我國地球物理勘查技術標準體系研究與建立

袁桂琴，楊少平，孫 躍

(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北廊坊 065000)

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我國地球物理勘查技術標準體系研究與建立

袁桂琴，楊少平，孫 躍

(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北廊坊 065000)

我國已有的幾十部地球物理勘查技術標準，為我國基礎性、公益性和戰(zhàn)略性地質工作的開展提供了有力的技術支撐，同時也為地球物理勘查技術標準體系的建立提供了前提。本文對地球物理勘查技術標準進行了系統(tǒng)梳理，結合地球物理方法技術應用現(xiàn)狀，研究提出新的地球物理勘查技術標準子體系，對地球物理勘查技術標準化工作的推進具有重要意義。

地球物理勘查 技術標準 標準體系 體系結構圖 體系表

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技術標準體系是促進科技成果迅速轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的橋梁和催化劑，標準體系越是完善，標準化活動就越趨于最佳化(國家技術監(jiān)督局，1991；劉伯恩等，2005；吳志剛，2005；段小麗，2011；李芳芳，2012；楊清華，2013)。國外發(fā)達國家已經(jīng)建立了適應市場經(jīng)濟發(fā)展的國家技術標準體系，在完善的國家技術標準體系下，標準已經(jīng)深入到社會經(jīng)濟生活的各個層面，成為市場準入、契約合同維護、貿易仲裁、合格評定和產(chǎn)品檢驗的基本依據(jù)(CBIetal.，2004；Holtetal.，2006；Editing committee of DIN and DKE，2004，2009；Dieter，2012；張端陽，2012)。

我國地球物理勘查技術標準體系，是地質調查技術標準體系的重要組成部分。建立系統(tǒng)完善、科學合理的地球物理勘查技術標準體系，是技術質量監(jiān)督與管理部門評定地球物理勘查工作質量的重要依據(jù)(倪春曉，2003)。新中國成立以來，我國逐步形成了幾十部地球物理技術標準，為我國地球物理勘查工作起到重要作用，也為我國地球物理勘查領域技術標準體系的形成與建立提供了基礎。

地球物理勘查技術按觀測方式的不同，通常分為地面物探、地下物探、航空物探和海洋物探，本文僅針對地面物探和地下物探，以《地質調查標準體系—地球物理勘查與方法子體系》(2009版)①為基礎，針對其存在的不足，結合我國地球物理勘查技術應用現(xiàn)狀，提出了《地球物理勘查技術標準子體系》(2014版)②。

1 地球物理勘查技術標準體系研究現(xiàn)狀

原地礦部1985年組織編制完成了《地礦行業(yè)標準體系表》(第一版)，1987年全國地質礦產(chǎn)標準化技術委員會成立后，制定了地質礦產(chǎn)行業(yè)一系列標準，同時開展了地質礦產(chǎn)行業(yè)標準體系研究，形成《地礦行業(yè)標準體系表》(第二版)，為地質礦產(chǎn)行業(yè)標準的規(guī)劃、制(修)訂和貫徹落實起到了重要作用。

2000年以后，隨著國土資源調查的全面開展，地質調查標準體系的研究和技術標準的制(修)訂工作步伐大大加快，先后完成《國土資源標準體系表》和《地質調查標準體系表》，構建了區(qū)域地質調查、海洋地質調查、陸地油氣金屬非金屬礦產(chǎn)調查、水文工程環(huán)境災害地質調查、地球物理勘查與方法、地球化學勘查與方法、遙感地質調查與方法、鉆探坑探技術、地質測量、地質實驗測試等10個技術標準子體系，極大地推進了地質調查技術標準化工作的進程。

《地球物理勘查與方法子標準體系》(2009版)①，即是10個技術標準子體系之第5個標準子體系，它包括地球物理勘查通用標準、地球物理勘查與方法標準以及應用地球物理勘查與方法標準(圖1)。本次研究后認為該子體系在層級設置、分類等方面還存在不足。

圖1 地球物理勘查與方法標準子體系結構(2009版)Fig.1 Sub-system structure of geophysical exploration standards(2009)

2 地球物理勘查技術發(fā)展現(xiàn)狀

地球物理勘查技術方法種類很多，根據(jù)所利用的巖石物理性質的不同，已形成了重力勘查、磁力勘查、電(電磁)法勘查、地震(含聲波)勘查、核地球物理勘查( 或稱放射性勘查)、地溫勘查等；按照工作空間位置的不同，地球物理勘查技術體系又劃分為地面物探、地下物探、航空物探、海洋物探四大類；按照勘查對象的不同，地球物理勘查技術又可劃分為金屬與非金屬、石油與天然氣、煤、水文、工程與環(huán)境(地質災害、地下污染)、考古等。

本文僅研究地面物探和地下物探技術體系，技術體系是根據(jù)觀測空間及觀測參數(shù)物理性質的不同來劃分。地面物探包含重力勘查、磁力勘查、電勘查、地震勘查、核勘查、地溫勘查等六類技術；地下物探包含井中地球物理勘查技術和地球物理測井技術兩大系列。

(1) 重力勘查

從20世紀80年代以后，隨著技術的快速發(fā)展，重力觀測精度由毫伽級(×10-5m/s2)提高到微伽級(×10-8m/s2)(曾華霖，2005)；采用GPS三維定位技術后，可進行特殊景觀區(qū)(如沙漠戈壁等)的觀測工作，使重力勘查成為區(qū)域地質調查、礦產(chǎn)資源勘查、水工環(huán)勘查工作中一種成熟的方法技術。

近年來，我國的重力調查工作以1∶25萬區(qū)域重力調查和1∶5萬重力調查為主，所用重力儀主要以引進CG-5和LCR-D/G系列等高精度重力儀為代表。在數(shù)據(jù)處理方面，精細數(shù)據(jù)處理技術、可視化技術及聯(lián)合反演技術發(fā)展迅速。

(2) 磁力勘查

磁力勘查是資源、能源及環(huán)境勘查重要的技術手段之一，其應用范圍包括區(qū)域地質調查、儲油氣構造和含煤構造勘查、成礦遠景調查、工程環(huán)境調查以及考古等多個領域。應用磁法直接尋找磁鐵礦及其共生的磁性礦產(chǎn)是其它方法不可替代的成熟方法。20世紀90年代以來，一系列的重磁或重、磁、震數(shù)據(jù)聯(lián)合建模和反演方法技術發(fā)展較快，形成了一些有影響力的軟件，將重力、磁力資料與地震資料結合在一起，解決了許多地震或重、磁單方法無法解決的問題，使資料解釋精度有了明顯提高(敬榮中等，2003；于鵬等，2006)。近年來，高精度磁測在礦產(chǎn)勘查中應用很普遍，儀器設備觀測精度不斷提高，數(shù)據(jù)處理解釋技術得到長足進步，重磁圖件已成為基礎性圖件被廣泛利用,對尋找深部礦起到重要作用。磁力勘查隨著應用領域的擴大和高新技術的應用，磁力儀的發(fā)展趨于光泵式、高溫超導式。

(3) 電法/電磁法勘查

電法/電磁法是金屬礦產(chǎn)勘查中十分重要的方法技術，也是分支最多的一類方法技術，應用領域包括礦產(chǎn)資源勘查、能源勘查、水資源勘查、工程勘查、地質災害預警等多個應用領域。近十年來，我國大量引進電法儀器系統(tǒng)，如加拿大的V5、V5-2000、V-8系統(tǒng)；美國的GDP系列、EH-4電磁系統(tǒng)；德國GMS系列等，主要用于大地電性結構探測(底青云等，2013)。

從傳統(tǒng)的直流電法、激發(fā)極化法，到上世紀50年代興起并逐步發(fā)展成熟的瞬變電磁法(TEM)、大地電磁測探法(MT)、音頻大地電磁測深法(AMT)和可控源音頻大地電磁法(CSAMT)等方法已成為我國礦產(chǎn)資源物探勘查手段的主角(趙國澤等，2007；楊振威，2012)。近十年來，電法∕電磁法在金屬礦勘查中發(fā)揮了重要作用，在金屬礦產(chǎn)、油氣資源、水文地質、工程地質、地殼深部地質結構等研究調查領域，以及在考古、環(huán)保、地質災害、軍事等領域，電法/電磁法也是有效的調查技術方法。這個時期，我國電法儀器的研究也得到很大發(fā)展，一部分國產(chǎn)化具有自主知識產(chǎn)權的電法儀器已開始顯露頭角。

(4) 地震勘查

地震勘探應用于能源礦產(chǎn)(石油、天然氣、煤炭等)勘查領域已經(jīng)較為成熟。用于金屬礦的地震勘探方法技術，數(shù)十年一直在持續(xù)研究中。加拿大、澳大利亞和南非等國家相繼開展了金屬礦巖石波阻抗及反射系數(shù)研究、金屬礦(塊狀硫化物)散射波場模擬研究、反射地震直接探測金屬礦體試驗研究、井中地震成像和3D金屬礦地震成像研究，較好地解決了沉積礦產(chǎn)及非沉積礦產(chǎn)勘查中地質構造、巖性填圖、侵入體和蝕變帶圈定以及塊狀硫化物礦體分布等地質問題，顯示出地震勘探廣闊的應用前景。我國學者經(jīng)過大量的試驗研究，已初步形成了一套關于反射法和散射法金屬礦地震勘查方法技術(李燦蘋等，2005；勾麗敏等，2007；李戰(zhàn)業(yè)等，2009；徐明才等，2009，2012)，但整體上，我國金屬礦地震技術尚不成熟，仍處在應用試驗階段。

(5) 核地球物理勘查

我國目前已建立起比較完整的核地球物理勘查體系，服務領域涵蓋放射性資源勘查、放射性輻射環(huán)境評價以及非放射性礦產(chǎn)放射性評價等。近些年，我國在資源勘查中部署了大量的1:5萬航空放射性測量工作，在淺覆蓋區(qū)區(qū)域地質填圖、區(qū)域環(huán)境調查評價以及尋找放射性礦產(chǎn)或與放射性元素共生的稀有元素、稀土元素等礦產(chǎn)資源中發(fā)揮了一定作用(劉艷陽等，2007；胡明考等，2012)。

我國核地球物理勘查儀器與國際前沿的放射性儀器相比差距不大，如γ能譜儀、測氡儀、手提式X射線熒光分析儀、X射線熒光測井儀等。儀器技術指標雖相差不大，但在儀器穩(wěn)定性、實用性、輕便性、可靠性方面尚存在差距，未形成產(chǎn)業(yè)化。

(6) 地溫測量

國內外地溫測量方法分為深孔和淺層測溫兩種?；谏羁?百米以上深度)測溫所得大地熱流的分布特點研究，為地學基礎理論建立和發(fā)展做出了重要貢獻。面積性地溫測量以淺層地溫測量為主，應用大多局限在小區(qū)域的局部地區(qū)，以解決地熱、水文地質、構造、地質災害和工程地質問題。

目前，我國淺層地溫測量儀器達到世界先進水平，但地溫法在地熱田勘查以外領域的應用還很少。2009～2010年，在京津冀地區(qū)16萬km2范圍內開展了1∶400萬區(qū)域地溫調查示范，總結出一套實用的區(qū)域地溫調查工作流程，為制定《區(qū)域地溫調查技術規(guī)程》積累了經(jīng)驗。

(7) 井中地球物理勘查技術

近二十年來，我國常用的及示范應用的地下物探方法主要有井中(坑道)激發(fā)極化法、井中(坑道)充電法、地-井TEM法、井中三分量磁測、地下(包括井中和坑道)電磁波CT法、井中聲波CT法等。我國井間地震、電磁層析成像等技術的應用領域變得越來越廣，從尋找鉆孔間金屬盲礦體發(fā)展到水文地質、工程地質、煤礦開采等，取得了良好的地質效果(周平等，2007；王慶乙等，2009；劉天佑等，2013；張杰等，2013)。

總體上看，我國地下物探在金屬礦勘查中與國外差距仍然較大，特別是與國外在尋找深部礦、攻克金屬礦巖礦石物質成份和含量方面的井中地震成像(VSP、井間地震)、井間低頻電磁成像及磁取樣、核取樣測井技術的發(fā)展相比，還有相當差距(周平等，2009)。

(8) 地球物理測井技術

地球物理測井簡稱測井，一般按所探測的巖石物理性質或探測目的可分為電法測井、聲波測井、放射性測井、地層傾角測井、氣測井、地層測試測井、鉆氣測井等，用于獲得井壁周圍介質的物性參數(shù)。

我國近幾年在隨鉆測量方面開展了較深入的研究，取得了長足的進步。如電磁隨鉆測量系統(tǒng)CEM-MWD研制成功，在地層電阻率為2～3Ω·m的地層條件下，有效測量深度達到2100m(劉修繕等，2008)。在隨鉆電法、核、聲波、地震、核磁共振等方面，最近幾年也有較好的發(fā)展勢頭(邵養(yǎng)濤等，2007；周濤等，2013)。金屬礦測井經(jīng)過半個多世紀的應用和發(fā)展，理論研究和工作方法趨于成熟。實踐證明，在鐵礦勘查的各個階段，磁化率測井以及與井中三分量磁測技術的有效組合是有效的。

3 地球物理勘查技術標準子體系構建

地球物理勘查標準子體系是地質調查標準體系的一部分，子體系代碼為5。在地球物理勘查技術體系全面梳理的基礎上，構建提出新的地球物理勘查技術標準子體系(見圖2)。

圖2 地球物理勘查技術標準子體系結構圖(2014版)Fig.2 Sub-system structure of geophysical exploration technology standards(2014)

地球物理勘查通用標準(25-00)，在縱向上屬于地質調查標準體系第二層次，在橫向上屬于第5個子體系；第三層次由重力勘查技術標準(351-00)、磁力勘查技術標準(352-00)、電勘查技術標準(353-00)、地震勘查技術標準(354-00)、核勘查技術標準(355-00)、地溫勘查技術標準(356-00)、井中地球物理勘查技術標準(357-00)、地球物理測井技術標準(358-00)及其它地球物理勘查技術標準(359-00)等九類組成。

新的標準子體系框架下包含的技術標準和標準制修訂建議，見表1至表10。

表1 地球物理勘查通用標準(25—00)

注：GB/T-國標，DZ/T-地礦部門行標，DD-中國地質調查局局標，下同。

表2 重力勘查技術標準(351-00)

表3 磁力勘查技術標準(352-00)

表4 電勘查技術標準(353-00)

續(xù)表

表5 地震勘查技術標準(354-00)

注：JGJ/T-建設部行標

表6 核地球物理勘查技術標準(355-00)

注：EJ/T-核工業(yè)部門行業(yè)標準。

表7 地溫勘查技術標準(356-00)

表8 井中地球物理勘查技術標準(357-00)

續(xù)表

表9 地球物理測井技術標準(358-00)

表10 其它地球物理技術標準(359-00)

4 對標準體系研究有關問題的思考

(1) 對于物探、化探、遙感等多個專業(yè)綜合類的標準，如《固體礦產(chǎn)普查物探化探工作要求》(DZ/T 59-88)、《物化探工程測量規(guī)范》(DZ/T 0153-2010)、《固體礦產(chǎn)預查普查中物化探遙感工作要求》(DD 2002-03)等，在子體系中的歸屬尚不能確定，本文暫歸入“其它地球物理技術標準”，也可歸入地球物理技術通用標準中。不管歸入何處，需要大體系與化探、遙感等標準子體系之間協(xié)調，以免不同子體系之間標準的重復。

(2) 航空物探技術標準應屬于地球物理勘查技術標準體系的一部分，大體系集成時應將其納入該子體系中，放于第三層次，編號依次為：航空磁法勘查(3510-00)、航空放射性勘查(3511-00)、航空電磁勘查(3512-00)、航空重力勘查(3513-00)等。在地質調查標準體系中海洋物探包含在海洋地質調查子體系中，因此，地球物理勘查技術標準子體系實際應涵蓋地面物探、地下物探和航空物探三部分。

(3) 開展方法技術應用現(xiàn)狀跟蹤調研，對技術標準適應性進行評價，可為標準化工作部署提供依據(jù)。對已經(jīng)成熟并得到推廣應用但尚無標準的新方法新技術，要及時提出標準制定建議，部署開展標準研制工作；對不能滿足方法技術應用需要的標準，及時安排標準的修訂工作；對標準體系中可以合并或不再使用的技術標準，可進行標準的整合或廢止?？傊獎討B(tài)跟蹤方法技術的應用現(xiàn)狀，定期評估技術標準的適應性，不斷更新完善技術標準體系，確保技術標準能夠持續(xù)滿足地質勘查工作需要。

(4) 勘查技術標準先行是確保地質調查評價取得預期成果的重要保證。進一步探索適應當前地質勘查工作標準化管理新模式，完善標準化工作管理機制。如設立專門組織或技術專家組，定期評估技術標準的適應性，提出標準制修訂建議，為標準化管理部門決策提供科學依據(jù)，有利于標準體系的不斷完善和發(fā)展，為方法技術更好地應用提供技術保障。

5 結論

建立并不斷完善技術標準體系是標準化工作一項長期的任務，既要考慮標準體系的科學性、實用性，又要考慮體系的協(xié)調性和完整性。因此，標準體系的編制難以做到十全十美，以滿足實際需要為前提，通過技術標準的不斷更新與完善，力求使標準體系達到基本合理。

[注釋]

① 白 冶，郝國杰，陳國光，司馬獻章，徐國志，李景朝，楊清華，王蘇明，吳海成，牛廣華. 2010. 地質調查標準體系編制說明及體系表(2009版)[R].

② 袁桂琴，楊少平，孫建華，胡漢月，劉秀美，孫 躍. 2014. 地質礦產(chǎn)領域標準體系建設—勘查技術(物化探、鉆坑探)標準子體系研究與建立成果報告[R].

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Study and Establishment of Standard Systems of Geophysical Prospecting Techniques in China

YUAN Gui-qin，YANG Shao-ping，SUN Yue

(InstituteofgeophysicalandgeochemicalexplorationCAGS，Langfang，Hebei065000)

China has dozens of technology standards of geophysical prospecting，which offer strong technical supports for basic，public welfare and strategic geological surveys. At the same time, they also provide the basis for the formation and establishment of technical standard systems of geophysical prospecting. This paper presents a systematic review to these existing standards. Considering the current status of applications of geophysical methods, this paper suggests to establish new sub-systems for geophysical prospecting technologies, which would be of great significance for advancing standardization in this field.

geophysical prospecting，technical standards，standard system，system structure diagram，system table

2014-01-06;

2015-05-14；[責任編輯]陳偉軍。

中國地質調查項目(編號:12120113020000和12120113101200)共同資助。

袁桂琴(1964年-)，女，教授級高工，從事物化探技術戰(zhàn)略研究。E-mail：yuanguiqin@igge.cn。

P631

A

0495-5331(2015)04-0748-09