如何在地球物理研究中發現問題

⑴ 地球物理學研究及其意義是什麼

地球物理學的很多問題與天文學的相似，因為研究對象很少能直接觀察，結論應當說主要是根據物理測量的數學解釋而得出的。這包括地球重力場測量，在陸地和海上用重力測量儀，在空間則用人造衛星；還包括行星磁場的磁力測量；又包括地下地質構造的地震測量，這通過地震或人工方法產生的彈性反射波和彈性折射波來進行。

用地球物理技術來進行的研究，被證明在為支持板塊構造學理論提供證據方面是極其有用的。

地球物理學是一門介於物理學、地質學、大氣科學、海洋科學和天文學之間的邊緣學科。它的主要研究對象是人類生息的地球及其周圍空間。它用物理學的原理和方法，通過利用先進的電子和信息技術、航空航天技術和空間探測技術對各種地球物理場進行觀測，來探索地球內部及其周圍空間、近地太空的介質結構、物質組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。在此基礎上優化和改善人類生存和活動環境，防禦及減輕地球與空間災害對人類的影響，為探測和開發國民經濟中急需的能源及資源提供新理論、新方法和新技術

地球物理學為太空時代的人類活動提供了必要的基礎

目前地球物理學包括固體地球物理學和空間物理學兩個二級學科。固體地球物理學主要以固體地球作為研究對象，而空間物理則以太陽系特別是日地空間物理環境作為主要研究對象。

地球物理學這門學科自20世紀之初就已自成體系。到了20世紀60年代以後，發展極為迅速。它包含許多分支學科，涉及海、陸、空三界，是天文、物理、化學、地質學之間的一門邊緣科學。將地球作為一個天體來研究，地球物理學和天體物理學是分不開的；研究地球本身的結構和發展時，地球物理學又和地質學有很密切的聯系。但地球物理學所探討的范圍遠不止此，它還包括研究地面形狀的大地測量學，研究海洋運動的海洋物理學，研究低空的氣象學和大氣物理學，研究高空以至行星際空間物理學，研究地球本體的固體地球物理學（或叫做地體學），還有一些較小的分支，如火山學、冰川學、大地構造物理學等等。這些學科中，有的又各有獨立的分支。人造衛星出現後，地球物理現象的觀測擴展到了行星際空間。行星物理學是地球物理學的一個引伸，但它所要解決的問題，離地球越來越遠了。

通過各大洲之間的聯系，可以更好地研究地球

地球物理學學科中的地震學和地磁學兩個領域有著悠久的歷史，在這兩個方面我國均為先驅。我國古書籍中就記載有早至公元前20世紀關於極光的現象。東漢張衡在公元132年設計製造了世界上最早的地震儀——候風地動儀。我國約於10世紀就已將指南針用於航海。唐·僧一行（683—727）、宋沈括（1031—1095）均對有關地球物理問題作過研究。地球物理學也是早期經典物理學的重要研究內容。牛頓由研究地球和月球的運動而發現了萬有引力，由此產生了重力學；牛頓以後的許多數學家和物理學家都曾對地球物理學的研究作出過重要貢獻，為地球物理學的形成和發展奠定了基礎。

地球物理學的發展與科學本身的發展條件和人類生存需要密切相關。在18、19世紀時，地球物理學的一系列問題是物理學中引人注目的領域。20世紀20年代開始利用地震波走時理論研究地球內部的分層結構取得突破性進展。30年代興起的地球物理勘探（特別是地震勘探），對資源的開發和利用起到了關鍵作用。40年代，特別是第二次世界大戰以後發展起來的地殼與上地幔的地震探測極大地深化了人類對岩石層（圈）的認識。50年代開始的地震預測研究受到世界各國的關注。另外，人類在20世紀初探測到了電離層，隨後實現了無線電通信。50年代末人造衛星發射成功，發現了輻射帶、太陽風和磁層頂，空間物理學迅速發展為一門獨立學科，為人類航天活動提供環境認識的保證。

50年代的國際地球物理年，60年代的上地幔計劃，70年代的地球動力學計劃、國際磁層計劃，幼年代、切年代的國際岩石層（圈）計劃、地圈—生物圈計劃、全球電離層和熱層計劃、國際日地物理計劃，使地球物理學研究取得了新的進展。板塊構造學說的提出和新地球觀的形成，日地空間各層次能量耦合作用的發現，改變了一系列傳統觀念。

大氣層中的一些現象也為研究地球提供了線索

近代正在發展的岩石層（圈）地震層析成象，全球與區域的三維結構，復雜地質構造中地震波理論，地震震源的動力學破裂理論，地球內部介質的不均勻性和非線性特徵，熱動力機制與演化，環境地球物理，地震災害預測，流體在岩石層（圈）介質中的作用，日地系統整體變化和地球空間環境預報，反演理論與方法等方面的研究，以及大型快速電子計算機、航空、海洋和空間探測技術的應用，將進一步提高地球物理的研究水平，深化人類對地球物理問題的認識。

地球物理學是一門應用性很強的基礎學科，它的研究成果有助於增進人類對所生息的地球及其周圍空間環境的科學認識，而且支持著眾多的國民經濟建設中具有重要意義的產業部門或高科技領域。例如，勘探和開發利用石油與天然氣、地熱資源、金屬與非金屬礦藏，預測與預防（或防治）諸如地震、火山、滑坡及岩爆等自然災害，保護與監測地球生態環境，保障日地空間環境中航天飛行安全等。今天，地球物理學已成為地球科學中最具活力的學科之一，並且與地質科學有密切聯系，其研究成果將對21世紀人類的生存發展產生重要影響。

當代地球物理學面臨嚴峻的挑戰，如自然災害、能源需求急增、資源短缺、環境惡化、人口增長對土地的壓力等均直接威脅著人類的生存與進步，空間開發國際競爭則直接關繫到國家安全和利益。地球物理學家必須投入研究和解決一系列嚴峻的挑戰性問題，為確保人類社會的可持續發展作出貢獻。

火山噴發可以間接證明地球內部的熱能存在

⑵ 　區域地球物理研究技術

20世紀70年代以前，人們主要是利用折射地震、波速分析、重力及電磁等方法研究地球內部的主要界面。70年代後期，美國率先執行大陸反射剖面合作計劃（COCORP），開始試驗利用人工反射地震技術揭示地殼的精細結構，並在阿巴拉契亞等地取得了可喜的成果。80年代，COCORP技術發展成熟，逐漸成為岩石圈深部探測的主要手段之一。80年代後期，層析成像技術由開發轉向應用，它與高壓物性改進的衛星大地測量技術和長波長動力場技術等一系列技術極大地促進了人們對地幔乃至地核的認識。90年代，隨著岩石圈研究逐步轉向地球深部的綜合研究以及由岩石圈結構、構造研究轉向形成過程和動力學研究，地震層析技術、深地震反射技術和大陸科學鑽探技術日漸興盛（劉福田、白星碧，1995）。

1）地震方法

地震學是以觀測為主要手段的物理科學。百餘年來的發展史表明，地震學領域中的許多重大突破幾乎都是來自對地震觀測資料的正確解釋。20世紀60～70年代，人們藉助地震方法能夠清楚地識別出板塊構造的基本輪廓；70～80年代，由於地震台網的進一步發展，人們清楚地識別出了板塊的輪廓；80年代以來，微電子技術、現代通信技術和計算機技術在地震學中得到日益廣泛的應用。由此發展起來的寬頻帶數字地震觀測台網能夠比較真實而無遺漏地記錄地震時地面運動的全部信息。80年代後期，隨著數字地震觀測台網和高解析度流動台網的進一步興起，人們用地震方法基本上可以識別更精細的地下結構和更詳細的地震震源破裂過程。數字地震觀測資料的使用使地震學家對地震記錄的解釋由辨認單個的地震震相發展到對整個波形的解釋。

在大陸動力學的研究方面，為了了解地殼內部構造和精細結構，人們採用了高靈敏度地震儀器分析和多道反射地震剖面測量。由地震學聯合研究機構（IRIS:Incorporated Research Institutions for Seismology）開發的PASSCAL可移動式數據記錄儀是可在100～1000km尺度范圍內對地殼和上地幔進行成像研究的基本設備。記錄儀採用三分量記錄，可以提供震源的精確位置、源地的動力學和運動學參數、活動地區的幾何形態以及物理特性的層析確定等信息。

地球深部構造的地震研究在地球科學的發展中佔有重要地位。它涉及到地震「孕育」的深部介質環境和資源（特別是油氣）的分布與潛力等問題。對於地球深部精細結構、狀態、斷裂的形態與展布及其深層過程的研究，地震寬角反射、折射和近垂直反射波法具有極為重要的作用。這方面是重力、大地電磁測深和地震層析成像所不及的。

與此同時，人們還把注意力投向俯沖帶的地震「孕育」特徵。研究結果表明，地殼低速層、高角度斷裂和淺部推覆以及深部岩漿活動可能與地震的「孕育」、發生和發展有著密切的關系。

在地球物理剖面與斷面的綜合研究特別是探討地震區的深部構造背景、拆離構造、深部物質的上涌及其通道，以及殼內斷裂特別是中、上地殼中的滑脫構造和位於中、下地殼中並伸達上地幔頂部的高角度深部斷裂方面，寬角反射和折射對分辨地殼與地幔中的低速層和高速層具有獨特的作用。這方面的研究表明，地殼不僅成層、塊結構，而且在縱向和橫向上都是不均勻的。

在利用地震方法研究大地構造方面，人們在地盾區、盆地區、大陸邊緣、火山區、俯沖帶和海域等地區均取得了新的進展，如波羅的地盾、堪察加火山帶、青藏高原、中國大陸東緣、格爾木—額濟納旗、薩哈林、印度和中國西北的盆地區和波羅的海等。俄羅斯科學家對薩哈林及其鄰近地區的深部地震折射資料用新的二維反演方法進行了重新解釋。其結果證實在該區有活動的俯沖帶和海洋板塊的殘余和遺跡存在。中國科學家通過人工源地震和天然地震對青藏高原特別是喜馬拉雅造山帶地區的岩石圈進行了大量研究，取得了重要進展。

（1）數字地震觀測台網

70年代後期以來，數字地震觀測台網的建設得到了愈來愈多的重視。日本從70年代起大約用了兩個五年計劃完成了區域地震觀測網和國家級地震台網的數字化改造。德國在70年代建立了世界上最早的寬頻帶數字地震台陣。美國已將15個世界標准地震台改造成數字化記錄，並籌建了全球數字地震台網（GDSN）和全球超長周期加速度觀測台網（IDA）。80年代以來，數字地震觀測與研究得到了更大重視。美國設立了將耗費巨資發展數字地震台網和台陣的地震學聯合研究機構（IRIS）。法國建成了全球長周期數字地震台網（GEOSCOPE），並提出了以數字流動台陣為主體的岩石層透鏡計劃（LITHOSCOPE）。日本提出了建立環太平洋及俯沖帶觀測的數字地震觀測和流動台陣計劃（POSEIDON）。歐洲13國聯合提出的地震觀測與研究機構科學計劃（ORFEUS）亦以地震觀測為核心。同時，國際大地測量學與地球物理學聯合會（IUGG:International Union of Geodesy and Geophysics）於1986年成立了世界數字地震台網聯合會（FDSN），進一步推進數字地震觀測和研究的聯合與發展。

（2）地震層析技術

地震層析技術（CT:Computerized Tomography）是以先進的數字地震台網為基礎的當代深部地球探測的前沿技術。本世紀70年代以前，地震台網很難用於地震層析研究。數字台網的飛速發展促進了層析技術在地球科學中的廣泛應用，美國、歐洲和日本等紛紛建立了數字化台網。到目前為止，已經建成全球數字地震台網（GDSN）和許多區域網。有關方面的研究包括三維體波速度成像、VP/Vs和衰減成像以及成像反演等。三維體波速度成像研究不僅揭示了從地幔頂部直到核-幔邊界（CMB）的速度結構，發現了CMB附近大的速度擾動和地幔對流型式，而且在一些洋中脊、俯沖帶、轉換斷層、大陸裂谷帶、震源區和火山地熱區所進行的較大比例尺的成像研究也取得了重要成果，如大陸根和熱點的分布等，極大地沖擊著地球科學的許多領域。地震層析技術可以給人們帶來地球內部總體速度結構的認識，給密度和流體變形提供重要約束，從而揭示地球這一巨型熱機機制方面的信息。在岩石圈研究中，地震層析成像已經成為獲取深部結構、構造及演化信息的重要途徑。在礦產普查勘探方面，這一技術已在尋找隱伏礦床中發揮積極作用。盆地地區的波速V_p/V_s三維成像在油氣勘查中具有強大的生命力。三維地震成像在研究板內地震、消減帶地震和火山地震方面具有特殊意義，可以為解決地震成因、地震預測及減災等提供重要信息。三維地震成像技術的關鍵，對三維地震勘探成像技術來說，主要是研製960道接收設備和數據處理的軟硬體；對三維地震層析成像技術來說，主要是研製三分量數字地震儀。地震層析技術目前已成為海洋國土和專屬經濟區劃界和海洋油氣資源開發的關鍵技術。隨著寬頻數字化可移動式地震儀的發展和全球數字地震台網的建立，未來的地震層析技術可以對地幔和軟流圈進行實時監測，因而具有廣闊的應用前景。

（3）人工深反射地震技術

為了能夠獲取地殼上部10km內沉積盆地和復雜構造的精確成像，在過去幾十年裡發展起來的人工深反射地震技術已成為探測岩石圈內部結構的重要手段。自1973年美國開始實施大陸反射剖面合作計劃（COCORP）以來，深地震反射技術已經成熟。深地震反射法由康乃爾大學的Oliver在70年代中期提出。該項技術的應用揭示了岩石圈上部的精細結構、組成及演化細節，在很大程度上改變了人們以前對地殼和岩石圈地幔的傳統認識。例如，否定了地殼以康氏面為界的雙層模式，指出地殼實際上具復雜的不連續的多層結構。其中有的已發生過多期變形與位移。目前，深地震反射技術已是研究碰撞構造、裂谷構造、大型逆沖構造、盆地基底構造和埋藏構造等的有效手段。繼美國大陸反射剖面合作計劃之後，英國的不列顛反射剖面聯合研究機構（BIRPIS）、法國研究大陸和海洋地殼的反射和折射機構（ECORS）、德國的大陸反射地震計劃（DEKORP）和加拿大的岩石圈探測計劃（LITHOPROBE）都成功地解決了造山帶、裂谷帶和板塊縫合帶研究中的一些重大問題。中國也已在喜馬拉雅和大別山等地開展了這方面的工作，研究深部構造、斷層、莫霍面和上地幔地層，最大深度達178km。

人工折射地震研究長期以來已在地球深部探測中廣泛使用。它可以提供地殼的速度結構信息，是人工地震反射和層析研究的基礎。

2）地殼與地幔的電磁性質研究方法

目前在深10～20km的所有研究和淺層礦產的勘探中廣泛使用的方法主要是各種電磁方法，其中大部分採用人工場源。但在地球深部探測中主要利用天然電磁場即大地電磁剖面測深。在過去的150多年中已經在一天到100年或更長時間內對地磁場隨時間的變化進行了長期連續觀測。目前這方面的工作有中國大陸地區地殼與地幔的地電特性研究、巴顏喀拉山東部及其鄰區大地電磁測深的地質解釋、華北北部MT測線數據的二維反演和中國下揚子及其鄰區的MT測深等。

⑶ 現代地球物理方法在地球動力學研究中的應用

魏文博

1 地球動力學研究的最基本問題

地球動力學是為探索地球表面可見特徵的起源提供理論基礎的學科之一。

人類研究地球的構造運動過程和它的動力來源由來已久。早在1911年，著名的力學家A.E.H.Love就已經提出過「地球動力學」的概念，但因地球上的現象極其復雜，對地球本身又不可能直接進行實驗驗證，所以關於地球動力學研究的進展緩慢。

20世紀60年代以來，隨著科學技術的飛速發展，實測資料的大量積累，學科之間的相互滲透，國際合作計劃的開展，關於地球動力學的研究才取得了巨大成就，提出和發展了「板塊構造學說」。目前「地球動力學」正在以這一學說為中心課題，把地球科學向逐漸定量化的方向推進。

地球動力學研究的最基本問題：確定地球內部及表面上的變形和引起變形的原因，尋求現今地學現象的解釋。關於這問題：

地球表面的「變形」是已知的——如何用「力學」的觀點，進行合理的解釋？

任何一個變形理論，只要是定義得當，都可以從「應變」（邊界條件）算出「應力」，進而找出「應變的原因」。——應該是直截了當的事！——那麼，問題的出發點就落在「地球的變形理論」上。「地球的變形理論」應該是與地球內部結構，地球內部的「變形」密切相關的。

地球內部的「變形」在很大程度上也還是未知的——如何能建立合理的「地球變形理論」？

面對這一難題，首先要對地球中有地球動力學意義的區域（被稱為岩石圈或構造圈）進行探測，了解它的結構、構造、變形。很重要的一方面就是靠地球物理方法的應用。地球物理通過吸收、引進當代數學、物理、計算機以及各種技術領域的最新成就，不斷發展、完善自身的技術體系，使克服實際應用中許多難以逾越的難關成為可能，極大地改善了地球物理在岩石圈探測方面的應用效果。可以說，地球物理是地球科學中唯一能直接提供地球內部信息和資料的學科。20世紀地球科學的重大進展，如海底擴張、大陸漂移和板塊構造理論的建立，都是在地球物理觀測、研究的基礎上獲得的。在地學基礎理論研究中，它始終起著先導的作用。

地球物理方法是指通過觀測地球周圍及地球表面和內部物理場的空間和時間分布規律，研究地球內部結構、構造和物質狀態的一系列方法技術。因此，要了解地球動力學研究的地球物理方法，需要先了解地球的地球物理特徵。

2 有關地球的地球物理特徵

從研究地震波傳播得到的結果

地震和地震波，地球的速度結構，地殼（大陸 海洋），地幔（莫霍面 上地幔下地幔），地核（核幔邊界 外核 內核邊界 內核）。

重力場

重力和重力異常，重力異常的分布（大陸地區、海洋地區，全球范圍）。

地應力

概述，應力測定，應力與地震效應，地貌和應力，全球應力分布。

地熱場

地表熱流測量，地溫分布。

電磁效應

地磁場，古地磁，極性倒轉，電效應。

地球化學

地殼的地球化學，地幔的地球化學，地核的地球化學。

3 現代地球物理探測技術在大陸動力學研究方面的應用

近垂直地震深反射法

方法原理，特點，應用。

深地震測深（廣角反射剖面探測）

方法原理，特點，應用。

寬頻地震探測（天然地震探測）

方法原理，特點，應用。

大地電磁測深

方法原理，特點，應用。

衛星重、磁測量

方法原理，特點，應用。

地熱測量

方法原理，特點，應用。

參考文獻

傅承義，陳運泰，祁貴仲.1985.地球物理學基礎.北京：科學出版社

黃懷曾，吳功建等.1994.岩石圈動力學研究.北京：地質出版社

周濟元，林盛表等.1994.深部地質與地球物理探測現狀與發展.北京：地質出版社

張炳熹，洪大衛等.1997.岩石圈研究的現代方法.北京：原子能出版社

⑷ 地球科學的研究方法

由於地球科學以龐大的地球作為研究對象，並具有很強的實踐性和應用性，所以它的研究方法與其他自然科學有較大的差異。它既要藉助於數學、物理、化學、生物學及天文學的一些研究方法，同時又有自己的特殊性。

地球科學的研究方法與其研究對象的特點有關，地球作為其研究對象主要有以下特點：

（1）空間的廣泛性與微觀性

地球是一個龐大的物體，其周長超過4×10⁴ km，表面積超過5×10⁸ km²。因此，無論是研究大氣圈、水圈、生物圈以及固體地球，其空間都是十分廣大的。這樣一個巨大的空間及物體本身由不同尺度或規模的空間和物質體所組成。因此，要研究龐大的地球，就必須研究不同尺度或規模的空間及其物質體，特別是要注重研究微觀的空間和物質特徵，如不同學科都要研究其相應對象的化學成分、化學元素的特性等。地質學要研究礦物晶體結構，水文學和海洋學要研究水質點的運動等，氣象學要研究氣體分子的活動等。而且，整個地球系統是一個開放的動力系統，其與宇宙環境（地-月系、太陽系及銀河系等）之間總是不斷地進行著物質、能量的交換；地球系統中各種自然現象、作用過程的發生、發展和演化與其所處的宇宙環境是分不開的。因此，現代地球科學已開始充分重視宇宙環境對地球系統的影響研究；也就是說研究的空間范圍還要超越地球系統，涉及更加宏觀的宇宙環境（圖0-1）。只有把不同尺度的研究結合起來，把宏觀和微觀結合起來，才能獲得正確的和規律性的認識。

（2）整體性（或系統性）與分異性（或差異性、多元性）

整個地球是一個有機的整體，是由不同層次的、具有緊密聯系的子系統組成的統一系統；不僅在空間上地球的內部圈層、外部圈層都表現為連續的整體性，而且地球的各內部圈層之間、內部與外部圈層之間、各外部圈層之間也都是相互作用、相互影響、相互滲透的，某一個圈層或某一個部分的運動與變化，都會不同程度地影響其他部分甚至其他圈層的變化，這也充分表現了它們的有機整體性。然而，地球也是一個非均質體，它的不同的組成部分（或子系統）無論在物質狀態還是運動和演變特點上都具有一定的差異，表現出分異性或多元性。例如，不同地區的地理環境、氣候環境具有明顯的差異，不同地區的水文條件也具有明顯差異。固體地球特別是地殼的不同地區或不同組成部分的差異性更為顯著，如大陸、海洋、山系、平原等。這種差異性不僅表現在空間和物質組成上，也表現在它們的運動、變化與形成、發展上。

（3）時間的漫長性與瞬間性

據科學測算，目前可追溯的地球年齡長達46億年。在這漫長的時間里，地球上曾發生過許多重要的自然事件，諸如海陸變遷、山脈形成、生物進化等。這些事件的發生過程多數是極其緩慢的，往往要經過數百萬年甚至數千萬年才能完成。短暫的人生很難目睹這些事件發生的全過程，而只能觀察到事件完成後留下來的結果以及正在發生的事件的某一階段的情況。但是，有些事件的發生可以在很短的時間內完成。例如，天氣現象往往表現為幾天、幾小時甚至更短的時間，地震、火山爆發等也都發生在極短的時間內。

（4）自然過程的復雜性與有序性

地球演化至今經歷了復雜的過程。其中既有物理變化，也有化學變化；既有地表常溫、常壓狀態下的作用過程，也有地下深處高溫、高壓狀態下的作用過程。此外，各種自然過程還會受地區性條件的影響而具有地區的差異性。所以，自然過程是極其復雜的，而且這種過程由於其漫長性和不可逆性，依靠人類的力量很難完全重塑和再現其過程，因而更增添了地球科學研究工作的艱巨性。但是，這些復雜的自然過程並不是雜亂無章的，它們都具有其發生、發展的條件和過程，都具有一定的規律可循，這也正是地球科學工作者的重要研究任務。

研究對象的特點決定了地球科學具有一些獨特的研究方法，並且隨著科學技術的發展和進步，地球科學的研究方法也會得到不斷的補充和推進。現擇要簡述研究方法如下：

（1）野外調查

空間的廣泛性決定了地球科學工作者首先必須到野外去觀察自然界，把自然界當做天然的實驗室進行研究，而不可能把龐大而復雜的大自然搬到室內來進行研究。野外調查是地球科學工作最基本和最重要的環節，它能獲取所研究對象的第一手資料。例如野外地質調查、水系與水文狀態調查、自然地理調查、土壤調查、資源與環境調查等。只有有針對性地到現場去認真、細致地收集原始資料，才能為正確地解決地球科學問題提供可能。

（2）儀器觀測

儀器觀測是地球科學用來獲取研究對象的定性和定量資料的重要手段，通過儀器觀測可以了解到研究對象的各種物理、化學性質，參量的靜態特徵和動態變化，為科學的分析、推理提供依據。儀器觀測為地球的研究步入科學的軌道提供了條件，例如，16～17世紀氣溫、氣壓、濕度等氣象儀器的發明與創造，使氣象學逐漸發展成為一門完善的學科。現代高精度的常規與高空氣象儀器觀測仍然是氣象學的重要研究基礎。同樣，儀器觀測在水文學、海洋學研究中也佔有特殊重要的位置。儀器觀測對於現代地球物理學、地質學的地球內部研究，對於土壤學的研究特別是對於環境地學中的各種監測與評價，都具有極其重要的作用。在現場進行的儀器觀測也屬於第一手資料，除了科學工作者根據不同的研究目的在現場進行各種觀測外，人們還常常設立各種定點觀測台站，如氣象站、水文站、地震台站、環境監測站等，並通過大量的台站建立觀測網，以便獲得系統的觀測資料。

（3）大地測量

這是地球科學中既古老而又發展迅速的一種重要研究方法，它對推動地球科學的發展起了重要作用。早在古埃及和古中國的時代，人們就藉助於步測及其他一些簡單的測量工具，進行土地規劃、地形與地理制圖、水利與工程建設等。到了近代，隨著測量儀器的進步，逐漸發展成為傳統的大地水準測量和大地三角測量。20世紀中葉發展起來的海洋測深技術（聲吶）對於海洋學的發展和地質學的革命曾起了決定性的作用。近些年發展起來的激光測距、全球定位系統（GPS）又給地球科學帶來了深刻影響。大地測量的方法對於地理學、地質學、海洋學、水文學及土壤學等的研究十分重要。

（4）航空、航天和遙感技術

現代航空、航天和遙感技術極大地推動了地球科學的發展，成為現代地球科學不可缺少或不可忽視的重要研究方法。由於地球的空間廣大，要在短時間內獲取大區域的資料，特別是大區域的動態變化情況，就必須充分利用航空、航天和遙感技術，如衛星雲圖、衛星遙感影像、航空照片等。航空、航天和遙感技術對現代氣象學的發展和進步起了決定性作用，成為其重要支柱。它們也是現代海洋學、地理學的主要研究手段，而且對於現代地質學、土壤學、水文學、環境地學等也發揮著重要作用。

（5）實驗室分析、測試與科學實驗

這是地球科學中各門學科均普遍採用的研究方法，主要是從研究對象中取得所需的各種樣品或標本，然後在實驗室進行分析、測試，以便獲取物質成分、結構、物理與化學性質以及形成歷史等方面的定性和定量資料，並通過科學實驗分析推斷其形成、演變過程和發展趨勢等。隨著科學的發展，地球科學中的實驗科學已有相當的進步。但由於自然過程的影響因素復雜，加之時間的漫長性與空間的廣泛性以及現代實驗技術水平的限制，在地球科學中有時很難進行與自然界一致的真實實驗。因此，地球科學上常採取簡化影響因素，創造一些特定的物理、化學環境，模擬自然現象的成因、過程和發展規律，這種方法稱為模擬實驗。模擬實驗只能是近似的，實驗結果往往與自然過程有一定差距，但它在再造自然現象的過程、驗證和探索地球科學規律方面發揮著重要作用。

（6）歷史比較法

這是地質學最基本的方法論。時間的漫長性決定了地質學必須用歷史的、辯證的方法來進行研究。雖然人類不可能目睹地質事件發生的全過程，但是，可以通過各種地質事件遺留下來的地質現象與結果，利用現今地質作用的規律，反推古代地質事件發生的條件、過程及其特點，這就是所謂的「歷史比較法」（或稱「將今論古」「現實主義原則」）的原理。這一原理是由英國地質學家萊伊爾（C.Lyell，1791～1875年，現代地質學的創立者）在赫頓（J.Hutton，1726～1797年，蘇格蘭地質學家，被譽為現代地質學之父）的均變論學說的基礎上提出來的（圖0-2，圖0-3）。萊伊爾明確指出：「現在是了解過去的鑰匙。」例如，現代珊瑚只生活在溫暖、平靜、水質清潔的淺海環境中，如果在古代形成的岩石中發現有珊瑚化石，便可推斷這些岩石也是在古代溫暖、清潔的淺海環境中形成的（圖0-4）；又如，現在的火山噴發能形成一種特殊的岩石——火山岩，如果在一個地區發現有古代火山岩存在，我們就可以推斷當時這一地區曾發生過火山噴發作用，等等。歷史比較法是一種研究地球發展歷史的分析推理方法，它的提出，對現代地質學的發展起到了重要的促進作用。

圖0-2 英國地質學家萊伊爾

（C.Lyell，1791～1875年）

圖0-3 蘇格蘭地質學家赫頓

（J.Hutton，1726～1797年）

圖0-4 生活在溫暖、清潔淺海中的珊瑚

a—現代珊瑚；b—2億多年前的珊瑚化石

這一原理的理論基礎是「均變論」。均變論認為，在漫長的地質歷史過程中，地球的演變總是以漸進的方式持續地進行，無論是過去還是現在，其方式和結果都是一致的。但是，現代地質學的研究證明，均變論的觀點是片面和機械的。地球演變的過程是不可逆的，現在並不是過去的簡單重復，而是既具有相似性，又具有前進性。例如，地質學的多方面研究揭示，在地球演變過程中，地表大氣圈、水圈、生物圈的組成、數量、溫壓以及地球或地殼內部的結構、構造等特徵都在發生不斷的變化，與現代的狀況存在不同程度的差異，這些必然會導致當時發生地質作用的方式與過程具有一系列與今天不同的特點。地球演變的過程也並不總是以漸進、均變的形式進行，而是在均變的過程中存在著一些短暫的、劇烈的激變過程。例如，在岩層中常常發現其物質組成及結構構造發生突然性的變化；在古生物演化中也常常發現大量的生物種屬在短期內突然絕滅的現象，如6500萬年前後恐龍全部迅速絕滅等。所以整個地球的發展過程應是一個漸變—激變—漸變的前進式往復發展過程，這也符合量變—質變—量變的哲學規律。

因此，在運用歷史比較法時，必須用歷史的、辯證的、發展的思想作指導，而不是簡單地、機械地「將今論古」，這樣才能得出正確的結論。地質學的「將今論古」分析方法，實際上對於地球科學中的地球物理學、地球化學、地理學、氣象學、水文學、海洋學、土壤學、環境地學等學科的研究均具有重要的借鑒意義。

（7）綜合分析

自然過程的復雜性和不可逆性決定了地球科學必須採用綜合分析的研究方法。在漫長的地球演化過程中，不同時期、不同方式（物理、化學、生物等）、不同環境（地表、地下、空中等）的自然作用給我們留下的是一幅錯綜復雜的結果圖案。要根據這一圖案恢復和解析自然界發展的過程，就必須利用多學科的原理和方法，結合復雜的影響因素，進行綜合分析。這一點與數學、物理、化學等學科利用單純的推導、實驗等方法進行研究是大不一樣的。例如，在地質學中，由於過程和影響因素很復雜，根據某些個別特徵，利用單學科的原理和方法，往往會得出片面甚至錯誤的結論，這就是在地質學研究中經常碰到的「多解性」或「不確定性」問題。所以，只有在綜合各方面研究的基礎上，才能得出統一的、最合乎實際情況的結論。

（8）計算機技術應用

有人說20世紀後半葉以來，人類社會已步入計算機的時代，計算機技術的應用已給各門自然科學帶來了深刻的影響和革命性的變化。對地球科學也是一樣，例如，在現代氣象學、地理學、地質學、地球物理學、海洋學、環境地學等領域中，計算機技術已發揮出巨大的作用，成為不可缺少的研究手段和方法。而且計算機技術正在向地球科學的各個領域滲透。計算機技術的應用，為解決地球科學的研究對象空間廣闊、觀測處理資料量大、模擬形成演變過程復雜等問題帶來了無限的前景。因此，要想提高地球科學的研究水平，必須充分地重視、加強和進一步開拓計算機技術在地學中的應用。

20世紀末期開始在全球范圍內廣泛興起的「數字地球」（Digital Earth）計劃或「數字地球學」研究正是現代計算機技術、信息科學與地球科學相結合的產物。「數字地球」主要是探討運用現代計算機技術、信息科學對整個地球系統進行全方位的定量化、數字化描述的方法，建立相關的「數字地球」資源平台，並服務於地球科學的研究、應用。因此，「數字地球」實質上是地球系統的一種數字化的表示形式，其基本的理論支撐主要包括相互聯系的兩個方面，即與地球科學有關的理論以及與數字化技術有關的理論。比「數字地球」稍早一些興起的「地理信息系統（GIS）」的成功開發與廣泛應用，可以說為推動「數字地球」的興起與發展奠定了良好的基礎；但「數字地球」將涵蓋地球科學的所有研究分支學科或領域（而不僅僅局限於地理學），其涉及的科學內容與數據量是「地理信息系統」所無法比擬的。1998年1月，美國前副總統戈爾在「開放地理信息系統協議（Open GIS Consortium）」年會上首次提出「數字地球」的概念，認為「數字地球」是指一個以地球坐標為依據的、具有多解析度的海量數據和多維顯示的虛擬系統。數字地球的概念一經提出便立刻引起了世界范圍的廣泛關注，並取得了快速發展。數字地球的研究和實現具有十分廣泛的應用前景，如資源與環境的監測與管理，氣候和各種自然災害的預測、預報與防治，土地利用與各種生產、生活的規劃及一些危機事件的處理等；它還為地球科學的教育和多學科的研究工作提供了極好的資源平台，特別是為地球系統科學的層圈相互作用研究、全球變化研究及人類可持續發展研究創造了有利條件。

地球科學研究的工作方法通常具有下列程序：

（1）資料收集

根據所要研究的課題和所要解決的問題，盡可能詳盡、客觀和系統地收集各種有關的數據、樣品和其他資料。資料的來源包括對研究區詳細的野外調查、儀器觀測和收集、分析已有的各種資料和成果等。

（2）歸納、綜合和推論

對所收集的資料進行加工整理、歸納、綜合，並利用地球科學的研究方法和原理，作出符合客觀實際的推論。

（3）推論的驗證

通過生產實踐或科學實驗來證實或檢驗推論是否正確，並在實踐的過程中不斷地修正錯誤，提高認識，總結規律。

地球科學是一門實踐性很強的科學。人們通過不斷地科學實踐，逐漸形成了若干假說和學說。假說是根據某些客觀現象歸納得出的結論，它有待進一步驗證；而學說則是經過了一定的實踐檢驗、在一定的學術領域中形成的理論或主張。假說和學說對推動地球科學的發展起著重要的作用，它們為探索地球科學的客觀規律指出了方向，對實踐起著一定的指導作用，同時在實踐中不斷得到檢驗、補充和修正，使其日趨完善。當然，有些假說和學說也可能在實踐中被拋棄或否定。

⑸ 地球物理學的研究內容

地球物理學用物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現象及其變化規律。在此基礎上為探測地球內部結構與構造、尋找能源、資源和環境監測提供理論、方法和技術，為災害預報提供重要依據。已故著名地球物理學家趙九章先生是這樣形容地球物理學的——「上窮碧落下黃泉、兩處茫茫都不見」。
地球物理學的研究內容總體上可以分為應用和理論地球物理兩大類。應用地球物理(又稱勘探地球物理)的研究范圍比較廣泛，主要包括能源勘探、金屬與非金屬勘探、環境與工程探測等。勘探地球物理學利用地球物理學發展起來的方法進行找礦、找油、工程和環境監測以及構造研究等，方法手段包括地震勘探、電法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理測井和放射性勘探等，通過先進的地球物理測量儀器，測量來自地下的地球物理場信息，對測得的信息進行分析、處理、反演、解釋，進而推測地下的結構構造和礦產分布。勘探地球物理學是石油、金屬與非金屬礦床、地下水資源及大型工程基址等的勘察及探測的主要學科。
理論地球物理研究對地球本體認識的理論與方法。如：地球起源、內部圈層結構、地球年齡、地球自轉與形狀等，具體包括地震學、地磁學、地電學、地熱學和重力學等。理論地球物理學通過地震波場和電磁波場探測發現了位於上地幔的軟流層，為活動論的新的地球觀提供了惟一站得住腳的理論依據；通過全球大地熱流量的測量圈定了熱的洋脊和冷的消減帶，結合古地磁研究結果和大洋中脊的條帶狀磁異常特徵，為海底擴張和大陸飄移學說提供了令人信服的佐證；通過全球地震活動性和震源空間分布特徵、全球重力、地磁和地熱測量，為板塊邊界的劃分提供了准確的依據；綜合各種全球性的地球物理觀測結果，對地球熱狀態、岩石圈熱結構和流變性質提供了新的認識，為一直懸而未決的板塊運動驅動機制問題的解決提供了新的依據。
地球物理學是以地球為研究對象的現代應用物理學，這門學科從20世紀初就自成體系。到了20世紀60年代發展極為迅速，地球物理學包含許多分之學科，涉及陸、海、空三域，是天文、物理、數學、化學和地質學之間的一門邊緣學科。隨著時代的發展，地球物理學的多學科交叉現象越來越明顯，數學、物理、計算機科學、天文學等眾多學科的發展大大促進了地球物理學的發展。在地球物理學天地里，既可以從事地磁場起源、地震發生機理這樣的極負挑戰性的研究，可以從事油氣勘探、礦產勘探這樣的關繫到國家經濟建設的應用性研究工作，也可以從事大氣物理等交叉學科的研究工作。通過地球物理學專業培養出來的學生要掌握系統的數學物理基礎理論和基本知識，有較強的計算機應用能力和較高的外語水平，具有扎實的地球物理專業知識和基本的實驗技能，受過從事基礎研究或應用研究的初步訓練，具有較強的知識更新能力。

⑹ 滑坡形成的地球物理研究方法

評價滑坡的危險性要求解決的問題涉及斜坡構造、成分、狀態、性質、各個岩層的產狀、厚度、地下水含量及動態。此外，還與該地區的氣候、水文地質情況、人類活動及滑坡發展歷史等資料有關。上述問題的解決都是研究斜坡穩定性的基礎工作。

12.1.2.1 用電阻率法確定可能出現滑坡的地質體

影響滑坡產生的地質環境主要是由基岩及其上覆岩層的產狀、狀態及其性質決定的。

可能出現滑坡的地質體與其導電性變化特徵關系密切。

a.斜坡范圍內按地質工程指標出現滑坡危險的地質體，主要是高塑性系數的粘土質岩，這類岩石的電阻率不大於幾十歐·米。可用電剖面法詳細填圖，圈定這類岩石的范圍。然後，用電測深法來確定（被劃分出來的）塑性岩石的頂、底板位置，進而估算擠壓滑坡產生的可能性。一般情況下，擠壓粘土層厚度（h）與斜坡高度（H）之比，h/H＞0.15～0.20的條件下容易發生滑坡。也可直接取決於粘土低阻層的縱向電導S=h／ρ，隨著塑性層之電阻率（ρ）降低，縱向電導（S）增大；隨著層厚（h）增大，縱向電導（S）也增大，這樣，可以從粘土層縱向電導（S）圖中獲得擠壓層的有用信息，可用這一參數來劃分有滑坡危險的斜坡（見圖12.1.1）。

b.斜坡沉積層滑坡活動程度取決於活動層粗大碎屑和細小碎屑等級的比例。例如，在克里米亞河南岸滑坡上有明顯的反映：在250～350 m的標高上的坡積碎屑層電阻率大約為220 Ω·m，在100 m標高處同一成因的岩石段，電阻率降低到80～100 Ω·m，這是由於粗大顆粒等級相對作用減少所致。這種類型的粘土沉積易發生滑坡的危險。

圖12.1.1 根據總縱向電導值劃分粘土受擠壓地段

c.古侵蝕面及其特徵研究。滑坡形成是一個歷史過程，在其發展的各個階段，主要取決於各種導致斜坡穩定性破壞的天然因素，以前形成的古滑坡侵蝕面就是其中之一。從古滑坡有可能「復活」的觀點來看，古侵蝕面是有潛在危險的。古侵蝕面位置的確定及其特徵的研究是傳統地球物理方法的任務之一，可用電法和地震確定淤積層和海蝕階地的厚度。

12.1.2.2 用地球物理方法研究可能形成滑坡的水文地質環境

地下水的埋深及其運動特徵對所有類型的滑坡都有較大影響，在此指的是土壤水、層間水及尖滅於斜坡的裂隙水。

地球物理勘探的任務是研究滑坡形成的重要因素——地下水的作用，即確定地下水的埋深、產狀和劃分穩定的、不穩定的隔水層以及評價地下水流量。

a.地下水的活動是產生滑坡的誘發因素。有時坡度雖小，但土質疏鬆或岩石是硬度較小的頁岩或泥岩，特別是坡面與岩層面平行時，也容易產生滑坡。當降水滲入土層或岩層時，在浮土與基岩界面或岩石中間的界面上，往往形成一種易於滑動的泥化層，日積月累，特別在大雨後就易形成滑坡。

構造條件和地層岩性控制著地下水運動和相互補給的途徑，如斷裂帶、裂縫帶的透水性和導水作用都較好。滑坡區內由於滑坡體物質與基岩頂面存在著明顯的透水性條件，因而大量地下水可沿著基岩頂面活動，尤其是基岩頂面的溝槽適宜於地下水的匯集。

由此可見，地形、地層岩性和地質構造是滑坡形成的前提條件，地下水活動是其誘發因素。利用地球物理勘查方法可以了解地下水的分布、作用，對預測滑坡以及採取防滑措施有著重要意義。

b.應用地球物理勘查方法研究可能產生滑坡的水環境：可用來確定和監測地下水位及其隨時間的變化。一般可採用傳統的方法，如電測深法、地震折射法、甚低頻法、自然電場法和核磁共振方法等。

在一些滑坡地質斷面上，由於粘土層的存在限制了用電法探測地下水的深度，因此，往往使用地震折射法。飽水與非飽水岩石的縱波波速之比往往與岩性、孔隙度有關，其比值通常大於1.4。通過周期性地震測量，可以了解最大和最小降雨量期間的水位變化，將不同時間繪制的地下水位等值線圖進行對比，可以評價地下水位變化的動力學特徵。

鐵道部科學研究院西北研究所用甚低頻電磁法查明了寶成鐵路K410滑坡的地下水分布。寶成線K410滑坡是一個規模較大的堆積層老滑坡體（長約500 m，寬約200 m）。鐵路在滑體前部通過，自1955年通車後，老滑體前部始終處於不穩定狀態，曾發生過較大的滑動，造成鐵路中斷。在滑坡區周圍發育有斷層破碎帶和線性構造。據地質推斷，斷層破碎帶在山體中構成富水帶，線性構造切割山體使地下水以此為通道實現對滑坡區的補給。此外，地下水沿基岩層面運移，亦對滑坡區地下水構成另一滲透補給的途徑。用甚低頻法作了傾角法測量和波阻抗法測量，由此得出了傾角濾波值異常圖和視電阻率異常圖。二者的異常帶基本吻合，大致反映了地下水的分布范圍。經鑽孔驗證，位於異常帶范圍內的鑽孔有承壓水湧出，而異常帶范圍之外未見承壓水，調查結果為查清滑坡區水文地質條件及排水工程設計等提供了依據。滑坡的發生與降雨或地表水的滲透有關，因此滲透性高的地層容易產生滑坡。在這些地方有可能形成自電異常，其幅值可達幾十毫伏。季節性過干、過濕的地區也容易產生滑坡，這種地段的范圍可通過電阻率法和自然電位法來確定，主要表現在這些數值的變化。在若干年內，如果自電正異常區不斷擴大，則說明岩石變松的范圍擴大，有可能產生滑坡。但應當指出，自然電位的分布不僅受水文因素的影響，也受岩性特徵的影響（例如粘土含量高會引起正異常），因此，為了可靠地解釋自然電位資料，必須綜合考慮地質和電阻率測量的資料。

⑺ 地球物理勘探方法有哪些

地球物理勘探方法:
1、重力勘探法：是利用組成地殼的各種岩體、礦體間的密度差異所引起的地表的重力加速度值的變化而進行地質勘探的一種方法。
2、磁法勘探：自然界的岩石和礦石具有不同磁性，可以產生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區發生變化，出現地磁異常。利用儀器發現和研究這些磁異常，進而尋找磁性礦體和研究地質構造的方法稱為磁法勘探。
3、電法勘探：是根據岩石和礦石電學性質（如導電性、電化學活動性、電磁感應特性和介電性，即所謂「電性差異」）來找礦和研究地質構造的一種地球物理勘探方法。
4、地震勘探：是近代發展變化最快的地球物理方法。它的原理是利用人工激發的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來勘探地下的地質情況。

⑻ 用地球物理勘探解決地質問題的兩個轉變

用地球物理的方法解決地質問題，要經歷兩個轉變，即將地質問題轉變為物理問題和將物理問題轉變為地質問題。第一個轉變用於設計物探方法，第二個轉變則用於物探異常的地質解釋，對要解決的地質問題作出回答。

例如_[1]，在我國雲南個舊找深部的錫礦床，從地質上已知大型礦床賦存在隱伏花崗岩體凸起的附近，因此，在地球物理勘探不能測出礦體引起的異常的情況下，最佳方案是用這個方法去了解地下花崗岩頂面的起伏情況，圈出詳細找礦地段，然後用工程直接找礦。

經過少數地段岩石標本測定，本區花崗岩的電阻率平均值在1500Ω·m左右，比上覆個舊灰岩的電阻率（在5000Ω·m以上）低得多。因此，了解地下花崗岩頂面起伏這個地質問題可轉變為測定高電阻介質下低電阻體上端界面埋深這樣一個地球物理問題。此外，岩體的密度也比灰岩的密度低，因此，上述地質問題也可轉變為測定低密度體上端界面的埋深的另一個地球物理問題。由於當時沒有高精度重力儀，故採用了電阻率法，即選用了第一個地球物理問題。

根據電測深曲線（作了地形改正），推斷了低電阻體上界面的埋深。假定觀測點附近地下花崗岩與灰岩接觸界面近於水平，即高電阻體與低電阻體的界面為水平，將此低電阻體上界面的埋深解釋為地下花崗岩體上界面的埋深，給出要解決的地質問題的解，即將地球物理問題轉變為地質問題。

⑼ 地球物理勘探知識

地球物理勘探是利用地球的物理特性與原理，根據各種岩石及其他礦物之間的密度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質的差異，選用不同的物理方法和物理勘探儀器，探測工程區域內的地球物理場的變化，以研究不同物理場的地質內涵，了解區域內水文地質和工程地質條件和礦藏分布的勘探和測試方法。

地球物理勘探一般分為重力勘探、磁力勘探、電法勘探和人工地震勘探幾類。地球物理勘探，它是運用物理學原理勘查地下礦產、研究地質構造的一種方法和理論，簡稱物探。地球物理勘探是地質調查、地質學研究、礦產勘查當今不可或缺的非常實用的一種最常用手段和方法。

實際探測的區域重力場、航磁場是區域內地質構造在地球物理場中的反映，這些物理場與區域成礦作用、礦產富集與成礦區帶的形成、分布也是相關的，並且也能互為因果。地球物理勘探主要用於了解地下的地質構造、圈閉、斷層發育情況、有無礦床生成的可能、有無礦床保存條件，礦體是否具備開發的條件等。相對於鑽井勘探，它是著眼於較為宏觀的或稱戰略方面的勘探。鑽探則是側重於點上勘探。地震勘探也需藉助於區域內已有鑽探成果如錄井、測井、測試資料進行標准層的確定和標准層地質屬性確定，從而展開對剖面分析與解釋。物探與鑽探的結合，共同推進地質找礦研究工作的進展。因此，在勘探界，有「地質指路，物探先行，鑽探驗證」之說。學習物探的人，也需了解鑽探知識，它們是緊密相依的相關學科。

(一)人工地震勘探知識

人工地震，是地球物理勘探中的主要手段，在石油和天然氣勘探、煤田勘探和工程地質勘探以及地殼和上地幔深部結構探測中發揮著重要作用。它是利用炸葯人工激發產生地震波在彈性不同的地層內傳播規律來探測地下的地質情況。炸葯爆炸產生地震波在地下傳播的過程中，遇到不同岩石或其他物質時其彈性系數發生變化，從而引起地震波聲的變化，產生反射、折射和透射現象，再通過儀器接收變化後的地震波數據，利用地震波速度和岩石礦物的相關性，對地震波進行處理、解釋後，反演出地下情況的知識。

在油氣田勘探中，人工地震用於尋找有利於油氣聚集的構造圈閉。其工作主要程序分為：地震波和與地震波相關數據的野外採集、採回的數據室內處理和對處理數據的數據解釋三個環節，相應產生了野外採集的原始地震資料、室內計算機數據的處理資料和數據的解釋成果資料三個部分。

野外數據採集是人工地震勘探的基礎工作，其產生的數據也是基礎資料也稱原始資料，主要是地震測線和地震波數據；人工地震勘探中的數據處理環節，是將野外採集到的地震數據波去粗取精去偽存真工作過程，通過「去噪」和「校正」技術處理，提高原始數據解析度，這個過程就形成處理數據，再由處理數據形成可視的地震剖面圖和一些其他成果圖件及文字性的處理報告。

(1)二維地震資料處理過程：原始資料的解編和觀測系統的定義→振幅補償、雙向去噪→單炮去噪→野外靜校正→地表一次性預測反褶積→速度分析→剩餘校正→疊前去噪→速度分析→最終疊加→疊後去噪→偏移處理→最終二維處理顯示剖面。

(2)三維地震資料處理過程：原始資料的解編和觀測系統的定義→高通濾波→野外靜校正→三折射靜波校正→三維地表的一致性振幅補償→三維地表一次性反褶積→抽CDP 道集→速度分析①→三維剩餘靜校正→三維 DMO→速度分析②→三維DMO疊加→三維去噪→三維道內插→三維進一步法時間偏移→三維修飾處理→三維數據圖像顯示。

解釋環節是前期數據處理環節產生的成果，運用相關知識，結合鑽井等其他勘探資料，通過用計算機工作站技術進行分析研究，推斷地層沉積、地下構造特徵、岩性和含流體等地質結構情況。這種分析研究和推斷結論產生的資料，稱解釋成果。解釋成果主要有：斷面識別成果、特殊地質現象解釋、構造圖和厚度圖成果、三維可視立體解釋構造圖和文字性的解釋報告。

地震數據解釋階段的工作，一般將其歸納為四項工作：構造解釋；地層解釋；岩性解釋和礦產檢測；綜合解釋。

地質科技人員閱讀解釋資料，最好能要了解解釋程序和解釋結論產生的過程，如二維資料解釋，是在收集工區內已有地質資料基礎上進行的，剖面解釋首先是選擇區域內有代表性的剖面，確定標准層和標准層的地質屬性，然後在進行非標准層的追蹤；進行時間剖面的對比，斷面的識別與解釋；不整合面、超覆、古潛山等特殊地質現象的解釋；構造圖、厚度圖、等厚度圖的編制過程。了解它的解釋工序和過程，就能深度看懂和徹底消化這些解釋資料，而不是一知半解、囫圇吞棗。

近幾年來隨著時代的發展，人工地震勘探技術有了新的進展，儲層預測和油藏描述技術方法已被油田類企業廣泛利用。其中油藏描述中圈閉描述、地層沉積描述、儲集體描述、油氣儲量計算技術在不斷發展和深化，水平解析度和垂直解析度區分地質特徵的識別能力也在不斷提高，地震層析成像技術初步運用，人工神經網路技術也在醞釀發展。三維可視化技術的利用等方面的知識都應了解或掌握。四維地震就是在三維地震的基礎上加上時間推移，用於監測油氣開采動態情況，油田開發的採收率一般在25%～30%之間，三維地震技術用於油田開發後採收率可提高到45%，據報道，將四維地震技術方法用於油田開發後採收率可提高到65%以上。

了解這些人工地震知識後，對於利用這些物探資料作用非凡。如我們在看解釋報告結論有懷疑時，可查看數據處理資料，看看它的「去噪」和「校正」過程中是否有瑕疵，了解一下標准層及其地質屬性的確定是否准確。看看解釋過程和解釋觀念。而不懂處理技術方面的知識是發現不了其中的問題的，而有時候發現了一個瑕疵就發現了一個礦藏構造或是糾正了一個對地層的認識；學習物探類學科的學生或剛剛從事其他學科的技術工作的人員只有了解和系統掌握了這一學科知識，才能看懂這些物探資料，而要利用這些資料，首先是讀懂它，然後才能發現其中蘊含的價值。即使你是工作多年的技術人員，你也得注意積累，因為人工地震在不同環境下的取得的數據，也會有巨大差距。如在沙漠地區因巨厚的地表浮沙形成低速層厚度橫向變化很大，對數據採集中的激發和接收一致性影響較大，與此相應，它對地震波的能量衰減較為嚴重，對地震波的高頻成分吸收強烈，對「靜校正」提出了更高要求。同理，水網地區的人工地震與一般陸地人工地震「靜校正」要求又有區別。處理與閱讀這些資料奧妙無窮。

人工地震產生的物探資料主要有：

二維地震資料統計表

續表

三維地震資料統計表

二維、三維地震資料品種很多，但主要需看懂的資料是：

處理報告、解釋報告及圖件。尤其是圖件中的「時間剖面」。

人工地震工程得到的是地震波數據，技術人員對數據的處理與解釋結果體現在時間剖面上，而解釋報告是對剖面的解讀和總結的結論。一般表現為：推斷地層分布、構造特徵及流體性質，圈閉描述、地層沉積描述、儲集體描述、礦產儲量計算等。這些推斷和描述是否准確，就得看推斷和描述的依據和過程，得出自己獨立的見解或對推斷和描述給予贊成與否的結論。

(二)重力勘探知識

重力勘探是地球物理中的又一種勘探方法。它是利用組成地殼的各種岩石及其介質的密度差異引起的重力場變化原理，在野外通過重力儀器測量，對重力數據進行觀測，研究其重力的變化，推斷地下構造的一種物理勘探的方法。由於重力異常區場與區域內地質構造、深部地殼構造以及地形、地貌均呈相關性，通常能反映出斷裂構造帶斷裂構造的重力異常梯度帶與礦產資源分布具有密切關系。而且，從成礦理論到勘探實踐看來，礦床往往是成群出現的，在一定范圍內會集中出現礦體。研究區域內的重力情況，也是認識地質構造和發現礦產的又一個重要途徑，地質資料館中主要珍藏的是圍繞重力異常產生的資料。

重力勘探產生的主要資料統計表

續表

要求能看懂的最主要的重力資料：

布格重力異常圖。

布格重力剩餘異常圖。

趨勢面分析報告。

重力勘探項目處理成果報告。

(三)電磁感應法勘探

電磁感應勘探法，分為電法勘探和磁法勘探。電法勘探，是利用地殼中多種岩石或其他固態、液態、氣態介質的電學性質的不同，引起的電磁場在空間分布狀態發生相應變化實際差異，來研究地質構造和尋找礦藏的一種物探方法。產生相關電法勘探圖件和勘探文字報告。

磁法勘探是根據區域內各種岩石和其他介質的磁性不同，利用儀器發現和研究地球磁場及異常，進而尋找磁性礦體和研究地質構造的又一種地球物理勘探方法。磁異常是磁性地質體引起的，磁異常的分布與對應的區域地面及地下地層、岩層磁性相關。通常火山岩和變質岩易引起磁性異常，這種異常的變化激烈往往表明磁性體淺，意味著結晶體基底淺，反之，表示結晶體基底深。這樣就能劃分出隆起區和坳陷區，進而發現伴隨火山岩活動的深大斷裂帶。

電法與磁法勘探，實踐中通常不是各自獨立進行的，而是利用電磁感應理論結合進行的勘探，它是在地質目標或礦體與相鄰岩體存在電磁學性質差異時，通過觀測和研究由地質目標或礦體引起電磁場空間和時間分布規律，尋找地質目標或礦體的方法。

電磁法勘探形成的地質資料統計表

續表

需要讀懂的主要資料：

電法、磁法或電磁法勘探報告，測線大地電磁測深Ρyx/Ρxy剖面圖、測線大地電磁測深曲線與斷層關系對比圖、測線地質——物探解釋參考剖面圖、測線大地電磁測深地質解釋剖面圖、大地電磁測深儀野外處理結果曲線、大地電磁測深儀對比曲線冊、大地電磁測深及解釋研究報告、大地電磁測深勘探報告。

(四)遙感技術

遙感技術，是指地質學科里運用的遙感探測技術，又稱遙感地質或稱地質遙感。遙感地質是綜合應用現代遙感技術來研究地質規律、進行地質調查和資源勘察的一種方法。從宏觀的角度，著眼於由空中取得的地質信息，即以各種地質體對電磁輻射的反應作為基本依據，結合其他各種地質資料及遙感資料的綜合應用，以分析、判斷一定地區內的地質構造情況。遙感技術對地質學研究和探礦方面的作用：

(1)能了解各種地質體和地質現象在電磁波譜上的特徵。

(2)能了解地質體和地質現象在遙感圖像上的判別特徵。

(3)可以通過對地質遙感圖像的光學及電子光學處理和圖像及有關數據的數字處理和分析，得出相關認識。

遙感技術在地質制圖、地質礦產資源勘查及環境、工程、災害地質調查研究中廣泛運用。

遙感技術在地質勘探上運用成果，得到遙感圖像。它相當於一定比例尺縮小了的地面立體模型。能全面、真實地反映了各種地物(包括地質體)的特徵及其空間組合關系。遙感圖像的地質解譯包括對經過圖像處理後的圖像的地質解釋，即運用用遙感原理、地學理論和相關學科知識，以目視方法揭示遙感圖像中的地質信息。遙感圖像地質解譯的基本內容包括：

(1)岩性及地層解譯。解譯的標本有色調、地貌、水系、植被與土地利用特點等。

(2)構造的解譯。在遙感圖像上識別、勾繪和研究各種地質構造形跡的形態、產狀、分布規律、組合關系及其成因聯系等。

(3)礦產解譯及成礦遠景分析。這是一項復雜的綜合性解譯工作。通常在大比例尺圖像上，有的可以直接判別原生礦體露頭、鐵帽和采礦遺跡。但大多數情況下是利用多波段遙感圖像(特別是紅外航空遙感圖像)的解譯與成礦相關的岩石、地層、構造以及圍岩蝕變帶等地質體。除目視解譯外，還經常運用圖像處理技術獲取區域礦產信息。

成礦遠景分析工作是以成礦理論為指導，在礦產解譯基礎上，利用計算機將礦產解譯成果與地球物理勘探、地球化學勘查資料進行綜合處理，從而圈定成礦遠景區，提出預測區和勘探靶區。利用遙感圖像解譯礦產已成為一種重要的找礦手段。

主要資料就是遙感圖像——膠片和照片。對圖像解譯是閱讀遙感資料的基本功。實踐中閱讀圖片時，往往對照地面已開展的地質工作認識成果，可對遙感圖像有更深入的解讀。

⑽ 地球物理探礦法

（一）地球物理探礦法的基本原理

物探的理論基礎是物理學或地球物理學，是把物理學上的理論（地電學、地磁學等）應用於地質找礦的方法。基本特點是利用地球物理場或某些物理現象，如地磁場、地電場、放射性場等異常特徵進行勘查找礦。它與地質學方法有著本質上的不同。通過物理場的研究可以了解覆蓋區的地質構造和產狀。因此地球物理探礦法的應用具有一定的特點和前提。

1.特點

（1）必須實行兩個轉化才能完成找礦任務。即先將地質問題轉化成地球物理探礦的問題，才能使用物探方法去觀測。在觀測取得數據之後（所得異常），只能推斷具有某種或某些物理性質的地質體，然後通過綜合研究，並根據地質體與物理現象間存在的特定關系，把物探的結果轉化為地質的語言和圖示，從而去推斷礦產的埋藏情況與成礦有關的地質問題。

（2）物探異常具有多解性。工作中採用單一的物探方法，往往不易得到較為肯定的地質結論。一般情況應合理地綜合運用幾種物探方法，並與地質研究緊密結合，才能得到較為肯定的結論。

（3）每種物探方法都要求有嚴格的應用條件和使用范圍。因為礦床地質、地球物理特徵及自然地理條件因地而異，從而影響物探方法的有效性。

2.物探工作的前提

物探工作的前提主要有下列幾方面。

（1）被調查研究的地質體與周圍地質體之間，要有某種物理性質上的差異。

（2）被調查的地質體要具有一定的規模和合適的深度，用現有的技術方法能發現它所引起的異常。若規模很小、埋藏又深的礦體，則不能發現其異常。有時雖然地質體埋藏較深，但規模很大，也可能發現異常。故找礦效果應根據具體情況而定。

（3）能區分異常，即從各種干擾因素的異常中，區分所調查的地質體的異常。如鉻鐵礦和純橄欖岩都可引起重力異常，蛇紋石化等岩性變化也可引起異常，能否從干擾異常中找出礦異常，是方法應用的重要條件之一。

（二）地球物理探礦的方法及方法的選擇

1.物探找礦的條件分析

（1）物探找礦有利條件：地形平坦，因物理場是以水平面作基面，越平坦越好；礦體形態規則；具有相當的規模，礦物成分較穩定；干擾因素少；有比較詳細的地質資料。最好附近有勘探礦區或開采礦山，有已知的地質資料便於對比。

（2）物探找礦的不利條件：物性差異不明顯或物理性質不穩定的地質體；尋找的地質體或礦體過小過深，地質條件復雜；干擾因素多，不易區分礦與非礦異常等。

2.物探方法的種類及主要用途

（1）物探方法的主要種類：

① 放射性測量法：尋找放射性礦床和與放射性有關的礦床，以及配合其他方法進行地質填圖、圈定某些岩體等。對放射性礦床能直接找礦。

② 磁法（磁力測量）：主要用於找磁鐵礦和銅、鉛、鋅、鉻、鎳，鋁土礦、金剛石、石棉、硼礦床，圈定基性超基性岩體進行大地構造分區、地質填圖、成礦區劃分的研究及水文地質勘測。

③ 自然電場法：用於進行大面積快速普查硫化物金屬礦床、石墨礦床；水文地質、工程地質調查；黃鐵礦化，石墨化岩石分布區的地質填圖。

④ 中間梯度法（電阻率法）：主要用於找陡立、高阻的脈狀地質體。如尋找和追索陡立高阻的含礦石英脈、偉晶岩脈及鉻鐵礦、赤鐵礦等。

⑤ 中間梯度裝置的激發極化法：要用於尋找良導金屬礦和浸染狀金屬礦床，尤其是用於那些電阻率與圍岩沒有明顯差異的金屬礦床和浸染狀礦體，效果良好。

⑥ 電剖面法按裝置的不同分為：聯合剖面法、對稱四極剖面法。前者主要用於尋找和追索陡立而薄的良導體的金屬礦體，後者主要用於地質填圖，研究覆蓋層下基岩起伏和對水文、工程地質提供有關疏鬆層中的電性不均勻分布特徵，以及疏鬆層下的地質構造等。

⑦ 偶極剖面法：一般在各種金屬礦上的異常反映都相當明顯，也能有效地用於地質填圖劃分岩石的分界面。

⑧ 電測深法：可以了解地質斷面隨深度的變化，藉以確定礦體頂部埋深以及了解礦體的空間賦有情況等。

⑨ 充電法：用以確定已知礦體的潛伏部分的形狀、產狀、大小、平面位置及深度；確定幾個已知礦體之間的連接關系；在已知礦體或探礦工程附近尋找盲礦體和進行地質填圖。

⑩ 重力測量：可用此法直接找富鐵礦、含銅黃鐵礦；配合磁法找鉻鐵礦、磁鐵礦，及研究地殼深部構造、劃分大地構造單元、研究結晶基底的內部成分和構造，確定基岩頂面的構造起伏，確定斷層位置及其分布、規模，圈定火成岩體，以達到尋找金屬礦床的目的。及用於區域地質研究，普查石油、天然氣有關的局部構造。

⑪ 地震法：主要用於解決構造地質方面的問題，在石油和煤田的普查及工程地質方面廣泛應用。

（2）物探方法的選擇：一般是依據工作區的下列3個方面情況，結合各種物探方法的特點進行選擇：一是地質特點，即礦體產出部位、礦石類型（是決定物探方法的依據）、礦體的形態和產狀（是確定測網大小、測線方向、電極距離大小與排列方式等決定因素）；二是地球物理特性，即岩礦物性參數，利用物性統計參數分析地質構造和探測地質體所產生的各種物理場的變化特點。如磁鐵礦的粒度、品位、礦石結構等對磁化率的影響，採用方法的有效性等；三是自然地理條件，即地形、覆蓋物的性質和厚度及分布情況、氣候和植被土壤情況等。