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地球探测科学与技术学院航空地球物理报告姓名：学号：班级：专业：勘查技术与工程（应用地球物理）2012.04.15前言航空地球物理勘探简称航空物探，是物探方法的—种。它是通过飞机上装备的专用物探仪器在航行过程中探测各种地球物理场的变化，研究和寻找地下地质构造和矿产的一种物探方法。装有专门探测仪器的飞机从空中测量地球各种物理场（如磁场、重力场、导电性等）的变化，从而了解地下地质和矿藏分布情况的作业，简称航空物探。它是第二次世界大战期间利用遥感技术发展起来的一种快速找矿和地质调查的方法。主要方法有航空磁法、航空放射性法、航空电法、航空重力法等。常用的是前两种方法。航空磁法主要用来勘探具有磁性的矿藏，如磁铁矿。探矿时的飞行高度一般为50～200米。航空放射性法用航空能谱仪等测量地球放射性射线强度（如γ射线），以寻找放射性元素矿藏。飞行高度一般为30～120米。航空物探与地面探矿方法比较具有一系列优点。它能克服种种不利地形条件和气候条件的限制，如在高寒地区、陡峭山区、原始森林、沼泽湖泊等人员难以到达的地区寻找矿藏和进行地质调查。航空物探速度快、效率高、使用劳力少，能在短期内取得大面积区域的探测资料。利用航空物探还能了解地球物理场在不同高度的变化情况，为解释地质现象和找矿提供更多的信息。航空物探通常使用低速性能好的小型飞机，飞行速度以150～200公里/时为宜。对飞机的要求是爬升性能好、转弯半径小、操纵灵活、低空和超低空性能好，以适应复杂的山区、丘陵地形的条件。飞机上应有便于安装各类探测仪器的部位，保证对不同仪器的磁场、电场、放射性干扰为最小。飞机上还应装有导航和无线电定位系统，以保证飞机在指定空域作精确的扫描飞行。用于航空物探的飞机通常需要在结构上进行适当的改装或进行专门的设计。航空物探开始于20世纪30年代。1936年，苏联用旋转线圈感应式航磁仪进行航空物探，灵敏度约达100纳特。第二次世界大战中，美国发明了灵敏度近1纳特的磁通门式航空磁力仪，在海上侦察敌国的潜艇，1946年开始用于地质勘探。1948年，加拿大首先试验航空放射性法成功，美国和英国同年也完成了类似的试验。1950年，第一台航空电磁仪在加拿大试用成功。1955年，瑞典和美国相继试验成功新类型的航空电磁仪，各种航空物探方法相继迅速发展。中国航空物探开始于1953年，首先应用航空磁法，以后陆续增加了航空放射性等方法，不断有新的进展。航空物探综合站现已进行工作。航空地球物理勘探目前已经应用的航空物探方法有，航空磁测、航空放射性测量、航空电磁测量（航空电法），航空重力测量等。航空物探具有速度快，不受地面条件（如海、河、湖，沙漠）的限制，大面积工作精确度比较均一，可在一些地形条件比较困难的地区工作等优点。特别是自动控制和电子计算技术的发展，使航空物探综合化，从而提高了航空物探观测数据的计算和整理的速度及解释推断的水平，有力地促进了航空物探的发展。它的缺点是：对一些异常值较小的异常体反映不够清楚，分辨力要低些；其次是异常体的定位目前还不够十分准确，需要地面物探进行必要的补充工作。第一章航空重力法基本原理【10】航空重力测量是利用机载重力仪、定位传感器组合系统进行空中重力测量，通过测量地球重力场研究地球构造及寻找矿产资源的一种地球物理方法。航空重力测量是一种重要的航空物探方法，是陆地重力和海洋重力测量的拓展和补充，也是重力测量的发展方向之一。航空重力测量的基础就是万有引力定律，其基本原理是：通过机载重力仪测量出航迹上采样点处重力仪读数相对于地面基准重力点读数的差值，解算出采样点机载重力仪的加速度值；机载GPS接收机与地面固定站GPS接收机同步接收GPS信号，差分处理后求得飞机飞行的位置矢量，计算出飞机飞行的速度矢量和加速度；将机载重力仪测到的加速度值与机载GPS获得的垂向加速度求差，即可得到采样点重力值。航空重力测量分为航空标量重力测量、航空矢量重力测量和航空梯度重力测量3种类型，其观测信息分别为重力的大小、重力加速度和重力梯度张量。从测量参数上可分为重力加速度测量和重力加速度梯度测量两大类。航空标量重力测量技术相对较成熟，是目前应用较广泛的一种技术。航空重力测量的发展方向是航空矢量重力测量和航空梯度重力测量，利用它们可探测更高精度、更高分辨率的地球重力场。勘探应用：1，用于寻找陆地和海洋中与石油和天然气有关的地质构造和断层,推断盆地和隆起的形状、类型和基底深度,划分断裂构造,圈定盐丘的位置和形态,区分火成岩,分析地质体的密度,确定油气远景区及钻探井位等。目前,航空重力梯度测量已进人生产实用阶段,美国、加拿大、澳大利亚和俄罗斯等国家,在探测油和天然气构造方面均取得了很好的效果。图为公司使用在南非某地区得到的经地形改正后的Tzz,Txy,Txz和Tyz分量图,图中黑色的椭圆区域为与地下空穴相对应的异常,白线为推断的区域线性构造。2，固体矿产资源勘探以及水文和工程地质等方面的应用。为了提高解释精度,国外一些公司将航空重力测量与航空磁测相结合进行推断解释。如澳大利亚公司的航空重力梯度测量系统已在澳大利亚开展了大面积的航空重力测量,并发现了多处异常区域田,图为在非洲某地区观测所得的孔平面等值线图,图中清晰地反映出尺度为350m见方的异常3，用于区域地质填图,包括确定区域构造形态、类型和分布,划分断裂构造,区分火成岩和地下地质体密度等巨川。目前均采用航空重力测量与航空磁测相结合的方式。优缺点：航空重力测量具有测量速度快、覆盖范围大等优点，可用于大范围重力普查、无人区重力测量、远程武器发射区快速重力测量等。航空重力勘探解决地质问题所依据的基本要素并非一个点的重力场，而是重力场在空间的分布，特别是由地质构造及矿产资源这些密度分布不均匀因素引起的重力变化，即航空重力异常。应用实例【11】：2001年春,澳大利亚BHP公司(BrokenHillProprietaryCo)进行了航空重力梯度仪测量实验。在2架飞机上安装了Falcon航空物探测量系统,它包括传统的航磁及重力梯度系统,该系统是从Bell公司(LockheedMartinCorp)研制的FTG(FullTen2sorGradiometer)全张量梯度系统改装而成。FTG系统由在3个盘上的12个加速度计组成,每个盘上成对正交地安装2对加速度计,每个加速度计对重力振幅是灵敏的,而每对加速度计的差值与重力梯度成比例,从而实现3个方向的重力梯度张量。而Falcon系统仅包括安装在一个的水平园盘上的8加速度计,只测量水平梯度Uxx、Uyy,而垂直梯度Uzz可通过计算获得。Falcon系统具有省时、省钱、精度可与传统地面测量相比拟的优点,通常3个月内可完成传统重力调查要花2～5a做的工作量;成本可以降低3～10倍。第二章航空磁法基本原理：航空磁法是应用最广的航空物探方法之一，又称航空磁测或航空磁力勘探，简称航磁。目前航空磁测用的仪器有两类，一类是测总磁场模数的变化△T，另一类是测总磁场模数变化的梯度。目前在生产中应用的测总磁场模数变化的仪器主要是核子旋进磁力仪和光泵磁力仪，也有用磁通门磁力仪的。测总磁场模数变化梯度的是航空磁力梯度仪。它用距离固定的两个磁力仪探头（如光泵磁力仪探头），同时测量地磁场并记录其差值（即磁力梯度，可测垂直梯度或水平梯度），一般灵敏度约达3×10-4～5×10-4纳特/米。勘探对象：1、地质制图和研究大区域构造在大片研究程度很低的地区和海上，可用小比例尺的航空磁测研究地质构造。许多火成岩和老变质岩都具有磁性。根据磁异常场的特征可以区分并圈定它们的范围，包括在沉积盖层下伏的部分。它们的分布、排列、组合有一定的规律，并且常可见到一些线形特征。例如，串珠状或雁行排列的局部异常，条带形或弧形的异常带，异常带的错动，异常场区域性特征的线形分界线等，据此可以发现或追索各种断裂、断裂带、褶皱构造等，然后划分地质构造单元。沉积岩一般磁性很小，但其下常有磁性岩体组成基底。对航空磁测资料进行定量计算，可以算出磁性体顶面距飞机的高度，减去航高，就可得到沉积岩层的估计厚度，从而圈出沉积盆地的范围，并研究它的特点。2、找金属矿和其他固体矿藏直接找强磁性矿体（例如磁铁矿）是航空磁法应用的重要方面。要求发现几十万吨至几亿吨的不同规模矿藏，飞机的飞行高度为几十米到上千米。有些矿藏虽然不能用航空磁法直接勘探，但可用它快速圈定成矿的远景区，然后进行地面磁测。3、普查石油和天然气根据小比例尺磁测研究区域构造和沉积盆地的特点，结合其他资料，可以提出找油的远景地区；在进一步的详细工作中，当条件有利的时候，用航空磁法能圈出控制储油构造的二级构造带；如沉积岩中夹有稳定的磁性岩层，还可直接发现可能储油的构造。优缺点【1】：优点：1，工作速度快。一架飞机做十万分之一比例尺的测量，每年可以作3,4万平方公里。可以到人烟稀少或地面不易到达的地区进行工作。可以既省人力，而且比地面磁测还方便。2，航空磁法永远是在离地面有相当高度上进行工作，它受地面起伏影响小，可以说一般不受地形影响。3，航空电磁法可以在各种不同的高度上进行工作，而且这一高度变化的范围是很大的，其大小足以以与局部地质构造的大小相比拟，而且可以测量三度空间内磁场的分布情况。缺点：航空磁法有空中与地面的联系问题—如何准确的按照既定的测线飞行测量，然后把测量结果投到地形图上。应用实例【2】淮北地区是个高度覆盖地区，1957年曾完成了1；100万的航空磁测工作。根据航磁资料研究的结果，认为这里基岩埋深不大，后期构造运动强烈，再加上有下古生代灰岩大面积分布，故被认为是矽卡岩型铁矿的找矿远景区。1959年布置了1:20万的航空磁测，发现了多处局部异常,经地面检查验证为隐伏矿体所引起，1966年又进一步布置了1:5万的航空磁测,仪器精度由原来的25r提高到10r，磁异常面貌就更为清晰了，进一步圈定了磁异常的面积和范围。经过大量的地面地球物理勘探和钻探验证,逐步揭示了这是一个有价值的矿区。在发现和查明淮北矿区的过程中,航空磁测是起了重大作用的。第三章航空电磁法基本原理：不同的水质和土质的导电性又各不相同,航空电磁法正是通过探测其电性来达到划分水质和土质的目的【5】。航空电磁法简称航电。主要是音频电磁法，仪器有几十种，可以有多种分类法，如果按工作原理结合工作特点可分为以下几类。1、硬架式和直升飞机电磁系统飞机上带有发射器，发射连续电磁波（一次场），另有接收器，用补偿法去掉所接收到的一次场，接收从地面导体感应产生的二次场。一般把发射和接收线圈固定在硬架上，为取得更大的探测深度，二者相距要尽可能远，因此安装在飞机的头尾或机翼的两端。若用直升飞机，则采用特制的拖吊式大吊舱（长至9米），在其两头安放发射、接收线圈，称为直升飞机电磁系统，它可在山区作低飞勘探。测量与一次场同相（实）和异相（虚或正交）分量。为提高找矿效果，可同时发射和接收几种频率的电磁波。发射线圈和接收线圈有水平的或垂直的，或二者兼有，加上它们不同的组合方式，可以有许多变型，根据不同的探测目标和条件选用。2、异相（虚分量）系统工作原理与上类同。由于异相分量不受发射、接收线圈距离变化的影响，只测异相分量时，可将接收线圈远远拖出机外（100米或更多）以加大探测深度。缺点是不能测同相分量，常用多个频率工作来弥补。瞬变脉冲(INPUT）和瞬变相关（COTRAN）系统为避免一次场的干扰，在一次场（脉冲波）发射时不作测量，而测一次场断开后二次场衰减的情况（按一定时间间隔分道取样），称为瞬变脉冲系统，又称时间域系统。为取得足够强的响应，必须用比上两类大得多的发射场强，仪器也较复杂。但由于这一系统探测深度大和便于分辨地表导电层的干扰，仍得到广泛的应用。为将频率域和时间域的优点结合起来，现正试验用富含多种频率谐波的波形发射脉冲波，在发射时和断开后都进行接收测量，从发射与接收波形之差，检出有用信息，并与各种地质体模型的典型响应用计算机进行相关处理，提出推断意见，这就是“瞬变相关”系统。3、甚低频和天然音频电磁系统飞机不带发射装置，只带接收装置，称为被动式系统，是用世界各地的甚低频（超长波）