第一节 地球科学的研究对象和研究内容人类生活在地球上,衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命,要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具,要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产,要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而,人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识,并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学(geoscience)。 地球科学简称地学,是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象,包括环绕地球周围的气 体(大气圈)、地球表面的水体(水圈)、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体(生物圈),由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性,因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然界奥秘与规律的科学使命,同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和 改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展,地球科学的研究 内容和领域也不断地深入和扩展,逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综 合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象 学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中,地质学(geology) 由于其研究领域广博、分支学科较多,并且以研究地球的本质特征为目的, 因而成为地球科学的主要组成部分,以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用,其实两者的含义是有差别的,它们具有包容关系。随着科学 的发展,地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。地理学(geography)主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、分布和演变规律,并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科,主要包括普通自然地理学、 区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理 之间的相互关系的学科,主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地 理学、经济地理学、历史地理学等。气象学(meteorology)以地球周围的大气圈为研究对象,主要研究大气 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛,包括许多 分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高 空气象学、动力气象学等,主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大 气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质,从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。水文学(hydrology)和海洋学(oceanography)以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等 各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律,以及它们与地理环境、生态系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立 体进行研究的,它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的, 这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来 越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的 各门学科的总称,根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋 化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。土壤学(soil science)以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研 究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容 和应用领域的不同,土壤学也有一些分支学科,如土壤生物学、土壤地理学、 土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。地球物理学(geophysics)是应用物理学的方法研究地球的一门学科, 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科,所以一般所称的地球物理 学是狭义的,其主要研究对象是固体地球,因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过 程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中,应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。地质学(geology)研究的主体对象也是固体地球,当前主要是研究固体地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右,与地球的半径(6371km)相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象,一方面是出于实际需要,因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关;另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层,但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径,但由于受当前技术水平的限制,钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井()位于俄罗斯西北部的科拉半岛,这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信,随着科学技术的发展,地质学研 究的对象将不断向地球的深部(如地幔、地核)扩展。地质学的研究内容主要包括固体地球(重点是地壳或岩石圈)的物质组成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同,地质学的主要 分支学科可简举如下:(1)研究地球的物质组成方面的学科,如结晶学、矿物学、岩石学等;(2)研究地球的内部构造方面的学科,如构造地质学、构造物理学、区 域构造学、地球动力学等;(3)研究地球的形成演化方面的学科,如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等;(4)研究地质学的应用方面的学科,可分为两个方面:其一是研究地下 资源方面的分科,如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等;其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科,如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。此外,人们为了更好地研究上述地质学的各个方面,不断地吸收和借鉴其它一些学科的先进理论、方法和技术,用以促进和深化地质学的各项研究, 于是逐渐形成了一系列的边缘学科,如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等,这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。近几十年来,由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展,其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的(如污染问题)、有些是间接的(如气候变化),它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展,因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切,于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科,即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同,又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。朋友! 这些比较详细缺点就是多点 呵呵不知道你用不用
只考高等数学,不考线代和概率,网上可以下到考题
杨进
1 绪论
环境与工程地球物理是应用物理学的理论和方法,通过环境工程物理性质的差异或其形成的物理场来研究、解决环境工程问题,以达到人类与自然和谐协调发展的学科。环境与工程地球物理不同于常规的地球物理方法,它具有独到的特点:勘探目标的浅表层是一种特殊的地质地球物理环境;勘探方法具有抗干扰性和灵活性;物性差异小探测信号弱,需较好的信号提取技术;需要不同时间连续跟踪动态检测;建立专用的物理-地质模型。环境与工程地球物理的基本任务是从声、光、热、电、磁等物理场的变化来认识地球,其主要应用领域有资源勘探、环境保护、灾害防治及国家重大工程建设等。环境与工程地球物理涉及组成要素包括岩石圈、水圈、生物圈、大气圈,涉及物性包括物理性质、化学性质和生物性质,涉及人类活动空间包括聚落空间、区域空间、地球空间及星际空间。
2 环境工程问题
环境问题
环境与工程地球物理对环境问题的研究内容是自然成因和人为成因的环境问题,既包括聚落环境,也包括全球环境变化。其主要研究内容:①自然力引起的环境灾害与变化,如地震、火山、滑坡、塌陷、地裂缝、地面沉降以及空间环境变化的观测和研究预测。②人类生活与生产排放的废气、废水和固体废物引起的大气圈、水圈和岩石圈(含土壤)污染的探测和监测。③经济建设和交通等引起的辐射、噪声、振动等能量场污染的测量与研究。④人为物质与能量污染引起的全球变化,如气候、旱涝灾害的研究和预测。
世界环境问题
随着人口增加、生产规模不断扩大,所需的生活、生产资料急剧增长、排放“三废”(气体、液体、固体污染物)相应增加。人类活动空间扩大,改造自然、破坏生态日益加剧,已经威胁到人类的生存和持续发展:①资源匮乏,资源是人类生存和发展所必须的物质条件。随着人口增加,资源需求与日俱增。不可再生的矿产资源(包括能源资源)日益短缺,而且破坏环境造成污染。②森林资源面积缩小,使全球气候调节功能降低;水土流失,土地沙化,耕地退化;淡水资源短缺,成为人类生存和发展的严重障碍。③环境污染日益严重,主要表现在三个方面:一是有毒有害气体,大量排放,造成大气污染,引起“温室效应”、“臭氧层破坏”、酸雨范围扩大;二是土面积生态破坏、表现为大面积森林破毁,草场退化、土壤流失和沙化;三是突发环境事件,范围大、危害严重,其特征是:第一,造成全球性危害,第二,污染源多样,既来自工农业,也来自人类生活。既来自发达国家,也来自发展中国家。第三,污染事件多发影响面大。
中国的主要环境问题
中国幅员辽阔,自然环境千差万别、多种多样,面临较突出的环境问题不尽相同,但总体来看,优先考虑的七个环境问题包括:
(1)水污染(以有机污染为主);
(2)城市大气污染(以总悬浮物和SO2为主);
(3)工业有毒、有害废渣和城市垃圾对大气、水和土地的污染;
(4)北方地表水资源相对贫乏,许多城市严重缺水;
(5)分布广泛而严重的水土流失;
(6)森林覆盖率低,天然林面积小,林木蓄积量相对较小,草原退化严重;
(7)原生环境面积缩小,物种资源减少。
工程问题
环境与工程地球物理对工程问题的研究主要在铁路、公路、水利、电力、油气、城市建设等领域。目前服务范围及可望解决的地质问题或提供的参数主要包括以下方面:①探测工程区及场址区的覆盖层厚度并分层,了解基岩起伏形态、划分风化厚度、查明隐伏构造等,为工程选线、选址提供基本资料。②测定基岩、洞室围岩动弹性参数,为岩体工程地质分类和质量评价提供科学依据。③岩基快速测试技术是利用岩体弹性波速、回弹值及岩石点荷载试验值作为地质评价的定量或准定量手段,为工程基础开挖、建基面验收、施工质量监测等提供数据。④地球物理测井可提供多种物理力学参数,为钻孔岩层划分、了解地下含水层特性;判断地基液化及划分场地类别等提供定量化指标。⑤层析成像技术通过测定孔与孔、洞与洞、孔与洞之间地震(声波)速度重建波速场的分布特征,使地质勘查达到由点或线到面的飞跃。⑥工程质量检测。工程构筑物的质量检测、地下埋设物检测。⑦地下管线探测,可查明管线类型、埋深、走向和位置等,为城市建设和发展提供基础资料。⑧考古调查和研究:包括古文化遗址的发掘和研究,文物表面腐蚀程度评价以及古代人文活动规律的评定等。⑨工程地质灾害防治。国家建设中特别是西部地区,经常遇到滑坡、溶洞、地面下沉、水库坝基漏水等工程地质问题。
3 环境与工程地球物理方法
环境与工程地球物理方法研究环境工程问题的机制是目标体在物性发生变化时(污染、破碎、挤压等),会产生相应的地球物理场效应,即物质的电导率、介电常数、密度、磁导率和弹性等会发生变化,根据目标体与周围介质物性的差异,借助专门的仪器和一定的测量方式,观测地球物理玚的分布特征和分布规律,结合有关地质资料对地下目标做出地质解释,达到勘探的目的。目前环境与工程地球物理方法在研究解决环境工程问题时,几乎使用了当前地球物理的所有方法。但是在解决环境工程问题的过程中,有些任务是传统地球物理方法难以完成的,因此近些年来又发展起一些独具特色的、专用于环境工程勘察的新方法,如地震面波法、高精度地震反射法、高密度电阻率法、探地雷达、天然声辐射测量等等。对于同一种方法,应用于不同领域时,其方法原理虽然相同,但由于工作目的和探测对象的不同,在工作方式上往往有较大的差异,并形成各自的特点。
电(磁)法是以岩土介质的导电性差异为基础,通过观测和研究人工电流场的变化和分布规律,进而探查地质目标和解决环境工程问题的一类传导类电法勘查方法。它是勘查地球物理方法中方法种类最多、应用面最广的一类方法。地震勘查方法主要是研究人工激发的地震弹性波在岩、土介质中的传播规律,用以确定介质的结构及其力学性质的差异,了解不同介质层的地下分布。目前用于工程环境检测、灾害调查的弹性波方法主要有以浅层为主的折射波法、反射波法和面波法,以及层析技术。环境重力方法是以物质重力差异为基础,借助重力仪器解决环境地质问题的方法。利用重力勘探解决的环境工程地球物理问题主要有地震预报、滑坡探测、地面沉降灾害等。磁法勘探是一种研究地质构造、寻找矿产资源的方法,也可用来寻找带有磁性的地下污染物等。环境工程地磁方法是以物质磁性差异为基础,借助一定的仪器和观测方法获取地球磁场信息,通过分析研究磁场信息的变化,达到研究在自然环境演化和人类活动过程中引起的环境工程变化问题。放射性测量方法,也就是核地球物理方法,是近代物理学中核物理理论在地球科学中的应用。核地球物理所涉及的范围很广,从空间上来讲,已用于星际、航空、地面及海底。从应用对象上讲,它不但应用于金属、油气等的勘查,更广泛地应用于环境工程领域。如检查大气中的污染物、处理废弃物、寻找基岩地下水以及地质灾害的监测、预报与防治等。
下面给出目前应用于环境工程地球物理中的各种分支方法。
电(磁)法类主要有电阻率法、激发极化法、电磁感应法(瞬变电磁法、甚低频法)、探地雷达、地面核磁共振法、激光技术与激光雷达方法;环境工程地震勘探方法有折射波法、反射波法、高分辨率浅层地震勘探、瞬态瑞雷波法;重力勘探;环境工程地磁方法、高精度磁测;放射性测量方法;层析成像技术(地震层析成像技术、电磁波层析成像技术)。
4 环境与工程地球物理的应用
目前,环境与工程地球物理的应用领域概括起来主要包括地球物理场的环境效应调查、环境污染的监测和防治、天然和人为灾害的监测和防治、基础性建设的工程勘查(包括西气东输、南水北调、三峡工程、高速等级公路的建设等)。广泛的应用领域为环境与工程地球物理的理论、方法、技术及进一步的深化发展提供了广阔的空间,逐步形成了具有独特技术方法的研究领域。环境工程地球物理在这些领域中已经有不可胜数的成功实例,但仍处于形成和发展中,它的研究和应用领域有待于扩展、完善。
地球物理场的环境效应调查包括:天然核辐射环境效应的调查,解决氡气灾害远景的区域预测、室内氡浓度监测和新建筑规划区的选址和设计;天然电磁场环境效应的调查,研究电磁场的生物效应和对人文设施的影响;人工弹性波场环境效应的调查,研究人工振动对工程建筑的破坏和地基承载力的影响。环境污染的监测主要是放射性污染的监测、水资源污染的监测、地下固体废料污染的监测。放射性污染的监测重点调查区域性自然放射性背景、核事故污染、矿山探采和选冶污染、采煤和燃煤的污染、石油开采及运输中的放射性污染、建筑材料的放射性污、核废料处理场地的选址;水资源污染的监测主要工作是调查地下水无机污染、地下水有机污染、地下水污染通道、多个含水层之间交叉污染等状况;地下固体废料污染的监测重点是探测固体废料埋藏场地的位置、范围、厚度、隔离层、渗漏通道和污染范围、废料堆放场的选址。地质灾害的监测主要是调查滑坡、泥石流、岩溶、洞穴、地裂缝、地面沉陷、土地盐碱化灾害、海水入侵、煤层自燃、矿井地质灾害(如岩爆、陷落柱、突水、瓦斯突出、井喷)等。工程问题主要有地下管线的探测、区域性的地质调查、建筑工程质量无损检测、建筑物质量无损检测、高等级公路、机场跑道路基路面质量的无损检测、地基加固效果检测、大型工程地基勘查等。
例如采用高密度电阻率法、瞬变电磁法、探地雷达法、地温法及化学分析法在北京某垃圾填埋场进行渗漏检测。用美国SIR-10A探地雷达仪,100MHz屏蔽天线,时窗400ns。地温法采用日本UV-15精密测温仪。化学分析样取深土样,实验室用气相色谱分析三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯等有机污染物。这三种方法的测量结果,都没有异常显示。说明该区地表粘土层比较致密,渗透性不好。而高密度电阻率法,使用E60B仪器,电极距3m,斯伦贝格排列,同时沿剖面布置60个电极。数据经预处理后,进行二维反演。结果表明,垃圾渗漏液由局部透水层渗入深部。被污染的土壤和地下水呈低电阻率特征,视电阻率在10Ω·m左右可定性为被渗漏液污染,垃圾场渗出液的实测电阻率均在Ω·m左右,而自来水的电阻率均在32Ω·m左右。垃圾渗漏液污染已经钻井证实,并且已于2002年开始施工,做地下水泥防渗墙处理。
例如陕-京天然气输气工程涿县-北京段的地下管线探测中,查清天然气管道铺设沿线地下管线的分布情况。工作中采用金属管线探测仪和探地雷达进行探测。在探测过程中,遇到的多为军用电缆,并与天然气管道沟呈不同角度相交,这种电缆如按常规探测易产生漏测,为解决这个问题,采用从远处已知电缆位置追踪的方法向天然气管道沟方向逼近,同时在管道沟沿线采用“环形”布线的探测技术来进一步详查。在数据采集时,采用发射机与接收机保持在同一条水平线上,保证仪器经过地下管线上方时,接收到有用信号,防止有用信号丢失。上海某地质勘查院应用探地雷达方法完成了沪闵路污水管和浦东杨高路地下雨水管等项目的探测。在浦东杨高路地下雨水管探测中,采用天线距1m,测点距,中心频率100 MHz。所探测目的体在雷达图像上的反映信号清晰,反映的上顶面深度为,管径,后开挖验证雨水管上顶面埋深,管径,效果颇佳。
5 环境与工程地球物理进展
仪器的更新换代
具有代表性的有:①GPR发展理性化、系统化和快速化。GPR近年来发展很快。超宽分离天线及双静态多频天线等的研制成功,使探地雷达的工作频宽达~100 MHz,时距在0~20000 ns。另外,仪器的体积变小,重量变轻,价格变低,但性能却变得更好。②浅层地震方法与仪器有新的发展。尤其是三维高分辨率地震勘探技术的推广应用,使得研究人员可以借助计算机对地质体进行三维立体研究,从而大大提高对环境分析的准确度。跨井地震成像技术、地震剖面偏移处理技术等也都有所发展。便携式震源的出现改变了以往地震法仪器庞大、勘探费用高等缺点,大大提高了工作效率。③高灵敏度近地表磁梯度仪器的出现。目前美国已经研制出一种G-858铯光泵磁力仪,具有稳定性强、灵敏度高、图形、数字、声音实时显示、操作方便等优点,并能同时测量总场和水平及垂直梯度。
方法技术的更新
环境与工程地球物理技术除了常用的电法和电磁法(电阻率法、激发极化法、自然电位法、音频大地电磁法、甚低频法)、位场法(磁梯度测量的方法、微重力测量)、浅层地震方法(地震折射法、地震反射法)、放射性方法外,新近出现了高密度电法、探地雷达、面波勘探和核磁共振法。这些新方法不同程度地提供了最佳的分辨率,且能降低近地表信号衰减、地层非均质性和某些类型噪声的影响。
资料处理技术的提高
环境与工程地球物理的发展,也促进了数据处理、正反演解释和成像技术的发展。频谱分析、小波分析和统计方法广泛应用于数据的去噪和弱信号的提取。反射地震和探地雷达资料的偏移成像等,采用包括解析方法、有限单元、有限差分等方法,研究的介质从各向同性向各向异性介质的方向发展,正演拟合也逐步趋于真实的介质,反演方法也从线性方法向非线性方法发展。但从目前的软件来看,还有很大的发展空间,如多道面波技术的频散曲线反演主要是一维,还没有二维反演方法和软件;电磁法的反演也大多集中在一维和二维,广泛应用的三维反演软件开始研发;浅层反射地震和探地雷达反演软件逐步向标准化、商业化方向发展。计算机技术的迅猛发展推动了地球物理处理方法的发展,众多对地球物理数据进行处理的软件也随之出现。在这些数据处理程序中,许多新理论、新算法被采用,最近发展起来的混沌理论、分形理论、小波理论、模式识别等或多或少都有所体现。例如我国的研究者提出的基于小波变换的地震记录分频处理技术(Frequency Division Process,简称FDP)可将薄层的可识别度减小到1/16~1/64波长,大大提高了地震记录的信噪比和分辨率。这些理论的应用使得分析过程更与自然环境下的情况接近,提高了研究结果的可信度。
应用领域的扩大
环境与工程地球物理应用于解决更广泛的各类问题,新的应用领域仍在持续不断地扩大。在最近几年的进展中,有些是随着仪器的更新和计算机技术的进步而出现的,有些是受到了社会需求的刺激而出现的,有些则是受各种法律规定的强制因素而产生的。虽然环境与工程地球物理目前已有许多用途,但也存在着许多潜在的用途。如确定水文地质特征,对基岩顶面和塌方底面成图,勘探煤、金属和其他矿物,民用、采矿和天然地震工程,确定地基加固程度和处理后的改善程度,探测和对地下设施成图,确定岩石的可剥离性,监测大地运动和物理性质随时间的变化,监测大坝和大堤的强度,确定沟渠充填物的性质,调查污染物的羽状化,检测未爆炸的军火,勘探考古现场。
6 环境与工程地球物理几个重要的发展趋势
(1)环境与工程地球物理方法逐步向高分辨率、高精度的质量检测和监测方法方向发展,表现在环境与工程应用领域的扩大(例如,有关农业利用土地的物理和化学的性质,公共卫生和安全方面如污染治理以及本领域各类工程的质量检测等)、仪器技术水平的提高和资料处理技术的进步(最近数十年或数年发展起来的混沌理论、分形理论、小波理论、模式识别等)。
(2)地下水有机污染的研究是研究的重要领域。地下水是人类生活用水的重要来源,地下水一旦受到污染将对人类的健康造成极大的危害。环境地球物理方法用于地下水研究,目的是对地下水质量的监测及保护,而不是地下水的供应与开发。
(3)地质灾害预报和环境污染监测是研究的主要内容,重点解决地质灾害预报、环境污染长期的地球物理监测。
(4)采用综合地球物理的方法研究环境工程问题。工程与环境问题种类较多,性质各不相同,涉及的范围和领域也比较广泛,应采用综合地球物理方法才能取得更好地地质效果。
(5)特殊环境下的环境与工程地球物理技术有待发展。加强对矿山地球物理技术的研究,发展水下地球物理勘探技术。
(6)环境工程问题的时间剖面地球物理勘探,对目标体进行动态、连续、长期的检查是环境工程地球物理的发展方向。
(7)生态环境研究是环境与工程地球物理学研究的新热点。
(8)环境与工程地球物理信号采集、数据传输、资料处理及地质解释的数字化、可视化及网络化是新的发展趋势。
总之,环境与工程地球物理是一个新兴的学科,研究和应用领域正在不断拓展。其方法技术具有快速、经济、可靠的特点。特别是在当前自然和人为灾害不断困扰着整个人类的情况下,地球物理技术在环境工程问题诸方面的应用都取得了新进展,在国民经济建设中起到了重要作用,成为解决环境工程问题不可缺少的重要手段。
参考文献
王敬国.2000.资源与环境概论.北京:中国农业大学出版社
王丰.2003.地球——人类沧桑的家园.北京:国防工业出版社
陈立民,吴人坚,戴星翼.2003.环境学原理.北京:科学出版社
周律等.2001.环境物理学.北京:中国环境科学出版社
王秀明.2000.应用地球物理方法原理.北京:石油工业出版社
陈仲侯等.1993.工程与环境地球物理教程.北京:地质出版社
王兴泰.1996.工程与环境地球物理新方法新技术.北京:地质出版社
楚泽涵,任平.2002.环境地球物理学.北京:石油工业出版社
程业勋,杨进.2005.环境地球物理学概论.北京:地质出版社
Jonh Introduction to Applied and Environmental Wiley&SONS
Murali Sabnavis, and Application of Groundwater of Exploration Geophysicsists,Hyderabad,India
Edwin ,Cahit Exploration Wiley&SONS
曾昭发,刘四新,刘少华.2004.环境与工程地球物理的新进展.地球物理学进展,19(3)
崔霖沛,吴其斌.1997.环境地球物理方法及其应用:环境污染、灾害及地球物理场环境效应的监测与治理.北京:地质出版社
中国地球物理学会,环境地球物理专业委员会(蒋宏耀等).1997.环境与地球物理.北京:地震出版社
李金铭,罗延钟.1996.电法勘探新进展.北京:地质出版社
杨成林.1993.瑞雷波勘探.北京:地质出版社
陈灿华,陈绍求.2000.电测深法在岩溶探测中的应用.中南工业大学学报,(1):9~12
何雪洲.1999.地球物理技术在灾害地质调查中的应用.水文地质工程地质技术方法动态,(1):1~4
王俊茹,吕继东.2002.地质雷达在环境地质灾害探测中的应用.地质与勘探,(3):70~73
王文龙,陈天逵.1995.浅论高密度电阻率法在工程勘测中的应用效果.地球物理与化探,(3):229~237
王玉海,姜涛.2001.地质雷达在检测地裂缝中的应用.勘察科学技术,(3):62~64
夏望麟,王国利.2002.浅层反射多次覆盖技术在滑坡勘探中的应用.湖北地矿,(4):135~137
杨文采,杜剑渊.1992.煤矿陷落柱地震层析成像试验.地球物理与化探,(3):174~180
张献民,王俊茹,刘国辉.1994.应用高密度电法探测煤田陷落柱.地球物理与化探,(5):363~370
杨进,刘庆成,程业勋.2000.水环境地球物理方法的应用综述.地质科技情报(2)
王丽娟,王支农,郝书军.2003.地球物理方法在环保工作中的应用实例.勘察科学技术,(2):58~60
崔霖沛.1998.环境地球物理方法的若干应用领域及其发展趋势.国外地质科技,(3):9~17
杨进,刘庆成,程业勋.1998.环境地球物理方法在地下水污染监测中的应用.环境科学研究,(6):43~46
崔霖沛.1998.地球物理方法在城市环境评价中的应用.国外地质科技,(1):28~34
徐宝慈.1995.当前环境工程地球物理研究的进展和动向.地球物理化探译丛,(5):4~8
崔霖沛.1992.环境地球物理-地球物理应用领域的新前沿.地质科技参考资料,(2):15~18
崔霖沛.1995.地球物理学与环境的监测和保护.国外地质勘探技术,(2):1~7
陈晖鸣,余钦范.1998.环境污染调查中磁与电磁测量新技术的应用.地学前缘,(2):237~245
朱海龙.1999.环境地球物理学及其研究现状.石油地球物理译丛,(1):1~7
Gueli GEOPHYSICS:MODERN CONCEPTION.地学前缘,(1):47~57
Dwain 等著.崔霖沛译.1998.关于近地表地球物理新用途的短篇记事选.地球物理化探译丛,(2):66~72
John 等著.张保祥译.1998.地球物理技术在城市环境地质调查中的应用.地球物理化探译丛,(2):55~60
曹俊兴,贺振华,朱介寿.1998.工程与环境地球物理的发展现状与趋势:1997年工程与环境地球物理国际学术会议侧记.地球科学进展,(5):501~504
崔霖沛.1997.地球物理方法在环境保护工作中的应用.水文地质工程地质,(5):16~18
程业勋,王南萍,侯胜利.2001.环境辐射的评价方法及现场检测技术.地学前缘,(1):82
高庆华,马宗晋,苏桂武.2001.环境、灾害与地学.地学前缘,(1):9~14
宋秀杰,丁庭华.1999.北京市地下水污染的现状及对策.环境保护,(11):44~47
李晓芹,陶裕录,冯锐.1998.电阻率层析成像的原理与初步应用.地震地质,20(3):234~242
杨华,李金铭,桂峰.1998.电阻率层析成像方法技术近年发展概况.地球物理学进展,13(4):90~96
潘玉玲,张昌达.1999.核磁共振技术应用的新领域-探查地下水.CT理论与应用研究,8(4):5~8
潘玉玲,万乐,袁照令等.2000.核磁共振找水方法的形状和发展趋势.地质科技情报,19(1):105~108
郑军卫,张志强,董连成.2000.环境地球物理学及其现状与进展.地球科学进展,15(1):40~47
贾民育.2000.微重力测量技术的应用.地震研究,23(4):452~456
John geophysics investigations in urban Break,,,pp,63~69
Dinesh Kumar and leachate composition at a municipal landfill site in NewDelhi, journal of environment and pollution,,pp,454~465
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几个典型的地球物理学原理论文
在现实的学习、工作中,大家总少不了接触论文吧,论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。那么,怎么去写论文呢?以下是我整理的几个典型的地球物理学原理论文,希望能够帮助到大家。
题目:
浅谈几个典型的地球物理学原理
摘要:
地球物理学是以从固体内核至大气圈边界的整个地球为研究对象的地矿类学科,所涉及的基本原理涵盖物理学、地球化学、地质学等多个学科的综合内容,对学生的逻辑思维能力和数值计算能力要求很高。本文重点对解决地球物理学问题所必需的几个基本原理进行了总结性的论述。
关键词:
典型;地球物理;原理
从地球物理学的组成来看,主要分两种,其一是研究大尺度和一般原理的,叫理论地球物理学;其二是勘查石油、金属、非金属矿或解决其它地质问题的,叫应用地球物理学。显然,理论地球物理学是实际应用的前提,而有关地球物理学的基本原理则是理论内容最基础的部分。
一、地球形状与重力分布的重力学基本原理
地球是太阳系中的一颗行星,它有自转和公转运动。通俗说地球形状是两极稍扁,赤道略鼓的椭球体。对地球形状的研究是大地测量学和固体地球物理学的一个共同课题,其目的是运用几何方法、重力方法和空间技术,确定地球的形状、大小、地面点的位置和重力场的精细结构,地球的形状主要是由地球的引力和自转产生的离心力决定的,且地球非常接近于一个旋转椭球,其长半轴为6378136米,扁率为1∶。严格而言,地球形状应该是指地球表面的几何形状,但是地球自然表面极其复杂,所以从科学上,人们都把平均海水面及其延伸到大陆内部所构成的大地水准面作为地球形状的研究对象,因为大地水准面同地球表面形状十分接近,又具有明显的物理意义。但是大地水准面还不是一个简单的数字曲面,无法在这样的面上直接进行测量和数据处理。而从力学角度看,如果地球是一个旋转的均质流体,那么其平衡形状应该是一个旋转椭球体。于是人们进一步设想用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面。要确定这一椭球,只需知道其形状参数(长半轴a,扁率α)和物理参数(地心引力常数GM和旋转角速度ω)即可。同大地水准面最为接近的椭球面称为平均地球椭球面。如果能确定大地水准面与该椭球面之间的偏差,亦即大地水准面与椭球面之间的差距(大地水准面差距N)和倾斜(垂线偏差θ),则大地水准面的形状可完全确定。
地球的重力源于牛顿的万有引力定律,即宇宙空间任意两质点,彼此相互吸引,其引力大小与他们的质量成积成正比,与他们之间的距离平方成反比。地面点重力近似值980Gal,赤道重力值978Gal,两极重力值983Gal。由于地球的极曲率及周日运动的原因,重力有从赤道向两极增大的'趋势。地球上重力的大小与方向只与被吸引点的位置有关,理论上应该是常数,但重力是随时间变化而变化,即相同的点在不同的时刻所观测到的重力不相同。
二、地震及弹性波在地球内部的传播规律
地震波是地下传播的震动,必然与岩石的弹性有关,一般都假定岩石是一种完全弹性体。科技小论文在地震波计算中,地球介质可以做为各向同性的完全弹性体来对待。而在地震波理论中,通常把地球介质当作均匀、各向同性和完全弹性介质来处理,只是一种简化的假定。实践证明,这种假定可以使分析大大简单,并且在多数情况下可以得到与观测结果颇为符合的结果。研究地震波在地球内部传播的问题,主要有动力学和运动学两种方法。动力学方法是直接求解波动方程,研究平面波在平界面上的反射、折射,均匀半空间及平行分层空间中的地震面波,以及球对称模型的地球的自由振荡。该方法相对繁琐,本书不做介绍。我们介绍的是第二种方法:运动学方法,就是将波动方程的求解简化成波传播的射线理论,用地震射线这一概念,研究地震波在地球内部传播的运动学特征。
地震波在地球内部的传播研究,主要是基于以下几个基本原理,其一是惠更斯原理,即在均匀弹性介质中,点振源产生球面波向周围传播,当距离r趋向无穷大时,球面波前的半径很大,曲率很小,此时球面波蜕变成了平面波;其二是费马原理,即地震波沿射线的旅行时间(传播)与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小,换言之,波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播,又叫费马最小原理和射线原理。
总结来讲,惠更斯是从波前面的角度来描述波在介质空间中传播的规律,而费马原理则从波射线的角度来描述波的传播规律。
三、地球磁现象和地球电性质
地球磁现象是指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极(S)大致指向地理北极附近,磁北极(N)大致指向地理南极附近。其磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的,两极附近则与地表垂直,地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化,地磁的南北极与地理上的南北极相反。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球内部,相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。地磁场强度大约是—高斯。
根据大气电现象的探测,从静电角度来看,地球和大气近似形成一个漏电的球状电容器。由大气电测量表明:接近地球表面的电场是垂直指向地球表面,在晴天情况下,其数值约为E=100V/m,而地球表面上的电荷密度—×10—10C/m2,由此可计算得知,地球表面上携带总负电荷量为×105C,大气的电流密度约为—3×10—12A/m2。总电流约为1350安培,大气中消耗的总电功率P=亿瓦。整个地球由于自转使正负电荷分开,正电荷分布在地核,负电荷分布在地表,进而在外层产生一个环形电流,电流方向自东向西(电流方向与负电荷运动方向相反),由此产生了由南向北的地磁。
四、结语
了解地球物理学的基本理论和基本原理,有助于学生自我知识框架的建立,同时对地球物理学的整体内容有非常好的梳理作用,笔者也建议广大在校学生能够从最基础的内容开始研究,以便于后期在深造上具备一定的优势。
参考文献:
[1]滕吉文.中国地球物理学研究面临的机遇、发展空间和时代的挑战[J].地球物理学进展,2007,04:1101-1112.
[2]汤井田,任政勇,化希瑞.地球物理学中的电磁场正演与反演[J].地球物理学进展,2007,04:1181-1194.
[3]陈运泰,滕吉文,张中杰.地球物理学的回顾与展望[J].地球科学进展,2001,05:634-642.
[4]霍振华,戴世坤,蒋奇云.地球物理学中的电磁场积分方程正演[J].地球物理学进展,2014,02:742-747.
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今天,科学家们可以清楚地描绘出太阳系诞生最初几千万年时地球的情景:地球表面布满岩浆,地球时时遭到陨星的轰炸,地球浓密的大气层没有一丝氧气,地球大约此后数次陷于这种地狱般的状况。然而,地球随后发生的变化,以及地球青年期的情况至今仍然是个谜:地球最初如何形成?地球后来怎么变成能接待牛羊和雏菊的星球?滋养动物和花朵的水分又从何而来?这些正是科学实验室沸腾的课题。由于技术越来越精确,科学家已尽可能地让火山、格陵兰岛甚至从彗星尾巴采集来的样品说话。但是,尽管发现的速度越来越快,一些最基本的问题仍然无法解答。 地球成因不明 科学家全力攻克的第一个谜题:45亿年前地球诞生的情景。 目前的论点是:太阳最初诞生的年代,漂浮在气团中的宇宙尘埃组合成了陨星或者球粒陨石,然后这些球粒陨石经过无数次相撞,最终聚集而成了地球。天文学上把这种现象叫“吸积”。但上述论点并不能解释全部秘密。科学家对每年掉落在地球上的十几吨球粒陨石的构成进行分析后发现,在这些球粒陨石内部,有一些硅酸盐组成的球形物。这可能预示着在吸积进程中,陨石内部本身已包含着大约只有几公里的微型行星。因此,地球可能不仅仅是太阳周围的宇宙尘埃形成的。 吸积进程所需的时间 直到目前,科学家一般认为,吸积进程大约持续1亿年。法国岩相学与地球化学中心科学家肖西东却认为,也许应该只需要仅仅3000万年。 肖西东说,通过对火星以及系外行星的观察,我们现在知道一颗星球的形成比人们所认为的要快得多。不过,对这一假设目前还有很多争议。 地球早期的状况 假如地球的形成仍然有许多待解的问题,青年期地球的状况就更是一个谜。这一阶段指的是地球最初形成的6亿年期间。最大的阻碍是,在这一阶段快要结束时期,地球遭到了无数陨石的狂轰滥炸,在今天的月球上还能看到这种痕迹。这一被科学家形容为“迟到的袭击”,完全擦掉了地球最初形成的所有痕迹。 那么,此前地球究竟发生了什么变化? 有一种观点认为,从形成到遭遇轰炸,地球一直处于并合阶段。但另一种观点认为,在这一阶段,地球已经有了现在的形状,地核被地幔包围,其表面可能已存在一些大陆和海洋,生命可能已经出现。一直到发生“迟到的袭击”,地球的进化被毁灭,地球退步到并合阶段。一切都得重新开始。 地球的结构是如何形成的 地球在遭遇无数小行星轰炸,有时甚至遭遇如同火星一样大的星球撞击后,总共有多少次一次又一次地重新形成地核,地幔和地壳? 巴黎地球物理研究所所长比尔克认为,地壳激变造成的后果使地球处于并合状态。地球完全被温度高达数千摄氏度,厚达数百公里的岩浆覆盖,各种化学元素根据自己的属性游离,比如,铁这一沉重而又无法同硅酸盐兼容的金属就会流动到地球的心脏地区,组成地核。然后,当无数小行星结束轰炸,地表重新冷却后,绝大部分热能又转化到太空,地壳开始在地表变得坚固起来。从理论上讲,海洋和生命可在此时出现,一直到新一轮的狂轰滥炸使地球再度陷入并合状态。问题在于,每一次的轰炸和撞击都基本擦掉了上一次的痕迹。但比尔克表示,不能说所有的痕迹都被擦掉。他和他的科研小组通过对格陵兰岛一些岩石中发现的钕元素的分析,证明地球在最初形成后6亿年间已经形成了地幔。 地球大气层何时形成 有一点是肯定的,今天地球的大气层同最初的大气层完全不同。 科学家们认为当时地球的大气层类似于今天的金星,主要成分有二氧化碳、氮、氢以及水蒸气和甲烷。当时的大气压强比现在高出20倍到480倍。这一方面同地幔释放出的大量气体有关,这一时期应在地球形成后亿年左右;另一方面同当时每天袭击地球的天体释放自身的气体有关。但要描述地球大气层的历史并不容易,主要障碍在于,在地球形成之初,并无足够的温度和引力以抓住大气层中所有的气体成分,其中比较轻的逐渐地流失到太空中。 巴黎地球物理研究所专家莫雷拉说,正如大气层曾经被小行星轰炸、被太阳风扫荡过,许多东西都不复存在了。巴黎地球物理研究所因此着力研究一些诸如氙、氦、氩、氖这一类自地球诞生之初就存在的稀有气体的演化进程。莫雷拉说,氩非常重,很难流失到太空,因此45亿年来在地球大气层聚集了许多。研究清楚它的演化就能掌握地幔脱气的时间,就能更多地了解地球形成后前20亿年大气层的情形。而许多有关地球的重大问题都集中在这20亿年间。在这以后,相对而言清楚多了:地球形成后前23亿年氧气大规模出现,借助于最初的光合作用,这一现象促成生命异乎寻常地快速发展。被植物吸收同时被硅酸盐捕捉,大气层中起主导作用的二氧化碳很快从占大气层98%的比例减少到不足1%,大气层就有了我们今天的面目(今天我们的大气层中的二氧化碳只占%)。 地球上的水来自何方 尽管这仍然是一个难解的谜,科学家们正试图解开。巴黎地球物理研究所研究人员亚沃解释水大约有两个来源: 一方面,水从地球形成之初就存在,然后在原始地幔脱气后释出。另一部分水则来源于宇宙,它们通过陨星,尤其是水含量丰富的彗星在地球形成初期以密集撞击地球的方式被“进口”到地球。 为了证实两种起源所占的份量,专家们试图追寻氘的踪迹,这种元素似乎在彗星中含量非常丰富,而在地幔中的含量则非常稀少。亚沃说,当然有关水起源的争论仍然没有定论,但资料显示,地球一半的水可能来源于彗星。 剩下的一个问题是,大洋又是如何形成和产生的呢?来自天上吗? 是的,来自天上。因为当地球处于并合状态,水以蒸汽形式躲藏在大气层里。当气温下降,水蒸气凝结,水变成液态,于是地球进入持续大洪水时期。专家们从格陵兰岛找到的沉积物确定这些大洋出现在距今39亿年的时侯,但可能还有更原始的大洋存在,它们可能在地球遭遇陨星轰炸后完全化为蒸汽进入大气层。于是一切又得重新开始。不过,最近在澳大利亚的新发现又引起混乱:这就是与硅酸盐属同一类型的锆石。它们生成的年代确定为距今43亿年至44亿年期间。问题在于,锆石的生成需要沉积物,也就是需要液态水,难道说在这么早的时期,也就是地球刚刚形成后不久就已经产生了大洋?这又是一个有关地球的悬而未决的问题。(本报巴黎4月20日电) 背景资料: 世界地球日 4月22日是 世界地球日。中国今年确定的主题是“珍惜地球资源,转变发展方式,倡导低碳生活”。 世界地球日活动起源于美国。1969年,美国民主党参议员盖洛德·尼尔森提议,在全国各大学校园内举办环保问题讲演会。当时25岁的哈佛大学法学院学生丹尼斯·海斯很快就将尼尔森的提议变成了一个在全美各地展开大规模社区性活动的具体构想,并得到很多青年学生的普遍支持。1970年4月22日,美国首次举行了声势浩大的“地球日”活动。这是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动。 作为人类现代环保运动的开端,“地球日”活动推动了多个国家环境法规的建立。1990年4月22日,全世界140多个国家、2亿多人同时在各地举行多种多样的环境保护宣传活动。这项活动得到了联合国的首肯。其后,每年的4月22日被确定为“ 世界地球日”。 举办“ 世界地球日”活动的宗旨是唤起人类爱护地球、保护家园的意识,促进资源开发与环境保护的协调发展。中国从20世纪90年代起,每年4月22日都举办 世界地球日活动,并根据当年的情况确定活动主题。今年的“低碳生活”主题旨在借助地球日活动平台,提高公众对国土资源国情的认识,普及有关科学技术知识,引导全社会积极参与节约利用资源、减少碳排放、促进经济发展方式转变的实践。(新华社记者顾德伟)
几个典型的地球物理学原理论文
在现实的学习、工作中,大家总少不了接触论文吧,论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。那么,怎么去写论文呢?以下是我整理的几个典型的地球物理学原理论文,希望能够帮助到大家。
题目:
浅谈几个典型的地球物理学原理
摘要:
地球物理学是以从固体内核至大气圈边界的整个地球为研究对象的地矿类学科,所涉及的基本原理涵盖物理学、地球化学、地质学等多个学科的综合内容,对学生的逻辑思维能力和数值计算能力要求很高。本文重点对解决地球物理学问题所必需的几个基本原理进行了总结性的论述。
关键词:
典型;地球物理;原理
从地球物理学的组成来看,主要分两种,其一是研究大尺度和一般原理的,叫理论地球物理学;其二是勘查石油、金属、非金属矿或解决其它地质问题的,叫应用地球物理学。显然,理论地球物理学是实际应用的前提,而有关地球物理学的基本原理则是理论内容最基础的部分。
一、地球形状与重力分布的重力学基本原理
地球是太阳系中的一颗行星,它有自转和公转运动。通俗说地球形状是两极稍扁,赤道略鼓的椭球体。对地球形状的研究是大地测量学和固体地球物理学的一个共同课题,其目的是运用几何方法、重力方法和空间技术,确定地球的形状、大小、地面点的位置和重力场的精细结构,地球的形状主要是由地球的引力和自转产生的离心力决定的,且地球非常接近于一个旋转椭球,其长半轴为6378136米,扁率为1∶。严格而言,地球形状应该是指地球表面的几何形状,但是地球自然表面极其复杂,所以从科学上,人们都把平均海水面及其延伸到大陆内部所构成的大地水准面作为地球形状的研究对象,因为大地水准面同地球表面形状十分接近,又具有明显的物理意义。但是大地水准面还不是一个简单的数字曲面,无法在这样的面上直接进行测量和数据处理。而从力学角度看,如果地球是一个旋转的均质流体,那么其平衡形状应该是一个旋转椭球体。于是人们进一步设想用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面。要确定这一椭球,只需知道其形状参数(长半轴a,扁率α)和物理参数(地心引力常数GM和旋转角速度ω)即可。同大地水准面最为接近的椭球面称为平均地球椭球面。如果能确定大地水准面与该椭球面之间的偏差,亦即大地水准面与椭球面之间的差距(大地水准面差距N)和倾斜(垂线偏差θ),则大地水准面的形状可完全确定。
地球的重力源于牛顿的万有引力定律,即宇宙空间任意两质点,彼此相互吸引,其引力大小与他们的质量成积成正比,与他们之间的距离平方成反比。地面点重力近似值980Gal,赤道重力值978Gal,两极重力值983Gal。由于地球的极曲率及周日运动的原因,重力有从赤道向两极增大的'趋势。地球上重力的大小与方向只与被吸引点的位置有关,理论上应该是常数,但重力是随时间变化而变化,即相同的点在不同的时刻所观测到的重力不相同。
二、地震及弹性波在地球内部的传播规律
地震波是地下传播的震动,必然与岩石的弹性有关,一般都假定岩石是一种完全弹性体。科技小论文在地震波计算中,地球介质可以做为各向同性的完全弹性体来对待。而在地震波理论中,通常把地球介质当作均匀、各向同性和完全弹性介质来处理,只是一种简化的假定。实践证明,这种假定可以使分析大大简单,并且在多数情况下可以得到与观测结果颇为符合的结果。研究地震波在地球内部传播的问题,主要有动力学和运动学两种方法。动力学方法是直接求解波动方程,研究平面波在平界面上的反射、折射,均匀半空间及平行分层空间中的地震面波,以及球对称模型的地球的自由振荡。该方法相对繁琐,本书不做介绍。我们介绍的是第二种方法:运动学方法,就是将波动方程的求解简化成波传播的射线理论,用地震射线这一概念,研究地震波在地球内部传播的运动学特征。
地震波在地球内部的传播研究,主要是基于以下几个基本原理,其一是惠更斯原理,即在均匀弹性介质中,点振源产生球面波向周围传播,当距离r趋向无穷大时,球面波前的半径很大,曲率很小,此时球面波蜕变成了平面波;其二是费马原理,即地震波沿射线的旅行时间(传播)与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小,换言之,波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播,又叫费马最小原理和射线原理。
总结来讲,惠更斯是从波前面的角度来描述波在介质空间中传播的规律,而费马原理则从波射线的角度来描述波的传播规律。
三、地球磁现象和地球电性质
地球磁现象是指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极(S)大致指向地理北极附近,磁北极(N)大致指向地理南极附近。其磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的,两极附近则与地表垂直,地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化,地磁的南北极与地理上的南北极相反。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球内部,相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。地磁场强度大约是—高斯。
根据大气电现象的探测,从静电角度来看,地球和大气近似形成一个漏电的球状电容器。由大气电测量表明:接近地球表面的电场是垂直指向地球表面,在晴天情况下,其数值约为E=100V/m,而地球表面上的电荷密度—×10—10C/m2,由此可计算得知,地球表面上携带总负电荷量为×105C,大气的电流密度约为—3×10—12A/m2。总电流约为1350安培,大气中消耗的总电功率P=亿瓦。整个地球由于自转使正负电荷分开,正电荷分布在地核,负电荷分布在地表,进而在外层产生一个环形电流,电流方向自东向西(电流方向与负电荷运动方向相反),由此产生了由南向北的地磁。
四、结语
了解地球物理学的基本理论和基本原理,有助于学生自我知识框架的建立,同时对地球物理学的整体内容有非常好的梳理作用,笔者也建议广大在校学生能够从最基础的内容开始研究,以便于后期在深造上具备一定的优势。
参考文献:
[1]滕吉文.中国地球物理学研究面临的机遇、发展空间和时代的挑战[J].地球物理学进展,2007,04:1101-1112.
[2]汤井田,任政勇,化希瑞.地球物理学中的电磁场正演与反演[J].地球物理学进展,2007,04:1181-1194.
[3]陈运泰,滕吉文,张中杰.地球物理学的回顾与展望[J].地球科学进展,2001,05:634-642.
[4]霍振华,戴世坤,蒋奇云.地球物理学中的电磁场积分方程正演[J].地球物理学进展,2014,02:742-747.
我觉得你可去参考下(地球科学前沿)期刊里的论文~
关于公布安徽省第五届中学地理优秀教学论文评选结果的通知各市教育局教研室(教科所):各市中学地理教学专业委员会:根据省教科所《关于举办安徽省第五届中学地理教学论文评选活动的通知》(教科研函〔2007〕3号)文件要求,省专家评审委员会对各地推荐的地理教学论文进行了认真评审,共评出获奖论文一等奖 16篇,二等奖 36篇,三等奖71篇。现将评选结果予以公布(见附件),请及时通知有关单位及论文作者。附件:安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单 二○○七年十月十九日安徽省教育厅教科所 2007年10月19日印发打印:吴儒敏 校对:吴儒敏 共印30份附件:安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单一等奖篇 目 单 位 作者《浅谈地理新课程背景下学生能力的培养》 淮北市教研室 王忠东《做理论与实践的桥梁》 芜湖市教育科学研究室 钱宏瑾《铜陵市高中地理新课程改革调研报告》 铜陵市教研室 章小明铜陵市第一中学 杨国兵《地理校本课程开发的理论与实践》 安庆市教研室 何陆祎《论地理研究性学习的评价》 阜阳市教研室 陈鹏飞《地方环境教育课程构建的案例分析》 蚌埠市教科所 吴岱峰《透过一次地理评优课谈新课程课堂教学》 滁州市教研室 郭仕荣《高中地理新课程教学应加强对学生的关注》 颖上县教研室 何长剑《关于高中地理选修课程校本化的几点探讨》 马鞍山市第六中学 林章和《使用新教材的几点体会》 淮南市第三中学 朱元坤《地理空间能力培养的教学策略》 合肥工业大学附中 洪成旗《浅谈新课程下我对地理教学的认识与实践》 黄山市枧忠中学 汪德利《探索课程标下的高中地理课堂教学设计》 贵池二中杨淑萍《浅谈地理课堂教学中的探究》 宿州市第二中学 苗红青《地理探究学习要重视学生的思维品质》 怀远一中 孙尚楼《谈地理教学中学上情商的培养》 六安皋城中学 余 蕊二等奖《梳理经历 整合资源 回归生活——地理教学中课程资源的开发》马鞍山市第二中学 周跃红《谈新课标下的“太阳高度”教学设计》 阜阳市第三中学 马 静《巧用身体语言,提高地理课堂教学艺术》 合肥市第五中学 沈龙海《谈新课程背景下地理学思想和方法的贯彻》 亳州第一中学彭长玉《新课堂教学下教学策略的初探》 芜湖市城南实验中学周慧本《谈新课程理念下如何实施地理课堂教学》 淮南实验中学廖惠荣《浅谈新课程背景下学生地理探究能力的培养》 亳州第五中学 王玉龙《地理主体性课堂教学的探究》 淮南市第二十中学 陈 中《用新课程理念引领学生快乐地学习地理知识》 固镇一中李方平《构建科学与人文和谐统一的地理教育》 巢湖市第八中 柳宗柱《如何调动学困生参与地理课堂教学活动》 蚌埠二十六中 宋长军 《新课程背景下的地理自主学习》 郎溪中学 胡燕平《浅谈高中地理新课程教学的一些误区》 来安中学 董桂山刘 俊《获取和解读地理信息的基本途径和培养策略》 和县二中 夏立军《高考地理复习的“虚”与“实” 》 合肥市第十七中学 黄永红《新课标理念下高中地理课堂教学探微》 歙县中学钟彩琴《浅谈“问题研究”的作用与教学》 五河一中 刘继英《班级授课制条件下地理分层教学策略初探》 枞阳县浮山中学陈相林《如何从地理图像中分析和提取有效信息》 黄山市黄山区一中崔仲文《加强地理基本概念教学的探讨》 亳州市谯城区大寺完全中学 汪明洁《浅谈Google Earth 在中学地理教学中的运用》 滁州市实验中学 曹 明《“任务分解、自主交流”地理课堂模式的构建与实验》阜阳第十中学 马兴海《改变课堂教学方式 适应高中地理新课程》 安徽省石台中学 姚 萍《新课标下浅谈地理与各学科的经纬结网》 东至县大渡口中学 江美丽《“读图法”在地理教学中的应用》 宿州市埇桥区梅庵中学刘玉才《多元智能评价与地理教学》 马鞍山市第一中学 程 刚《农村高中地理新课程课堂教学常见问题及对策》 六安市双河中学 刘全稳《新课程地理课堂主体教学模式的设计与落实》 铜陵市第九中学钱义国《以烈山区为例谈农村高中地理活动课的开展》 淮北七中 吴才华《开展地理实践活动 积极开发地理课程资源》 安徽广德中学 江春芳《选修7课标、教材研读及开课条件分析》 铜陵市第五中学 陈俊群《高中地理课题研究开设的一些设想》 宿松县程集中学 石雅斌《如何培养学生的自主学习、合作探究能力》 淮北市石台镇中学蔡金燕《新课程地理教学中的“敢问”与“会问”》 芜湖县第一中学 王邦忠《浅谈新理念指导下的中学地理教学》 宿州市第八中学张建国《浅谈在地理新课程教学中的“课堂提问”》 淮北市西园中学荣海侠三等奖《高中地理新教材案例教学初探》 来安中学 卢玉斌《地理课堂教学中常见的几种偏离现象 》 阜阳第三中学 吴 强《解读高中地理课程标准的开放性特点》 和县第一中学 陈晓明《浅谈地理新课程教学反思》 蚌埠包集中学赵东宇《新课程理念下的地理创新学习》 芜湖市田家炳实验中学章 波《浅析高中地理教学中创造性思维的培养》 合肥市五十一中 陈 丽《关于人教版高中地理新教材的几点看法》 阜阳一中 巫祖安《地理课堂互动型教学策略的构建》 马鞍山市第二中学 卢大亮《地理教学中的误区及思考》 宿州埇桥区汴河办事处北十里中学 武 波《新课标下课程资源开发初探》 青阳县木镇中学 方 静《在地理教学中进行环境道德教育的实践》 黄山市屯溪一中 潘胜庭《在地理教学中利用远程资源学生合作学习的探究》 歙县新安学凌文英《地理教学中应加强对学生安全意识的培养》 祁门一中胡义松《新课程地理课堂教学的思考》 歙县中学吕文英《地理教学中学生想像力的培养》 歙县二中汪明锋《如何看待地理教学中的多媒体技术和网络的作用》 凤台一中李 全《浅谈以学生为主体的地理研究性学习教学》 淮南望锋岗中学廖和喜《兴趣教学模式在高中自然地理教学中的应用初探》 淮南一中朱庆龙《合作学习模式在课堂教学中的运用》 淮南市第五中学孙 峰《合适参照物选择与“地球运动”教学难点的突破》 亳州三中 刘永志《新课程改革下对中学地理教学的几点思考》 利辛县第一中学谢 尧《高一地理新课改教学中的困惑和问题》 涡阳三中 王 娟《谈初中地理教学方式和学习方式的转变》 淮北市西园中学孙 凯《充分运用图像进行地理教学》 五河县安淮中学聂 鑫《中学地理教学的美育的层次》 蚌埠十二中马 燕《立足培养自主学习能力提高学生地理素养》 蚌埠第一中学李云静《让地理教学生活化》 蚌埠市第二十三中学王海燕《新理念下培养地理创新精神与实践能力的探索》铜陵市第十三中学戈广兵《教学中培养学生地理思维能力的体会》 铜陵县第二中学程纳新《在新课程目标下整合地理课程资源》 铜陵市第十六中学孙大信《高中地理个性化教学初探》 铜陵县第二中学程胜来《思维导图在高中地理教学中的运用》 太湖县徐桥高中 李永清《将实验教学引进地理课堂》 宿松县程集中学周文招《生活是地理教学中重要的课程资源》 安庆三中张 军《档案袋评价在高中地理教学实践中的应用》 安徽省太湖中学黄郑尧《如何开展问题研究和活动》 桐城中学段焕荣《高中地理新课程教学方法探讨》 桐城市天城中学汪 宏《中学地理多媒体教学初探》 滁州市滁州中学 季风勇《探究性学习在教学中的应用》 滁州市滁州中学 孙 成《作图法在地理教学中应用研究》 全椒中学 李 君《新课程实施的理解与体会——丰富地理课堂教学》滁州市第五中学 六振梅《浅谈新课标下地理教学手段的继承与创新》 肥东县梁园中学 周义兵《发挥地理学科优势 培养学生空间智能》 舒城县南港中学 沈龙明《多元评价促进学生地理学习探讨》 芜湖市第二十六中 吴安宁《地理新教材中“案例”教学探讨》 五河二中刘丛兰《在地理社会实践中实现教师与学生的共同发展》 怀远县龙亢中学 朱 英《地理课程资源的开发和利用》 芜湖市二十七中学俞 敏《浅谈地理课堂教学中实现学生有效参与的教学策略》 芜湖八中邱玉启《新课程理念下的地理课堂教学探索》 安师大附属外国语学校裘伟东《如何选编以社会热点为背景的地理案例》 蚌埠第四中学刘运良《中学生地理课堂兴趣培养》 六安市三十铺中学 李显静《中学地理信息化教学设计之我见》 马鞍山市第六中学 张 蕙《为地理教学注入新活力——初中地理活动初探》 马鞍山市星光学校 古 莉《现代信息技术与地理课程整合的认识与实践》 萧县中学常书云《让新课改沐浴和谐之风》 灵璧县师范学校苏 洪《光照图教学中几个问题的探讨》 安徽省砀山中学陈国华《初中地理课堂教学发展学生个性浅议》 宿州市埇桥区支河中心校李永春《关注学生发展优化地理教学》 安徽省青阳中学张 俊《谈地理新教材“活动”的使用》 石台县崇实中学汪利军《初中地理课堂教学的几点心得》 贵池区杏花村中学程丽萍《浅谈探究学习在地理新课标教学中的应用》 界首市光武中心学校 李 涛《借杜朗口“春风”促地理课鲜活》 阜阳四中 徐玉玲《论中学地理教学中的环境教育问题》 颖上县第四中学 田华利《巧妙点拨开启自主学习之门》 界首一中 王 键《评价共同体在学生地理学习评价中的应用》 淮南市第二十四中学 李 涛《构建师生互动合作共同成长的绿色课堂》南陵县何湾镇中心初中廖必根《信息技术与初中地理整合初探》 宁国市梅林初中 朱铁军《新课程地理课堂教学策略浅析》 六安市徐集中学 张碧松《夯实基础突出主干提高能力应对高考》 东至二中侯 俊《地理课堂教学中学生创新能力的培养》 界首市田营镇中心学校 闫 斌《“问题教学法”——把课堂还给学生》宁国市胡乐初级中学 张 文自己百度吧~
sci期刊涵盖:《北京科技大学学报》(MMM英文版)以及《地球物理学报》,还有《地质学报》(英文版)和《钢铁研究学报》(英文版),《高校化学学报》、《高校化学研究》(英文版)、《红外与毫米波学报》(中文版)、《化学学报》。
《数学学报》(英文版)、《世界胃肠病学杂志》(英文版)、《科学通报》(英文版)、《数学年刊B辑》(英文版)、《植物学报》(英文版)、《武汉工业大学学报》(材料科学英文版)、《中国海洋工程》(英文版)、《中国物理快报》(英文版)等。
用sci能够检索数学以及物理学,化学和天文学,生物学、医学、农业科学、材料科学、计算机科学等学科关键的学术成果相关信息,sci不单单能够检索学术期刊,还能检索学术会议,以及部分专利。
SCI论文的特点
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三、符合科研伦理
一项研究从研究问题上就要符合科研伦理。比如符合受试者科研伦理,符合实验动物科研伦理。
sci论文期刊包括以下:
1、北京科技大学学报(MMM英文版)2材料科学技术(英文版)
2、大气科学进展(英文版)4代数集刊(英文版)
3、地球物理学报 6地质学报、土壤圈(英文版)
4、分析化学 8钢铁研究学报(英文版)
5、高等学校化学学报 10高等学校化学研究(英文版)
6、高分子科学(英文版)12高分子学报
7、高能物理与核物理 14固体力学学报(英文版)
8、光谱学与光谱分析(中文)16红外与毫米波学报(中文)
9、化学学报 18计算数学(英文版)
10、结构化学 20科学通报(英文版)
李瑞教授先后主持完成了“七五”、“八五”国家重点科技攻关项目、辽河、长庆、大庆、四川、华北、西南等局级横向项目20余项。多项研究成果被评为国际先进、国内领先。获部科技成果二、三等奖5项,校科技成果一等奖及局级科技成果奖多项。现主持在研国家“863”、“973”《多元地学空间数据管理与分析系统》中信息提取子项、第二主持西南分公司重大科研项目“孝泉-新场-丰谷地区高分辩层序地层与砂体分布研究”等项目4项。在《石油物探》、《矿物岩石》、《测井技术》、《成都理工大学学报》、《中国地球物理学会年刊》等核心期刊发表论文30余篇,多篇论文被EI、GeoRef和CSCD等收录; 专著2部,其中《裂缝性碳酸盐岩测井储层参数研究及应用》获”中国西部地区优秀科技图书”二等奖。在教学与研究生培养方面,主要为本科生讲授《油矿地球物理测井》、《勘察地球物理测井》、《勘探地球物理新技术》等课程。为博士、硕士研究生讲授《油气田开发测井》、《测井地质及测井技术》、《地球物理测井概论》、《地球物理测井资料数据处理》等课程。曾先后获校优秀教学成果个人二等奖、集体二等奖。招收培养硕士研究生:地球探测与信息技术、固体地球物理学、应用地球物理、信息与信号处理等专业,招收培养博士研究生:地球探测与信息技术专业主要研究方向:地球物理测井信息处理、物探信息挖掘技术与应用研究、井-震-地质综合油气评价、信息管理与数据挖掘。现指导在读博、硕士研究生30余人。
测井行业个人总结
导语:《测井技术》所刊登的文章内容主要涵盖测井技术的理论研究、实验分析、仪器设计与数据采集、测井资料分析处理、石油地质解释、动态监测技术、软件开发以及科技信息动态等方面,内容覆盖了与测井相关的各个领域。下面是我给大家整理的测井行业个人总结内容,希望能给你带来帮助!
一、钻井地球物理-地球物理测井
钻井地球物理广泛应用于石油、天然气、煤、地下水和地热、金属与非金属矿产等资源勘探中, 以及基础地质研究和许多工程监测中, 凡涉及需要取得钻井(孔)资料时, 都可以进行钻井地球物理勘探。
钻井地球物理是地球物理学的一个重要组成部分, 同时它也是工业中实用性很强的一门工程技术, 工业部门习惯上称它为地球物理测井或简称测井。在国外也存在着类似的两种称呼,在该课程中简称测井。
测井以地质学、物理学、数学为理论基础,应用计算机信息技术、电子技术及传感器技术设计专门的测井仪器。将测井仪器置于井中沿井身进行测量,得出井壁地层的各种物理化学性质、地层结构及井身几何特性等各种信息,为石油、天然气和煤等矿产的勘探和开发提供资料和服务。
二、测井的概念
测井(钻井地球物理)是在勘探和开发石油、天然气、煤、金属矿等地下矿藏的过程中,利用各种仪器测量井孔地层的各种物理参数和井眼的技术状况,解决地质和工程问题的一种手段。测井是地球物理学的一个分支。
测井是获取地层信息的最直接的地球物理方法之一,通过在井下放置一定的测量仪器,同时在地面配置对井下仪器进行控制、操作、记录和分析的设备。沿井孔测量井孔地层剖面上不同地层物理参数的变化,然后对参数进行综合分析得到地层的各种地质特征。
三、测井的发展简史
世界上第一次测井是由法国人斯仑贝谢兄弟(C. Schlumberger & M. Schlumberger)与道尔(Doll)一起,在1927年9月5日实现的。 我国第一次测井是由著名地球物理学家翁文波,于1939年12月20日在四川巴县石油沟油矿1号井实现的。
1、模拟记录阶段2、数字测井阶段3、数控测井阶段4、成像测井阶段
四、测井工作的两个阶段
1、现场测取资料阶段
即将仪器运往井场,组装测井仪器,下到待测井段,上提仪器测量各种参数,得到满足一定要求的测井曲线。
2、资料处理解释阶段
将测井数据带回室内,在专用的测井解释工作站上用专用测井解释软件进行处理、解释,得到地层各种地质
参数。
五、测井在石油勘探开发中的应用
石油测井求取的主要储集层参数
储集层:具有孔隙、裂缝等储集空间,并且储集空间之间联通的地层称为储集层。根据储集空间类型可分为碎屑岩储集层和碳酸盐储集层。
岩石孔隙度:岩石内孔隙总体积占岩石总体积的百分比。一般用有效孔隙度评价储集层储集能力。
含油饱和度:含油体积占孔隙体积的百分比,同样可以定义含水饱和度和含气饱和度。
石油测井求取的主要储集层参数
渗透率:在压力差作用下岩石允许流体通过的性质。用于描述岩石渗透性优劣的参数。单位为μm2,1μm2表示长、宽、高为1cm的岩样两端压力差为一个大气压(atm)允许黏度为1×10-3Pa·S的1cm3液体在一秒内通过该岩样的能力。
储集层有效厚度:用测井曲线确定储集层的顶、底界面深度后,两个界面的深度差为储集层的厚度。扣除储集层中的夹层厚度,得到储集层的有效厚度。
六、测井在石油勘探开发中的应用
识别井孔剖面岩性,解释地层岩石矿物成分并计算其含量。
划分储集层,解释储集层所含流体性质(含油性),定量计算储集层参数。
结合其他物探方法计算油气储量。
进行地层层序分析、沉积学研究、地质构造研究、烃源岩与盖层研究。
计算地层压力、地层温度,分析岩石机械特性。
在钻井工程、采油工程及完井工程的应用等。
七、测井在煤田勘探开发中的应用
确定煤层的埋深、厚度及结构。
划分钻孔岩性剖面,提供煤、岩层的物性数据。
确定含水层位置及含水层间的补给关系。
测量地层产状,研究煤、岩层的变化规律、地质构造及沉积环境。
推断解释煤层的碳、灰、水含量,岩层的砂、泥、水含量。
提供地温、岩石力学性质等资料。
对其它有益矿产(煤层气)提供信息或做出初步评价。
八、测井在沉积学研究的应用
主要研究内容有:
相体几何形态:沉积岩体的几何形态是指总体形状和大小,不涉及内部层理构造,是沉积前地形、沉积环境和沉积后地质史的总体表现。
岩性及岩相分析:岩性分析主要是成分和结构分析。岩相分析包括岩性和沉积相的划分,盆地演化的动力学特征分析,沉积相分析,测井相分析等。
沉积构造:沉积构造是测井沉积学研究的重要内容, 包括沉积构造所造成的层理、裂缝及其产状、形状,界面特性和界面内物质结构等内容。
古水流和搬运方向:根据水流层理的特征(类型、角度、形式、分布)和方向(定向程度、发散程度、与古斜坡和砂体几何形状的走向关系)与对应的测井信息来确定古水流的方向及发育情况。
地球化学分析:自然伽玛能谱、岩性密度测井、激发伽马能谱测井等测井技术可直接测量到岩石中的10余种元素成分,使识别岩石成分和分析沉积环境的能力得到提高。
九、测井地质研究中正、反演问题
正演问题:把自然界各种需要研究的地质现象建立相应的地质模型、模式,研究各种测井方法在这种模型、模式中的响应。模型、模式可分为两大类,即数学模型和物理模型。
反演问题:用各种测井参数和曲线形态与各种不同的地质模型、模式建立关系,以便正确反映地下地质现象。反演问题包括两个因素,一是客观因素,即测井资料的准确性, 另为主观因素,即在推论和提出假设的过程中加进人的思想,这也是反演问题的关键。
第一章 自然电位测井
第一节自然电场的产生
一、扩散电动势产生的条件
1. 两种溶液的矿化度不同 2. 中间具有渗透性隔层 3.正负离子的迁移率不同
井中砂岩剖面的扩散电动势:泥浆滤液和地层水的矿化度不同;附着在地层上的泥饼具有渗透性;泥浆滤液和地层水的正负离子迁移率不同。
二、扩散吸附电动势
组成泥岩的粘土矿物,其结晶构造和化学性质只允许阳离子通过泥岩扩散,而吸附带负电的阴离子的作用称为阳离子交换作用。扩散结果 在浓度小的一方富集正电荷带正电,在浓度大的一方富集负电荷,形成扩散吸附电动势Eda: 扩散吸附电动势产生的条件:1.两种溶液的矿化度不同;2.两种溶液用渗透性隔层隔离;3.渗透性隔层对不同极性的离子具有不同的吸附性。
井中泥岩剖面的扩散吸附电动势:1. 泥浆滤液矿化度低于地层水矿化度2. 泥岩具有渗透性3. 泥岩具有吸附阴离子的阳离子交换能力。
当井壁附近地层水和泥浆滤液矿化度都较低时,且Cw>Cmf时泥岩剖面上的扩散吸附电动势为:
在矿化度较低的情况下,溶液的电阻率与溶液的矿化度成反比关系,因此上式可写为:
三、氧化还原电位
地下煤层与其接触的溶液(地层水或钻井液)发生氧化还原反应,从而在其接触面上形成氧化还原电位,最终形成沿井身的自然电位异常。当煤层处于氧化状态时,可形成自然电位正异常;当煤层处于还原状态时,可形成自然电位的负异常。
无烟煤和石墨的氧化反应最强烈,自然电位曲线表现为正异常。
瘦煤、炼焦煤、肥煤氧化反应强度递减,其自然电位正异常依次减小。
气煤和褐煤处于还原状态且强度不大自然电位表现为不大的负异常。
由于烟煤中含有的金属硫化物氧化作用很强,因此烟煤的自然电位正异常与其所含的金属硫化物有关。
四、 过滤电动势
在岩石中,岩石颗粒之间形成很细的毛细管孔道,当泥浆柱的压力大于地层的压力时,泥浆滤液通过井壁在岩石孔道中流过,形成过滤电动势。
在砂泥岩剖面的井中的自然电场主要由砂岩井段的扩散电位和泥岩井段扩散吸附电位组成。在煤层中自然电位以氧化还原电位为主。
第二节 自然电位测井及曲线特征
一、自然电位测井(Spontaneous Potential Logging)
进行自然电位测井时将对比电极N放在地面测量电极M用电缆送至井下,提升M电极沿井轴测量自然电位随井深的变化曲线该曲线称为自然电位曲线(SP曲线)。
二、自然电位测井曲线的特征
静自然电位:在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交界面附近的自然电位变化最大其电动势E总称为静自然电位SSP:
泥岩基线:均质、巨厚的泥岩地层所对应的自然电位曲线,即Eda的幅度。而Ed的幅度称为砂岩线。所以静自然电位SSP是均质、巨厚的砂岩地层的自然电位读数与泥岩基线的`幅
淡水泥浆上下围岩为泥岩有限厚度的砂岩的自然电位曲线特征:
1. 曲线关于地层中点对称,地层中点处异常值最大;
2. 地层越厚,ΔUSP越接近SSP,地层厚度变小,ΔUSP下降,且曲
ΔUSP≤SSP;
3. 当h>4d时,ΔUSP的半幅点对应地层的界面,较厚地层可用半幅点法确定地层界面,
地线顶部变尖,底部变宽度差。
层变薄时,不能用半幅点法分层。
4. 实测曲线与理论曲线特点基本相同,由于测井时受多方面因素的影响,实测曲线不如理论曲线规则。
使用自然电位曲线时应注意:
自然电位曲线没有绝对零点,是以泥岩井段的自然电位曲线幅度作基线;
砂泥岩剖面中自然电位曲线幅度ΔUSP的读数是基线到曲线极大值之间的宽度所代表的毫伏数。
在砂泥岩剖面中,以泥岩作为基线,Cw>Cmf时,砂岩层段出现自然电位负异常;Cw 第三节 自然电位测井的影响因素 一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值(Cw/Cmf)的影响二、岩性的影响 三、温度的影响四、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响 五、 地层电阻率的影响六、地层厚度的影响七、 井径扩大和泥浆侵入的影响 第四节 自然电位曲线的应用 一、划分渗透性岩层 在砂泥岩剖面中,当RwCmf)时,在自然电位曲线上,以泥岩为基线,出现负异常的井段可认为是渗透性岩层,其中纯砂岩井段出现最大的负异常;含泥质的砂岩层,负异常幅度较低,而且随泥质含量的增多,异常幅度下降。砂岩的ΔUSP还决定于砂岩渗透层孔隙中所含流体的性质,一般含水砂岩的 ΔU水SP比含油砂岩的ΔU油SP要高。 二、 估计泥质含量 1. 图版法 2. 利用经验公式估算: 三、 确定地层水电阻率Rw 1. 确定含水层的静自然电位SSP 2. 确定泥浆滤液等效电阻率Rmfe 3. 确定地层水电阻率Rw 四、判断水淹层 水淹层:含有注入水的储层。 SP曲线能够反映水淹层的条件及现象:当注入水与原地层水的及钻井液的矿化度不同时,与水淹层相邻的泥岩层出现基线偏移。偏移量的大小与水淹的程度有关。 第二章 普通电阻率测井 电阻率测井:是一类通过测量地层电阻率来研究井剖面地层性质的测井方法。普通电阻率测井包括梯度电极系测井、电位电极系测井。 第一节岩石电阻率与岩性、孔隙度、含有饱和度的关系 一、岩石电阻率与岩性的关系 离子导电的岩石主要靠连通孔隙中所含溶液中溶解的正负离子导电。 电子导电的岩石靠组成岩石颗粒本身的自由电子导电。金属矿物、无烟煤、石墨,以电子导电为主,电阻率极低。 二、岩石电阻率与地层水性质的关系 岩石骨架:组成沉积岩石的造岩矿物的固体颗粒部分叫做岩石骨架。岩石骨架主要靠很少的自由电子导电,其导电能力很差,因此沉积岩石的导电能力主要取决于所含地层水的电阻率。 1.地层水电阻率与地层水所含盐类化学成份的关系 2.地层水电阻率与矿化度和温度的关系 三、岩石电阻率与孔隙度的关系 沉积岩的导电能力主要取决于孔隙度和地层水电阻率Rw。岩石孔隙度越大或地层水的电阻率越低,岩石导电能力越强, 电阻率就越低;反之,则岩石导电能力差,岩石电阻率高。 四、含油岩石电阻率与含油气饱和度的关系 含油饱和度So :含油孔隙体积占孔隙体积的百分比。含水饱和度Sw :含水孔隙体积占孔隙体积的百分比。 阿尔奇(Archie)公式的应用: 1.确定地层孔隙度2.确定地层水电阻率和视地层水电阻率3.确定孔隙流体性质 第二节普通电阻率测井原理 普通电阻率测井研究的是稳定的电流场,电场强度E、电位U和电流密度J的关系: 一、均匀介质中的电阻率测量 U为:二、普通电阻率测量原理(p27) 电极系:能够在钻孔中实施供电和测量的装置。 电位电极系和梯度电极系电阻率公式的通式为 公式中K值随电极系不同而不同。电极系确定则K值为常数。沿井筒提升电极系,测量ΔU随井深的变化曲线,经横向比例刻度后即为岩层电阻率测井曲线,在均匀介质中所测得电阻率曲线应为一条直线。 三、非均匀介质中的电阻率测井 视电阻率Ra :在井剖面的情况下,测量的电位差除了受地层真电阻率Rt影响外,还要受Ri、Rmc、Rs、Rm,井径d,侵入带直径D,以及地层厚度h和电极系结构等因素的影响,因此不能用均匀介质中的电阻率计算公式简单地求解地层的真电阻率。但是在井中实际测量的电位差,仍然可以代入公式计算电阻率,在这种复杂情况下求出的电阻率称为地层的视电阻率,用Ra表示。 四、电极系 1.电极系的分类 电极系:是由供电电极A、B和测量电极M、N按一定的相对位置、距离组成的测量系统。电极系一般三个电极在井下,一个电极在地面。 成对电极:下井的三个电极中两个在同一线路(供电线路或测量线路)中,或叫同名电极,如A和B、M和N。 不成对电极:另外一个和地面电极在同一线路(测量线路或供电线路)中,叫不成对电极或单电极。 据电极间的相对位置的不同,可以分为梯度电极系和电位电极系。 2. 电位电极系 不成对电极到成对电极中靠近它的那个电极之间的距离小于成对电极间距离的电极系为电位电极系。 3. 梯度电极系 单电极到成对电极中靠近它的那个电极之间的距离大于成对电极间距离的电极系为梯度电极系。梯度电极系的深度记录点O在成对电极的中点。单电极距到O点的距离是梯度电极系的电极距。 2017-12-12 中国石油大学报 做科研勤奋严谨,执着钻研; 育人才细致用心,不遗余力。 他就是我校劳动模范 地球科学与技术学院的范宜仁教授, 一位地球物理测井领域的辛勤耕耘者。 1978年,范宜仁作为恢复高考后第一批参加高考的学生,选择填报了我校地球物理专业,自此与测井结下了不解之缘。 在力所能及的范围内多做些事 1982年,范宜仁大学毕业,开始从事岩石物理方面的科学研究,不懈的努力和长期的积累树立了他在石油行业中从事岩石物理实验的威信和口碑,也为他进一步从事测井方面的研究奠定了良好的基础。 20世纪80年代,我国测井领域的技术水平与国外相比还有很大差距。当时正在利用油田测井资料做硕士论文的范宜仁偶然发现某国外油气技术服务公司在为油田提供测井服务时未按照仪器使用的泥浆条件进行测井,所提供的几十口井相关数据全部是无效的,而现场的相关人员却并不知情,造成大量的外汇损失与资源浪费。这样的技术垄断行为激发范宜仁的爱国强国之情,他暗下决心,要竭尽所能推动我国地球物理测井事业的发展。 多年来,范宜仁致力于电测井和核磁测井科技研究。经过不懈努力,倾注了范宜仁及团队无数心血的“致密砂岩储层泥浆侵入模拟装置”得以问世,弥补了国内外长期以来一直缺乏能够完全模拟钻井条件的大型实验设备与分析手段的空白;采用核磁测井技术与方法,从理论研究、软硬件研发、现场推广与产业化应用等方面对非常规油气资源进行勘探开发研究,取得了重大的创新成果,完成项目“致密碎屑岩储层核磁共振测井新技术及产业化应用”在2017年5月22日全省科学技术奖励大会上获得科学技术进步奖一等奖。 最近,范宜仁团队又投入到中国石油集团科学技术研究院的“各向异性储层阵列电阻率响应特征测试”项目研究当中。由于现有地层模型不能满足实验需要,必须重新寻找性能优良且能满足规模要求的材料来重新制作地层模型。为此,范宜仁团队先是从网上买来各种材料进行模拟实验,后又请匠人尝试烧制陶瓷模型、制作导电橡胶模型……在积累了不下几十种材料的失败经验后终于找到电阻率较为符合实验要求的胶合板,范宜仁十分欣慰:“做项目研究常常会遇到困难,但思路不是凭空冒出来的,只有坚持下去、深入下去,经过不断摸索和尝试才能做出成果。” 不懈的努力和钻研取得了大量成果,范宜仁对此却表现得很淡然:“我就是希望在自己力所能及的范围里多做些事。” 只要是对学生发展有利的就努力去做 在范宜仁看来,学生的可塑性很高,只是缺少经验和正确性的把握,需要老师根据经验来帮助他们规避误区,少走弯路。从学生论文汇报的文字标点到PPT的配图解说,范宜仁都要悉心琢磨、用心指点,在出差途中想到什么也会及时发给学生;他每周还会拿出半天到一天的时间听取学生的研究进展和汇报,为他们答疑解惑,把握方向,对于求学海外的学生也要每两周进行一次视频会议。“高标准,严要求”是不少学生的体会。 严格要求的背后是认真负责的态度,学生们非常理解并感激自己的导师。在加拿大交流学习的研究生邢东辉说:“范老师对学生的培养是不遗余力、不计成本的,只要是对学生发展有利的,他都会尽力去帮我们争取。我能够顺利出国深造与范老师的教导和在课题组的锻炼是分不开的。” “我的毕业生很出色,不但专业能力出众,而且文字表达和综合素质也得到用人单位的认可。”范宜仁对自己的弟子很有信心,因为他们不但养成了良好的工作和学习习惯,甚至能够胜任国家自然科学基金申报材料的文案工作。这对一般的教师来说都是有难度的,而范宜仁却匠心独具地指导自己的博士生来撰写。这一过程通常历时3到6个月之久,需要经过几十次的反复推敲和修改,有时甚至比自己动手还要花费更多的精力。可是范宜仁从未觉得辛苦,在他看来,这样不仅可以锻炼学生的逻辑和文字能力,更能让学生对行业研究的重点有一种宏观的把握,同时也能形成做科研项目的系统化思路。 “希望在接下来的五年里能努力推动核磁测井技术和电测井技术的发展迈上新台阶,为行业培养出更多优秀的人才,为学校‘双一流’建设作出贡献。”范宜仁憧憬着美好的未来,续写与地球物理测井的这段不解之缘。 文字:杨安 蔡丽华 编辑:陈英 苏瑶 主编:赵俊杰