地質調查地球物理技術標準現狀與發(fā)展趨勢

張振宇，袁桂琴，孫躍，王之峰

(1.國家現代地質勘查工程技術研究中心, 河北 廊坊 065000;2.自然資源部 地球物理電磁法探測技術重點實驗室，河北 廊坊 065000;3.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)

0 引言

我國地質調查地球物理技術標準從無到有，從零散到成系列，前后經歷了幾十年的發(fā)展歷程[1]?？梢哉f，有代表性的3個時期奠定了目前地質調查地球物理勘查技術標準體系的基礎。一是20世紀60年代，我國地球物理勘查處在大發(fā)展階段，地球物理勘查技術行業(yè)標準也開始陸續(xù)研究制定；二是20世紀90年代在地質礦產勘查中多種新地球物理技術方法面臨無行業(yè)標準可循，大量生產性地球物理勘查工作行業(yè)技術標準需要修訂的情況下，在原地質部、地質礦產部主導下，制修定出一大批地球物理勘查工作中急需的行業(yè)技術標準，為當時地球物理技術方法規(guī)范化工作程序的建立起到重要作用；三是進入21世紀，我國地質調查工作出現了繁榮期，市場活躍、需求旺盛，強大動力促進了地球物理新方法新技術行業(yè)標準制定和老標準的更新，標準制修訂工作進程明顯加快，基本滿足了各種地質調查活動對地球物理技術應用的需求。隨著我國地質調查的轉型發(fā)展，堅持需求導向、問題導向原則，面對復雜的地質問題，多元化的服務對象，地球物理技術標準體系也應保持“先進性、有效性和適宜性”。

1 地球物理勘查技術標準現狀

地球物理勘查方法按工作原理分為重力、磁法、電法、地震、放射性等，各種方法是針對不同的地球物理場而提出并發(fā)展起來的。地球物理勘查技術標準伴隨著地球物理技術方法的發(fā)展與應用而產生，分為通用標準和方法技術標準。通用標準包括技術符號、計量單位、圖式圖例標準及地球物理專業(yè)各方法共同遵守的基礎標準；方法技術標準是按重力、磁法、電法、地震、放射性等方法制定的技術標準。地質調查地球物理現行技術標準體系見表1，共有46項標準[2]，包含國家標準3項、地質礦產領域行業(yè)標準38項、中國地質調查局標準5項。除9項通用標準和物化遙綜合標準外，包含重力標準5項、磁法標準4項、電法標準16項、地震標準7項、放射性標準1項、測井標準4項，這些標準構成了基礎地質調查、能源資源勘查、地質災害調查、工程勘察和地下空間探測等方面地球物理工作共同遵守的技術文件，支撐著地球物理勘查技術在地質勘查中更好地發(fā)揮作用。

依據表1可知，從標準首次發(fā)布時間看，20世紀90年代首次發(fā)布標準27項，占現行地球物理標準總量的58.7%；2000～2009年，標準制修訂工作活躍度不高，首次發(fā)布標準僅為4項，占比8.7%； 2003～2013年是地球物理工作高速發(fā)展的十年，伴隨著國家經濟高速發(fā)展和對能源資源需求的激增，地質行業(yè)迎來春天，地球物理技術在資源、能源、環(huán)境、工程等多個方面得到廣泛應用。這一時期，對不能滿足工作要求的老標準進行了更新換代，同時對無行業(yè)標準可循的新技術方法，迫切需要制定行業(yè)標準以便為新方法推廣保駕護航。近十年來，首次制定出新行業(yè)標準15項，占標準總量的32.6%，對20世紀90年代發(fā)布的16項老標準進行了修訂或正在修訂，占老標準總量的59%。地球物理勘查標準制修訂工作的持續(xù)開展，使地球物理勘查技術標準體系得到極大更新和完善，提升了地球物理技術在地質工作中的支撐服務能力。

表1 現行地質調查地球物理技術行業(yè)標準

表1中地質礦產領域行業(yè)標準(DZ/T)共38項，在現行地質調查地球物理技術標準體系中占據主導地位。其中，標齡達20年以上的標準有18項，6～20年的標準有5項，5年以內的標準有15項，現行地質調查地球物理技術行業(yè)標準狀態(tài)見表2。

表2 現行地質調查地球物理技術行業(yè)標準狀態(tài)

2 正在制定中的地球物理技術行業(yè)標準

地球物理勘查技術標準的制定以需求為導向，以學科發(fā)展、技術進步和綜合應用成果為基礎，在達到方法工作精度要求的前提下有利于提高工作效率，促進新方法新技術應用。目前，結合地質調查多門類工作需求、技術方法自身的應用情況以及目前正在開展的研究項目，重點圍繞清潔能源頁巖氣、煤層氣、干熱巖和航空重力測量、無人機航空磁力測量、地下電磁波、井間聲波、頻率域航空電磁法等地球物理新方法以及術語、計量單位等通用標準開展地球物理標準的制修訂工作。目前正在制定的地球物理技術行業(yè)標準見表3。

表3 制定中的行業(yè)和地調局地球物理技術標準

3 發(fā)展趨勢

隨著我國地質調查的轉型發(fā)展，目前已經形成的地球物理標準體系不能完全適應當下我國地質調查的需求，面對目前多元化的服務領域，以及更復雜的地質問題，地球物理技術行業(yè)標準的制定需要拓展“新領域”，開拓“新思路”。

3.1 地球物理勘查技術行業(yè)標準與技術應用轉型發(fā)展相適應

21世紀40年代到60年代初是全面建設小康社會的關鍵歷史時期，也是我國地質調查工作大轉折、大發(fā)展的重要時期。我們應順應內外部形勢變化大趨勢，依托高新技術、多學科綜合研究，探索和解決人類所面臨的一系列重大地球科學難題。地質調查工作驅動機制由供給驅動型逐步轉變?yōu)樾枨篁寗有停c之配套的地質調查社會化服務的領域需要不斷拓寬[3]。在這種背景下，地球物理勘查工作正面臨業(yè)務轉型發(fā)展的挑戰(zhàn)，即主要服務領域由原來的地質礦產、能源、水資源為主，向災害地質、工程地質、環(huán)境地質等多領域轉變。僅就在地質災害調查方面而言，雖然目前地球物理勘查技術還很少被直接應用于滑坡勘查，但地球物理勘查技術在該領域展現出較大發(fā)展空間。我國是一個地質災害頻發(fā)的國家，在各類型地質災害中，滑坡分布范圍較廣，造成的損失也明顯高于其他地質災害。僅2008年“5·12”汶川地震就觸發(fā)15 000多處滑坡、崩塌、泥石流，導致大約2萬人死亡，地質災害隱患點達 10 000 余處[4]。災區(qū)滑坡快速、有效的排查防治關鍵在于獲取滑坡體的結構特征。傳統(tǒng)采用的鉆探、土工試驗等常規(guī)方法，存在所獲得的滑坡信息量較少、成本高及工作效率較低等不足。近幾年，運用綜合地球物理勘查方法，查明地質災害問題成為主流趨勢[5-6]。國外高分辨率的地質雷達在滑坡體上的應用很普遍，驗證手段也很豐富。探地雷達與電阻率法、激發(fā)極化法、地震法(反射法、折射法)、面波譜分析法、電磁法和地面激光掃描等方法的組合應用及相互驗證能更有效地提高探測結果的可靠性[7]，國內在該領域與國外存在較大差距，需要加大地球物理勘查技術在滑坡領域的應用研究。因此，隨著地球物理技術應用領域的拓展，地球物理技術標準的適應性應隨之進行調整。

3.2 綜合地球物理勘查技術標準需求趨勢明顯上升

總體看，目前地質調查中地球物理技術標準以單方法技術應用為主，綜合性標準相對較少；現行標準注重方法應用的通用性，在不同應用領域適應性方面偏弱。例如，在海陸過渡地帶灘涂區(qū)開展地球物理調查，面臨交通不便、鹽分含量高、受潮汐時間約束儀器設備布設及數據采集效率低等不利因素[8]，照搬陸域地球物理技術方法在灘涂區(qū)工作難以取得滿意的勘查成果，現行的淺層地震、瞬變電磁法、大地電磁測深等技術標準多適合在陸地開展工作。所以應綜合研究灘涂區(qū)淺層地震、海上單道(多道)地震、張量可控源大地電磁法、瞬變電磁法、微動測量、淺地層剖面等多種地球物理方法的適應性，確定適合灘涂區(qū)工作的合理技術方法組合和技術參數，研究儀器設備、數據采集、數據處理及安全保障措施等與陸域差異化的要求，形成適應灘涂區(qū)地球物理工作要求的標準文件，解決單方法標準適應性弱的問題。當前面臨的多是較復雜地質問題，由于所要解決的地質問題的復雜性與多樣性，以及各種地球物理方法所能解決地質問題的有限性，不得不采用多種地球物理技術方法進行綜合研究、綜合解釋，有效減少地球物理勘查異常解釋中的多解性問題，提高勘查的準確性和精度，為此制定綜合性地球物理技術標準將成為今后地球物理技術標準化工作的發(fā)展方向。

3.3 依據方法技術進步，及時制修訂行業(yè)標準

面向資源、環(huán)境、地下空間、地質災害等多應用領域，通過創(chuàng)新研發(fā)與改進完善并重的發(fā)展途徑，逐步形成對多領域支撐能力強的地球物理技術體系和與之配套的標準體系。評估地質調查中地球物理技術應用現狀和技術應用效果，確定地球物理技術標準制修訂工作的必要性。不合時宜的過時標準應及時進行修訂，對于尚無行業(yè)標準的新技術方法，應把握標準化對象的最佳時機?？傊诰C合評估技術應用現狀和地質勘查任務需求的基礎上，保持技術標準和技術發(fā)展的協調一致，確保地球物理技術標準的先進性、有效性和適宜性，為地球物理技術在更多領域發(fā)揮高新技術優(yōu)勢作用提供標準保障。

4 結論與展望

標準來源于實踐活動，其產生的基礎是科學研究和技術進步的成果，是實踐經驗的高度總結。受行業(yè)標準化委員會委托，在中國地質調查局統(tǒng)一部署下，通過多年持續(xù)開展地球物理技術標準制修訂工作，已經逐步形成了較為完善的地質調查地球物理技術標準體系，有效提升了地球物理勘查技術標準的先進性、有效性和適宜性，發(fā)揮了標準的引領作用，同時基本滿足了地質調查工作對地球物理技術標準的需求。隨著地質調查地球物理技術從以礦產、能源、地下水等勘查為主，轉向、深部、環(huán)境、地下空間探測、地質災害調查等多個應用領域，地球物理勘查技術標準應注重方法應用領域適應性、綜合地球物理方法解決復雜地質問題的效果以及新方法新技術的應用效果。

展望未來，地球物理技術標準制修訂應始終與技術發(fā)展密不可分，以需求為導向，以技術方法應用成果為基礎，不斷建立與完善地球物理勘查技術標準體系。其發(fā)展趨勢，一是跟蹤技術應用領域拓展和業(yè)務轉型發(fā)展動向，及時制定或修訂地球物理技術標準，滿足多要素多領域勘查工作的需要；二是地質勘查工作對綜合性技術標準的需求加大，有效方法技術組合將是綜合性地球物理勘查技術標準的重要的內容，傳統(tǒng)的標準編寫思路受到限制，形成新的標準編寫思路是必然趨勢；三是關注新方法新技術發(fā)展動態(tài)，抓住標準制定最佳時機，為新方法新技術推廣提供標準保障。