高等水文地热与工程地球物理
课程编码：081803M05005H
英文名称：Advanced Hydro-Geothermal and Engineering Geophysics
课时：40
学分：2.50
课程属性：专业普及课
主讲教师：徐佩芬等
教学目的要求
本课程是为水文地质、地热地质、工程地质专业及相关专业研究生开设的选修课，通过课程教学，使学生较为全面地建立起与水文、地热、工程和环境地质勘探中相关物探方法的理论基础，了解各种物探技术的工作方法，并通过丰富的工程案例分析，使学生熟悉各种物探方法的技术特点、应用范围以及解决不同地质问题的适应性。本课程还将包括物探及相关技术的综合应用在地下水资源、地热资源、工程建设、灾害防治和环境保护领域的应用。
本课程在强调理论概念学习的同时，更注重典型应用案例的分析，发挥教学团队多年研究成果的优势；课堂讲授与教学实习相结合，使学生学以致用。
预修课程
水文地质学，工程地质学，大学物理学
大纲内容
第一章 地震勘探的理论基础 2学时 徐佩芬
第1节 弹性介质与地震波
第2节 地震波及其传播特征
第3节 地震勘探的地质-地球物理基础
第二章 浅层反射与折射法 4学时 徐佩芬
第1节 反射法基本原理、数据采集方法、处理方法
第2节 反射法成果资料及解释应用案例分析
第3节 折射法基本原理、数据采集方法、处理方法
第4节 折射法成果资料及解释应用案例分析
第三章 瑞雷面波探测 2学时 徐佩芬
第1节 瑞雷面波探测原理与工作方法
第2节 应用案例分析
第四章 微动探测 4学时 徐佩芬
第1节 基本原理
第2节 工作方法：数据采集方法、处理方法，成果资料及解释
第3节 应用案例分析
第五章 反射、折射、瑞雷波及微动探测教学实习 3学时 徐佩芬
第1节 反射、折射、瑞雷波及微动探测教学实习
第六章 其它浅层工程物探方法 3学时 徐佩芬
第1节 声波探测
第2节 桩基动态无损检测
第3节 隧道超前探测方法
第七章 电法勘探的基本概念、原理方法 6学时 王光杰
第1节 （1）电磁法勘探的基本概念、基本原理和基本分类；
（2）传导类电法的介绍：展开传导型电法勘探的各种类型：联剖法、对称四极法、中间梯度法，三极法，二极法，偶极偶极法等，以及直流测深的基本概念。介绍时间域激发计划的概念，以及时间域极化率的测量原理。
第2节 辐射类电法的介绍：MT方法，AMT方法，CSAMT方法，TEM，ATEM，CSEM，频率域航空电法，半航空TEM等方法的基本概念和原理方法
第3节 （1）以上各种方法的探测深度，优缺点，适合的探测地质条件，适合的电磁环境条件，施工的难度，施工的成本，探测深度，以及需要注意的施工问题等
（2）各类各类电法勘探的原始曲线、反演结果和成果图。
（3）以上各种施工方法的主流探测仪器，以及仪器的主要性能参数。
第4节 地质雷达的基本原理、探测能力、探测方法和成果图类型，和针对不同地质问题和地质条件下的探头选型。
第5节 （1）高密度电法的基本原理，服务的地质问题
（2）管线探测物探方法的基本原理，探测方法，适用范围和成果图的分析。
第6节 重力和磁测方法基本原理和工作方法
第八章 电法勘探在水工环领域的应用 6学时 王光杰
第1节 电法勘探在浅层地下水勘探的应用
第2节 电法勘探在深层地热勘探中的应用
第3节 电法勘探在工程地质勘探中的应用
第4节 石太高速铁路太行山隧道CSAMT工程地质勘探
成昆铁路云南象山隧道CSAMT工程地质勘探
第5节 南水北调西线引水工程深埋长隧道CSAMT工程地质勘探
第6节 黄桶织金运煤专线织金隧道溶洞塌陷区CSAMT工程地质勘探
桓仁-大伙房水库引水隧洞断层带CSAMT工程地质勘探
第九章 水工环勘察中物探与其它方法综合应用 3学时 王光杰
第1节 介绍多种方法综合应用的优势和条件
第2节 分析案例
第3节 课堂探讨综合应用的必要性和可能性
第十章 电法勘探教学实习 4学时 王光杰
第1节 电法勘探教学实习
第十一章 考试 3学时 徐佩芬
第1节 考试
参考书
1、
环境与工程地球物理，电磁测深法原理，工程与环境物探教程，Near-Surface Applied Geophysics，Environmental and Engineering Geophysics，Groundwater Geophysics-A Tool for Hydrogeology，An Introduction to Applied and Environmental Geophysics
杨进，朴化荣，陈仲候/王兴泰，Mark E. Everett，Prem V. Sharma，Reinhard Kirsch，John Reynolds
2011，1990，1993，2013，1997，2009，2011
地质出版社，地质出版社，地质出版社，Cambridge University Press，Cambridge University Press，Cambridge University Press，John Wiley & Sons
课程教师信息
简历：
学习经历：
1978—1982 中国矿业大学地质系，应用地球物理，获学士学位。
1996—1998 中国科学院地质所，岩石大地构造，获博士学位。
工作经历：
1982—1987 中国矿业大学地质系，应用地球物理，助教。
1987—1994 中国矿业大学地质系，应用地球物理，讲师。
1989—1990 西德kiel大学地球物理所，应用地球物理，访问学者。
1994—1996 中国矿业大学地质系，应用地球物理，副教授。
1999—2001 中国科学院地球物理研究所，固体地球物理学，博士后。
2001—2013.12 中国科学院地质与地球物理研究所，副研究员。
2005.3—7 加拿大多伦多大学物理系地震学研究室，合作研究。
2006.9—2007.1 日本爱媛大学地球科学系地球动力学研究中心，合作研究。
2013.12至今 中国科学院地质与地球物理研究所，研究员
研究成果：
根据层析成像结果推论出，大别-苏鲁造山带之下有残余的古俯冲块体，在大别和苏鲁地区块体的俯冲极性相同，均为扬子块体向华北块体之下俯冲；揭示了苏鲁造山带具有与大别造山带不同的“鳄鱼状”速度结构，论述了“鳄鱼状”速度结构由郯庐断裂的左行走滑引起，与扬子与华北陆块的陆－陆碰撞无关。
高分辨率的地震层析成像结果揭示华北克拉通现今岩石圈结构细节：太行山以东、燕山以南的华北盆地、胶东半岛和渤海湾之下，岩石圈厚60-100km，岩石圈已显著减薄，而其周缘的太行山、燕山-辽西和辽东地区，岩石圈仍厚达100-150km。太行山以西的鄂尔多斯地块岩石圈厚230km左右。认为华北克拉通东部岩石圈大规模伸展减薄(克拉通破坏)，是晚侏罗~早白垩以来其周缘不同板块多向汇聚构造背景下发生陆内俯冲和陆内造山的必然结果。
研究发现，在华北克拉通东部岩石圈减薄区域（<100km）之下，410km界面上有厚约100km的高速异常体堆积。综合分析认为，这一高速体是拆沉的岩石圈，从而表明华北克拉通东部的岩石圈减薄与拆沉机制有关。然而，岩石圈拆沉仅发生在局部而非整个华北克拉通东部。这一重要的观测事实为华北克拉通地幔动力学及拆沉机制研究提供了地球物理学约束。
微动勘察的理论与应用研究在城市地质调查、工程勘察等诸多领域取得重要成果。在深层地热勘探中利用微动探测技术确定控热构造（深部隐伏断裂）位置及热储层深度，为地热井位选址提供重要依据。
学术任职：
中国地球物理学会工程地球物理专业委员会副主任委员兼秘书长
中国建筑学会工程勘察分会工程物探专业委员会委员
中国地球物理学会矿山地球物理专业委员会委员
学科类别：
地球物理学
研究方向：
造山带及岩石圈构造演化的地震层析成像及地质、地球物理综合研究。
微动探测理论与应用研究