綜合地球物理勘查技術(shù)在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用探究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，中國各項工程數(shù)量迅速提升，礦產(chǎn)資源需求量不斷增加。人們加大力度開發(fā)各種資源，這需要應(yīng)用很多高科技測量技術(shù)，其中地球物理測量技術(shù)是一項重要的應(yīng)用。這種技術(shù)利用物理學(xué)知識探索地球上各種物理場的分布，然后根據(jù)其各種物質(zhì)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，找到存在的規(guī)律。本文基于對物理特性的理解，地球物理勘探技術(shù)根據(jù)如重力、航磁、直流探測和受控源音頻等方面的探測，對區(qū)域地?zé)岣采w等進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：綜合地球物理勘查；儲層；蓋層

中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）08-0134-03

Abstract：With the development and progress of economy，quantity of projects in China have been increased rapidly and the demand for mineral resources has been increasing. It needs to be applied to a lot of high-tech measurement technologies，in which geophysical measurement is an important application. This technique utilizes the knowledge of physics，and then explores the distribution of various physical fields on the earth，and then according to its various materials and structures to study，to find out the law of existence. Based on the understanding of the physical characteristics，geophysical exploration techniques are based on such aspects as gravity，aeromagnetic，DC detection，controlled source audio，and regional geothermal coverage.

Keywords：comprehensive geophysical exploration；reservoir；caprock

0 引 言

很多領(lǐng)域都涉及了地球物理勘察技術(shù)，并受到了很多工作人員的青睞，這種技術(shù)能夠切實地對地質(zhì)構(gòu)造的分布情況進(jìn)行詳細(xì)顯示和調(diào)查，另外對地質(zhì)工程中存在的各種病害問題也能夠進(jìn)行細(xì)致的檢測。因此，在如此快速發(fā)展的社會中，越來越廣泛地應(yīng)用勘察技術(shù)可以為我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會發(fā)展發(fā)揮更好的基礎(chǔ)性作用。在地質(zhì)勘查中，地球物理勘查技術(shù)主要應(yīng)用了重力、航磁、直流電測深、可控音源（可控源音頻）和大地電磁測深等技術(shù)。地質(zhì)勘查主要針對地?zé)岬乃w層、儲層、導(dǎo)水構(gòu)造等方面。本文結(jié)合地?zé)豳Y源勘查來研究地球物理勘查技術(shù)在地?zé)峥辈橹械膽?yīng)用。

1 綜合物探勘查技術(shù)的研究概況

地球物理勘探是一種使用地球物理學(xué)作為地球物理基礎(chǔ)的專業(yè)地質(zhì)學(xué)。對各種發(fā)生的物理場的變化和分布情況進(jìn)行觀察和測量，然后將地球中形成本體以及空間的各項物質(zhì)構(gòu)造以及是如何演化做出探索，將各種現(xiàn)象以及規(guī)律進(jìn)行研究，實現(xiàn)對周圍資源的探索以及環(huán)境的監(jiān)測，這項技術(shù)可應(yīng)用于監(jiān)測災(zāi)害。

地球物理勘探方法的綜合探索地球物理勘探方法包括重力法、磁法、電法和地震等諸多方面。如果應(yīng)用涉及分類標(biāo)準(zhǔn)，能夠分為井中、地上、空中三種物探方法，最近幾年海上勘查也開始啟動和發(fā)展。以往綜合地球物探等手段像一只黑匣子，擁有許多方式，受人為影響的程度高。但是目前由于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展迅猛，許多地質(zhì)勘察工作人員發(fā)現(xiàn)地球物理勘探是很有價值的。在美國、加拿大、和澳大利亞等西方發(fā)達(dá)國家，高科技地球物理技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已成為地?zé)峥辈榈闹匾M成部分。

2 地球物理勘測技術(shù)

2.1 磁性測量

磁性測量技術(shù)是利用磁性儀器研究大自然中礦石和巖石磁性的基礎(chǔ)。對現(xiàn)有磁場變化程度的分析和檢測也是針對資源勘探和地質(zhì)問題的研究方法。目前，磁勘探技術(shù)的運行方式相對簡單，同時成本相對較低。該裝置體積小，攜帶方便，調(diào)查的結(jié)構(gòu)也比較準(zhǔn)確，特別是在有色金屬勘探方面有著非常廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)已應(yīng)用于地質(zhì)研究磁測?？梢栽诙虝r間內(nèi)調(diào)查航空中存在的磁性條件，并完成磁性掃描磁力的意外狀態(tài)，可以用來確保飛機(jī)的正常運行。

2.2 電法勘查

在這個階段，電氣測量主要通過地面電力、直流電和航空方法進(jìn)行。其中直流電阻率法探測的結(jié)果非常準(zhǔn)確，一般在一些水文地質(zhì)勘察中有著更好的應(yīng)用效果，但是這種方式對地質(zhì)區(qū)域的地形有所要求，因此應(yīng)用前期階段需要工作人員對地形進(jìn)行探測；直流激發(fā)極化法在一些黃鐵礦或者是斑巖銅礦中應(yīng)用較多，同時對尋找水源等也有很大的幫助；瞬變電磁法（也稱為TEM）不接收返回線路而被輸送到地下，以產(chǎn)生脈沖電磁場，然后由測量儀器觀察。對電阻率進(jìn)行計算，這種勘察能夠?qū)⒎秶鷶U(kuò)展到五百米以上，具有便于攜帶等優(yōu)點。

2.3 地震勘探

地震勘探是檢查和觀察不同地層之間的密度和彈性波群，通過設(shè)備來檢測信號和無線電波的存在。地震受到人為手段的刺激，然后進(jìn)行地質(zhì)學(xué)研究。

此外，現(xiàn)有的煤炭資源和石油資源也可以進(jìn)行調(diào)查。從目前地質(zhì)勘探技術(shù)的應(yīng)用情況看，已經(jīng)實現(xiàn)了煤礦井下作業(yè)的更多應(yīng)用，并通過高分辨率成像技術(shù)實現(xiàn)了三維地震模型的建構(gòu)。對圖像進(jìn)行了更多的三維渲染和處理，并對中文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了儀器記錄和處理。

2.4 重力勘查

重力測量技術(shù)是一種常用的方法。顯示地質(zhì)和礦物勘探的研究和分析分為裂縫、水槽盆地、巖漿巖群，金屬相關(guān)花崗巖等基底地質(zhì)具有廣泛的應(yīng)用前景。

3 綜合地球物理勘探技術(shù)的某應(yīng)用實例

3.1 準(zhǔn)備工作的介紹

根據(jù)勘探區(qū)地質(zhì)資料分析，蓋層為二疊系含煤地層區(qū)，儲層為二疊系棲霞灰?guī)r區(qū)，導(dǎo)水構(gòu)造為斷裂帶。在這些場址建立后，為這個調(diào)查對象制定了相關(guān)勘探工作的策略。一是開展地球物理勘探，找到符合要求的蓋層和儲層，蓋層必須有一定的厚度，儲層必須有一定深度，這樣有利于開工。除了勘探儲層中的裂縫帶和巖溶外，我們還可以了解儲層的具體位置，整合蓋層，儲層和導(dǎo)水構(gòu)造，形成一定的模式，進(jìn)一步測量蓋層的厚度、儲層的底部和深度、導(dǎo)水結(jié)構(gòu)以及鉆井位置。

3.2 勘查區(qū)的物性勘查

在開展地球物理勘探工作之前，首先要了解勘探區(qū)的物理特性，特別是巖層的物理特性。地層中巖石的物理特性不同，因此，了解巖石是地球物理勘探最重要的前提條件。在地質(zhì)構(gòu)造勘探資料中可以看出，不同時期之間地層的密度是不同的。就像碳酸鹽巖地層和碎屑巖一樣，碳酸鹽巖層的密度要高得多。

調(diào)查區(qū)域共包含6個密度層，分為5個密度界面。通過數(shù)據(jù)分析可知，五個密度界面分別與第四紀(jì)底界和印支基底（三疊紀(jì)青龍灰?guī)r頂部）侵蝕面有關(guān)，且二疊系含煤地層的密度與其他地層的密度是不同的。同時，該地區(qū)引力異常的主要原因是第二密度層和第四密度層的影響。如果界面是凸面的，重力會很高。中生代和新生代盆地地區(qū)是低重力異常區(qū)，如圖1所示。

測量勘探區(qū)域內(nèi)的磁場可以了解勘探區(qū)域沒有磁場或弱磁場，并且對該區(qū)域敏感性的分析表明，該區(qū)域的敏感性低于100×10-64πSI。測量地層和巖石的電阻率表明，兩者之間的差異相對較大，較硬地方的電阻率越高，酸度越高，電阻率越高，第四紀(jì)電力的特征由其含水砂層決定，其電阻率范圍一般為20～60Ω·m，呈高阻狀態(tài)，印支和齊下灰?guī)r頂面始終呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，而碎屑巖地區(qū)則具有低電阻率。通過對實測資料的分析可知，該勘探區(qū)蓋層具有低密度，低磁性，低電阻率的特點，而油藏的密度和阻力相反，磁場與其相同。導(dǎo)水結(jié)構(gòu)區(qū)域處于較硬地帶，電阻率較高，且發(fā)射器處于高電阻狀態(tài)，這是一種異常狀態(tài)，如圖2所示。

3.3 對異常情況的分析

根據(jù)重力異常圖研究了目標(biāo)區(qū)域的東北方向。這意味著這個區(qū)域不僅包含臺階，還包含中間的東北斷層，即F1中途，同時還受到西北方向斷層的影響，也就是F2區(qū)域。臺階帶北側(cè)的北側(cè)，重力值越低。西北部測得的較高重力值實際是青龍灰?guī)r的位置。如圖3所示，臺階帶南側(cè)的重力值相對較高，并且存在一些不同高度的重力異常。其范圍在22×10-5～24×10-5m/s2。

4 地球物理勘查技術(shù)的應(yīng)用

4.1 重力、電測深的應(yīng)用

這里應(yīng)用重力和電子探測來調(diào)查蓋層巖石和儲層的確切位置及其擁有的深度和厚度。通過對上述重力、航磁和電力的分析，可以了解到，勘探區(qū)域包含東北和西北方向的構(gòu)造帶，同時勘探區(qū)西南部也有這些構(gòu)造線交匯，勘探區(qū)南部有一定的高阻區(qū)。密度也不斷升高。這個地區(qū)是進(jìn)行地?zé)嵴{(diào)查的最佳地區(qū)，在這里應(yīng)用重力和電探測兩種方法勘測勘探區(qū)域，以找出油藏開發(fā)的程度，并對該地區(qū)的高阻體進(jìn)行電探測，了解該區(qū)域的蓋子厚度和水庫深度。

4.2 可控源音頻大地電磁的應(yīng)用

可控源音頻大地電磁測深方法主要用于測量覆蓋層厚度、測量儲層區(qū)域和導(dǎo)水結(jié)構(gòu)的位置和形狀以及鉆井位置的定位。可控源音頻大地電磁探測方法測量場源中的X軸電場值Ex和Y軸方向上的磁場值Hy。通過理解電阻率的產(chǎn)生原理來計算阻抗相位，然后基于所獲得的值重復(fù)驗證?？煽卦匆纛l大地電磁檢測到五個區(qū)段，其中電極A和B之間的距離為1公里，接收裝置的寬度為50米，發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備之間的距離在4.6～5.5公里之間。經(jīng)過反復(fù)測量和計算，得知最好的鉆孔位置。III線的可控源音頻大地電磁探測剖面位于F1斷層的南部，與F2斷層大致平行。該地區(qū)的電阻率處于上升狀態(tài)，在該層中更為明顯。從上述資料可以看出，勘探區(qū)整體地層傾向于西南方向，覆蓋600多米的蓋層，73號油藏位于地下960米。圖中F3和F1的交點包含一個非常好的導(dǎo)熱和導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，所以從地質(zhì)對數(shù)據(jù)和地層情況的分析可以看出，在73號點附近，它是最適合鉆探的。

5 結(jié) 論

本文以地?zé)嵴{(diào)查為例進(jìn)行了分析。從上述方法和資料可以看出，重力、航磁和電測等地球物理勘探技術(shù)在地?zé)峥碧街芯哂蟹浅Ｖ匾淖饔谩＞拖裰亓?，航磁和直流測量一樣，可以有效避免危險。定位具體的地?zé)峥辈閰^(qū)域，可控音頻大地電磁檢測方法能夠有效地檢測地?zé)峥碧絽^(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，并準(zhǔn)確定位出鉆井孔的位置。地球物理勘探技術(shù)的有效應(yīng)用為地?zé)峥碧教峁┝吮憷沟責(zé)峥碧礁訙?zhǔn)確、快速和簡便。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聶海輝.關(guān)于環(huán)境地球物理勘查的方法與特征研究 [J].黑龍江科技信息，2016（1）：128.

[2] 趙志達(dá)，孫愛國，程江濤，等.地球物理技術(shù)在航道工程勘察中的應(yīng)用 [J].中國水運（下半月），2017，17（4）：155-156.

[3] 黃力軍，陸桂福.張家港市西張地區(qū)可控源音頻大地電磁測深勘查工作報告 [R].中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，2003.

作者簡介：楊博（1986.08-），女，漢族，河南南陽人，助理工程師，研究生。研究方向：水工環(huán)地質(zhì)。