08级重磁电实习报告.doc
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序言
勘查技术与工程是一门实践性很强的学科。
加强实践教学以提高学生的动手能力和处理实际问题、分析解决实际问题的能力，使之能更好地适应毕业后的实际工作，是一个非常重要的教学环节，也是进一步提高教学质量的重要途径之一。
地球物理勘探简称“物探”。
它包括重力、磁法、电法、地震、放射性和地热等勘探方法。
在石油、天然气勘探中，前四种勘探方法应用最广。
任何一种物探方法的有效性都受到地质、地球物理条件的限制。
或者说每一种物探方法所能解决的问题和提供的有用信息都受到一定的限制。
然而，每种有活力的物探方法都有自己独特的特点。
随着勘探程度的提高，物探工作所面临的地质问题也越来越复杂，如何发挥各种物探方法的特长来为找油、气服务，已成为各国物探工作者共同研究的课题。
因此，无论从方法的有效性还是从经济成本都必然导致重、磁、电方法在油、气勘探领域的复苏，这在世界范围内都具有普遍性。
此次实习是在完成《普通物探》课程的学习，了解掌握了电法、磁法、重力勘探的基本理论勘探方法后展开的实地的实习。
通过此次实习的机会我们得以理论联系实际并用实践以检验所学理论。
在实习的过程中我们依据《普通物探综合实习》实习指导书有条不紊的展开实习活动，勘探的范围是针对整个校区。
实习的过程是先进行理论的学习和仪器的认识使用，而后再进入实习场所进行相应方法的勘探。
在老师的带领及同学间的相互帮助下，我们顺利的完成了实践所要求的所有内容。
通过几天的实践学习，根据三种勘探方法所得到的实习数据进行整理处理，整合成此实习报告，并对报告中的每个部分进行详细的论述，从而达到此次实习的最终目的。
本次实习由尹兵祥、周家惠、徐凯军、唐杰四位老师带队。
在此，向以上四位老师表示感谢。
目录
一、实习的目的和意义………………………………………………………1
二、实习任务的分配…………………………………………………………3
三、实习过程及数据采集………………………………………………………5
四、实习数据分析与解释………………………………………………………19
五、实习总结………………………………………………………………41
六、建议………………………………………………………………42
七、参考文献………………………………………………………………42
附录一实习掠影………………………………………………………………43
附录二实习数据………………………………………………………………45
一、实习目的和意义
这次实习的目的是要我们通过本次实习，了解重力、磁法和电法等地球物理观测的工作方法；培养实验技能及对实际问题的分析和解决能力；掌握常用重、磁、电仪器的工作原理、并学会操作和使用；掌握各观测方法的基本数据分析和处理技能。
通过野外实际测量实践环节的训练，巩固和加深对理论知识的理解，了解重礼仪、磁力仪、电法仪的构造及工作原理，掌握重力、磁法、电法的野外测量方法，培养进行物探工作的基本能力。
通过课程的学习，对地球物理学中的重力、磁法和电法勘探等方法的野外数据采集过程、数据处理流程、各勘探方法基本处理、解释软件系统、数据的地质地球物理解释过程等有基本的认识和掌握，熟悉这四种勘探方法的整个工作原理和处理解释流程以及实习报告编写等过程，对本专业所从事工作的性质、手段、方法以及新技术、新方法有一个全面的了解，培养学生的实际操作和计算技能以及综合分析问题的独立工作能力，巩固已学过的专业知识，为下一步进入专业课程和毕业论文阶段以及今后走上本专业的工作岗位打下基础。
二、实习任务的分配
地球物理勘探简称物探。
它包括重力、磁法、电法、放射性、地震和地球物理测井等勘探方法。
任何一种方法的有效性都受到地质、地球物理条件的限制。
或者说每一种物探方法所能解决的地质问题和提供的有用信息都受到一定的局限。
然而，每种有活力的物探方法都有自己独具的特点。
在新区域或勘探程度很低的地区进行非地震勘探，往往缺乏可靠的物性资料，这对物探资料的处理、解释造成极大困难，所以，在进行地球物理工作前或同时，就要对测区周围各套地层的电阻率、密度、磁化率等物性参数进行系统而准确的测试和研究。
由于不同的勘探方法的原理不相同，因此在数据采集方面也是不同的，从而在讲述数据的采集方法时要分别进行分析。
而根据此次实习的要求其重磁数据的采集路线可看如图一。
图2-1重磁测线设计
从图中可看出其勘探区域是学校所在的范围，共分为6条测线，我们勘查08-1班重磁测线是学校西界的1号测线，而图中重力数据采集的点距约50m，而位置的确定则用GPS；而磁法数据的采集点距约为10m。
通过这两种勘探方法实现对学校的地下地形分布情况做到大致的了解。
鉴于时间的紧迫性，学校将我们勘查专业全体学生分为三个大队，而每个大队又细分为四个小队，每个小队的成员人数在8到10人不等。
每个大队由相应的老师带领，而每个小队则推荐一名小组长负责相关事情通知及安排任务。
真正野外实习时间是三天，每一天每个小队领取相应勘探方法的仪器设备进行实地的勘探及数据的采集，三天对应三种勘探方法的实地实习时间。
我位于第一大组第一小组。
其具体的各组的任务时间安排如下表一所示：
分组
时间
第1大组
（1+2班）
第2大组
（3+4班）
第3大组
（5+6班）
第1天上午
教室上课
第1天下午
仪器操作练习。
地点：
工科C座一楼大厅，C122
第2天全天
重力
1#2#，3#4#
磁法
1#2#，3#4#
电法
直流，高密度电法
第3天全天
磁法
1#3#，2#4#
电法
直流，瞬变（大回线）
重力
1#3#，2#4#
第4天全天
电法
直流，瞬变（同心）
重力
1#4#，2#3#
磁法
1#4#，2#3#
表2-1实习任务分配表
教学计划1.5周，安排4天时间做数据的采集，每天上午8:
30开始，到当天任务完成或天黑收工。
其余时间做资料的整理、分析、解释，以及报告编写。
三、实习过程及数据采集
1、重力测量实习
1）重力仪的工作原理
石英弹簧重力仪的品种虽多,但工作原理相同（林润南,1983）。
下面以国产ZSM石英重力仪为例予以介绍。
（一）性能指标
主要性能指标如下：
观测精度：
ε≤±0.3g.u.
读数精度：
≤±0.1格
直接测量范围：
约1400g.u.
测程范围：
约50000g.u.
格值：
0.9～1.1g.u.
读数范围内格值变化：
<1/1000
亮线灵敏度：
16～20格（约16～20g.u.）
恒温温阶：
15℃,30℃,45℃
恒温精度：
±0.2℃
零点漂移45℃条件下：
≤1g.u./h
电源：
±2.5V电池组,功耗<1W
净重：
6kg
（二）仪器结构
该仪器的主体结构如图2.1.2-1所示,它包括以下几部分。
图3-1ZSM型重力仪主体结构图
1—目镜筒;2—目镜座;3—刻度片;4—纵水准器调节孔;5—场镜;6—计数器连杆;7—纵水准器调节连杆;8—纵水准器;9—读数测微螺丝;10—读数弹簧;11—棱镜;12—物镜;13—指示丝;14—温度补偿丝;15—温度补偿杆;16—温度补偿扭丝;17—测量扭丝;18—摆杆;19—测量弹簧;20—主弹簧;21—摆扭丝;22—测程测微螺丝;23—横水准器;24—测程调节杆;25—横水准器调节连杆;26—聚光镜;27—灯泡;28—电源开关;29—横水准器调节孔;30—外接电源插孔;31—灯座;32—水准器望窗;33—计数器
弹性系统
弹性系统（图2.1.2-1）位于仪器主体的底部（见图2.1.2-2）。
由重荷（铂环）1、摆杆2、水平摆扭丝3、主弹簧4及温度补偿装置（5、8、12、13）、读数弹簧6、测程弹簧10等组成。
除重荷及温度补偿丝为金属外,其他均用融熔石英制成,被一个石英矩形框架支撑并固定在密封容器的顶盖下。
图3-2弹性系统结构图
1—负荷;2—摆杆;3—摆扭丝;4—主弹簧;5—温度补偿丝;6—读数弹簧;7—读数弹簧连杆;8—温度补偿框架;9—读数框架扭丝;10—测程调节弹簧;11—指示丝;12—温度补偿杆;13—温度补偿扭丝
光学系统
其结构见图2.1.2-3,它是一个放大倍数约200的长焦距显微镜,由指示丝7形成的亮线影像指示平衡体的位置。
当亮线与刻度片中的零线重合时,表示平衡体已处在零点位置。
图3-3光学系统结构图
1—目镜座;2—目镜筒;3—刻度片;4—场镜;5—全反射镜;6—物镜;7—指示丝;8—聚光镜;9—灯泡
测量系统
它由读数装置、测程调节装置及纵、横水准器等组成。
读数装置如图2.1.2-4所示。
测微螺丝1通过连杆2与仪器面板上的测微读数器3相连,转动测微器的旋钮可以带动测微螺丝旋转,它的底部压着一个钢球4,4的下面为导向装置5,它连着读数弹簧6。
随着测微螺丝的旋转,导向装置带动读数弹簧伸缩,以改变主弹簧的弹力矩,从而将平衡体调回到零点位置,此时计数器上的数字即为仪器的读数。
测程调节装置与读数装置不同之处在于测程弹簧10的弹力系数比读数弹簧的大数十倍,因而它的微小伸缩可以补偿较大的重力变化。
此外,在同样的连杆2上是一个精密的螺丝（图2.1.2-1的22、24）,可用相配的改锥进行测程的调节。
为保证仪器安置水平,在仪器中部装有相互垂直的两个水准器。
上面的一个平行于摆杆,称为纵水准器;下面的一个平行于摆扭丝,称为横水准器。
仪器主体外围绕有电热恒温丝,然后装入保温瓶内,保温瓶与金属外壳间充填有隔热材料。
图3-4读数装置
1—测微螺丝;2—连杆;3—测微读数器;4—钢球;5—导向装置;6—读数弹簧
（三）测量原理
为了研究弹性系统灵敏度的大小与仪器结构的关系，我们将弹性系统主要元件互相间的关系作如下数学分析，如图2.1.3-1所示：
当之弹簧的弹力系数为，当平衡体的摆杆om偏离水平位置一个角时，弹簧的总长度为；扭丝的弹力系数为；原始扭角为；平衡体（铂金环）重荷的质量为；由质心到转轴的距离为，则当平衡体处于新的平衡位置时，受力系统的平衡方程式：
即
式中，为转轴到主弹簧的垂直距离（即弹力臂）。
由图2.1.3-1不难看出的乘积为三角形面积的两倍。
为讨论上的方便，将其改写成：
。
于是上式可写成：
式中，和分别为自转轴到主弹簧两端点的距离。
现在单考虑此系统在不同重力作用下的情况，即把作为变量，把看作的函数，则对上式求微分的结果整理后得：
式中称为仪器的灵敏度，它表示单位重力变化时，引起平衡体偏转角变化的大小。
由于仪器采用零点读数，即是选定摆杆处于水平位置时作为仪器零点装置，旋转计数器使“亮线”与零线重合时得到的度数。
因此=0，灵敏度如下式所示：
如果我们选取一坐标系，原点置于转轴所在的处，使轴与摆杆处于零位时的支杆位置相重合，因垂直于，则主弹簧端点的横坐标可以写成：
于是有式：
上式表明，对于这种结构的弹性系统，仪器的灵敏度将随主弹簧上端点坐标的减小而增大。
当时，系统将处于不稳定状态。
因此，适当选择值，总可以获得较高而稳定的灵敏度。
由于仪器的灵敏度只与主弹簧上端点的坐标有关，因此在上端点沿轴方向移动时，并不影响系统的灵敏度。
于是可以做如下结论：
在原始方程中，令=0（零点读数），得
即
上式中唯一随重力变化的量只有，故可写出方程
或
此式说明，如果采用零点读数法，则重力变化的大小可以通过主弹端点的位置（沿轴方向）的移动来量度，而且它们之间的关系式线性的。
图3-5灵敏系统工作原理图
2）重力数据的采集
我们小组是第一小组，按分组要求测重力时应是12月23号测第1条测线的重力值。
测量时重力数据的采集如下：
a．布置基点，基点设在学校国旗广场，用重力仪获得基点处的读数；
b.按照分组要求布置测线，点距为30m，用重力仪在每个测点处读数，并记录下测点位置、读数时间；
c.实习中当测量进行了一半时，需要回到基点处对基点；
d.整个测量过程中都要保证轻拿轻放重力仪，不使重力仪有大的震荡，数据的采集应保证起于基点，结束于基点。
其中重力仪的操作步骤是：
a.将仪器的底盘放平、摆稳；
b.小心地将仪器从减震筒中取出，防止与筒壁碰撞，轻轻地安放在底盘上，并利用盘凹面粗略调平仪器，注意勿使仪器三个脚螺丝中任意一、二个太靠近底盘边缘，以免摔倒仪器；
c.旋转脚螺丝，进行纵、横水准器的细调。
水平调好后，在整个操作过程中，不得按压面板，以免纵、横水泡位置改变；
d.观察目镜筒内亮线的位置。
当亮线在刻度片零线位置左侧时，应顺时针方向旋转计数器旋钮；反之，当亮线在零线右侧时，应逆时针方向旋转计数器。
为了避免齿轮和螺丝间隙对读数的影响，每次读数时，总是保持从同一方向将亮线调至领先重合，习惯上我们总是顺时针旋转计数器（亮线是从左到右移动），所以再逆时针方向旋转计数器时，应多转过一些，从而在每次将亮线调至与零线重合时，均可做到顺时针方向旋转计数器旋钮。
当亮线与零线重合后，记下计数器上的读数（读取无为有效数字）；
e.将计数器逆时针方向旋转半周至一周左右，使亮线偏离零线，重复步骤4，读取第二个读数；
f.重复步骤5，直到三次连续读数间的最大差值在允许误差位之内为止；
g.检查水准器水泡位置，如水泡位置偏离不超过允许位，记下此时时间（作为该测点观测时间）；
h.最后，将仪器轻轻提起，小心地放回减震筒中，盖好筒盖，以便转移到下一测点进行观测。
2、磁力测量实习
1）磁力仪的工作原理
磁力仪按其测量的地磁场参数及其量值，可分为：
相对测量仪器和绝对测量仪器。
从使用磁力仪的领域来看，可分为：
地面磁力仪，航空磁力仪，海洋磁力仪及井中磁力仪。
下面重点介绍电子式磁力仪中的质子磁力仪。
（一）性能指标
图3-6CZM-3型质子磁力仪
主要性能指标如下：
测程：
30000-70000nT
灵敏度：
0.1nT
显示：
192x64点阵式液晶显示器
数据存储量：
日变方式：
不少于33个小时（观测间隔30秒）
总场方式：
2670个点
工作环境条件，测区地磁场梯度要求：
垂直梯度≤2000nT/m
水平梯度≤1500nT/m
环境温度范围-20℃~+50℃
环境湿度≤90%（+25℃）
电源：
锂离子电池15.5V-17V——3.8Ah——连续工作时间大于10小时
外形尺寸：
210mm×80mm×200mm
主机重量：
约2.kg
探头外型尺寸及重量72x140（mm）
探头重量：
1kg
探头杆0.8kg
（2）测量原理
应用质子自旋磁矩在地磁场的作用下围绕地磁场方向做旋进运动的现象进行磁场测量。
在水、酒精、甘油等样品中，质子受强磁场激发而具有一定方向性，去掉外磁场，质子在地磁场作用下绕地磁场T旋进，其旋进频率f与地磁场T强度成正比，关系式为：
T=23.4872f
单位：
伽马或纳特。
测定出频率f即可计算出总磁场强度T的数值。
图3-7质子旋进示意图
2）磁力数据的采集
测量步骤：
a.根据分组要求布置测线，测线点距为5m；
b.根据测量要求对磁力仪的测量参数进行设定；
c.每个测点读取3次数据（以便计算平均值），注意测量过程中始终保证探头为东西方向；
d.测量时记录下每个测点处地面介质、磁化率，以及读取数据的时间。
磁力仪实用步骤：
a.设置参数
首先按下【电源开关】键，屏幕显示开机画面。
按下任意一个键后，进入《系统菜单》页面。
在《系统菜单》页面，按数字键【1】进入相应页面，本页面提供用户查看及设定跟踪仪器和测量有关的参数共21个。
本页面下，可用【▲】、【▼】上下箭头键移动参数项名称上的反向显示的光标，每次移动一行；在没有修改参数之前，还可用左右箭头键上下翻页移动光标，即一次可上下移动四行光标；在修改参数过程中，可用左键头键回删一个字符，按【菜单】键返回《系统菜单》页面。
在光标停留的参数项上（除【电量内存】项外）可通过按键进一步操作。
鉴于此次实习任务比较简单，采集的数据也比较单一，因此参数的设置只牵扯到了几个主要的方面，下面对几个在实地实习过程中调整的参数，并对其相应的参数设置做相应的过程描述。
在参数设置时只进行了线距、点距和测量方式的设置，其各个参数相应的参数设置情况如下：
线距：
所布测线与测线之间的距离，单位为米。
选择【线距】一项，在这一项后面输入数据150；
点距：
一条测线上所布点点之间距离，单位为米。
选择【点距】一项，在这一项后面输入数据10；
测量方式：
有两种方式供选择，分别为【自动】和【手动】。
分别通过按【0】-【10】十个数字键中任何任何一个在【自动】和【手动】之间切换。
【自动】方式通常用于定点的日变站用，该方式下，依据时间参数所设置的时间，启动后，自动连续读数，无须人工干预：
【手动】方式用于共取跑点时测量，该方式下，每测一点，均需人工确认。
在这次实地实习过程中我们采用的是【手动】方式。
b.采集数据
完成参数设置后，在探头接触地面的情况下，按下【采样】键进行数据的采集，为了使数据测量的更加精确，对每一测点进行三次测量，并记录在数据本上，记下此测点的测点号，然后按下【存储】键，存储对其满意的数据。
磁化率仪实用步骤：
按下【电源】键，进入操作画面，选择【校零】一项按下【确认】键，等待校零完后，然后按下【测量】键，放到所要测的测点处地面上进行磁化率值的测量，等到数值不在变化时，对其显示的数据进行记录，并记录磁化率仪在放处的地面覆土及地形情况。
然后进行下一测点的测量。
每次测完一个测点，在测下一个测点的时候要进行校零这一程序。
有时磁化率仪会死机，这时只要将其电池拿出，重新装入即可。
3、电法测量实习
1）电法测量仪器的工作原理
WDDS-1电阻率仪
该仪器为新一代智能电阻率仪器，可自动测量并存储电压、电流、视电阻率及自然电位参数，可广泛用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中，亦用于金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁等方面，还能用于地热勘探。
图3-8WDDS-1电阻率仪
（一）主要特点及功能
一体化－－集发射机、接收机于一体，整机体积小，轻便灵活。
超大存储－－可储存不小于15000次的测量值（包括电压、电流、电阻率及相对误差、自然电位、极距常数、测点等。
质量监控－－每次测量完毕，仪器自动显示出本次测量结果及与前次测量的电阻率的相对误差，使操作员能随时了解现场数据采集质量。
相对误差与测量结果一起存储，便于室内人员了解野外数据采集质量。
极距表－－对所有电极排列，可预先存储30组不同的极距常数到仪器内存的极距常数表中，仅输入一个编号就能调出相应极距常数去使用或重新设置，从而避免同一极距常数反复输入可能带来的输入错误。
电极接地检查－－接地电阻测量功能可使操作员随时了解MN电极电位动态娈化情况。
电极排列－－自动计算8种野外常用电极排列的装置常数，也可直接输入特殊电极排列的装置常数
低功耗－－全部采用CMOS大规模集成电路，配以独特待机工作方式，待机状态仪器耗电小于30mA，且待机超时能自动关断仪器电源。
自动化－－由单片机自动进行自电补偿、增益调节、滤波及信号增强。
安全保护－－接收部分有瞬间过压输入保护能力，发射部分有高压反接、过流及AB开路能力。
汉字键盘－－专用汉字键盘操作极为方便。
联机操作－－配备的RS-232串行接口能与其它微机联机工作。
故障诊断－－诊断程序可快速准确地判断出故障位置及主要损坏器件。
全密封结构－－具有防水、防尘、寿命长等优点。
（二）主要技术指标
①接收部分：
输入阻抗：
≥30MΩ
输入电压范围：
-6V～+6V，±1%±1个字
测量延时：
0.1秒～5秒（可编程设定）
自然电位补偿：
-1V～+1V
接地电阻测量：
0.1KΩ～200KΩ±3%
50HZ工频压制:
≥60dB
电流测量：
3.5A,±1%±1个字
②发射部分：
最大供电电压：
700V
最大供电电流：
3.5A（带过流保护）。
供电波形:
重复ON+,ON-
③其他：
LCD液晶显示器：
4行×20字符
工作温度：
-10℃～50℃
仪器电源：
2号电池（或同规格的镍隔电池）8节
整机耗电：
≤70mA（工作），≤30mA（待机）
重量：
≤6Kg
体积：
约240mm×170mm×160mm
（三）工作原理
仪器由CPU单元，发射和接受三部分构成。
电压信号从MN段输入，经过阻抗变换后与SP补偿信号相减，经过滤放大后送到A/D进行转换。
电流信号则由标准电阻采样后，经隔放、滤波、放大送A/D进行转换。
CPU单元负责从A/D取出电压与电流信号的转换结果，送显示器显示。
WDJF-1数字幅频激电仪
该仪器是我所在参照国内外先进交流激电仪基础上进行设计制造的新一代频率域激电仪。
其主要特点是测量频点多、发射功率大、抗干扰能力强、装备特别轻便，主要用于金属矿与非金属矿勘探、城市物探、找水等方面。
发射机
接收机
图3-91WDJF-1数字幅频激电仪
（一）主要特点及功能
大功率输出，最高供电电压800V，最大供电电流3A。
三种发射模式：
单频、双频、直流供电（直流激电方式）
恒流和不恒流两种供电方式。
可作岩样测试用信号源。
校准功能可随时检查接收机工作状态是否正常。
接地电阻测试功能可检查电极接地情况。
15分钟无按键，仪器自动关机。
定时存储供电电流，定时间隔1分到45分可选。
可存储17800个点的数据。
以最短存储时间（1分钟）计，存储量可达12天（连续24小时工作）。
50Hz压制、专用抗耦电路、软件滤波技术应用、超强抗干扰能力。
（二）主要技术指标
输入：
≤800V（直流）
最大发射功率：
①800V×3A（不恒流，电流测量精度±1%）
②800V×1A（恒流，精度±3‰）
供电方式：
单频波或双频波
单频方式供电频率：
0.308Hz，0.615Hz，1.231Hz，2.462Hz，4Hz，8Hz，16Hz，32Hz
双频方式供电频率：
①0.308Hz，4Hz
②②0.615Hz，8Hz
③1.231Hz，16Hz
④④2.462Hz，32Hz
工作温度：
－10℃～＋60℃
重量：
7Kg
体积：
310mm×210mm×210mm
（三）工作原理：
激电法（激发极化法）是以岩（矿）石在人工电场作用下发生的物理和电化学效应（激发极化效应）的差异为基础的一种勘探方法。
无论是电极化作用还是氧化还原作用，都会使电子导体（主要是金属矿物等）两端的围岩溶液形成类似于“电池”的不同带电极性。
当一次电场消失后，这种不同带电极性可以通过围岩放电，直到恢复原来的平衡状态为止。
在放电过程中有电流由围岩溶液正极流向负极，产生激发极化电场。
这时在测量电极之间便可测出一个随时间变化的电位差。
大量实践结果证明，当电子导体与离子导电的溶液相接触时，在人工电流场的作用下，通过复杂的电化学过程，激发极化效应是产生在固相与液相的接触面上。
对于致密状电子导体矿体而言，为表面极化。
对于浸染状电子导电矿体或矿化岩石而言，极化效应发生在它的全部体积内，故称为体积极化。
显然，体积极化比表面极化的效应强得多。
在其他条件相同时，岩（矿）石的极化率随电子导电矿物的体积百分含量的增高而变大。
所以，尽管浸染状矿体与围岩电阻率差异很小，仍然可以产生明显的激发极化效应，这就构成了激发极化法能够有效地寻找浸染状矿
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