地球物理勘查技術(shù)在復雜地質(zhì)勘查中的應用探究

王明 吳照國

遼寧省物測勘查院有限責任公司 遼寧 沈陽 110033

電子科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展促進了地球物理勘查技術(shù)發(fā)展，達到提高深部勘查精確性和工作效率，使其體驗感也隨之增高。當前，地球物理勘查技術(shù)廣泛應用在礦物勘查和地質(zhì)勘查過程中，已經(jīng)成為相關(guān)工作持續(xù)進行的主要技術(shù)。地球物理勘查技術(shù)包括勘探技術(shù)、探測技術(shù)，其中探測技術(shù)主要研究地球物理結(jié)構(gòu)、地層分布、礦物沉積等內(nèi)容，而勘探技術(shù)主要研究地質(zhì)模型、地質(zhì)分布等內(nèi)容。因此在復雜地質(zhì)勘查過程中，應用地球物理勘查技術(shù)可以達到地質(zhì)勘查目的，具有實際應用價值和意義。

1 地理物理勘查技術(shù)相關(guān)概述

地球物理勘查技術(shù)是基于地球物理學對物理場的變化情況和分布特征進行測量和觀察，進而探究地球構(gòu)成元素以及空間中的各種物質(zhì)構(gòu)造和演變過程，并分析其中的現(xiàn)象以及變化規(guī)律，進而間接勘查出所處地區(qū)的周邊環(huán)境變化和資源情況，并檢測自然地質(zhì)災害[1]。

地球物理勘查技術(shù)包括重力勘查、磁法勘查、地震勘查、電法勘查等方法，其中重力勘查比較常用，其是使用精密測量儀器勘查地質(zhì)底層巖石中的巖礦石體重力變化和密度變化，進而分析該區(qū)域地質(zhì)情況及構(gòu)造分布，廣泛應用在斷裂劃分、巖漿巖體、有色金屬等勘測中。磁法勘查是采用磁力設(shè)備根據(jù)自然界石頭的磁性差異分析不同磁場變化，主要用于勘查地質(zhì)問題以及資源，操作簡便，也可以應用在航空領(lǐng)域中全面掃描磁場情況，確保航行安全順利[2]。地震勘查是通過對不同地質(zhì)層的密度彈性波組進行檢測，勘查地質(zhì)層所傳達的信號和電波，進而分析地下地質(zhì)體情況，可以有效的勘查煤炭資源和石油資源，主要采用高分辨成像技術(shù)建立地震三維模型呈現(xiàn)立體圖像進行數(shù)據(jù)及圖像處理。電法勘查是利用電法儀器通過地面常規(guī)電法勘探、航空電法、直流電法等方法來勘查地下地質(zhì)體情況，其中直流電法的勘查結(jié)果相對精準，主要用于勘查水文地質(zhì)情況，但是應用前需要探查清楚區(qū)域的地形情況[3]。

2 復雜地質(zhì)勘查中應用地球物理勘查技術(shù)作用

2.1 提高勘查精確性

地球物理勘查技術(shù)可以利用數(shù)據(jù)收集和剖析技術(shù)等獲取復雜地質(zhì)勘查的參數(shù)信息，從該技術(shù)整體發(fā)展情況可以看出，現(xiàn)代勘查裝置能夠?qū)碗s地質(zhì)情況進行測量，進而滿足地質(zhì)參數(shù)信息采集的需求和標準，這也是提高復雜地質(zhì)勘查現(xiàn)場作業(yè)精度的重點。地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜性比較突出，傳統(tǒng)勘查作業(yè)一般通過一些簡單的地面勘查和技術(shù)員的經(jīng)驗進行勘查，其精確性無法得到有效保證[4]。同時，傳統(tǒng)勘查技術(shù)的數(shù)據(jù)獲取方面比較滯后，參數(shù)精度很難得到保障，由于復雜地質(zhì)勘查現(xiàn)場需要收集大量的參數(shù)信息，導致剖析難度比較大，對作業(yè)精度產(chǎn)生影響。但是地球物理勘查作業(yè)可以使用現(xiàn)代測量裝置來獲得勘查數(shù)據(jù)，這種勘查技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)更加高效也更加全面，可以為復雜地質(zhì)環(huán)境實現(xiàn)高精度勘查提供保障。

2.2 提高勘查效率

復雜地質(zhì)勘查過程中，一般需要對復雜地質(zhì)構(gòu)造、巖性以及化學物理等特性進行仔細剖析，確保復雜地質(zhì)勘查效果。傳統(tǒng)勘查技術(shù)一般需要勘查人員經(jīng)驗豐富，由于勘查經(jīng)驗的差異導致勘查效率不高。而在地球物理勘查技術(shù)中，利用現(xiàn)代化設(shè)備、計算機、人工智能等先進技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)全面、準確，可以實現(xiàn)圖像轉(zhuǎn)換，做到勘查結(jié)果的可視化，也可以迅速轉(zhuǎn)化所采集的數(shù)據(jù)并對其進行計算分析后得到清晰的地質(zhì)結(jié)構(gòu)空間，進而提高復雜地質(zhì)勘查工作效率[5]。

2.3 提高勘查安全性

復雜性地質(zhì)勘查一般地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復雜，勘查作業(yè)過程中如果發(fā)生不夠準確的勘查活動會導致勘查事故出現(xiàn)。而地球物理勘查技術(shù)可以在地質(zhì)勘查作業(yè)開展前使用高精度電阻率方式對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行掃描探測，以便初步了解勘查地質(zhì)情況，對比勘查作業(yè)活動后可以分析其中可能會導致地質(zhì)災害的因素，并對其進行合理布局和安排，確定復雜地質(zhì)勘查方案后進行正式的地質(zhì)勘查工作，提高地質(zhì)勘查安全性[6]。

3 復雜地質(zhì)勘查中地球物理勘查技術(shù)具體應用

3.1 探礦工程應用

在復雜地質(zhì)環(huán)境中，探究探礦工程實踐的有效方式在于坑探和鉆探，一定情況下探礦工程更傾向于探測礦體厚度、實際構(gòu)造、礦石結(jié)構(gòu)和品質(zhì)等情況，而鉆探則具有迅速探測和短時間作業(yè)的優(yōu)勢。隨著鉆探技術(shù)發(fā)展，巖芯鉆探過程中又應用了繩索取芯得鉆探形式，同時與復雜性巖石層、沖擊回轉(zhuǎn)、定向等鉆探技術(shù)結(jié)合起來應用效果比較明顯，可以用于勘查極地、深海、建筑基礎(chǔ)、地基等領(lǐng)域中[7]。坑探可以直接將礦產(chǎn)主體揭露出來，同時直接顯示出來礦體形態(tài)和變化特征，但是作業(yè)時間比較長，勘查成本比較大，必須要注重巖芯采取率等多項保障。

3.2 地球化學測量應用

在復雜地質(zhì)環(huán)境情況下還可以利用地球化學測量手段進行勘測，也就是收集地下及地表水、植物、河流沉淀物、土壤、巖石等介質(zhì)數(shù)據(jù)，深入剖析化學靶元素，找出其中的分布異常情況，同時確定原生暈和次生暈，進而探測得到礦床探測區(qū)域的異常區(qū)和找礦部位縮減情況，可以有效探測圈定礦產(chǎn)范圍[8]。

3.3 地質(zhì)遙感測量應用

地質(zhì)遙感測量一般是采用先進的遙感技術(shù)，探究地質(zhì)運動規(guī)律，是一種資源探測和地質(zhì)調(diào)查的技術(shù)方式。從宏觀層面來講，地質(zhì)遙感測量可有效獲取地質(zhì)信息，其原理是根據(jù)不同地質(zhì)體和部分地質(zhì)現(xiàn)象做出的電磁波輻射反應，并結(jié)合地質(zhì)參數(shù)及其他信息來判斷某一區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)情況。地質(zhì)遙感測量在一定程度上具有測量迅速、調(diào)查范圍大、不受地面限制、項目成本低等優(yōu)勢。地質(zhì)遙感測量還可以明確勘查重點工作區(qū)域，并根據(jù)地形標定合理劃分地球化學測線部位，以便后期勘查工作順利進行，并得到精確性勘查設(shè)計[9]。

3.4 航空物探測量應用

復雜地質(zhì)環(huán)境下，物體勘測現(xiàn)場作業(yè)一般會受到一定程度的限制，但是航空物探的固體勘查方式一般在復雜地質(zhì)環(huán)境中應用比較突出，這是由于測量設(shè)備安裝在航空設(shè)備上，可以對距離地面一定高度的靶區(qū)進行測量，不會影響周邊地形地貌，利用特定技術(shù)來過濾掉外界環(huán)境對物體勘查操作場所所產(chǎn)生的影響，是當前復雜地形地貌勘查環(huán)境中普遍使用的一種現(xiàn)代化勘查技術(shù)。

3.5 巖溶勘查應用

在勘查巖溶工程復雜地質(zhì)環(huán)境時，應用地球物理勘查技術(shù)，可以獲取準確的地質(zhì)勘查信息，以便了解巖溶工程現(xiàn)場區(qū)域設(shè)計地質(zhì)情況。而在實際勘查過程中，基于地球物理原理根據(jù)巖石性質(zhì)及其密度等物理因素，利用精密儀器對巖溶工程區(qū)域地質(zhì)情況和水文情況進行深入勘查，使勘查工作更加精確，進而提高巖溶工程地質(zhì)勘查的完成效率。

3.6 地質(zhì)災害勘查應用

在地質(zhì)災害勘查過程中采用地球物理勘查技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，采用高密度電阻率法，該方法是基于電阻率方法變化而來的，靈活應用裝置系數(shù)可以應對不同地質(zhì)問題篩選不同裝置，數(shù)據(jù)量比較大，攜帶了大量的地質(zhì)信息，計算相對容易，技術(shù)人員采用該方法可以勘查滑坡坍塌、海水入侵等災害。通過對比不同時間段的電阻率、剖面情況可以分析滑坡體的含水劑量變化情況，得到滑坡變化具體信息。高密度電阻率法是根據(jù)地質(zhì)構(gòu)成的物質(zhì)導電、介電和電磁感應等電磁性質(zhì)的不同來分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是一種物理勘測的方式之一，主要應用精密探測設(shè)備勘查并分析區(qū)域電場和磁場情況，進而得到電磁場變化規(guī)律。第二，地質(zhì)雷達方法。該方法可以用于探測簡單土壤和巖石地質(zhì)性質(zhì)，在觀測時采用反射剖面、共中心點、廣角反射和折射等模式，其中常用模式為反射剖面，主要用于調(diào)查地裂縫、巖溶坍塌、滑坡等地質(zhì)災害，也可以用于調(diào)查城市地質(zhì)斷裂、管線等。在實際勘測過程中，通過檢測大地信號受阻對衰減情況進行分析，確定電性差異特征體邊界進而對導電異常體進行確定，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其對地表和地下條件并不會產(chǎn)生破壞，也能夠在各種噪聲環(huán)境下工作，具有良好的分辨能力[10]。另外，地質(zhì)雷達可以用于勘查滑坡、泥石流、崩塌和地質(zhì)塌陷等領(lǐng)域，也能夠勘查滑坡體和泥石流形態(tài)。第三，電法勘查，該方法是利用地質(zhì)構(gòu)成物質(zhì)的導電、介電和電磁感應差異來分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地球物理勘查技術(shù)，通過精密探測設(shè)備來勘查區(qū)域電場和磁場，及時發(fā)現(xiàn)電場變化規(guī)律和特征，進而根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來總結(jié)規(guī)律特征，及時發(fā)現(xiàn)地域地質(zhì)災害并進行科學預防，促進人類地質(zhì)災害勘查得發(fā)展，如圖1所示為該方法的應用原理。

圖1 電法勘查應用原理

4 復雜地質(zhì)勘查中地球物理勘查技術(shù)合理應用建議

4.1 嚴格遵循勘查規(guī)范

首先，在復雜地質(zhì)勘查過程中先要考慮好勘查區(qū)域地質(zhì)情況和人文環(huán)境等基本情況，確保勘查工作有序穩(wěn)定，同時需要結(jié)合國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展需求和社會需求統(tǒng)籌安排地質(zhì)勘查工作，促使地質(zhì)勘查工作科學合理實施。對此，在應用地球物理勘查技術(shù)時，需要遵循勘查原則開展相應的勘查工作。其次，地質(zhì)勘查過程中各種因素影響導致勘查工作實施無法得到保證，為了能夠提高地質(zhì)勘查工作質(zhì)量，需要拓展地質(zhì)勘查領(lǐng)域，并延伸勘查工作廣度和深度，尤其是在社會經(jīng)濟發(fā)展背景下，對于地質(zhì)勘查工作要求更高，因此只要拓寬勘查范圍，這對于拓寬服務領(lǐng)域來說具有積極作用。而技術(shù)人員則需要在操作地球物理勘查技術(shù)時遵循拓展性原則。最后，在地質(zhì)勘查過程中，工作質(zhì)量和工作效率都十分重要，因此采用先進科技方式可以提高勘查質(zhì)量和效率，這也能夠促進地質(zhì)勘查工作發(fā)展。當前科技進步迅速，信息資源是日常生產(chǎn)生活重要部分，因此在地質(zhì)勘查時可以直接結(jié)合各種先進科技建立健全地質(zhì)勘查綜合體系，同時隨著信息化不斷發(fā)展，勘查技術(shù)人員綜合素質(zhì)和能力也需要提高，這樣才能夠保障地球物理勘查技術(shù)應用效果。在此過程中，地球物理勘查技術(shù)實際應用過程中，技術(shù)人員需要遵循創(chuàng)新性原則。

4.2 合理化建議

首先，合理選擇地球物質(zhì)勘查方法?？辈榧夹g(shù)人員需要根據(jù)不同礦產(chǎn)類型選擇合適的地球物理勘查方法，將其作用充分發(fā)揮出來，使勘查操作更加有效可靠。通過選擇合適的地球物理勘查方法確保各項工作能夠在復雜地質(zhì)環(huán)境勘查過程中順利執(zhí)行，避免出現(xiàn)由于方法選擇不當而導致的質(zhì)量及安全問題。

其次，落實好前期準備工作。技術(shù)人員在復雜地質(zhì)環(huán)境勘查前期利用地球物理勘查技術(shù)之前需要做好相應的準備工作，全面分析好地質(zhì)環(huán)境情況，并準備好所需儀器設(shè)備，對設(shè)備外觀和性能進行全面測試，以保證勘查過程順利進行，將地球物理勘查技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

最后，規(guī)范勘查流程。地質(zhì)勘查相關(guān)職能部門需要建立健全相關(guān)法律法規(guī)和各種標準，對勘查工作進行有效約束，并規(guī)范勘查操作流程的同時使地球物理勘查技術(shù)能夠為復雜地質(zhì)環(huán)境勘查作業(yè)提供保障。另外，復雜地質(zhì)勘查活動具有全面性和系統(tǒng)性特征，專業(yè)程度較高，因此需要根據(jù)地質(zhì)勘查和礦產(chǎn)資源勘查規(guī)律以及要求完成勘查目標和勘查任務。但是實際操作時還需要注意地質(zhì)勘查過程中所受到的區(qū)域地質(zhì)情況和生態(tài)環(huán)境的影響。勘查技術(shù)使用時不僅需要考慮技術(shù)本身優(yōu)劣勢，還需要考慮勘查區(qū)域情況，例如水文、人文、生態(tài)地質(zhì)等環(huán)境的復雜性，使地質(zhì)勘查工作能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展[11]。而在地質(zhì)勘查過程中，通過實施風險等級綜合評估和地質(zhì)勘查規(guī)劃工作拓展勘查參與人員，加強各組織之間的溝通交流，共擔風險，提高勘查效率。在具體實施時明確不同組織的勘查責任，提高勘查工作整體質(zhì)量。通過創(chuàng)新和優(yōu)化地質(zhì)勘查技術(shù)，可以提高勘查準確性，在應用地球物理勘查技術(shù)時，還需要引進更多先進技術(shù)和設(shè)備，并創(chuàng)新地質(zhì)勘查技術(shù)類型，使地質(zhì)勘查技術(shù)實現(xiàn)綜合發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，在地質(zhì)勘查過程中，地球物理勘查技術(shù)類型比較多，其憑借著不同的優(yōu)勢可以提高勘查精度和效率，保證勘查更具有效性，因此在復雜地質(zhì)勘查中應用地球物理勘查技術(shù)優(yōu)勢明顯，在此過程中根據(jù)不同需求將地球物質(zhì)勘查技術(shù)用于探礦工程、地球化學測量、航空物探、地質(zhì)遙感、巖溶勘查、地質(zhì)災害勘查等工作中。而在應用該技術(shù)時，需要勘查技術(shù)人員不斷豐富自身專業(yè)知識和實操經(jīng)驗并結(jié)合具體勘查情況和勘查原則不斷完善地球物質(zhì)勘查技術(shù)，遵循勘查規(guī)律，并與地質(zhì)勘查科技要求結(jié)合起來進行風險等級綜合評估，有效規(guī)范勘查報告，加強溝通交流，促使復雜地質(zhì)勘查工作能夠順利完成。