《地面核磁共振方法与应用》的读书报告张海.docx

题目：关于《地面核磁共振方法与应用》的读书报告姓名：张海学号：20081001102学院：地空学院专业：地球物理指导老师：李振宇班级：0610842011年5第一章NMR的应用和发展自1946年帕塞尔(E M Purecell)和布洛赫(F Bloch)同时发现在物质中的核磁共振现象以来，到现在仅有几十年的历史。但随着科学技术的发展，核磁共振现象已由理论研究、试验进入了应用与开发阶段，它除了广泛应用于物理学、化学、生物学、医学等领域，在地学方面也得到了广泛的应用：（1）、在地球科学方面，NMR技术的应用开始得也比较早。最早在1954年，M Packard（斯坦福大学F Bloch小组成员）和R H Varian成功地观测到了地磁场中水中质子的自由核感应，此后Varian公司很快就研制出了准确度高、性能稳定的质子旋进磁力仪。（2）、NMR技术在地球科学中的第二项应用是核磁共振测井（NML），以及与之相关的室内NMR岩心分析测试。这种测井方法经过近50多年的发展，目前能可靠地评价砂岩与复杂储层的渗透率和孔隙结构、可采储量、剩余油分布和流体的饱和度以及粘度等，已成为石油测井技术的一个新热点。（3）、NMR技术在地球科学中的第三项应用就是核磁共振找水。科学技术的迅速发展和进步，推动和促进了地球物理学方法和技术的不断发展和进步。核磁共振是物理学最新研究成果之一，也是当今世界上尖端技术。将其应用到探测地下水是核磁共振技术应用的新领域，开创了应用地球物理方法直接找水的先河。 1978年，前苏联科学院新西伯利亚分院化学动力学和燃烧研究所（ICKC）的一个科学家小组研制成一台NMR找水仪，取名Hydroscope，这是世界上第一台用核磁共振方法找水的专业仪器。应用这种仪器在前苏联和欧、美、澳洲的许多国家以及在中国进行了试验和找水工作。1994年ICKC与法国地调局（BRGM）合作，由法国IRIS公司改制成名为核磁感应系统（NUMIS）的找水仪器。1997年底中国地质大学(武汉)以“211工程建设”经费引进了法国IRIS公司研制的NUMIS系统。这是我国引进的第一套NUMIS系统。利用NMR探测地下水信息方法成功地在湖北、湖南、河北、福建、内蒙古、江西、云南、广东、河南、山东、陕西、新疆等12省（地区）进行了找水实践，并在上述缺水区找到了地下水，研究成果填补了我国用NMR技术直接找水的空白,使我国跃居使用核磁共振技术找水的世界先进国家行列。近年来我们又首次将地面核磁共振系统用于滑坡研究、考古、堤坝渗漏检测、水合物探测等新领域。第二章简介SNMR原理以及SNMR仪器——NUMIS系统地面核磁共振（Surface Nuclear Magnetic Resonance，缩写为SNMR）是探测地下水信息方法，有些学者也称之为核磁共振测深（Magnetic Resonance Sounding，缩写为MRS）。其特点如下：NMR找水仪是输出功率高、接收灵敏度高并由PC机控制的当今世界上最先进的直接探测地下水的地球物理仪器；直接找水；反演解释具有量化的特点，信息量丰富；经济、快速；缺点（NUMIS系统的探测深度为100m，NUMIS+系统的探测深度为150m，它们尚不能用来探测埋藏深度大于150m的地下水；由于核磁共振找水仪的接收灵敏度高（可以接收纳伏级的信号），故易受电磁噪声干扰）。核磁共振是一个基于原子核特性的物理现象，在稳定磁场的作用下，原子核处于一定的能级。如果用适当频率的交变磁场作用，可使原子核在能级间产生共振跃迁，称为核磁共振。研究核磁共振现象除了考虑稳定磁场、交变磁场的作用外，还要考虑晶格对原子核的弛豫作用和原子核间的弛豫作用。核磁共振就是上述四种作用的结果。 SNMR探测地下水信息方法利用了不同物质原子核弛豫性质差异产生的NMR效应。即利用了水中氢核（质子）的弛豫特性差异，在地面上利用核磁共振找水仪，观测、研究在地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，进而探测地下水的存在性及时空赋存特征。该方法应用核磁感应系统（Nuclear Magnetic Induction System，缩写为NUMIS）实现对地下水信息的探测。NUMIS系统是一种高灵敏度、高功率、全部由PC计算机控制的核磁共振设备。计算机使得该系统操作尽可能地实现了自动化。但是，在进行野外测量时，为了获得最佳质量的数据，还必须由操作人员确定激发频率、选择天线类型、选择测量参数等。NUMIS系统线路连接示意图第三章SNMR正演与反演式中n(z) 是含水量，0≤n(z) ≤1。L = 2D，D是天线直径，单位为m。含水层的含水量多少直接影响到E0值的大小。每个NMR测深点都有一条NMR信号E0随q值变化而形成的曲线－NMR测深曲线（E0 - q 曲线）。影响核磁共振信号的因素：（1）