《地球物理勘探概论》实验指导书适用专业：勘察技术与工程安徽建筑工业学院土木工程学院2007年10 月前言地球物理勘探是以培养面向国家急需的矿产勘查、工程勘探和解决环境地质实际问题的专业性科技人才为主要目标，为此设计了三类实验教学内容：一是了解型实验，主要通过操作各种地球物理方法所使用的现代仪器，使学生对各种仪器的功能有个感性认识；二是专题型实验，通过进行野外数据的采集和解释，使学生对地球物理方法的整个工作过程有个实习经历，从而可加深学生对地球物理各种方法的应用过程和效果的全面了解；三是综合型实验，各种地球物理方法同时使用，培养学生综合应用和分析问题能力。

通过实验教学提高了学生的动手和应用能力，使学生熟悉了地球物理勘探的全过程，增强了系统观念，培养了理论联系实际的作风，加深了对课程中理论、概念的认识和掌握程度，培养了理论联系实际的作风。

本指导书主要介绍了测定岩石的块体密度、拉科斯特 (LCR) 重力仪的认识与操作、质子磁力仪的认识及操作和高密度电法仪仪器认识实验等4种常见的试验方法，要求学生进行实验前要认真阅读，并掌握这些试验原理和操作过程，进一步明确为什么要做这些试验，试验参数在工程中如何应用，努力培养自己动手和分析问题的能力，巩固和提高所学的地球物理勘探理论知识。

目录实验1 测定岩石的块体密度 (4)实验2 拉科斯特 (LCR) 重力仪的认识与操作 (6)实验3 质子磁力仪的认识及操作 (9)实验4 高密度电法仪仪器认识实验 (10)实验1：测定岩石的块体密度实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的学会测定规则岩石试件的块体密度基本方法。

二、试验方法量积法三、试验步骤1、试件制备试件加工形状：圆柱体、立方体或方柱体，并满足下列要求：（1）试件尺寸应大于岩石最大颗粒的10倍，（2）沿试件高度，直径或边长的误差不超过0.03cm；（3）试件两端面不平整度误差不超过0.005cm；（4）试件两端面应垂直试件轴线，最大偏差不超过0.25°。

（5）立方体或方柱体试件，相邻两面应互相垂直，最大偏差不超过0.25°。

每组试件制备不少于3块，不允许缺棱掉角。

2、试件描述（1）岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等；（2）节理裂隙的发育程度及其分布；（3）试件的形态。

3、量测试件尺寸（1）量测试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个直径或边长，按平均值计算截面积。

（2）量测端面周边对称四点和中心点的五个高度，计算高度平均值。

尺寸量测应精确至0.001cm，尺寸量完后，按相应公式计算试件的体积(V)。

4、烘干试件、称试件质量将试件置于烘箱内，在105~110℃恒温下烘24h，然后放入干燥器内冷却至室温，称试件质量，精确至0.01g。

5、按下式计算岩石的块体密度式中：ρ――岩石的块体密度（g/cm3）；ms――岩石试件的干质量（g）；V――岩石试件的体积（cm3），计算精确至0.01g/cm3。

6、本试验每组平行测定3块试件，取其平均值作为岩石的块体密度。

实验2：拉科斯特(LCR) 重力仪的认识与操作实验学时：1实验类型：认识实验要求：必修一、实验目的通过本实验，认识LCR 重力仪的主要结构，并了解该仪器的操作方法。

二、仪器描述LCR 重力仪是美国(LaCoste &. Romberg Gravity Meters Inc) 生产的一种金属弹簧重力仪。

其外形呈方柱形，见图2-1 ，尺寸为20cm×18 cm×25 cm 。

仪器净重 3.2kg 。

仪器配有蓄电池、电池充电器、底盘和手提金属箱。

重力仪、蓄电池和手提箱总重量约9kg 。

该仪器有G(Geodetic) 型和D(Microgal) 型二种：前者测程大，适用于全球测量而勿需调节测程；后者精度高，但直接测量范围较小。

图2-1 LCR 重力仪外貌(1) 金属箱) (2) 重力仪(3) 三角架底盘仪器结构为外壳和内盒两大部分：外壳部分包括仪器面板、绝热填料、电子部分、恒温装置、水平调节螺旋及温度计；内盒包括磁屏、弹性系统、光学系统和测微系统。

仪器面板上有纵、横水准器窗、读数旋钮、计数器、夹固螺旋、水准器调节孔、测程调节孔、检流计、检流计的灵敏度及零位调节孔等。

图2-2 LCR 重力仪面板1，4 －水平调节螺旋( 横向) ；2 －纵向水准器；3 －读数钮鼓及计数器；5 －外壳；6 －检流计；7 －目镜筒；8 －水平调节螺旋( 纵向) ；9 －横向水准器；10 －夹固螺旋；11 －温度计窗三、重力仪的操作使用在正式使用重力仪前，需提前把它加热到恒温温度，并使其稳定4h 以上。

一般操作步骤如下：1. 将底盘平稳地放在观测点上，并小心地将仪器从箱内取出，轻缓平衡地放在底盘上。

调平仪器。

2. 逆时针旋转锁摆旋钮，松开摆杆，转动读数旋钮使指示丝位于读数线附近( 也可观测检流计指针是否在中央位置或数字电压表显示是否接近零) 。

如有粘摆现象可先使纵气泡向目镜筒方向偏移一、二分划，然后用指尖轻击仪器面板，当摆自由晃动后再精密调平仪器。

3. 松摆后最好等(3—5)min 后再观测。

打开照明灯，转动测微轮，使亮线精确对准读数线。

待摆杆静止30s 后再读数，按同样方法读够规定的次数( 一般 2 、 3 次) ，同时记录读数时间( 精确到分) 。

注意每次读数时，都应使亮线由左向右，从一个方向精确对准读数线，以便消除齿轮的间隙误差。

各次读数间的差值超限时( 一般规定为 5 μGal ，相当于G 型仪器0.5 格，D 型仪器5 格) 应补测，直到取得一组合格数据为止。

读数时先读计数窗内的数，例如4268.2 ，最后一位 2 是近似数，精确值要从测微轮读取，若为240 ，那么最终读数应为4268.240 ，此值的最后一位相当测微轮上的1/10 小格，它是估读出来的。

观测时，随时要检查气泡是否有变化，如果水准器泡偏离0.2 格以上，则重新精密置平仪器，补测一组数。

4. 读数完毕，顺时针旋转夹固旋钮锁摆( 此项操作容不得一次疏忽，否则会损坏仪器) 。

5. 提起仪器平稳地放入装箱内，并上好箱扣。

操作应注意的问题:1. 在测站上安置仪器时，尽可能利用罗盘，使仪器与正北方向平行，即每次使有两个调平螺旋的一端方向朝北，以削弱地磁场对仪器的影响。

2. 在晴天或雨天观测时要打伞。

避免阳光直射引起仪器面板或局部受热和避免雨水淋湿仪器。

四、实验报告编写内容1. 实验目的2. 实验内容(1) 绘出弹性系统结构示意图，并阐明其测量重力变化的原理。

(2) 绘出测量杠杆系统示意图，并说明当重力增大时，测微轮旋转的方向及视野中亮线移动的规律。

(3) 绘出仪器面板图，并指出各部分的名称和作用。

3. 问题讨论LCR 重力仪的操作要点。

夹固制动装置的作用。

实验3：质子磁力仪的认识及操作实验学时：2实验类型：认识实验要求：必修一、实验目的认识ENVI 质子磁力仪的基本组成，并了解该仪器的操作方法。

二、磁力仪认识自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。

由于质子磁力仪具有精度高、便携等众多的优点，它已经被广泛地应用在勘察各领域。

1. 该系统中总场测量仪器的各部分基本配置如图3-1 所示。

图3-1 质子磁力仪的基本组成图其中包括仪器主机、探头、探杆、充电器、测量电缆、RS-232 电缆和背架。

2. 键盘本键盘共有19 个键，为了易于操作，其中两个最常用的键分别安置在仪器面板的右侧和左侧，即开始/ 停止“START/STOP ”键和记录键“RECORD ”。

有些键还具有三重功能，各种功能体现在不同工作进程之中。

实验4：高密度电法仪仪器认识实验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1. 熟悉仪器的原理、面板结构，并学会仪器的操作方法。

2. 学会测定电场，加深正常场的概念。

3. 学会用四极法测定水电阻率的方法。

二、实验内容及步骤1. 仪器布置高密度电法工作布置同普通电法，根据研究的目标体和任务不同，而布设测线。

GMD-2 仪器布置非常简单，只有一根电缆，沿测线将电极按极距要求( 根据探测目标体深度不同而确定极距，与普通直流电法相同) ：仪器面板接线如下图：图4-1 新型分布式高密度电法仪工作示意图2. 数据采集软件操作3. 数据采集，参数设置(1) 执行数据采集软件2E.exe, 出现参数设置页面如下图：图4-2 高密度电法仪参数设置界面(2) 根据具体情况输入总电极数，电极极距，最小极距系数，最大极距系数和电极编号。

每一项都是按“ENTER ”后出现小的对话框，内有数字，这时按“←、→”键减少或增加数字，一般按一次增减量为“ 1 ”，按“Ctrl + ←、Ctrl + →”，增减量为“10 ”( 电极极距分别是“0.1 ”和“ 1 ”) ；按“↑、↓”箭头上下移动菜单。

输入完后按ENTER 键确认，或按“↑、↓”箭头输入其它项参数。

①总电极数：根据使用的电极数来决定;②电极极距：根据电极排列情况而定，取决于研究目标的大小等因素。

该项增减量为“0.1 ”或“ 1 ”，单位：米;③最小极距系数：该系数可从1 开始，取决于研究目标最小深度;④最大极距系数：该系数也可从1 开始，最大为20 ，取决于研究目标最大深度;⑤输入电极编号：步骤非常重要！要根据实际电极排列中每个电极连接盒子的号码输入( 要有野外记录本) ，同样，按“←、→”和“Ctrl + ←、Ctrl + →”增加或减少数字；按“↑、↓”箭头上下移动菜单；按“Tab ”键，列与列之间移动。

按“ESC ”退回主菜单。

如果输入电极总数少于四个，程序会自动警告。

修改电极距：在(2) 中可同时修改整个剖面的电极之间的距离，而本项可修改每一个电极之间的距离，操作同(5) ，移动“←”、“→”箭头的移动单位是：0.1 米，“Ctrl+←、→”为： 1 米。

3. 选择排列方式，程序有四种排列可供选择:α(Wenner 温纳装置) 、β(Dipole-dipole 偶极—偶极装置) 、施伦贝谢尔( Schlumberger) 和单极—偶极(Pole- dipole 或Dipole-pole) 装置。

在某一个横条上按“Enter ”键时，会有一声响铃提示，同时出现“ A 、B 、M 、N ”的排列示意图。

下图为温纳装置的示意图。

如果在数据采集前没有输入排列方式，则程序会提示要求输入电极排列方式。

其中，在做单极—偶极排列时，要求布置一个无穷远极—C 极，这与普通电阻率法的联剖法和三极法一样要求， C 极接于仪器后面板的 B 接柱。

4. 自检程序图4-3 高密度电法仪自检程序自检程序有3 项：接地电阻检查、电极盒检查和自动检测。