)高速、高分辨率和高信噪比;(3)集成度高,功能多但是功耗较低;(4)操作简单,轻便灵活,现场实时显示结果,宽工作温度范围,高稳定度在以上各个重要参数中,高分辨率是地球物理仪器的最为关键参数,这是因为在地球物理勘探中,传感器接收的信号一般都很小,如直流电法仪中,测量大地的自然电位时,信号可能只有几uV;地震勘探中,检波器接收的信号也只有几pV;瞬变电磁仪接收到的二次场信号也只有几nv。这就要求A/D转换器具有很高的分辨率,因此目前的地球物理仪器设计中大都采用了24位△∑A/D采样技术,以达到高分辨率的

多道瞬态面波探测实验报告

同济大学四平路校区文远楼前防空洞多道瞬态面波探测实验报告 海洋与地球科学学院地球物理系 指导老师:吴健生赵永辉 小组成员:刘佳叶何文俊马驰 2011年6月

目录 1. 目的 2. 原理 3. 仪器介绍 4. 野外实施 5. 数据处理 6. 保证质量措施 7. 问题对策 8. 结论分析 9. 体会展望 10. 参考文献

摘要:利用多道瞬态面波探测方法,测定不同频率的面波速度VR,达到了解同济大学四平路校区黑松林斜坡地下的情况。 关键词:面波探测黑松林斜坡 1.实验目的 通过人工地震资料的采集、处理的方法对同济大学四平路校区黑松林斜坡进行勘察。要求勘探出黑松林斜坡地下的情况。 2. 实验原理 面波分为拉夫波和瑞利波。本实验主要应用的是瑞利波。同一频率的面波的相速度在水平方向上的变化反映出地质条件的横向不均匀性;不同频率的面波的相速度的变化则反映了地下介质在深度方向上的不均匀性。 通过测定不同频率的面波速度VR ,即可达到了解地下地质构造的目的。 3. 仪器介绍 4. 野外实施 4.1 实验区概况 试验区域位于同济大学四平路校区文远楼前,入口朝北,由于无法进入内部,初步估测

该防空洞在平面上呈长方形。实验区上部覆盖种有草皮的土壤层,堪探时土壤较湿润。 4.2 野外布线 此次实验本小组总布线条数为 2条,布线方向为南北向。我们根据实验场地具体情况,在防空洞入口边缘布下了第一条线,在第一条线西侧距离为3米处布下第二条线。在实验过程中,炮点距为1米,检波器间距为1米,检波器每次向北移动距离也为1米。进行人工激发时,我们在每点处各激发两次并采集数据,总共得到数据14组。 4.3 野外操作 1. 排线,布检波器 第一道测线 第二道测线

地球物理仪器

第一章绪论 1.1 地球物理学 地球物理学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”。在地球物理学领域,地球物理场主体上分为重力场、地磁场(包括航磁)、电场、地热场、放射性辐射场和地震波场。对矿产资源、油气能源和环境的勘察与监测,对地震灾害的预测与预防,对地球深部圈、层结构以及物质组成和空间状态的探测等都是通过物理场完成的。随着地球物理学在理论、方法和应用方面的不断进步,科学与技术发展的需求日益增加,相应学科的仪器与设备得到了迅速发展,物理学、力学、信息学和计算技术中的一些新成就得到了广泛应用,地球物理观测的精度和对信息的分辨率不断提高。 1.2 地球物理仪器 众所周知,在野外进行地球物理勘查要求所使用的仪器重量轻、体积小、坚固耐用,要能防潮、防晒、不怕振动,无论在寒冷的北极或是在炎热的赤道地区都能正常工作。同时还要求仪器有多种功能,即能同时测量多种参数,例如不仅能测重力值、磁场值,而且还能测定它们的梯度;不仅能用来做电阻率法,也能用来做激发极化法、交流电法等。我国是一个多山国家,在固体矿产资源勘查中迫切需要有轻便多功能的地球物理仪器;同时,我国又是一个幅员辽阔的国家,海洋及西部的沙漠戈壁石油资源有待于开发,城市与环境物探方兴未艾,也迫切需要功能强,精度高,运用现代物理、电子与计算机技术的地球物理仪器装备。 第二章放射性勘探仪器的方法简介 2.1 放射性勘探基本理论 放射性勘探又称放射性测量或“伽玛法”。借助于地壳内天然放射性元素衰变放出的α、β、γ射线,穿过物质时,将产生游离、荧光等特殊的物理现象,人们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器(如辐射仪、射气仪等),通过测量放射性元素的射线强度或射气浓度来寻找放射性矿床以及解决有关地质问题的一种物探方法。也是寻找与放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金属元素矿床的辅助手段。放射性物探方法有γ测量、辐射取样、γ测井、射气测量、径迹测量和物理分析等。 2.2 放射性勘探方法简介 2.2.1 γ测量 用盖革式辐射仪或闪烁辐射仪在地面步行作放射性总量测量,是铀矿普查工作中最有成效、最广泛采用的方法。它是以测量岩矿石的γ(或β+γ)射线总强度来发现放射性异常的。该法的优点是几乎能在任何地区、任何地质条件下进行最详细的测量。缺点是不能区分放射源的性质(铀、钍、钾),探测深度有限。 步行测量还可利用γ能谱仪在野外直接测定(点测)浮土及岩矿石中铀、钍、钾的等效含量。本法适用于各种地质、地形条件,即使在覆土掩盖区,只要存在放射性元素的分散晕就可采用。但效率较低,不适于大面积测量。

地球物理勘探课程报告

地球物理勘探课程报告 学号:20111002833 班级:012111 姓名:李海亮 指导老师:曲赞

序言 叙述学习本课程的目的、任务和重要性 地球物理勘探方法是以岩矿石等介质的物理性质差异为基础,利用物理学原理,通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律,以实现基础地质研究,环境工程勘察和地质找矿等目的的一门应用科学。 通过本课程的学习,我们应当了解和掌握各种地球物理勘探方法的基本原理,了解这些勘探方法在基础地质研究,矿产勘查等领域的应用,学会在自己专业中运用地球物理勘探方法;学会利用地球物理资料去分析和解决各种地质问题。 第一节重力勘探 重力方法的物理原理和重力方法的特点 原理重力勘探是利用地质体与围岩之间的密度差在地表产生的重力异常来确定地质体形状、大小、埋深等因素,从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。重力异常是重力勘探的主要研究对象,其实质就是地壳内部物质密度分布不均匀,地质体与围岩间有质量差,即剩余质量,剩余质量产生了一个指向地质体质量中心的附加引力,该引力在正常重力方向上的投影即为重力异常。得出重力异常后,再对其进行地形、高度、中间层和正常校正后,便可得出由地质体引起的异常。 为了了解不同形状、大小、产状的地质体所引起的异常,需进行异常的正演计算,即计算一些简单规则几何体引起的重力异常特征,利用它们来近似代替不同特征的实际地质体;而反演则正好相反,是已知地质体的异常特性,来推算其几何特征。反演是最终解决实际问题的关键,目标是寻找、研究或推断金属或非金属矿体和研究地质构造等。 特点相比其他勘探方法,重力勘探的特点在于:①可利用重力勘探透过覆 盖层寻找隐伏的地质构造或盲矿体;②仪器轻便、观测简单、工作效率高、施工 进度快、成本低;③应用范围广,目前可用于找矿、划分大地构造单元、石油天 然气勘探、工程勘探等。 如何利用重力方法来解决地质问题(举例说明) 基本方法为:重力勘探——发现异常——综合分析、反演推测——实际探测——正演计算、推测异常是否合理 重力法在天然地震预报,油气、煤炭、金属非金属矿及地下水勘查,海洋环 境调查,了解上地幔的密度变化、研究地壳深部构造及地壳地活动性、划分大地 构造单元等领域有着重要的应用。 例如20世纪70年代在吉林省某地区进行勘探金矿石时,采用的是重力法勘探,成功发现了含铜硫铁矿。该区已发现小型矽卡岩磁铁矿。为了扩大矿区范围,

物探报告

勘查地球物理概论

重力勘探 重力勘探是利用地壳内部各种岩(矿)石间因密度差异而引起的重力场变化来查明地质构造和寻找有用矿产的一种地球物理勘探方法。 重力场 地球上任何物体都要受到重力作用,物体的重量和自由落体运动都是重力作用的表现。 地面上一切物体都要受到两种力的作用,其一是地球的全部质量对物体的引力,其二是 物体在自转的地球上受到的惯性离心力C,重力P就是它 们的矢量和(图2-1-1)。 地球对物体的引力遵从万有引力定律。按照这个 定律,质量分别为m1和m2的两个质点间的引力F,与它们 质量的乘积成正比,与它们之间的距离r的平方成反比, 其模量为: (2-1-1) 式中G为万有引力常数,在SI制(国际单位制)中, G=6.67×10-11m3/(kg?s2)(米3/千克?秒2)。F的方向 沿着两质点的连线,单位为N(牛顿)。 地球对某一质点的引力,就是地球内所有质点对该质点引力的合成。如果知道地球的形状、大小和密度分布,原则上可以通过积分算出这个合力,它的方向近似地指向地心。 (图2-1-1) 重力作用质量为m的质点在自转的地球上要受到惯性离心力C的作用,C的大小与地球自转角速度ω的平方和该质点到自转轴的距离R成正比,其模量为: (2-1-2) C的方向垂直于地球自转轴,并沿着R指向球外。显然,惯性离心力是由赤道向两极逐渐减小的。 事实上,惯性离心力是相当小的,其最大值也仅为平均重力值的三百分之一,因此重力基本上是由地球的引力确定,其方向大致指向地心。 地球周围具有重力作用的空间称为重力场。根据牛顿第二定律,作用于质量为m0的质点上的重力P的模值可表示为 P=m0g 式中g为重力加速度。显然 (2-1-3) 上式左端表示单位质量所受的重力,即重力场强度。由此可见,空间某点的重力场强度,无论在数值或量纲上都等于该点的重力加速度,且二者的方向也一致。为叙述方便,今后如无特殊说明,我们提到的重力即是指重力加速度或重力场强度。 【重力位】从场力做功的观点出发,重力场的特征还可以用重力位来表示,重力场中某点的重力位W等于单位质量的质点由无穷远移至该点时场力所做的功。等重力位面称水准面,

工程物探常用方法及技术

工程物探常用方法及技术 工程物探——工程地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同,工程物探技术又分为三大分支,即石油工程物探、固体矿工程物探和水工环工程物探(简称工程物探),我们使用的为工程工程物探。 工程物探技术方法门类众多,它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同,随着科学技术的进步,工程物探技术的发展日趋成熟,而且新的方法技术不断涌现,几年前还认为无法解决的问题,几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某种程度上讲,它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。 常用工程物探方法及特点 ①电法勘探:包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法等; ②探地雷达:可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等; ③地震勘探:包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法; ④弹性波测试:包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等;地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等; ⑤层析成像:包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等; 地下管线探测 主要检测内容: (1)金属管线探测 地下金属管线适宜用管线探测仪和探地雷达进行探测,管线仪对于金属管线探测具效率高、仪器轻便、结果准确等优点;探地雷达可用于埋深较大和密集管线的探测。 (2)非金属管线探测 目前地下非金属管线探测的首选方法是探地雷达。探地雷达具有连续无损探测、高效、高精度、易反演解释等优点。 使用探地雷达具有独特的天线阵技术,可以极大提高探测结果的精度和有效性。 考古探测 利用地下古代遗物与周边物质的物性差异,采用地球物理勘探手段对它们的平面位置、埋深、分布范围进行调查。利用雷达多天线阵列技术,探测的精度高,在小面积精确定位方面有无可比拟的优势;磁法探测能更快、更大面积地揭示地下遗址的面貌,结合已经为考古发掘与考古调查所认识的部分,加以典型影像校正,能更完整地认识遗址的全貌。 主要应用于找出遗址内土城墙、壕沟、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情况。 成都建测科技有限公司拥有领先的无损检测设备与检测系统方案,主要提供工程物探设备、基桩检测设备、建筑检测设备、路基基坑监测设备。

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

物探方法试验及仪器一致性检验报告

长沙市城市地下管线补探补测第一标段物探方法试验及仪器一致性检验报告 中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司 二〇一五年四月

长沙市城市地下管线补探补测第一标段物探方法试验及仪器一致性检验报告 编写: 项目负责: 技术负责: 审核: 审定:

目录 1.目的 (1) 2.仪器检查 (1) 3.方法试验内容 (1) 4.方法试验数据 (2) 5.一致性检验 (3) 6.一致性检验数据 (3) 7.结论 (5)

1.目的 在长沙市城市地下管线补探补测第一标段(雨花区)项目中,为确保管线探测仪器的一致性和有效性,选择最佳的探测方法,在进入测区探测前,进行了物探方法试验和仪器一致性检验。 2015年4月1日,我公司在在雨花区汇金路西侧进行了物探方法试验和仪器一致性检验,并通知了相关监理人员到现场旁站。 2.仪器检查 在进行试验检验前,首先对投入工程的2台管线探测仪进行了检查。检查结果:仪器各按键、显示屏等状态良好,附件齐全;发射机、接收机自检正常,可以进行方法试验和一致性检验。参加试验及校验仪器的情况见下表。 管线探测仪及编号一览表表1 3.方法试验内容 根据《长沙市地下管线探测技术规程》和本项目的具体要求,我公司组织了物探人员在已知电力管线上用两台探测仪进行了方法试验。本试验对于电力管线采用对比的方式进行,即在已知管线点上分别采用不同信号施加方式对管线探测仪器进行试验。试验中采用的是夹钳法。 (1)收发距的选择。本次试验对夹钳法的最小收发距和最佳收发距进行了试验。最小收发距为夹钳法下的最小收发距,从夹钳的一端开始,每1m观测一次,以一次场的影响程度最小为原则确定最小收发距。最佳收发距为发射机夹钳在无干扰的已知单根电力管线上,接收机沿管线走向方向进行观测,把采用70%法测深的结果与已知深度进行比较,确定最佳收发距。详见最小收发距试验图表及最佳收发距试验图表。 (2)工作频率的选择。本次试验的两台仪器工作频率各不相同,其中RD8000的频率主要有8kHz、33kHz、65kHz、83kHz,RD4000的频率主要有8.19kHz、32.8 kHz、65.5kHz,不同的工作频率对管线探测结果有一定影响。对比各工作频率的探测结果,电力管线探测RD8000应以33kHz为主,RD4000应以32.8kHz为主。 (3)信号激发方式的选择。由于本项目探测项目只有排水和电力类管线,且电力

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 产生各不相同的磁场,它使地球磁场在局部地区发生变化,出现磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常,进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探,她包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁法勘探等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产;进行地质填图;研究与尤其油漆有关的地质构造及大地都造等。我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探。效果显著。

地球物理勘探仪器报告

现代地球物理仪器及应用课程报告 姓名:xx 班级:xxxx 学号:xxx 指导老师:xxx 20xx年xx 月

第一章地下水勘探的地球物理前提 地下水正在成为一种越来越重要的资源,而利用一般的钻探,水文等领域的方法找水存在成本高,效果不理想等问题。而通过地球物理勘探方法寻找地下水则是费省效宏的找水方法。它可以更好地定位地下水的位置,形态,提高找水的效率,节约成本,具有其他方法不具备的优越性。 以研究不同物理场空间分布规律为基础的各种物探方法种类繁多, 通常我们主要应用以岩石导电性差异为基础的地面电阻率法、井中电阻率测井法; 以岩石激电性差异为基础的激发极化法; 以岩石自然激电性差异为基础的声频大地电场法和以岩石磁性差异为基础的磁法等综合物探方法(如表1-1) 表1-1 主要水文物探方法的分类及应用范围 各类物探方法, 尤其是地面物探方法, 都是通过观测地下地质体在地面产生的物理场空间分布规律来推断地质情况, 达到地质勘探的目的, 这比用肉眼观察推断, 比钻探手段了解地层深部构造来说, 显然具有透视性、效率高和成本低的特点。[1]

第二章地下水勘探的地球物理仪器 可控源音频大地电磁法(CSAMT)是一种有效的地下深部资源勘探方法,采用人工场源可以克服天然场源信号微弱的缺点,但是波的非平面波特性决定了处理资料时的复杂性。当发射距是探测深度的3~5倍,高频时非平面波可以近似地看作平面波,低频时则会出现电阻率随频率降低而在双对数坐标图上呈45°上升的近场效应,因此须作近场改正,校正后的数据可看作为平面波产生的结果,然后再采用用MT的方法来分析。所以,MT的反演方法原则上都可用来做近场校正后的CSAMT反演。如不作平面波校正的反演,其有效数据只能取远场的值,而对于近场甚至过渡场的资料都要摒弃不用,这将造成较大的浪费。 由于现有仪器分段分时的工作方式使得其观测精度受不同排列观测条件差异的影响。为了提高测量精度和效率,研制了一种实现整条测线多点同步观测的分布式电磁探测系统 第三章仪器的基本工作原理和组成 一、工作原理 分布式电磁探测系统主要采用CSAMT法标量测量的工作原理。通过沿一定方向(设为x方向)布置的接地导线向地下供入某一音频谐变电流,在其一侧或两侧60°张角的扇形区域内沿与发射平行的方向布置测线;分布式接收机同时布置在一条测线上,所有测点同步观测相应频率的电场分量和与之正交的磁场分量。根据公式(1)、(2)计算卡尼亚视电阻率和阻抗相位: 式中:|Ex|,|Hy|和φEx,φHy分别为Ex,Hy的振幅和相位;μ为大地的磁导率;ω=2πμ为角频率。在音频段内逐次改变供电和测量的频率,便可测出视电阻率和阻抗相位随频率的变化曲线,经过数据处理及反演,获得反映地下结构的地电断面资料。

超前探物探报告

瞬变电磁法超前探物探报告

编制: 参加人员: 资料处理: 审核: 技术负责: 施工单位:武汉地大华睿地学技术有限公司 中国地质大学(武汉)高科资源仪器探测研究所武汉地大华睿地学技术有限公司 2012年09月27日 秭归实验 掘进头瞬变电磁法超前探物探报告

前言 为了避免巷道掘进中直接揭露含水构造,依据现场巷道施工情况,在实验巷道正前方50米处采用矿井瞬变电磁探测技术进行超前探测,依据探测结果和矿井水文地质地质资料,探测巷道前方150m范围和底板斜向下150m范围内含水构造发育情况,为布置探防水钻孔设计提供依据。 本次基本工作范围为巷道掘进方向,做一次超前探探测任务,结合矿方已有的水文地质资料,对掘进头前方的富水性分布进行分析,为后期探防水钻孔设计提供依据。 一、物探勘探任务及目的: (1)每次超前探基本测线2条,每条测线11个物理点,总计22个物理点。探测掘进头前方顺层及底板的低阻体异常及分布范围。 (3)分析测区内含水构造形态、水力联系。 (4)对测区内煤层开采或水害治理提供物理探测技术依据。 (5)为布置探防水钻孔设计提供依据。 二.矿井瞬变电磁工作仪器 现场仪器使用的为武汉地大华睿地学技术有限公司生产的TEMHZ75矿用瞬变电磁仪和TEMJF50矿用隔爆兼本安型发射机(大功率)组合实现。这套矿用瞬变电磁仪对低阻充水破碎带反映特别灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高,且施工快捷、效率高等优点,既可以用于煤矿掘进头前方,也可以用于巷道侧帮、煤层顶、底板等探测,为煤矿企业在生产过程中水患和导水构造的超前预测预报提供技术手段。同时这套瞬变电磁仪系统可以通过加大发射功率的方法增强二次场,提高信噪比,从而加深勘探深度;通过多次脉冲激发场的重复测量叠加和空间域多次覆盖技术的应用提高信噪比,应用于工作复杂、噪声干扰大的煤矿井下水害超前预报使用,有效勘探深度能达到150米。 三、工作布置与工作量、技术措施及质量评述 1.本次矿井瞬变电磁法勘探试验施工布置与工作量,沿巷道掘进头,布置测线3条,通过在掘进头移动发射接收线圈,形成3条超前探测的实测剖面。如

物探技术方案

(1)高精度地面磁法测量 可用于找矿评价的各阶段,圈定磁性体的空间范围,研究成矿条件、赋矿构造;对找寻铁矿床、岩浆硫化物铜镍矿床、夕卡岩型铁铜矿床效果较好。在探矿权区开展1:1万磁法普查,采用100米×20米测网,如仪器设备许可情况下(如使用G858铯光泵磁力仪),部分地段可采用连续测量方式观测。 质量要求:质量检查工作量:3%~5%;总精度≤3nT;异常区相对均方误差小于3%。 磁异常的处理解释:进行化极、延拓、求导、分离区域异常和局部异常,进行二维反演,局部异常区应进行三维反演。 (2)高精度重力测量 在矿床(田)范围,进行靶区的普查详查时,采用规则测网或自由网,可根据探测地质体的性质、规模,来选择测网网度,线距50~200米,点距20~40米,平面定位精度小于1米,高程定位精度小于10厘米,进行布格改正、地形改正、正常场改正、固体潮改正等各项改正,获取布格重力异常,布格重力异常精度ΔgB ≤±50×10-8m〃s-2。 进行延拓、求导、分离区域异常和局部异常,进行二维反演,局部异常区应进行三维反演。旨在发现异常,了解矿区各种地质体的密度结构特征,研究成矿条件配臵,提取深部含矿信息。 (3)大功率激发极化中梯测量 方法成熟有效,相对快速;可开展1:1万激电扫面,发现和圈定极化体的规模和分布范围,确定进一步工作范围找矿有利地段;大致进行找矿靶区异常体的定位。 采用中梯装臵,进行面积性勘查和剖面性测量,AB≥2000m, MN=20~50m;观测中部三分之二AB范围,旁侧小于1/6 AB范围,尽量减小接地电阻;处理好供电电极,保证供电电流大于5安培。质检工作量占3%~5%;均方相对误差:Ms≤±10%,ρs≤±5%。 (4)高密度相位激电测深 主要开展剖面性测量,适用于找矿有利地段异常地质体的空间定位,确定中浅部地质体的产状和向下延深状况。

地球物理仪器介绍-图文

仪器名称:核磁共振找水仪 型号: NUMIS 产地:法国 单价: 58 万人民币 应用领域:区域水文地质调查,圈定找水远景区;确定地下水在三维空间的分布;区分其它电法找水异常性质;环境监测等 仪器名称 : 多功能电法仪 型号:GDP32-II 产地: 美国 单价:126万人民币 应用领域 : 金属矿产勘探;石油勘探;地热探查;地下水探测;洞穴探测;金属探测等 仪器名称: PC集群并行处理机 型号: 产地:北京 单价:158万人民币 应用领域:地震数据处理,叠前偏移等 仪器名称:数字旋转磁力仪系统 型号:DSM-2 产地:美国 单价:56万人民币 应用领域:研究古地理、古气候;分析沉积环境以预测矿产

仪器名称:卡帕桥仪 型号 : : KLY-3S 产地:捷克 单价: 28 万人民币 应用领域:磁性地层学、环境磁学、岩石磁学等研究 仪器名称 : 探地雷达 型号: PULSE EKKO-4 产地: 加拿大 单价: 39万人民币 应用领域 : 岩溶探测、破碎带勘查、地下管网探测等 仪器名称:连续电阻率成像仪 型号:OhmMapper TR2 产地:瑞典 单价:25万人民币 应用领域: 仪器名称:重力仪 型号:LCR-D (-G) 产地:美国 单价:24万人民币 应用领域:高精度区域重磁勘探、油气勘探

仪器名称:浅层地震仪 型号:SE2404EX 产地:长春 单价:16万人民币 应用领域:交通,能源,工业与民用建筑,地质环境调查等领域的工程探测工作。 仪器名称: ENVI质子磁力仪 型号:ENVI 产地:加拿大先达利(SCINTREX)公司 单价:6万人民币 应用领域:区域重磁勘探、考古、军事埋设物探测、环境磁场检测

浅层地震勘探实验报告修订稿

浅层地震勘探实验报告 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

XXXXXXX学校实验报告

一、实验目的 通过教学实验实习,目的是使同学对浅层地震勘探技术掌握,了解浅层地震仪器的使用和仪器工作参数的选择;了解浅层地震勘探激发条件的选择,检波器的安置条件;地震反射波法野外资料的采集技术及方法,并进行资料的整理与解释;了解地震勘探野外工作施工的过程。 二、实验内容 1、使用浅层物探设备对xx场地进行实验,掌握浅层地震物探技术方法 2、使用Geogiga软件对所采集数据的资料处理(反射波法) 三、实验原理 地球物理条件 地下介质内部存在波的阻抗差,波阻抗是介质的速度和密度的乘积。具有一定厚度的地层与相邻地层存在有波阻抗差异时,才具有开展浅层地震勘探的前提。只要波遇到弹性性质不同的分界面,就会有反射界面。表中分别列出了岩土介质中的波速、平均密度以及波阻抗的变化范围。 表几种岩石的波阻抗

第四系覆盖层与基岩、砂与粘土、砾石层与粘土、砂层之间有明显的波阻抗差异和波速差异,各层具有一定的厚度时,均可形成反射界面;有断层、破碎带等地质构造情况时,在断层面上会产生断面波、弯曲界面上会产生回旋波、在断点和尖灭点上会产生绕射波等,所以来自断层面或特殊地质构造面上的反射波会有明显异常;当疏松的覆盖层或风化带饱含地下水时,其波速将会明显地增大,对与P波来说,潜水面就是一个明显的波阻抗界面;一般基岩各风化层间从上到下通常具有速度和密度递增的趋势,多数情况下基岩风化层存在3~4个速度或波阻抗界面,这些界面常与全风化、强风化、中风化、弱风化和微风化界面相一致或相接近;以上地质条件均为地震勘查提供了物理条件。 浅层地震反射波法 浅层地震反射波法是地震勘探方法中的一种。在地表向下激发地震波,当地震波向下传播遇到弹性不同的分界面时,就会发生反射,地震勘探仪器记录这些反射地震波。由于反射波在介质中传播时,其传播路径、振动强度和波形将随着通过介质的结构和弹性性质的不同而变化,根据接收到的反射波旅行时间和速度资料,就能推断解释地层结构和地质构造的形态,而根据反射波的振幅、频率、速度等参数,则可以推断地层或岩石的性质,从而达到地震勘探的目的。(图反射波法工作原理示意图)

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