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第一章 金属矿地球物理勘探概述1

第一节 地球物理勘探在矿产资源勘查中的作用和地位2

第二节 金属矿地球物理勘探的发展过程3

一、概述3

二、发展过程3

第三节 金属矿地球物理主要勘探方法介绍5

一、重力勘探5

二、磁法勘探7

三、电法勘探9

四、放射性勘探12

第二章 金属矿地球物理勘探的地质-地球物理前提14

第一节 地质先验知识和地球物理勘探方法的选择14

一、地质先验知识14

二、地球物理勘探方法的选择14

三、地球物理勘探资料的解释16

第二节 岩（矿）石的物理性质16

一、岩（矿）石的密度及其测定17

（一）岩（矿）石的密度17

（二）影响岩（矿）石密度的主要因素20

（三）岩（矿）石标本的采集与密度测定20

（四）密度统计及误差计算21

二、岩（矿）石的磁性及其测定22

（一）描述岩（矿）石磁性的物理量22

（二）岩（矿）石的磁性23

（三）岩（矿）石的剩余磁性24

（四）有限物体磁化的消磁作用26

（五）岩（矿）石磁性参数的测定与统计28

三、岩（矿）石的电性33

（一）岩（矿）石的导电性33

（二）岩（矿）石的激发极化性35

（三）岩（矿）石的介电性38

（四）岩（矿）石的导磁性39

四、岩（矿）石的放射性特征40

（一）放射性元素在岩石、土壤的分布特征40

（二）金属矿上放射性元素分布特征43

第三节 物理-地质模型的建立48

一、物理-地质模型的特点48

二、物理-地质模型的建立49

第三章 重力勘探50

第一节 重力勘探基本概念50

一、地球重力场与重力位50

（一）地球重力50

（二）地球重力场51

（三）重力位51

二、地球正常重力场与重力正常公式53

第二节 重力勘探的技术要求54

一、重力勘探的工作设计54

二、重力勘探的地质任务、比例尺与精度评价54

（一）地质任务54

（二）工作比例尺的确定54

（三）精度要求及误差分配55

三、重力仪的准备56

（一）重力仪的检查与调节56

（二）重力仪性能的试验56

（三）重力仪格值和重力尺度比例因子标定58

（四）重力仪的使用与维护61

四、重力勘探基、测点的建立、观测与精度评价61

（一）基点的建立、观测与精度评价61

（二）测点、检查点的布设、观测与精度评价64

五、重力勘探的测地工作65

六、重力梯度测量65

（一）重力梯度计算值的应用66

（二）重力梯度测量66

七、井中密度测量67

（一）井中重力测量67

（二）地层密度测井与岩性密度测井68

第三节 重力勘探的资料整理与重力异常68

一、重力资料的整理68

（一）地形校正及误差计算68

（二）中间层校正及误差计算71

（三）高度（自由空气）校正、布格校正及误差计算72

（四）正常场校正及误差计算73

二、布格重力异常73

第四节 金属矿体天然赋存状态、形体参数与重力异常的计算74

一、重力异常的基本计算公式74

（一）三度体重力异常基本计算公式75

（二）二度体重力异常基本计算公式75

二、简单规则几何形体参数与重力异常的计算76

（一）球体（点质量）76

（二）无限长水平圆柱体（线质量）80

（三）台阶82

（四）板状体87

（五）铅垂圆柱体89

（六）长方体91

（七）规则几何形体参数计算中的△g切线法92

三、复杂形体参数与重力异常的计算93

（一）横截面积形状不规则二度体异常的计算93

（二）不规则形状三度体异常的计算94

（三）不规则形体参数的计算96

第五节 重力异常的处理102

一、重力异常的多解性102

（一）重力异常的复杂性102

（二）重力异常反问题解释的非单一性102

二、区域异常和局部异常103

三、重力异常的划分103

（一）图解法103

（二）平均场法104

四、重力高次导数法107

（一）重力高次导数的作用107

（二）重力高次导数（△gzz）的计算108

（三）计算重力高次导数的公式109

五、解析延拓法111

（一）向上延拓公式的推导111

（二）延拓公式112

（三）解析延拓的作用，计算及需要解决的问题115

六、波数域滤波法116

（一）空间域与波数域116

（二）傅立叶变换和褶积定理117

（三）转换因子（滤波算子）118

（四）离散傅氏变换118

七、规则形体重力异常波谱的计算119

（一）重力异常波谱的基本关系式119

（二）二度规则形体重力异常的波谱119

（三）三度规则形体重力异常的波谱121

（四）重力异常波谱的因子特征122

八、波数域视密度的计算123

第六节 重力勘探在寻找金属矿上的应用124

一、异常的识别124

（一）异常的特征124

（二）典型异常的初步解释124

（三）断裂构造的异常识别125

二、寻找铁矿126

三、寻找含铜硫铁矿128

四、寻找铬铁矿129

五、寻找金矿岩体129

第四章 磁法勘探133

第一节 磁法勘探基本概念133

一、磁力、磁场强度与磁感应强度133

（一）磁力133

（二）磁场强度133

（三）磁化强度134

（四）磁感应强度134

二、磁位135

（一）点磁荷的磁位135

（二）磁偶极子的磁位135

三、磁位与引力位的关系——泊松公式136

四、地磁场137

（一）地磁要素及其分布特征137

（二）地磁场的组成139

（三）地磁场的球谐分析140

（四）地磁场的正常梯度142

（五）区域性地磁场模型143

第二节 磁法勘探的技术要求145

一、地质任务145

二、磁法勘探的技术设计145

（一）测区、比例尺和测网的确定145

（二）磁测参数的选择和磁测精度的确定146

第三节 磁法测量、资料整理及磁异常148

一、地面磁测148

（一）仪器准备148

（二）基点、基点网的建立148

（三）测点观测与质量检查149

（四）日变观测149

（五）测地工作150

二、地面磁梯度测量150

（一）实测磁异常梯度与计算磁异常梯度的区别150

（二）梯度测量的优点151

（三）磁场梯度测量151

（四）梯度测量的技术规定154

（五）梯度测量注意事项154

三、微磁测量155

四、井中磁测156

（一）测量系统的定向问题157

（二）测磁原理157

五、磁测资料的整理159

六、磁异常的图示160

第四节 金属矿体赋存状态、形体参数与磁异常的计算161

一、磁异常的基本计算公式161

（一）三度体磁异常的基本计算公式161

（二）二度体磁异常的基本计算公式162

二、有效磁化强度和有效地磁场163

三、简单规则几何形体参数及磁异常的计算164

（一）规则几何形体磁异常表达式164

（二）球体165

（三）无限长水平圆柱体172

（四）台阶174

（五）板状体176

（六）长方体（直角棱柱体）182

（七）规则几何形体参数计算中的Za切线法182

四、复杂磁性体参数及磁异常的计算183

（一）起伏地形下磁性体的磁异常183

（二）多个磁性体的磁异常185

（三）非均匀磁化磁性体的磁异常186

（四）复杂不规则磁性体参数的计算186

第五节 磁异常的处理190

一、数据网格化191

二、异常圆滑191

三、异常分量转换193

（一）同平面上的Za与Hax间的转换193

（二）不同磁化方向异常间的转换194

四、化向磁极197

五、水平方向导数198

（一）水平一阶导数的计算198

（二）水平一阶导数的作用199

六、规则形体磁异常波谱的计算199

（一）磁异常波谱的基本关系式199

（二）二度规则形体磁异常的波谱201

（三）三度规则形体磁异常的波谱203

（四）磁异常波谱的基本特征204

七、波数域中分量转换、化极及求磁源重力异常的因子206

（一）磁异常分量转换因子206

（二）化极转换因子206

（三）磁源重力异常转换因子207

八、波数域视磁化率的计算207

第六节 磁法勘探在寻找金属矿体上的应用208

一、典型异常的初步地质解释208

二、寻找铁矿209

（一）寻找攀西钒钛磁铁矿209

（二）寻找安徽霍邱沉积变质铁矿211

三、寻找多金属矿212

四、预测隐伏矿床213

第五章 电法勘探215

第一节 电阻率法215

一、电阻率法的理论基础216

二、电阻率法测量装置类型217

（一）二极装置217

（二）对称四极装置218

（三）三极与联合剖面装置218

（四）偶极装置218

（五）中间梯度装置218

三、电阻率法的仪器装备与野外工作219

（一）电阻率法的仪器219

（二）电阻率法的基本装备219

（三）野外工作中作业技术要求220

四、电阻率剖面法220

（一）剖面法类型选择220

（二）电极距选择221

（三）典型地电断面上的视电阻率曲线特征222

五、电阻率测深法231

（一）多层水平地层地面点电流源的电场和视电阻率表达式232

（二）水平地层上的电测深曲线233

（三）多层水平层状地层导电特性及电测深曲线的基本性质234

（四）电测深曲线解释236

（五）电测深成果的定性解释图件237

第二节 激发极化法240

一、激发极化法观测方法和观测的主要参数240

（一）直流激发极化法241

（二）交流激发极化法242

二、激电法的常用装置类型和电极距选择242

（一）中间梯度装置242

（二）联合剖面装置243

（三）偶极-偶极装置243

（四）对称四极测深装置244

（五）近场源装置244

（六）地下供电装置245

三、常用装置在不同地电条件下的激电异常特征245

（一）激发极化场的计算与等效电阻率法245

（二）中间梯度装置的激电异常246

（三）联合剖面装置的激电异常248

（四）偶极-偶极装置的激电异常249

（五）对称四极测深装置的激电异常250

（六）近场源装置的激电异常252

四、野外工作方法和技术254

（一）直流激电法时间制式和交流激电法工作频率选择254

（二）供电电流强度的确定255

（三）对观测质量的要求256

（四）测量干扰因素及避免方法257

五、激电资料的图示259

（一）剖面图259

（二）平面剖面图259

（三）平面等值线图259

（四）断面等值线图260

（五）电测深曲线图260

六、应用260

第三节 自然电场法260

一、自然电场法的野外工作261

二、自然电场的异常特征261

三、自然电场法的应用264

第四节 充电法264

一、充电法的野外工作264

（一）测区与测网264

（二）观测方式264

（三）仪器设备265

二、理想形态导体的充电电场265

（一）球体的充电电场265

（二）椭球体的充电电场266

（三）非理想导体的充电电场267

三、应用268

第五节 瞬变电磁法268

一、方法原理268

（一）基本概念268

（二）观测参数268

（三）瞬变电磁探测原理269

（四）装置类型270

（五）瞬变电磁法的特点271

（六）一次场271

（七）正常场273

（八）典型局部地质体产生的异常场276

（九）观测时窗278

（十）场的传播279

二、信号检测基本知识280

（一）发射系统280

（二）接收系统283

（三）电磁噪声283

三、野外工作方法和技术284

（一）装置类型284

（二）工作参数选择284

（三）观测质量分析及保证质量措施289

（四）基本图件291

四、数据处理292

（一）数据滤波292

（二）斜阶跃后沿影响校正293

（三）视电阻率计算293

（四）地形影响改正296

（五）一维反演297

五、成果分析298

（一）瞬变电磁剖面测量解释298

（二）瞬变电磁测深的解释305

六、瞬变电磁特殊问题305

（一）瞬变响应符号反转305

（二）位移电流效应305

（三）集流效应305

（四）感应激发极化效应305

（五）磁性效应306

第六节 可控源音频大地电磁测深法306

一、可控源测深的基本原理306

二、理论基础307

（一）均匀半空间电磁场理论公式307

（二）场基本特点308

（三）波区视电阻率和视相位308

（四）电磁场频率响应基本特点309

三、野外工作方法和技术309

（一）场源设计309

（二）测量方式310

（三）最佳观测方案311

（四）提高观测质量的措施313

（五）数据质量评价314

（六）数据处理和图形显示315

（七）异常解释与推断316

四、影响应用效果的因素317

（一）场源效应317

（二）静态效应320

（三）地形效应321

（四）偏角效应322

（五）激发极化效应322

第六章 放射性勘探323

第一节 放射性勘探方法的基础理论323

一、天然放射性元素及衰变323

二、放射性核素衰变积累规律324

三、天然放射性核素的谱特征327

四、γ射线能谱成分的变化及γ射线的衰减328

五、核辐射探测器及常用仪器329

（一）探测器330

（二）常用仪器333

六、放射性勘探的单位及标准源335

（一）放射性勘探常用单位335

（二）标准源337

第二节 航空γ能谱测量338

一、航空γ能谱测量的原理338

二、仪器测量准备340

三、航空γ能谱测量的影响因素及校正341

四、航空γ能谱测量工作方法343

（一）测区航测的比例尺的选择343

（二）测线布置与野外飞行344

五、地质解释344

六、航空γ能谱异常的地面检查345

（一）地质调查345

（二）异常的地面检查345

（三）高场的地面检查346

（四）异常和高场地表揭露要求346

第三节 地面γ测量346

一、总量γ测量347

（一）基本原理347

（二）便携式γ辐射仪的工作准备348

（三）野外工作过程350

（四）地面总量γ测量数据处理352

二、地面γ能谱测量355

（一）地面γ能谱测量的基本原理355

（二）仪器的准备工作356

（三）测量程序358

第四节 放射性矿体的γ测井和γ编录359

一、放射性矿床的γ测井及含量定量解释359

（一）理论基础359

（二）γ测井方法363

（三）仪器要求363

（四）异常定量解释方法366

二、放射性矿床的γ编录和γ取样372

（一）γ编录方法及要求373

（二）γ辐射取样373

（三）γ取样工作方法375

（四）γ取样室内资料整理376

（五）γ取样质量及影响因素377

第五节 α测量和土壤氡射气测量378

一、瞬时测氡法379

（一）原理379

（二）仪器的标定379

（三）野外工作380

（四）质量要求381

二、累积测氡法381

（一）α径迹测氡法381

（二）α聚集器测量383

（三）活性炭测氡法385

（四）钋-210测氡法386

第六节 能量色散X荧光测量387

一、方法原理387

（一）X荧光测量的依据387

（二）X荧光强度与含量的计算388

二、X射线荧光测量激发源389

三、影响因素及校正390

（一）基体效应390

（二）基体效应的校正方法391

四、X荧光测量方法395

（一）地质样品的X荧光方法395

（二）现场X荧光测量方法398

（三）X射线荧光测井401

第七节 放射性勘探方法在金属矿勘探中的应用405

一、铀矿普查与勘探405

二、寻找金矿的应用410

三、寻找有色金属矿勘探412

参考文献416

附录419

附录一 重力勘探中常用物理量单位对照表419

附录二 磁法勘探中常用物理量单位对照表420

附录三 自然界存在的放射性元素及衰变表421

附录四 天然放射性系列的能谱表424

附录五 放射性勘探常用单位429

附录六 γ测量仪器标定的标准模型参数430