辽宁省葫芦岛市兴城市应用地球物理学生产实习报告资料.docx

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辽宁省葫芦岛市兴城市应用地球物理学生产实习报告资料

 

中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

本科生实习报告

实习名称:

葫芦岛兴城应用地球物理学生产实习

姓名:

□□□学号:

学院:

地球科学与测绘工程学院

专业年级:

地球物理学201X级班级:

地球物理学X班

指导教师:

职称:

起止日期:

2016年7月1日至2016年7月18日

第一篇序言

第一章实习日期与实习地点

实习日期:

2016年7月1日到2016年7月18日

实习地点:

葫芦岛市兴城市吉林大学实习基地葫芦岛市兴城市首山

第二章地理位置及自然经济地理概况

图1.2-1兴城地理位置图

兴城实习基地位于辽宁省兴城市东部新立屯钓鱼台海滨。

兴城市地理坐标为E120°42′,N40°37′,位于辽宁省西南部,行政区划隶属于辽宁省葫芦岛市,北距葫芦岛市区约20km。

葫芦岛市辖区地处华北与东北两大经济协作区的交汇地带,东邻锦州,北靠朝阳,西连秦皇岛市山海关,南濒渤海辽东湾。

在区域地貌上,兴城-葫芦岛地区属于辽西山地黑山丘陵的东部边缘的海滨丘陵。

海拔高度一般为20~500m,相对高差200~350m。

最高点位于兴城市西北的九龙山,海拔558.7m。

山体的总体走向为北东向,地势总体上西北高而东南低。

发源于兴城市西北青山-笔架山-大虹螺山一带的六股河、烟台河、兴城河和西北河,自西北向东南流动,最终汇入辽东湾。

图1.2-2兴城教学基地地理位置图

兴城市属于北半球暖温带亚湿润气候区。

这里气候温和,干湿相宜,冬无严寒,夏无酷暑。

1月平均气温为-8℃,7月平均气温24℃,年平均气温9℃,年降水量约620mm。

3月份平均风速为5.0m/s,1月份和8月份平均风速为3.6m/s,全年平均风速为4.2m/s。

暑期7~9月份,海水温度24℃,海滩沙面温度31~33℃。

滨海地区环境优美,空气中负离子含量4000个/cm3,比一般城市高出10~20倍。

兴城-葫芦岛地区交通发达,设施完备,公路、铁路、海运、空运形成了立体化运输网络。

京哈铁路、京哈高速铁路、京哈公路和京哈高速公路以及环渤海公路纵贯全境,交通十分便利。

第三章地质研究历史

兴城地区较系统的区域地质研究工作是1966-1967年由辽宁省地质局区域地质测量队一分队完成的1:

20万区域地质调查K-51-(25)和K-51-(31)。

后来,20世纪80年代编制的《东北地区区域地层表》、1989-1997年编写的《辽宁省区域地质志》《辽宁省岩石地层》等辽宁省区域地质系列性的总结对本区的区域地层、岩浆活动及构造有所概略。

辽宁地矿局有关地质队还进行过区内数幅1:

5万矿产地质调查工作,此外,有关研究院所、地勘、矿山部门也在区内进行过一些专题性研究工作。

兴城地区前侏罗纪区域大地构造位置位于华北地台北部燕山沉降带东段。

辽宁又是中、新生代时期中国东部大陆边缘活动带组成部分,属太平洋构造域,两大构造域交接复合,区域地质构造复杂。

华北地台在早元古代末吕梁运动以后长期以来表现为相对稳定的地区。

兴城实习区位于燕山台褶带东段。

华北地台在进入中、新生代时期,尤其是燕山构造旋回,地台的构造运动和岩浆活动都加强了,显示出相当强的活动性。

兴城地区前侏罗纪区域大地构造位置位于华北板块(华北地台)北部燕山台褶带东段,东南为华北断坳(新生代渤海湾盆地),北邻内蒙地轴(黄汲清指导,任纪舜等,1980;任纪舜等,1997;《辽宁省区域地质志》,1989)。

燕山台褶带基底由太古宇建平(岩)群和片麻状绥中花岗岩构成。

中、新元古代发育大陆裂谷作用,形成强烈沉降地区,即燕山裂陷槽,沉积厚度巨大的燕山型中、新元古界;古生界为典型华北型沉积;中生代受到环太平洋构造带活动叠加改造,印支运动、燕山运动强烈,北东、北北东向断裂发育,形成一系列北东、北北东向隆起与中、小型断陷盆地相间排列的构造格局,断陷盆地内发育陆相火山-沉积岩系。

新生代燕山地区以隆升剥蚀为主,其南部则发育大陆裂谷盆地(渤海湾盆地)。

 

表1.3-1兴城地区区域地层表

年代地层

岩石地层

厚度/m

描述

 

 

第四系

Q

粉砂质粘土、黄土、河床砂砾沉积

新近系

(缺失)

古近系

白垩系

上白垩统

下白垩统

冰沟组

>2465

紫色薄层粉砂质页岩、黄灰色砾岩、灰色粉砂岩

九佛堂组

>1000

灰绿色粉砂岩,夹劣质油页岩、灰色中细砾岩

义县组

>500

紫红色中细砾岩,流纹质晶屑凝灰岩,安山岩

侏罗系

上侏罗统

(缺失)

土城子组

1775

紫红、灰绿色凝灰质细砂岩、砂岩、中粗粒砂岩

中侏罗统

髫髻山组

2276

灰紫色安山岩、安山玄武岩、砾岩、凝灰质砂岩

海房沟组

>300

灰绿色、灰紫色复成分砾岩

下侏罗统

北票组

446

灰白、灰黄色凝灰质砂岩夹炭质页岩和薄煤层

兴隆沟组

884

紫灰、灰黑色辉石安山岩、玄武岩、火山角砾岩

羊草沟组

197

黄色中砾岩夹长石砂岩、长石砂岩、页岩、煤

三叠系

上三叠统

(缺失)

中三叠统

后富隆山组

46

黄色复成分砾岩,灰、黄色长石杂砂岩

下三叠统

红砬组

520

紫色砾岩、砂岩、粉砂岩,夹灰绿色中粒砂岩

二叠系

上二叠统

蛤蟆山组

63

黄灰色厚层石英岩质砾岩,灰色凝灰岩、泥岩

石盒子组

108

灰白、灰黄色含砾砂岩、砂岩,紫红色含砾长石石英砂岩,夹紫红色薄层细砂岩

中二叠统

山西组

40-

80

黄褐色厚层含砾粗砂岩、灰绿色页岩、煤层

太原组

10-15

铝土质胶结中细砾岩,黄绿色、黑灰色页岩、铝土质页岩,夹粗粒长石砂岩及煤层

下二叠统

本溪组

6-30

底部为褐铁矿层或含铁质底砾岩,灰黑色页岩、铝土质页岩

石炭系

上石炭统

下石炭统

(缺失)

泥盆系

志留系

上奥陶统

中奥陶统

马家沟组

346

灰色中厚层含燧石结核、花纹状白云质灰岩

下奥陶统

亮甲山组

110

灰色中厚层灰岩、白云质灰岩,含燧石结核

冶里组

103

灰色中层及厚层白云质灰岩,花纹状灰岩

上寒武统

炒米店组

55

紫红色含竹叶状砾屑鲕粒灰岩

崮山组

68

灰色薄层、中层鲕状灰岩、泥质灰岩

中寒武统

张夏组

145

深灰色厚层鲕粒灰岩

馒头组

195

褐红色、紫红色粉砂岩、紫红色泥岩、砖红色页岩、土黄色页岩、粉砂质页岩夹薄层灰岩

下寒武统

昌平组

59

黄灰色角砾状白云质灰岩

(缺失)

 

 

震旦系

峡东系

南华系

青白口系

景儿峪组

112

紫色、灰色薄板状灰岩

长龙山组

118

灰白色薄层中粒含砾石英砂岩、灰绿色页岩

下马岭组

(缺失?

蓟县系

铁岭组

62

褐紫色薄层含锰页岩夹厚层锰灰岩

洪水庄组

72

灰绿色页岩夹石英砂岩、黑色纸片状页岩

雾迷山组

3176

灰色、灰黑色厚层白云岩

杨庄组

622

灰色燧石条带白云岩夹紫色薄层白云岩

长城系

高于庄组

1592

灰黑色厚层燧石条带含锰白云岩

大红峪组

512

石英砂岩质砾岩、石英砂岩、凝灰质砂岩

团山子组

382

深灰、灰黄色白云岩,含铁含粉砂白云岩

串岭沟组

276

黑灰色、灰色粉砂岩、粉砂质页岩

常州沟组

128

紫红色、灰色含砾长石砂岩,长石石英砂岩

古元古界

(缺失)

太古宇

建平岩群

斜长角闪岩、二云母片岩等呈包体分布于太古宙片麻状花岗岩中

3.1兴城-葫芦岛地区构造发展简史

本区地质构造发展史大体可分为三个阶段:

华北板块(华北地台)基地形成阶段,华北板块(华北地台)盖层发展阶段和大陆板内变形(活化)阶段。

3.1.1华北板块(华北地台)基底形成阶段

在太古宙,本区形成了早期大陆型地壳,以海相中基性火山岩和碎屑岩沉积为主,经区域变质作用改造为变质表壳岩;之后TTG系列岩浆侵入并在较深地壳层次发生中深区域变质作用;晚期有大规模深成酸性侵入体形成(为绥中花岗岩)。

以绥中花岗岩,TTG系列花岗质片麻岩及其中的早期变质表壳岩包体为主的太宇宙岩石构成花白地台(板块)刚性基底主体部分。

古元古代时期,区内出于隆升剥蚀,形成山海关古隆起。

古元古代末(18.5亿年)发生吕梁运动,形成统一的华北板块(地台)区,同时伴有深成岩浆侵入及深成变质变形作用,表现为黑石岗岩体的侵入以及构造片麻理的形成。

3.1.2华北板块(华北地台)盖层发展阶段

中元古代至三叠纪,本区进入地台盖层沉积阶段。

形成三套沉积盖层。

第一套为中,新元古代陆内裂陷槽沉积盖层。

中元古代长城纪早期本区沉积了常州沟—串岭沟期的陆地边缘相沉积物。

常州沟期海侵加大,串岭沟期海水广布,为闭塞海湾—XXX湖环境。

团山子期发育砂质碳酸盐岩沉积。

团山子期末发生了全区性海退,本区普遍露出水面,经受风化剥蚀。

大红峪期本区发生了大规模海侵,沉降范围扩大,形成了大红峪期大面积超覆。

大红峪组底部不整合界面代表的兴城运动发生在长城纪内,是一次造陆运动,广泛影响燕山裂陷槽东部边缘地区。

高于庄期海侵进一步扩大,广泛发育内源碳酸盐沉积。

高于庄期末期收到滦县抬升运动影响,沉积间断并遭受剥蚀。

蓟县纪杨庄期重新海侵形成了一套台地—沿岸滩相沉积物。

雾迷山期海侵扩大到高峰,接受内源碳酸盐沉积物。

雾迷末期燕山裂陷槽东边边缘隆起,经受风化剥蚀,代表芹峪运动的影响。

直到新元古代青白口纪长龙期本区开始沉降,以滨海相沉积为主,景儿峪期发育碳酸盐沉积。

景儿峪末期,蓟县运动时全区上升,结束了元古宙陆内裂陷槽沉积史。

第二套沉积盖层为下古生界,为典型的稳定浅海碳酸盐建造。

早寒武世本区再度沉降海侵,至中寒武世早期形成内源碎屑岩夹泥岩建造。

本区处于干旱,炎热的气候条件,海水蒸发量大,含盐度高,处于氧化环境,为闭塞—半闭塞海湾环境。

中,晚寒武世海侵扩大,以内源碳酸盐沉积为主,气候温暖,为半闭塞开阔地台相沉积。

早,中奥陶世本区处于广泛的海侵期,以内源碳酸盐沉积建造为主,为潮间带—潮下带地台相沉积。

中奥陶世末期受加里东运动的影响,本区露出水面,遭受风化剥蚀。

第三套沉积盖层为上古生界上石炭统,二叠系和下三叠统,由晚石炭世海,陆交互相沉积到早二叠世的近海平原沼泽相含煤沉积,再到中,晚二叠世和早三叠世的干旱炎热气候下的大陆河流—荒漠相沉积。

3.1.3大陆板内变形(地台活化)阶段

中生代晚三叠世开始,稳定的地台发生了强烈的构造运动,使本区发生了大规模的褶皱,断裂和岩浆活动,板内变形,地台活化。

中生代三叠纪末期的印支运动,形成了本区绝大多数的褶皱构造及少量断裂构造,总体区域构造线以近东西向为主。

燕山期本区发生了更强烈的构造运动,区域构造方向明显发生了改变。

形成了大规模的北东向断裂构造,以及所伴随的大规模岩浆活动(如虹螺岩体)。

早,中侏罗世以山间碎屑沉积盆地为主,伴有中基性火山喷发。

早白垩世本区形成了一套火山—火山碎屑岩建造,为大陆裂谷盆地沉积。

新生代以来,随着渤海湾大陆裂谷盆地的不断下降,燕山山地的抬升,海陆海陆差异性升降运动是这一时期的主要运动形式。

全区处于剥蚀状态,无沉积形成。

第四纪近海地区和山间沟谷地带,接受了黄土,砂砾石堆积。

 

表1.3-1兴城地区区域地质演化史简表。

地质年代

地层接触关系

构造运动

构造层

区域构造发展阶段

 

 

第四纪

Q

现代沉积物

(活化)

中国东部

大陆裂谷盆地发展亚阶段

新近纪

古近纪

白垩纪

晚白垩世

中国东部

火山-断陷盆地发展亚阶段

早白垩世

K1

火山-断陷盆地

构造层

侏罗纪

 

燕山运动

印支运动

J2-3

J1

三叠纪

华北近海盆地(平原)发展亚阶段

T1

第三套地台盖层

构造层

二叠纪

P

石炭纪

晚石炭世

C2

早石炭世

隆升剥蚀

泥盆纪

志留纪

晚奥陶世

中奥陶世

O2

第二套地台盖层

构造层

华北陆表海

盆地

发展亚阶段

早奥陶世

O1

晚寒武世

∈3

中寒武世

∈2

早寒武世

∈1

隆升剥蚀

 

 

震旦纪

峡东纪

南华纪

蓟县运动

青白口纪

景儿峪组Qnj

长龙山组Qnc

下马岭组Qnx

第一套地台盖层

构造层

 

燕山裂陷槽

发展亚阶段

芹峪运动

蓟县纪

铁岭组Jxt

洪水庄组Jxh

雾迷山组Jxw

杨庄组Jxy

滦县运动

长城纪

高于庄组Chg

大红峪组Chd

兴城运动

团山子组Cht

串岭沟组Chch

常州沟组Chc

吕梁运动

古元

古代

地台基底

构造层

华北板块

(地台基底)

形成阶段

太古宙

新太

古代

ArSγ

第四章实习区构造特征

实习地区褶皱构造、断裂构造发育完整,出露良好。

本次实习地区白庙褶皱构造发育较为明显,这里一共出现了4个向斜和3个背斜。

断层是地壳中的岩层或岩体在应力作用下发生破裂并且破裂面发生明显位移的构造。

兴城地区在早新生代,由于受到太平洋板块北西方向的运动俯冲,中国东部地区形成了北西—南东方向的主压应力场,发育了以郯庐断裂为代表的北北东向断裂。

白庙断层:

该断层处于杨庄组与上覆岩层之间,根据断层上盘为寒武系昌平组地层、寒武系馒头组地层、毛庄组地层。

下盘为杨庄组地层。

断层面产状为310度角67度,是一个正断层。

图3:

兴城-葫芦岛地区构造纲要图

第二篇电法勘探

第一章实习任务、目的与安排

1.1实习目的与意义

地球物理生产实习是地球物理专业本科的重要组成部分,在为期4周的生产实习过程中,通过电法勘探、地震勘探、重力勘探和磁法勘探的实习,对课堂所学理论知识加以延伸和补充,熟悉重磁电震等地球物理方法工作的流程,培养学生实际操作能力、分析和解决实际问题的能力,以及科学的思维方式和开拓创新精神。

为进一步学习物探理论、参加生产实践与科研实践奠定必要的基础。

电法勘探实习分为四小部分,包括:

直流电测深勘探实习;

直流电法中间梯度装置剖面勘探实习;

二维高密度电阻率法剖面勘探实习;

瞬变电磁法剖面勘探实习。

1.2实习任务与安排

本次电法勘探实习的主要任务有:

根据地质任务进行野外工作设计,收集葫芦岛市兴城市首山地区的地理、地质以及地球物理资料;

在明确地质目的的前提下,学会合理设计各类电法地球物理勘探的观测系统;

学会选择适当探测参数,以达到探测深度、精度的要求;

学习E60D电法仪、PROTEM47瞬变电磁仪的操作,并掌握各类探测方法、各种装置的探测手段;

在此基础上进行野外踏勘、野外数据采集、野外标本物性测量、数据质量评价、数据处理与解释;

综合分析地质,岩矿石物性和物探数据,掌握用地球物理方法来解决测区的地质问题;

掌握物探成果报告的初步编写方法。

本次电法实习共涉及直流电法测深、直流电法中间梯度装置剖面、二维高密度电阻率法剖面、瞬变电磁法偶极剖面四种勘探方法,可分为两种大类方法:

直流电法、瞬变电磁法。

具体时间安排如下:

第一天:

室内理论教学,确定试验勘探区位置,设计观测系统、装置方案、采集参数等,室外瞬变电磁数据采集;

第二天:

重新测试瞬变电磁参数,室外基地区域电测深与高密度电法数据采集、处理及解释成图;

第三天:

野外电测深、中梯、瞬变电磁数据采集;

第四天:

室内数据处理;

第五天:

室内数据处理、撰写报告;

第六天:

撰写报告。

表2.1-1实习任务分工表

组长

布线

主机操作人员

电极移动、瞬变电磁

班报记录

指导教师

第二章电法勘探原理

2.1直流电测深法原理

在电测深中常用的装置为对称四极装置。

装置形式为AMNB沿测线对称O点分布(如图2所示)。

记录点取在MN的中点O。

当AM=MN=NB时,这种对称等距排列,被称为温纳装置。

图2.2-1对称四级装置示意图

该装置供电极距主要根据工区基岩顶板或探测对象顶部的平均埋藏深度或疏松层的平均厚度来确定,供电极距AB至少应为探测对象顶部埋深的4-6倍;测量极距MN应不小于探测对象顶部深度,但也不宜超过AB长度的1/3。

对称四级装置系数K的计算公式为:

对称四级测深通常用于了解基岩起伏,不同岩性接触面和古河道等。

其特点是曲线形态简单、易识别、异常幅度小,受表土不均匀性和地形影响小、效率高。

由于电测深装置的测量结果是表示在模数为6.25cm的双对数坐标纸上,为使各电极距在取对数后间隔均匀,分布大约为lcm,相邻两极距的比值通常选择为1.5。

最小极距AB/2应小于第一层的厚度,并至少用2-3个极距来测得该层的电阻率,以保证出现左支渐近线,在选择最大的极距时,必须使被研究的标准层清晰地表现在测深曲线上。

例如:

对于高阻层,近45°的尾支渐近线上至少应有三个点。

通常测量电极距与相应供电电极距的比值关系为AB/30≤MN≤AB/3。

电极排列方向一般应沿着岩层的走向布置,并适当考虑通行、接地和施工方便。

在同一测区的电测深点的电极排列方向应大体相同,并和剖面方向一致。

当地形坡度较大时,应尽量使电极排列方向与地形等高线平行。

电测深法主要用于研究地电断面的垂向变化情况,确定水平或倾角小于20°的地层的埋藏深度和产状,研究第四纪覆盖层厚度及基岩起伏情况。

2.2中间梯度法原理

中间梯度装置,如图3所示,属于四极不对称装置。

供电电极AB固定,测量电极MN在AB中间的1/3或1/2范围内逐点移动测量,且可以一线供电多线测量,但最远的测线与供电线之间的距离不允许超过AB/6。

图2.2-2中间梯度装置示意图

供电极距AB的选择,最好通过已知点上的电测深实验结果确定。

通常AB为覆盖层厚度的70-80倍。

测量极距MN通常取AB的1/50-1/30。

当须移动装置来完成整条测线的观测时,在相邻装置的结合部位应有2-3个重复观测点。

主剖面上的中间梯度装置系数的计算公式为:

中间梯度法由于AB电极中间部位电场较均匀,对于直立高阻岩脉,产状平缓的低阻矿体的视电阻率异常较为明显。

鉴于该方法每铺设一次供电电极,可以同时沿几条相邻剖面进行测量,工作效率高,常用于面积性普查。

由于供电电极距大,要求供电电源功率较大,故供电装置较笨重。

2.3高密度电阻率法原理

高密度电阻率法是一种在方法技术上有较大进步的电阻率法。

就其原理而言,它与常规电阻率法完全相同。

但由于它采用了多电极高密度一次布极并实现了跑极和数据采集的自动化,因此相对常规电阻率法来说,它具有许多优点:

①由于电极的布设是一次完成的,测量过程中无须跑极,因此可防止因电极移动而引起的故障和干扰;

②在一条观测剖面上,通过电极变换或数据转换可获得多种装置的

断面等值线图;

③可进行资料的现场实时处理与成图解释;

④成本低、效率高。

由于高密度电阻率法与常规电阻率法相比有以上一些优点,因此自20世纪80年代初由日本引进该法后,经国内长春地质学院等单位对方法、仪器的研制开发与生产,很快在水、工、环等领域中等领域中得到了推广应用并取得良好效果。

2.4瞬变电磁法原理

瞬变电磁法(TEM)是利用不接地回线向地下发射脉冲式一次电磁场(简称:

“一次场”),在其激发作用下,地下地质体中激励起的感应涡流将产生随时间变化的感应电磁场(简称“二次场”)。

二次场包含地下地质体丰富的地电信息,因此,在一次场脉冲的间歇期间,利用线圈观测二次场,可达到探测地下地质体的目的。

瞬变电磁法工作过程:

在地面铺设不接地回线,发射线圈里通以脉冲阶跃电流向地下发送一次脉冲磁场,达到稳定的状态;

当发射线框中的电流突然断开时,根据楞次定律,地下的良导体在一次脉冲磁场的激发下为了维持电流断开前已经存在的磁场,就会引起感应涡流场;

激发出的涡流场(二次场)随着时间延迟将以等效涡流环的形式向下传播与向外扩散,即像“烟圈”一样随着时间的延迟逐渐扩散到大地深处;

通过对感应涡流场(二次场)感应电动势的测量,对地下进行探测。

“烟圈”的传播是随着时间的延迟逐渐扩散到大地深处,它的半径会随着时间的推移而增大,速度与电导率成反比,深度也随着时间而不断变深。

二次磁场在地下传播的过程也会伴随着衰减,二次场会随着时间延迟按指数规律衰减变化,衰减的快慢由地质体的体积形态、结构构造、电性参数等因素影响来决定。

图2.2-3“烟圈效应”扩散示意图

通过不接地线圈对二次场的测量,所测得的感应电动势的剖面曲线分布特征来判断异常体的产状、规模与电性结构。

第三章数据采集与质量评价

7月2日我们在基地的草地上进行了基地内实验数据采集。

上午进行了对称四极测深和中间梯度装置剖面的测量,同时采集了瞬变电磁剖面的数据;下午进行了高密度电阻率法的勘探实验,采集了温纳、偶极和微分三种装置的高密度数据。

7月3日我们在首山采集了野外实验数据。

进行了对称四极测深、中间梯度装置剖面的测量,在中间梯度装置剖面测量的同时采集了瞬变电磁剖面的数据。

3.1对称四极测深数据采集

3.1.1基地数据采集

电测深数据采集使用对称四极测深装置,基地测深数据采集测线总长120m,坐标零点位于草地86°方向的小树林中,测深点在坐标71m处,测线从零点沿266°方向布置完成后,根据设计的如表4所示电测深极距布设ABMN电极组合。

本次测量区域为草地与树林,电极与地面耦合状况良好,不需要浇灌盐水增强耦合性。

准备工作完成之后,采用对称四极装置进行测量,根据极距表依次跑极与采集,得到基地内测深数据。

 

表2.3-1基地内对称四极测深表

AB/m

3

4

6

9

12

18

24

30

40

60

90

120

MN/m

1

6

表2.3-2基地测深班报

工作地区:

吉林大学实习基地

天气:

观测者:

日期:

2016.7.2

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