地球物理通论：综合解释原则

在综合地球物理工作中通过野外观测获得了高精度、高分辨率的地球物理场资料后，更重要的是对这些资料进行充分全面的解释，从某种程度上讲地球物理的成败取决于此。

我国著名的地球物理学家刘光鼎院士在长期的生产科研和教学实践中总结提出了“一（一种指导）、二（二个环节）、三（三项结合）、多（多次反馈）”和“区域控制局部，深层制约浅层”的综合地球物理解释基本原则，有力地推动了我国综合地球物理学科的发展和地质勘探工作的深入开展。

8.3.1 一种指导

一种指导就是以全球构造活动论为理论基础。由于地球物理工作是以解决地质任务为目的，针对地球科学的特点以及向全球化、系统化发展的趋势，地球物理工作应该以活动论的板块大地构造理论为主要指导。

1）研究深部的岩石圈及壳幔构造

岩石圈层的板块大地构造是现代地球科学的总结。它站在全球规模的高度上，概括大洋和大陆的地质、地球物理特征和规律，以岩石圈层的离散、聚敛和相对剪切运动为标志，来区分板块并阐述其演化。因此，可以用板块大地构造理论来分析所研究区域的地球物理场，可以推演出各种地质体在三维空间内展布的形态与走向、埋藏深度与厚度、物质成分甚至形成时代。

2）研究含油气盆地

自板块大地构造理论崛起以来，油气地质研究和勘探都获得了新的活力，也为讨论含油气盆地的形成机制和研究石油地质条件的多样性与复杂性提供了理论依据。以板块大地构造理论为指导来探讨这些问题，必须着眼于沉积基底的变迁及其对沉积层的控制作用，而沉积基底的形成与变迁则受控于板块运动所引起的深部构造作用，这样，对地球物理勘探的要求就不仅是搞清盆地中沉积层内部的褶皱、断层和剥蚀等一系列问题，同时还要求搞清其深部地质问题。

3）研究固体矿产资源和水文、工程和环境等问题也需要以板块大地构造理论为指导

这是因为板块构造运动对于区域构造格局、断裂和岩浆活动沉积、变质作用以及矿产资源的形成和复杂的地质环境都起着控制和制约作用。需要指出的是在各个应用领域都有相应的具体的地质理论，如油气地质、金属矿地质和水工环地质。因此在用板块构造理论指导全局的同时还需要应用到其相关领域的地质理论指导地球物理的建模、施工和地质解释。

8.3.2 二个环节

地球物理综合解释有两个关键的环节：岩石物性与物理-地质模型，它们是综合地球物理的物理-地质基础。

岩石物理性质（密度、磁性、电性、速度等）的差异是地球物理的前提和物质基础，是建立物理-地质模型的必要条件和地质解释的重要依据，它们是联系地质与地球物理之间的纽带和桥梁。

物理-地质模型是将地质与地球物理融为一体的模型。它既包含地层、岩性、构造火成岩矿体、基底与海洋构造的地质内容，又有反映岩石物性参数、地质体几何参数和地球物理场的地球物理内容，它是地质理论指导地球物理的具体体现。根据地质任务和物探工作的设计，在地质理论的指导下，建立相应的物理-地质模型，通过资料的解释，修改和完善模型并获得最终的地质结论。

8.3.3 三项结合

三项结合是指地质、地球化学与地球物理的结合、正演与反演的结合、定性解释与定量解释的结合，它们是贯穿于整个地球物理综合解释的核心思想。地质、地球化学与地球物理的结合是三项结合的重中之重。因为地质是地球物理工作的出发点，地球物理工作内容由地质任务来确定，同时地质又是地球物理工作的落脚点，因为地球物理工作成果体现在解决地质问题及地质效果上。对于地球物理来说，它是地质调查的重要手段，特别是了解地下必不可少的工具，它也是地质工作的先行。所谓先行，地球物理本身不仅是一种手段，而且也是一定条件下地下调查的一个重要目的，同时可以丰富和发展地质理论。

地质与地球物理结合也是地质理论指导地球物理的具体实践，通常表现在以下几个方面：(www.xing528.com)

（1）地球物理工作设计必须充分掌握地质资料并结合先验地质知识与前人成果，建立物理-地质模型，确定物探工作的任务和内容。

（2）通过数学模拟和物理模拟，正演计算物理-地质模型的地球物理响应，确定物探方法的选择及其组合，测网密度及其观测精度。

（3）在野外施工阶段，根据现场实际及时对有意义地质体异常及干扰地质因素进行分析，调整技术方案。

（4）在资料处理及地质解释阶段，修改并完善地质模型。

第二个结合是正演与反演的结合，它是地球物理解释工作的重要内容。从前面方法篇可以知道，地球物理正演是基础，无论通过数值模拟还是物理模拟，获得相关地球物理场的规律，是认识异常、进行反演工作的基础，所以一般正演在先、反演在后。反演是地球物理解释最重要的环节，是地球物理工作成果的体现。由于地球物理反演的非唯一性和不确定性，常常需要将反演结果通过正演来验证，因此对于正演结果的验证作用必须予以足够重视。在当今地球物理解释中，正演与反演工作是紧密结合、互相促进、相辅相成的。

第三项结合是定性解释与定量解释的结合。一般定性解释在先，定量解释在后，因此定性解释是定量解释的基础与前提，由于地球物理解释的多解性致使定性解释异常困难，那么通过定量解释可以对定性解释的结果进行修正或补充甚至改变，所以定量解释必是定性解释的继续与深化。

总之这三项结合是综合地球物理解释的核心内容，必须要贯彻于设计施工、资料处理到解释的全过程。

8.3.4 多次反馈

多次反馈是指地球物理的解释不是一次完成的，要通过多次的正演与反演、定性与定量、地质与地球物理的结合，反复多次完成的。多次反馈遵循了人类对主观世界的认识规律，实践、认识、再实践、再认识，使人的主观认识接近于地下客观实践。这个过程就是去粗取精、去伪存真、由表及里、由浅到深地使人的解释结果逐步逼近于地下客观事实。

8.3.5 区域控制局部，深层制约浅层

地球物理研究方法的特点之一是可以通过地球物理场观测、资料处理与综合解释研究区域地质与深部地质。借助于地球场的天然场源与人工场源观测不同性质、不同波长的地球物理场获取深部地球物理场，可以通过大面积地面物探、海洋与航空物探甚至卫星测量来获取大面积乃至全球范围的地球物理场。也可以通过数学处理方法分离出不同尺度、不同深度的区域和深部地球物理场，通过对地球物理场的反演，获取对区域和深部构造的认识。

如何将对区域地质和深部地质的认识进一步应用于推断局部、成层的地质构造资源分布及地质环境等地质问题。“区域控制局部、深层制约浅层”是重要的基本原则，这是刘光鼎先生对于“一、二、三、多”综合地球物理解释基本原则的重要补充。从地球科学宏观来说，全球的板块运动、区域块体运动均会造成区域地壳构造运动、地壳的隆升与下陷、断裂与岩浆的活动、矿产资源的形成和改造等这些区域地质现象，包括近地表的地质灾害、天然地震的发生等。

地球深部的构造包括核幔结构、壳幔结构等地质因素。在多数情况下，会通过深部地球物理方法来研究岩石圈的底界面、莫霍面、居里面等深部构造界面的变化，这些深部地质构造往往跟区域构造运动密切相关，这些深部与区域的地质活动和变化极大地影响和控制了局部构造和浅层的地质活动，因此在综合地球物理解释中必须将区域和局部、深层和浅层的解释结合起来。

需要指出的是，由于地球物理方法获取的区域和深部地球物理是当代地球物理场，因而通过解释推测的也是现今的地质构造和深部地质界面。但要进一步推断地质历史上的地质构造与地质演化史，必须结合地质、地球化学等多种手段进行综合解释。

在地球物理资料解释中，应自始至终贯彻这5条综合解释的原则，探索地球物理资料综合解释的途径，努力使地质与地球物理紧密结合起来，克服地球物理反演问题的非唯一性和地质解释的多解性，加深地质认识。