論地球物理勘查技術(shù)及其應(yīng)用

盧 晉 輝

(山西省地質(zhì)勘查局二一七地質(zhì)隊(duì)，山西 大同　037000)

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論地球物理勘查技術(shù)及其應(yīng)用

盧 晉 輝

(山西省地質(zhì)勘查局二一七地質(zhì)隊(duì)，山西 大同037000)

為了進(jìn)一步推動地球物理勘查技術(shù)的運(yùn)用，從高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)、電法工作站軟件、重磁三維反演解釋技術(shù)及地下電磁波層析成像技術(shù)四方面，詳細(xì)介紹了勘查技術(shù)的原理及其應(yīng)用范圍，以期增強(qiáng)探測效率，緩解能源緊張與發(fā)展的矛盾。

勘查，地球物理勘查，磁場

地球物理勘查技術(shù)，有效促進(jìn)了礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的發(fā)展，保障國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的能源供應(yīng)。在能源日益緊張情形下，地球物理遙感技術(shù)的應(yīng)用無疑可以緩解能源與發(fā)展的矛盾，增強(qiáng)探測效率。地球物理勘查方法技術(shù)種類較多，為了推動地球物理勘查技術(shù)進(jìn)一步運(yùn)用，我們簡要對其進(jìn)行一番分析。

1　高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)

磁場變化特點(diǎn)進(jìn)行測量，是地理界常用的技術(shù)特點(diǎn)。高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)便是利用地球磁場的典型物理勘查技術(shù)。作為電磁法勘查儀器，它可以接收磁場的傳感信息，較多應(yīng)用在勘查深部金屬礦與油氣資源方面。

中國在1989年開始著手高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)的應(yīng)用研究，對大地電磁測深法、瞬變電磁法、遠(yuǎn)偏移瞬變電磁法的科研取得了良好的實(shí)效。尤其在國土資源項(xiàng)目支持下，高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)取得創(chuàng)新性發(fā)展。在許多野外試驗(yàn)中，高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)接收磁場的準(zhǔn)確度與靈敏度，比傳統(tǒng)感應(yīng)線圈要好得多。高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中也得到許多國家和企業(yè)的青睞，如加拿大CRONE公司研發(fā)的PEM瞬變電磁系統(tǒng)，中國科學(xué)院的IGGE-20瞬變電磁系統(tǒng)等。同為瞬變電磁法，高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)提高了感應(yīng)線圈的勘探深度。

2　電法工作站軟件

經(jīng)過近十年的研發(fā)，電法工作站軟件技術(shù)已經(jīng)演變成為電法專業(yè)綜合處理軟件系統(tǒng)，技術(shù)版本發(fā)展走向成熟，從原來1.0試用版本進(jìn)化到先進(jìn)的2.5版本。電法工作站軟件技術(shù)綜合性能比較高，包括幅相激電法；磁性源瞬變電磁法；大地電磁法；常規(guī)電阻率/激電法等五種電法測量方法。同時(shí)，它也表現(xiàn)出許多功能，比如一維人機(jī)交互正演、數(shù)據(jù)處理、起伏地形二維正演等，可以勘測圖片進(jìn)行解釋，普遍應(yīng)用在礦產(chǎn)勘查、工程勘測、水文調(diào)查等方面。

電法工作站技術(shù)模塊包括方法技術(shù)、圖示與人機(jī)交換、系統(tǒng)互助。方法與技術(shù)模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)、正反演解釋等，圖示與人機(jī)交換呈現(xiàn)二維地電模型、人際交互修改、勘查曲線與剖面曲線等，系統(tǒng)互助進(jìn)行聯(lián)機(jī)幫助。電法工作站技術(shù)具有方法多、功能強(qiáng)、實(shí)用化程度高、可視化與人機(jī)交互功能強(qiáng)等勘查特點(diǎn)，在國家工程發(fā)展的形勢下，應(yīng)用范圍比較廣泛。尤其是其數(shù)據(jù)處理與解釋的功能，在很大程度上推動其在行業(yè)中的應(yīng)用。

3　重磁三維反演解釋技術(shù)

重磁三維反演解釋技術(shù)是通過模擬地下物性的空間變化規(guī)律，構(gòu)建模型反映這種變化的勘查技術(shù)。它包括物性分布優(yōu)化迭代反演方法和異常體交互正反演方法兩部分內(nèi)容。物性分布反演，是利用X，Y，Z三維數(shù)軸，將地下空間分割成為長方體網(wǎng)格單元，進(jìn)而獲取單個單元格內(nèi)的密度與磁場強(qiáng)度，模擬地下磁場的變化規(guī)律。異常體交互正反演方法，參照勘測的數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行人機(jī)交互分析，合理修改模型的形狀與物理參數(shù)，確定異常磁場數(shù)據(jù)的空間形態(tài)。兩者各有特點(diǎn)，前者適合快速勘查地下密度與磁場強(qiáng)度，形成初步情況分析，后者則可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的解釋和定量分析。在實(shí)際應(yīng)用中，通常是先利用前者確定地下基本運(yùn)動情況，再利用后者進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

重磁三維反演解釋技術(shù)的功能特點(diǎn)如下:進(jìn)行位場轉(zhuǎn)換處理、實(shí)現(xiàn)曲面延拓、異常體交互反演、三維物性參數(shù)反演。在波數(shù)空間中，完成對地理數(shù)據(jù)的常規(guī)處理，對任意復(fù)雜地質(zhì)進(jìn)行正演計(jì)算，進(jìn)而形成對應(yīng)的地理參數(shù)與目標(biāo)函數(shù)公式。利用共軛梯度算法最優(yōu)化迭代計(jì)算，逐步剖解地理單元的物理屬性數(shù)值，進(jìn)而用重磁數(shù)據(jù)進(jìn)行三維模型解釋?？梢詫?shí)現(xiàn)重磁性面積的數(shù)據(jù)計(jì)算分析，完成體積填圖。現(xiàn)實(shí)應(yīng)用案例有，對塔河航道地理磁性三維物性推演，確定區(qū)域酸性巖體分布情況。對內(nèi)蒙布墩花航磁異常進(jìn)行解釋，利用了地質(zhì)體三維模擬解釋技術(shù)。包括測量秦皇陵地磁數(shù)據(jù)的工程環(huán)境，構(gòu)建出夯土模型，可以整體透視皇陵的地場與磁場情況。重磁三維反演解釋技術(shù)，對于地球磁場科學(xué)處理與分析決定了它在地質(zhì)工程勘察，繪制三維地圖方面發(fā)揮出巨大功能。

4　地下電磁波層析成像技術(shù)

作為重要的地下物理探測技術(shù)之一，地下電磁波層析成像技術(shù)對我國進(jìn)行深部礦產(chǎn)勘查發(fā)揮了巨大的作用。利用電磁波儀器，可以有效處理鉆孔深度淺、透視距離小等問題。中國地下電磁波層析成像技術(shù)在提高探礦分辨率上取得不錯的應(yīng)用研究，提高了對礦體定位的準(zhǔn)確度。在進(jìn)行勘探時(shí)，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗干擾能力，精確探測、精細(xì)描述的特點(diǎn)。地下電磁波層析成像技術(shù)可以利用施工中鉆孔與坑道的條件，勘查許多有色金屬，確定礦體的空間分布情況，進(jìn)行推斷解釋。

地下電磁波法，是利用孔道與其周邊異常體出現(xiàn)較大的高頻電性，如礦產(chǎn)金屬、斷裂巖石地帶、地下暗河等，進(jìn)而對其進(jìn)行定位，分析其邊界、形狀、延伸情況，可以進(jìn)行有效的地下物理探測，是一種精準(zhǔn)度較高的勘測方法。利用這個方法，勘測出來地下礦場有:羅布莎鉻鐵礦、新疆小熱泉子銅礦、池州馬頭銅鉬礦等。

因此，地下電磁波層析成像技術(shù)的應(yīng)用范圍也比較廣泛，尤其是探尋能源方面。地下電磁波層析成像技術(shù)相比其他勘查技術(shù)而言，定位精度更加具體，并可以分析出礦體的空間分布狀況，對于一些地形復(fù)雜的山地地區(qū)的勘查就更加便利科學(xué)。

5　結(jié)語

可以看出，地球物理勘查技術(shù)一直都在不斷發(fā)展，并且形式豐富。主要是地球地理環(huán)境多樣化，并且人們勘查目標(biāo)也不盡相同，這些因素推動利用磁場、電法與磁法等技術(shù)原理進(jìn)行實(shí)用研究，誕生了相關(guān)的勘探技術(shù)。在未來發(fā)展中，地球物理勘查技術(shù)一定更加多元，對地理數(shù)據(jù)分析也更加透徹，應(yīng)用范圍也會更大化。

[1]陳曉東，趙毅，林天亮.高溫超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)在電偶源瞬變電磁法中的應(yīng)用[J].物探與化探，2012,36(1):65-68.

[2]林品榮，郭鵬，石福升，等.大深度多功能電磁探測技術(shù)研究[J].地球?qū)W報(bào)，2010,31(2):9-15.

[3]袁桂琴，熊盛青，孟慶敏，等.地球物理勘查技術(shù)與應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011,85(11):71-80.

On geophysical exploration technique and its application

Lu Jinhui

(217thGeologicalBrigade,ShanxiGeologicalBureau,Datong037000,China)

In order to improve the application of the geophysical exploration technique, and introduces the principle of the exploration technique and its application scopes from the HTS magnetometer, electric workstation software, D-inversion of gravity and magnetic anomalies, and underground electromagnetic wave tomography image technique, so as to enhance the detection efficiency, and relieve the conflict between energy tension and development.

exploration, geophysical exploration, magnetic field

1009-6825(2016)08-0107-02

2016-01-05

盧晉輝(1987- )，男，助理工程師

P631

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