地球物理勘探技术的发展与应用

GWQ地球物理勘探技术存在的问题与发展趋势探析

[摘要]随着世界上其他工业化国家应用地球物理学发展，我国的物探事业也逐渐形成并发展起来。解放前仅有少数地球物理学家如李善邦、顾功叙、翁文波等在已知矿区进行过零星的重力、磁法、电法的试验研究工作，而且规模较小。建国后，为满足经济建设对矿产资源的迫切需求，各种地球物理勘探方法得到了突飞猛进的发展，取得了大量的成果，有力的支援了国民经济建设，随着工农业和建设事业进一步发展，又促进了应用地球物理学在水文、工程、环境、考古、军事等方面的应用，发挥着不可缺少的、越来越重要的作用，在广泛领域的中成为可以信赖的有效工具。因此，研究地球物理勘探技术存在的问题与发展趋势具有重大的现实意义。

[关键字]地球物理 勘探技术 问题 发展趋势

0 引言

应用地球物理学是一门较新的技术领域，在矿床勘探中采用专门的仪器只有一百多年的历史。1870年，瑞典人泰朗和铁贝尔制成了寻找磁铁矿用的所谓“万能磁力仪”，标志着应用地球物理学开始形成。电法勘探工作最早是19世纪初英国人P.佛克斯在已知矿体上观测到了自然电场，电阻率法始于1893年在已知矿体上观测到电阻率异常，以后又相继发展了激发极化法、电磁感应法等分支方法。地震勘探开始于20世纪初，前苏联在相关理论方面取得了成功。 1940年出现多道仪器，并且仪器道数在以后不断增加，地震勘探的理论方法、技术装备都得到了高速发展。

1 地球物理勘探技术概述

1.1 地球物理勘探

地球物理勘探，是以不同岩（矿）石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律，借以实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。也称勘探地球物理（学），简称物探。

应用地球物理（学）是与理论地球物理学相对应的应用学科，过去被认为等同于勘探地球物理，随着地球物理技术在矿产资源勘探以外的应用，其应用领域已扩展到工程、环境、军事、考古等领域。

地球物理场是指存在于地球周围（或内部）的具有物理作用的空间，可以是天然存在，也可以是人工建立的。

・９０・　科技论坛　浅议地球物理勘探技术存在的问题与发展趋势　王玉玫　（黑龙江省地球物理勘察院，黑龙江哈尔滨１５００３６）　摘要：作者结合自身的工作经验，介绍地球物理勘探技术存在的问题，本文主要介绍物探在我国资源、环境与工程领域中的应用，　提高微弱地球物理信号采集与处理水平，非均匀地质体的探测与描述，综合利用多种信息，减少地球物理反问矗的多解性。最后总结了地　球物理勘探的相关理论和发展趋势，并描述现今新技术的应用。　关键词：地球物理；存在问题；发展趋势　随着国民经济建设的发展，物探在我国资源、环境与工程领域中的　应用越来越广泛。物探在满足我国资源、环境与工程领域中的需求方面　做出了重要贡献，随着国民经济建设的发展，其作用越来越重要。　１提高微弱地球物理信号采集与处理水平　地球物理勘探技术是依据对观测的地球物理场数据的分析来实现　探测目的的。因此，数据采集是地球物理工作的基础。历史的发展充分说　明，数据采集精度的提高，使得地球物理探测的应用效果、应用范围不断　扩大。例如重力仪的精度从２Ｏ世纪５０年代的（ｎ２一ｎ４）术１　０－５ｍ／Ｓ　提高　到目前的（ｏ．ｏｌ一０．０　１０　ｍ／ｓ：使得重力勘探的能力和应用范围大大加　强和拓宽。地球物理方法和理论的进展，需要数据采集技术的进步作保　证才能得以实现。世界上所有地球物理技术发达的国家。都有强大的仪　器研究与制造业做后盾。为了使我国地球物理工作的发展居于世界先进　水平．也必然要加强仪器的研制。地球物理数据处理的目的是消除各种　干扰因素，突出所需的地质信息这些干扰因素包括：与测量技术有关的　影响因素、环境影响因素以及非研究目标的其他地质因素的影响等。不　同地球物理方法，受各种因素的影响程度不同，因而处理的重点和方法　也不相同。以地震勘探为例，为了提高数据的精度，需要消除近地表因素　对一致陛的影响；为了有效地提高分辨率，需要进行提高信噪比处理；在　反射倾角比饺大时，为了减少空间假频，需要进行道内插处理；为了提高　解释精度，需要进行提高地震数据的保真处理等。　２非均匀地质体的探测与描述　几何形体简单、物ｌ生分布均匀、埋藏深度较浅且易于发现的矿产资　源，今后将越来越少，物探人员面对的将是岩性不均匀、结构与构造复　杂、物理陛质在纵向和横向上均有较大变化，并且埋藏较深、地质条件复　杂的勘探对象。为了查明空间上不均匀变化的对象，必须获得足够的能　表征地下内部结构和性质的参数，才有可能比饺细致地勾画出对象的复　杂特征。所谓足够的参数，一是指参数的种类，二是指每种参数的数量。　为了清晰显示研究对象的空间特征，近２０年来各种物理场的成像研究　取得很大进展，包括地震波成像、电磁波成像和位场成像等。随着数据采　集技术的改进，直流电阻率法成象方法近年来也取得了一些进展。在理　论上，直流电阻率法成象与地震波和电磁波成象方法不同，直流电场由　拉普拉斯方程描述。由于直流电阻率法观测设备与野外作业方法简单、　勘探深度较大，因此在油气勘探、金属矿勘探和工程勘查中应用前景更　广阔。地球物理对复杂对象的探测，是在计算机技术迅猛发展的带动下　才得以实现的。成像技术的特点是未知数多，观测数据量大，只有观测信　息对每个未知数的覆盖次数足够多，才能使解出的未知数比较可靠。同　样，地球物理勘探结果可视化的需求也推动了计算机技术的进步，并且　计算机将在今后的地球物理数据的运算中起主要作用。　３综合利用多种信息，减少地球物理反问矗的多解性　地球物理勘探是通过在地表、空中或井下局部地球物理场的观测结　果，去分析推断地下不能直接观测部分物质的性质和形态。由于物质形　态和性质变化对地球物理场影响的等效现象，使得反问题解答不唯一。　如果再考虑观测误差和干扰等因素的影响，以及描述物理场的数学表达　和计算方法的不精细，问题　步复杂化。从某种意义上讲，地球物理　探’坝０技术就是围绕着如何减　ｌ　多解陛的影响，给出更可靠的地质答案这　一目的向前发展的。今后仍将沿这个方向继续前进。地球物理探测的对　象越复杂，表征其ｌ生质、结构和构造的变数越多。另外，不同的地质对象　可能具有某些相同的物理『生质。因此，为准确描述—个复杂的探浈４对象，　或区分不同的研究对象，都应该综合利用多种信息，这已成为广大研究　人员的共识。例如在油气勘探中，除地震、测井数据综合外，综合使用其　他勘探数据，如重磁勘探和电法勘探数据，在处理复杂地质条件的问题　时，也是非常重要的。随着多种信息综合应用的进展，油气勘探研究思路　也在发生变化。油储地球物理的发展就是—个很好的说明。可以预计，随　着复杂探测对象的不断出现，将推动综合信息找矿方法进一步发展。同　时，将推动下列兀介方面的研究向前发展。　３．１新方法和新参数的探索。地球物理勘探理论和方法在客观需要　的推动下，始终是在不断完善已有方法和探索新的方法两个方面同时前　进的。新的物理参数的应用，将减少多解Ｉ生的影响，例如，当地震波被利　用之后，通过纵横波综合利用，大大减少了对岩性判断的不确定性。地震　勘探中对多波多分量的研究，电法勘探中地电化学法和电磙导弹的研　究，以及震电效应和震磁效应的研究等，都是为探索新方法和新参数所　做努力的一部分。当地耐物理数据中不含有足够的地质信息时，只依靠　数据处理是达不到目的的，必须增加新的物陆参数以补充和丰富地球物　理数据中携带的地质信息，再通过适当的数据处理方法才有可能获得可　靠的地质结论。　３．２正反演方法的改进。地质现象十分复杂，翼物理场特征的势．学表　述不够准确，往往是造成正反演不准确的原因。例如，—个非线性问题，　往往由于　除当的用线性近似处理，得不到好的结果。因此，地球物理工　作者应不断吸收数学等相关学科的最新成果，来改进地球物理正反演方　法，以取得可靠的地质效果。　３－３多参数联合反演。对同—研究对象的两种以上物理场的观测结　果，或同一种物性参数两种以上不同观测方式得到的结果进行联合反　演，是减小解非唯一陛影响的有效途径之一。　３４数据综合管理。为了有效地实现多种信皂、综合应用，数据的综合　管理是关键因素之一。地球物理与地质数据类型的多样ｌ生和数据量的不　断增大，使得数据管理的任务更加复杂。为了能有效地存储和管理大量　的勘探数据，提出了数据仓　若概念，以便为多种数据集成创造条件。　结束语　综上所述，通过对地球物理勘技术的研究和分析，总结了地球物理　勘探的相关理论和发展趋势，说明了地球物理勘探正应用于地球空间数　据采集和各个行业，是地学发展的重要学科。　参考文献　［１】于克君，汤振清．地热勘探中综合地球物理勘探方法运用探讨『ｑ冲国　西部地热资源开发战略研究论文集，２００１．　［２］张爱敏．采区高分辨率三维地震勘探『Ｍ１．徐州：中国矿业大学出版社．　１９９７：６５－６６　【３Ｊ王言剑．采区三维地震勘探的实践与认识叨．煤矿开采，２００７，（２）：１％１９．　『４ｊ卫学忠．煤矿采区三维地震勘探典型失误剖析　煤炭技术，２００８，（３）：　１２１—１２３．　ｆ５］陆基孟她震勘探原理　东营：石油大学出版社，１９９３．９６＿１０Ｑ　【６］黄录基地光　．北京：地震出版社，１９８３：２４－－２９．　ｆ７］吕绍林．地球物理方法预测瓦斯突出研究综述『Ｊｌ焦作工学院学报，　１９９７，１６（２）：９５－１００．　杨建军，吴汉宁，冯兵，等．煤矿采空区探测效果研究　煤田地质与勘　探，２００６，３４（１）：６７－６９．　吴有信，方含珍，潘启章，等．煤矿地质灾害的地球物理特征与勘察实例　册．安全与环境工程，２００３，１０（２）：５３－５＆　作者简介：王玉玫（１９６２一），女，辽宁省建昌县人，现在工作于黑龙江省地球物理勘察院，第十一项目部。

GLOBALCITY

GEOGＲAPHY073浅谈地球物理勘探方法在固体矿产勘查领域的发展

孔繁良

（

新疆地矿局物化探大队，

新疆昌吉831100）

摘要：

文章阐述了在固体矿勘查领域，

地球物理勘探方法的应

用与发展，

着重强调了重磁电震等不同物探方法在固体矿勘查

领域起到的作用及应用效果，

并对未来的发展趋势进行了

展望。

关键词：

地球物理；

固体矿产；

勘探方法；

发展应用

1．

概述

随着近年来经济的高速发展和科学技术的快速进步，

机械

化的应用和普及程度也越来越高。

尤其是电子工业的异军突

起，

以及电子计算机技术、

航空航天技术的进步与提高，

极大

的丰富了地球物理勘探的方法和手段，

使其获得了前所未有的

发展。

一方面，

有关地球物理勘探的各种新的理论和方法不断

涌现，

另一方面，

地球物理反演理论、

算法得到了完善和提

高，

并在反演软件中得以实现。

既有各种反演方法的数学公式

推导，

又有物理概念分析，

易于理解和掌握，

具有较强的理论

性和实用性。

同时，

重磁电震、

测井及放射性勘探等地球物理

方法技术，

在固体勘查实践中发挥了积极的作用，

为固体矿产

资源相关问题的解决提供了强有力的支持。

在深部地质、

地球

物理环境越来越复杂的条件下，

基于重磁电震的综合地球物理

勘探方法，

有着极佳的应用效果，

在寻找固体矿产的实践中取

得了骄人的成绩。

2．

地球物理勘探方法在固体矿产勘查领域的发展与应用

对于深部地球的探测实验，

主要采用综合地球物理勘查的

方法进行研究，

能够实现对地下的地质结构以及构造特征的充

分揭示，

获得更为准确的探测结果。

随着近年来科学技术水平

的不断发展，

基于重磁电震技术的综合地球物理勘探方法也取

得了长足的进步，

逐步朝着高精度、

高分辨率、

大深度、

三维

立体的综合方向发展。

不仅在数据采集与数据校正方面有了显

著的提升，

在三维反演技术等领域也实现了较大的突破［1］

。

总

体来说，

电磁三维联合反演技术，

逐步走向了规范化、

成熟化

的发展之路。

与此同时，

快速优化算法的发展还处于相对初级

的阶段，

在电法、

磁法、

地球物理勘探技术在油气勘查中的应用研究

说到能源，我们很容易就能想到石油和天然气。这两种能源不仅在日常生活中有着广泛而重要的应用，而且也对国家经济和社会发展起到极为重要的支撑作用。因此，如何高效地开发和利用这两种能源，成为了各个国家和企业追求的目标。然而，油气的储量和分布都十分难以预测，因此寻找有效的勘查手段，就成了提高开发成功率和减少资源浪费的关键。而地球物理勘探技术就是一种在油气勘查中被广泛应用的技术。

什么是地球物理勘探技术？

地球物理勘探技术是指利用物理学原理对地球内部的物理性质进行探测和分析，以进一步了解地球结构和地质构造，找寻地下矿产资源的一种技术。通过地球物理勘探技术，可以探测到地下水、岩石层、地下空洞、钠硫湖盆等地下矿产资源以及油气藏，为地矿资源的开发和利用提供技术支持。

在油气勘查中，地球物理勘探技术常用的手段主要有地震勘探、电测勘探、重力勘探和磁测勘探几种。

地震勘探

地震勘探是最广泛应用的一种地球物理勘探手段。地震勘探是通过引爆地面炸药或者震源器，然后利用地震波反射或折射原理分析地下构造的方法。通过地震勘探技术，可以准确勘探到油气藏的节理、岩性、分布、厚度以及形态等信息。但是地震勘探也存在着离散性、信号能量弱和识别效果不一等缺点，需要通过数值模拟和现场勘查等手段进行验证。

电测勘探

电测勘探是利用固定电流，测量电场特性，分析不同物质的导电性质（包括矿物、岩石、土壤等）并拟合地下构造的一种方法。电测勘探技术可以探测到油藏中含有矿化水的地层以及含有水分的地层，而且电测勘探具有非破坏性且全方位探测的优点，菜对浅层、中度深层的地下构造具有很高的探测率，因此被广泛应用于油气探测中。

重力勘探

重力勘探是利用重力场变化的方法来勘探油气藏的一种技术。重力勘探可用于测量地表下物质的密度变化和油气藏空洞的密度变化，从而推测出油气藏在地下的位置、规模、形态和分布等信息。而且重力勘探不受地质构造特别影响，可用于深层和浅层细节的探测，因此十分适用于海上油气勘探和深度油气勘探中。