煤田综合地球物理勘探方法

2020年10月22日星期四煤田综合地球物理勘探方法报告提纲：1.应用地球物理概述2.煤田地球物理勘探3.煤田火烧区探测现状4.总结•（一）什么叫应用地球物理？•应用地球物理学AppliedGeophysics，也叫地球物理勘探，简称物探。–定义：•用于寻找与勘探有用矿藏和解决某些地质问题的地球物理方法。–原理：•地层、岩矿的物理性质（密度、磁导率、电性、弹性、放射性等）存在差异，用仪器观测由此引起物理（天然和人工）场的变化，通过处理、解释，研究地质构造形态和矿藏（油气、煤、金属与非金属）分布以及有关工程探测与检测问题。•1应用地球物理概述•（二）地球物理场•定义：一个可度量的物理量（参数）存在的空间。••在自然界，不同的物理作用产生不同的物理场：•在自然与人工建立的电（磁）力作用的空间有•电（磁）力场；•在重力作用的空间存在有重力场；•在地震波与超声波传播的空间有波动场……•1应用地球物理概述（三）地球物理勘探方法分类•1应用地球物理概述①矿产资源的调查与开发勘探。–如油气、煤、金属与非金属矿产及其有关的地质构造。如覆盖层的厚度、目的层的起伏形态、断层、分布范围、岩性特征、地层层序与盆地发展历史等。②地下水资源的勘测、评价，矿井水防治的研究。③建筑物基础勘探。–如高层建筑与大型的厂房、铁路与地铁、公路、桥梁、水坝、机场、港口、核电站与涵洞等的基础研究。④洞穴、管线调查与勘测。–如岩溶、人防工程、古墓穴、地下管线等的空间位置及渗漏。⑤无损检测。–如高速公路路面、大型混凝土工程质量检测与评估，古代文物风化层厚度的检测等。⑥火山、地震、滑坡、塌方冒落、放射性等环境、自然灾害的预测预报。•（四）地球物理勘探应用——领域•1应用地球物理概述（五）地球物理勘探应用——前提条件地质地球物理特征——应用的前提条件①探测的对象与周围介质间存在有较明显的物性差异；②探测的对象必须具有一定的规模（探测的对象大小相对于埋深），能够产生在地面上可以观测的异常场；③各种干扰场相对于有效异常场足够小（S/N高），或具有不同的特征，易于识别。•1应用地球物理概述（一）重力勘探重力勘探：在研究区一系列测站上观测地球的引力场或其分量，以确定由于密度分布差异引起的有关变化与岩石的类型、大地的深部构造、基底起伏的方法。解决地质问题：划分大地构造单元、圈定沉积盆地分布范围、寻找油气构造、提取含油气信息、普查及勘探各种金属和非金属矿藏。•2煤田地球物理勘探•无人区高精度重力勘探•野外试验工程实例•某矿区重力异常•德州凹陷宁津凸起无棣凸起磁镇洼陷林樊家洼陷东营凹陷•重力异常•重力资料反演结果•109.0地震剖面-234.6km（二）磁法勘探磁法勘探：通过分析岩矿石的磁性差异，探测和研究天然磁场及人工磁场的变化（磁异常），探查地质构造和矿产资源。解决地质问题：探查磁铁矿、含磁性矿物的各种金属矿与非金属矿，以及不同比例尺地质填图，勘查含油气构造、煤田构造，预测成矿远景区。•2煤田地球物理勘探•磁法勘探仪器野外施工工程实例•某庄磁铁矿Za磁异常平面及综合剖面图（三）电法勘探电法勘探：就是以岩石或矿石的电性差异为基础，利用人工或天然产生的直流电场或电磁场在地下的分布规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。常用方法：1)直流电法：电阻率法（电测深法、电剖面法、高密度电阻率法）、自然电场法、充电法2)不稳定场：激发极化法3)交流电法、大地电磁测深、频率电磁测深、瞬变电磁测深、甚低频法、无线电波透视4）探地雷达法解决地质问题：广泛应用于煤田、金属及非金属、石油、工程地质、水文地质、文物考古等勘探研究工作中。•2煤田地球物理勘探•可控源音频大地电磁测深•瞬变电磁仪•雷达工程实例•高•密•度•电•法（四）地震勘探地震勘探：是在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。解决地质问题：探查油气田地质构造、煤田盆地，深部构造和区域地壳构造，水、工、环境地球物理调查。很少用于金属矿勘探。优势：地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上，都优于其他地球物理勘探方法。地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。•2煤田地球物理勘探•Coal3#•Q•巷道•陷落柱•3煤田火烧区探测现状•正确选择探测方法是能够有效查清煤层火区范围，火烧深度和燃烧状态。•①地质普查方法。这种方法确定火区范围与实际误差太大。•②钻探方法。确定边界、火烧状态和燃烧深度。•由于探火区钻孔少，工程量有限，只能以点代面的在报告中交待火情和火烧区的大概边界。科学的办法是用钻探去证实其他方法探测煤层火区工作成果的可靠性。•③自然电场法。煤层高温燃烧区有明显的自然电位负异常，煤自燃是一个氧化过程，在火区上能观测到有氧化还原电场存在。烟煤的电阻比较高，当它处于高温或燃烧时，使有机质发生化学分解作用，热分解的结果出现炭青质，炭青质是一种电的良导体。因此，在火区上出现的自燃电场异常值比在煤层正常区的自然电位异常背景上出现的要高。•3煤田火烧区探测现状④测氡法。氡(86Rn)作为一种放射性气体，其衰变产物为固体粒子，在野外一般将氡气体作为测量对象，一般地层深部温度越高氡值越高。采用氡析出正常区域与异常区域的异常差值，经处理后可确定地下火区位置和范围，是探测煤层高温燃烧区是比较理想的方法。多适用于矿区指定范围定点观测，定期了解煤层火烧区的温度变化。⑤红外地面测温法。利用红外辐射测量物体的温度不必接触被测物体，也不会影响被测目标物的温度分布。红外测温的特点是反应速度快，测温范围大，可以测量从摄氏负几十度到千度以上的温度范围，但测5Om以深时可能没有温度异常。•⑥磁异常探测法。煤层在自燃过程中，煤层及围岩中铁、磷等物质发生复杂的化学变化，煤层中的氧化铁和氢氧化铁受高温作用变成磁铁矿，随着燃烧后温度的降低，冷却后形成烧变岩，产生温差剩磁，其磁性和围岩具有明显的磁性差异。利用磁法勘探正是探测具有明显磁性差异状况之说，解决煤层自燃后火烧范围及深度。•3煤田火烧区探测现状•某区煤层火烧区一条剖面上的磁异常与自然电位曲线•3煤田火烧区探测现状•图2某区火区1号线精测剖面反演结果•3煤田火烧区探测现状•图3原始磁测平面•解释结果•圈定火烧区范围•圈定火烧区范围我国应用地球物理发展趋势、目标与优先领域，可能在以下几个方面寻求新的突破和升华:1）通过人工源地震、重、磁、电、地热、放射性探测，建立油气、矿产资源、环境污染、灾害的动态模拟、综合评价和预测的概念性模式。2）发现新的物理参数与勘探方法，向深部勘查资源与能源，减轻和预测灾害的发生和破坏必然是今后发展的主导趋势。3）环境、城市与工程物探、水资源的勘探与利用、沉积层的细结构、断裂及大地构造。热红外遥感、高频浅层地震、层析成像、井下地球物理测量和重力及航磁测量被列为主要的前沿课题。•4.总结