物探在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用與研究

梁晰　李鳳庭　李昌輝

[摘要]近年來，隨著科技的發(fā)展，物探技術(shù)的運用越來越多。因此，探索與發(fā)展新的物探技術(shù)手段，更好地服務(wù)于深部礦產(chǎn)資源的勘探與開發(fā)是值得研究的一個課題。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)勘探 物探 應(yīng)用

[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-213-1

1物探原理與分類

1.1物探原理

地球物理勘探又稱物探，其原理就是應(yīng)用物理學(xué)勘查和探索地球本體以及近地空間地下礦產(chǎn)資源、地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成及形成與演化的一種方法與理論。它在資源勘探、工程建設(shè)、環(huán)境保護以及地質(zhì)研究和災(zāi)害預(yù)測方面應(yīng)用相當廣泛。地球物理勘探的主要工作內(nèi)容就是利用地質(zhì)儀器對研究區(qū)域進行測量、接收測量區(qū)域的全部物理信息，通過適當有效的處理方法從這些信息中提取出我們所需要的信息，并根據(jù)地下礦體構(gòu)造和圍巖的物性差異，再結(jié)合地質(zhì)條件進行分析，推測探測對象在地下的具體位置、分布范圍和儲量大小，以及反映相應(yīng)物性特征的物理量等，作出相應(yīng)的解釋推斷的圖件。物探是地質(zhì)調(diào)查和研究的重要手段和方法之一。

1.2物探的分類

物探按探測空間不同可以分為地面物探、航空物探、海洋物探和地下物探。其中地面物探應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)探測物物性參數(shù)的不同，物探又可劃分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震和放射性勘探。這些方法在固體礦產(chǎn)與油氣資源勘查方面應(yīng)用很廣。

2物探方法分析

物探技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展更新，在多個行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用，如今，物探技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境、工程地質(zhì)、考古等領(lǐng)域中已經(jīng)成為重要的應(yīng)用技術(shù)，發(fā)揮著越來越重要的作用。不僅如此，在礦產(chǎn)能源的勘察中，在金屬礦產(chǎn)和地下水的勘探中也成為必不可少的技術(shù)，占據(jù)重要的地位

2.1大地電磁測深

大地電磁測深方法在我國20世紀80年代開始在礦產(chǎn)勘察領(lǐng)域開始應(yīng)用。大地電磁測深的方法的場源為天然的交變電磁場，被動場源電磁測深法。此種方法能夠打破高阻層的屏蔽對較大的深度進行探測，探測深度可達到上地慢的位置，同時具有很強的分辨能力，能夠?qū)α紝?dǎo)介質(zhì)進行良好的分辨。大地電磁測深方法應(yīng)用成本不高，使用方了更，便于在野外進行工作。該方法對地下低阻層敏感度極高，因此對地球深部的巖層結(jié)構(gòu)方面的研究十分有利，在地震的監(jiān)測預(yù)報、油氣能源的勘探方面發(fā)揮著重要的作用，將其應(yīng)用于礦產(chǎn)勘察中，對金屬礦物資源的勘探同樣發(fā)揮重要作用。

2.2甚低頻電磁法

甚低頻電磁法是從國外引進我國的，在良導(dǎo)層的破碎和巖層腐蝕地帶范圍圈定中加以應(yīng)用，后在礦脈的找尋勘探中應(yīng)用，用以對礦化資源進行追蹤和范圍的圈定，取得良好的勘查效果。此種物探方法儀器簡單，便于攜帶，方法操作簡單易行。

2.3地震層析成像

地震層析成像方法是在上世紀80年代后期在勘察金屬礦時被加以應(yīng)用。此種方法是以x射線基本理論為基礎(chǔ)，利用地震波數(shù)據(jù)對地下結(jié)構(gòu)的物理屬性進行反饋，通過對數(shù)據(jù)進行分析研究來進行圖像的繪制。

2.4瞬變電磁法

瞬變電磁法是建立在電磁感應(yīng)的理論基礎(chǔ)之上的，通過對目標物電磁場變化的過程中特征的響應(yīng)情況的研究來預(yù)測空間形態(tài)，從而完成探測任務(wù)。此種方法多在對于具有強導(dǎo)電睦的較大礦體的找尋中應(yīng)用，取得顯著的效果。

2.5大地電磁法

大地電磁法的具有變頻的功能，通過調(diào)整變頻來對探測深度進行變化，其所能勘察的深度最高能夠達到兩千米，而且能夠?qū)崿F(xiàn)深度和剖面的雙重勘察研究，此方法在地層深處構(gòu)造的勘察和隱伏礦的探尋中加以應(yīng)用，效果非常明顯。同時，使用大地電磁法操作簡單易行，成本投人不高，有利于應(yīng)用和推廣。

2.6連續(xù)電導(dǎo)率剖面測量系統(tǒng)

該系統(tǒng)是對天然信號中的頻段不足之處采用人工信號加以補充，以使獲得的電阻保持較高的分辨率，從而形成較為清晰的圖像。

2.7地震勘探

地震勘探的原理：首先要人工激發(fā)地震波，利用其向地下傳播過程中遇到不同彈性的物質(zhì)會產(chǎn)生反射與折射波，用檢波器接收這種波。通過分析與計算這些波的特點、傳播時間、振動形狀，推測判斷地下巖層的性質(zhì)、形態(tài)以及埋藏深度。在油氣勘探方面應(yīng)用極廣，是直接找油的主要物探法，還可用于煤炭勘探、鹽巖礦床勘探、金屬礦床勘探以及解決水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題。

2.8電法勘探

地殼是由不同的巖石、礦體和各種地質(zhì)構(gòu)造所組成，它們具有不同的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性和電化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)這些性質(zhì)及其時間特性和分布規(guī)律，我們可以推斷礦體和地質(zhì)構(gòu)造的開關(guān)、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度等物性參數(shù)，從而達到勘探的目的。電法勘探就是利用礦體與巖石的電磁學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)的差異。

3物探方法與技術(shù)的發(fā)展趨勢

近年來，物探方法與技術(shù)主要面臨著以下幾點挑戰(zhàn)：（1）增強深部的探測能力；（2）降低噪聲水平；（3）提高空間分辨率；（4）研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)的儀器設(shè)備；（5）提高反演解釋的能力，研發(fā)相關(guān)的反演解釋軟件。針對以上挑戰(zhàn)，物探方法與技術(shù)也面臨著重大改變。為了發(fā)現(xiàn)深部的微弱信號，增強探測能力，國內(nèi)外都在大力發(fā)展電磁波法，傳統(tǒng)的地面磁法和激發(fā)極化法在深部找礦中的應(yīng)用范圍越來越小。

井中物探在尋找深部隱伏礦體時有其獨特的優(yōu)勢：（1）由于儀器設(shè)備總是全部或部分位于鉆井中，因此離探測對象更近，大大增強了激發(fā)極化強度和被接收的激發(fā)極化響應(yīng)，從而有效提高了物探的探測深度和發(fā)現(xiàn)深部隱伏盲礦的能力；（2）在井中測量時，可以減小地形或地表覆蓋層對測量結(jié)果的影響，降低了工區(qū)的人文噪音干擾；（3）由于場源或接收裝置位于鉆井中，可以從不同深度、不同方位接近或穿過礦體，從而提高了礦體的空間分辨能力；（4）將場源置于鉆井中的已知礦體上，可以在地面追蹤和圈定礦體或礦化帶的范圍；（5）在多井中進行相互對測時，可以確定相鄰見礦孔中礦層的相關(guān)性，了解井間礦體賦存狀態(tài)，圈定礦體輪廓，發(fā)現(xiàn)井間盲礦。

基于上述的分析，可以發(fā)現(xiàn)，在地質(zhì)勘查中，需要逐步提高勘探信息的完整性、準確性，提高探測效率，降低探測成本，不斷促進物探技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻

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