地球物理勘探技術的發(fā)展及應用

周 權，王莉蓉

（新疆維吾爾自治區(qū)地質礦產勘查開發(fā)局地球物理化學探礦大隊，新疆 昌吉 831100）

近年來，地球物理勘探技術發(fā)展速度日漸加快，并在資源勘探、工程建設以及環(huán)境保護方面做出了巨大貢獻。為了更好地推進地球物理勘探技術在上述領域的普及應用水平。文中對地球物理勘探技術發(fā)展狀況進行概述，分析地球物理勘探方法及其應用，并研究地球物理勘探技術發(fā)展趨勢，對地球物理勘查技術發(fā)展應用具有一定的借鑒價值。

1 地球物理勘探技術的概況

地球物理勘探（以下簡稱為物探）是在勘探過程當中，將巖礦石在地殼當中存在的物理性質差別作為前提來對地質構造進行研究，來對地下礦產資源進行勘探的重要方法。對地殼當中巖礦石物理參數進行測試與獲取的儀器全部稱之為物探儀器，這些儀器綜合運用了物理學、材料學、電子學、計算機以及系統科學等各種理論、方法和技術來對地球各物理信息進行探測，直接獲取相關的信息數據。目前在煤炭，交通，冶金，石油，地質，工程建筑、水電等諸多領域當中地球物理勘探都發(fā)揮著非常重要的作用。而且在資源能源勘探開發(fā)，預測地質災害，監(jiān)測地球環(huán)境污染等諸多方面都發(fā)揮著十分重要的作用。物探技術手段近年來在工程，環(huán)境，資源等諸多領域需求量也快速增長，而且物探技術圍繞這些領域的儀器設備和方法近年來也獲得了大幅提升，為經濟社會發(fā)展做出了巨大的貢獻。下面分析研究物探技術方法，一些技術指標和獲得的成果[1]。

2 地球物理勘探方法及應用

2.1 重力勘探

該方法在地球物理勘探中占據非常重要的地位，具體勘探過程當中，是將地殼當中各種巖礦體具有的密度差異充分利用，使其產生地表重力加速值改變，而完成地質勘探的一種重要技術方法，該方法應用過程當中，將牛頓萬有引力定力充分利用。只要地質體與周圍巖體勘探過程當中存在密度上的差異，便可通過重力測試儀器尋找到其中的異常，然后于研究區(qū)的地質情況充分結合，并充分分析其他物探資料，便可以有效的解釋重力異?；蛘哌M行定量解釋，可以對覆蓋層之下。存在不同密度的礦體以及巖層埋藏情況做出準確的推斷和預測，尋找到更多有價值的隱伏礦體，摸清地質構造實際狀況[2-4]。

2.2 磁法勘探

該方法主要包括，井中磁測以及海洋磁法勘探和航空、地面勘探的。磁法勘探主要用于銅金礦、鉛鋅礦、鐵礦相關礦產資源的勘探工作，來開展地質填圖，對和地質構造大地構造相關的油氣資源進行研究。我國我國建國之初到現在，很多多金屬礦以及鐵礦區(qū)還有油氣田的建設，過程當中，磁法勘探都發(fā)揮了非常重要的作用，也獲得了豐碩的研究成果。在地球物理勘探當中，磁法勘探是一種非常常用的物理勘探手段，目前國家已經將系統測量計劃納入到全國范圍當中，并將我國全部的重要地區(qū)都進行了覆蓋。

巖石和礦石在自然界中的詞性是不同，由此產生的磁場也存在很大不同，這樣一來導致局部地區(qū)地球磁場出現改變引發(fā)地磁異常，通過相應的儀器以及對這些詞異常進行研究，獲取相關信息資料，尋找到磁性礦體以及相應的地質構造這便是實測方法，目前這種方法應用越來越普遍。

2.3 電法勘探

是結合延遲以及礦石具有的不同電學性質來開展地質研究和找礦工作的一種。重要的地球物理勘探手段，借助先進的儀器設備，對于天然的或者人工的電子廠進行觀測分析，對這些電池廠特點規(guī)律進行分析研究，來提高找礦水平。

2.4 地震勘探

目前在地球物理勘探方法當中，發(fā)展速度最快的當屬地震勘探方法。這種方法在利用過程當中通過人工手段將地震波激發(fā)，地震波在不同地層當中有著不同的傳播規(guī)律，通過這一特點，便能對地下地質情況展開相應的勘探，地震波在地面某處被激發(fā)之后傳播向地下，由于地層分界面存在不同彈性，就會有反射波與折射波向地面返回，通過專業(yè)的儀器設備便可以對這些波做出準確的記錄，分析獲得的信息特點，并利用專業(yè)的儀器進行處理計算，便能對這些界面測定的深度形態(tài)做出準確判斷，對地層巖性準確確定，特別是在油氣構造和尤其資源尋找過程當中，這一勘探方法應用效果較好，同時在一些巖鹽，礦床、煤田礦床勘探過程當中，還有一些金屬礦床勘探過程當中，這一方法也發(fā)揮著十分重要的作用，另外，利用地震勘探還能有效地應對一些水文地質工程地質問題。在現代科學技術高速發(fā)展背景下，各種天然震源的地震勘探技術手段獲得了巨大發(fā)展[5]。

2.5 探測地下管線以及金屬管線

利用管線探測儀能夠精準的探測地下的金屬管線，同時探地雷達也發(fā)揮了非常重要的作用，金屬管線探測過程當中通過管線儀進行探測，不僅操作起來非常的方便，而且效率也是非常高，具有很好的探測精度。一些密集管線或者埋深較大的管線可以通過探地雷達來完成探測。探測非金屬管線過程當中，探地雷達也是首選的勘探方法，利用這種方法進行勘探，不僅精度高，效率高，而且易反演解釋，可以持續(xù)性的無損探測，運用探地雷達天線陣技術，能夠使探測精度和有效性得到大幅提升。

2.6 考古探測

在考古研究過程當中，由于周圍物質和古代遺物在地下埋藏，它們都存在一定的物性差異，利用地球物理勘探方法，便可以詳細的調查分析他們的具體分布情況，埋深情況以及平面位置情況。通過雷達多天線陣列技術可以高精度地完成探測，特別是在一些面積較小的區(qū)域上，進行精準定位其優(yōu)勢十分的明顯，磁法勘探效率高，對于大面積的考古揭露發(fā)揮著非常重要的作用，能夠將地下遺址大面積的面貌展現出來，與考古發(fā)掘和考古調查相關信息資料充分結合，并有效校正典型的影像信息，便可以對遺址整體全貌有一個全面了解，在在考古研究當中，可以利用這一技術發(fā)現墓穴、房屋、壕溝、城墻等，分布和位置。

在我國工程領域，環(huán)境領域以及資源領域物理勘探技術高速發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用，特別是當前經濟社會高速發(fā)展背景下地球物理勘探技術手段發(fā)揮的作用更加凸顯。就地球物理勘探而言，有著不同的勘探深度，也因此將這些技術手段劃分成四個類型：主要包括超淺層，淺層中，深層，深層等幾種類型。淺層地震技術以及地震雷達技術在超淺層勘探方面作用優(yōu)勢非常突出。高頻電磁成像以及高密度電阻率在淺層勘探過程當中具有明顯的優(yōu)勢。而中深層中生成過程當中，高精度重力測量和可控源電磁測深進行勘探。深部勘探過程當中可以選擇應用生成地震，高精度磁力測量，大地電磁勘探等方法完成勘探。

3 地球物理勘探技術的基本應用

（1）能源物理勘探?？碧教烊粴庖约笆唾Y源過程當中前期階段可以通過地震勘探進行勘探，而詳細勘察階段可以利用高精度重力與高精度磁測和大地電磁法進行勘探。研究油氣分布區(qū)的構造與區(qū)塊特征，探尋到油氣儲藏構造，來對油氣勘探過程當中的疑難問題有效解決。

（2）勘探固體礦產資源，特別是在勘探金屬礦產資源過程當中，可以運用此法和電法技術手段進行勘探。電飯。電法勘探過程當中主要是結合圍巖和礦體存在的電性差異為前提，對人工穩(wěn)定電流場在地下傳導分布規(guī)律進行研究，來掌握礦體和圍巖具體分布情況。磁法勘探過程當中主要是根據圍巖和構造存在的磁性差異來判斷礦體的位置。

（3）工程物探?，F代建筑工程高速發(fā)展，各類工程建設過程當中都需要對工程安全性等各個方面進行檢測，此時便可利用電法，探地雷達淺層地震。等各種物理勘探方法來進行勘探。

（4）防治災害保護環(huán)境方面的物理勘探。地球物理勘探技術作為一種先進的技術手段，可以從光、熱、電等各個方面來進行監(jiān)測，進而對環(huán)境變化過程全面認識指導環(huán)境保護工作的高效開展，自然災害的發(fā)生給人們的生產生活帶來巨大影響，還造成嚴重的經濟損失和人員傷亡，而在自然災害防治過程當中，應用地球物理監(jiān)測技術發(fā)揮著越來越重要的作用，可以準確的監(jiān)測地質災害，指導防治工作，高效開展，減少損失。

4 地球物理勘探技術發(fā)展趨勢

地球物理勘探技術未來發(fā)展方向，應當將現代化的電子計算機技術引入其中，科學有效的控制各種干擾造成的不利影響，增強分辨率，進而獲得更加豐富的信息數據，并重視反演理論和技術方面的研究，保證能夠更加高效的解釋各種地球物理信息，提高勘探精準性。同時在地球物理數據方面處理等技術手段也應當有效提高，儀器設備應當向高精度、多功能輕便化方向發(fā)展，同時提高儀器設備的數字化與智能化水平。

（1）加強計算機與數據采集技術的應用，推動物探技術功能更加強大，數字化，自動化水平快速提高，逐漸轉向輕便化方向發(fā)展。發(fā)揮計算機與數據采集技術、模/數變換技術等各種優(yōu)勢，推動地球物理勘探技術持續(xù)健康發(fā)展。目前，隨著多年的開采工作不斷推進，很多地表淺層的礦產資源已經開發(fā)殆盡，深部礦產資源勘探成為重要的發(fā)展方向。在此背景下呢，深部勘探以及一些海洋沼澤，沙漠地帶成為重要的勘探研究區(qū)域，但是這些區(qū)域勘探難度都非常的大。同時在一些礦山建設，核電站建設，水電站建設還有其他工程建設過程當中，都需要對當地的地質情況以及危害因素展開全面的勘探與分析研究工作。這些更為地球物理勘探技術提出了更高的要求，所以在工作實績應當進一步加強新技術，新方法，新儀器的研究工作，運用遙感數字化技術手段，提高勘探整體水平。

（2）總線技術發(fā)展速度不斷加快，同時插卡式，模塊化，積木式的地球物理勘探儀器獲得了巨大發(fā)展，這些技術的高效應用，可以實現多參數多功能自動化測量，便于組成更加輕便的礦化物探儀器系統。成為物探技術重要的發(fā)展方向。將功能強大的應用軟件以及計算機輔助測試技術集成應用，推動測量儀器向著更高層次的發(fā)展，進一步提高測試技術整體水平，確保測量系統有著更為強大的功能。

（3）地球物理勘探技術，信號處理能力由于高速單片數字信號處理器的應用，其處理能力得到了大幅提升，運用先進的儀器設備，更新換代，不斷拓展其功能，利用增強硬件功能以及精細制造工藝，確保數據高效處理，減少誤差。

（4）應用CAD、CAT以及EDA電子設計自動化技術，可以使研究物探儀器設備的周期大幅縮短，推動儀器設備的更新換代，特別是EDA技術近年來的高速發(fā)展，對于電子產品設計領域產生了非常深刻的影響，對于探測儀器技術的設計必將起到更好的推動作用。

（5）地球物理勘探技術，伴隨一些現代新技術的應用，使其功能變得越發(fā)的強大。特別是超導重力儀和超導磁力儀，不僅在精度方面非常的高，而且靈敏度穩(wěn)定性也非常突出。在地質勘查工作當中，通過發(fā)揮3s（GIS, GPS, RS）技術具有的優(yōu)勢，徹底改變了過去人工測量定位的不足，還大幅減少了勞動力的投入。在地震勘探中，層析成像技術的應用，使得地震勘探的效率和解釋精度大幅提升，應用探地雷達，可以更加高效的檢測混凝土構件，橋基、機場跑道等質量檢測[6]。

5 結語

總之，以及資源領域地球物理勘探技術發(fā)揮著越來越重要的作用，對經濟社會發(fā)展也產生了深刻的影響，同時還影響著人類的生存，因為人類的生存和經濟發(fā)展，都離不開能源的開發(fā)和利用，所以今后還應當進一步加強地球物理勘探技術的研究工作，推動此項技術獲得更好的發(fā)展。