电磁法地球物理观察仪器的现况与发展v1.0概况
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地球物理勘探技术的发展现状及应用探究地球物理勘探技术是一种以地球物理学原理为基础,应用物理学、数学、计算机科学等学科的相关技术,对地下地质构造和矿产资源进行预测、探测和评价的一种技术。
随着科技的不断进步和技术的不断创新,地球物理勘探技术在矿产勘探、地质灾害监测、地下水资源开发等领域得到了广泛应用,并取得了许多重要成果。
地球物理勘探技术的发展可以分为三个阶段:传统技术阶段、数字化技术阶段和多物理场综合勘探技术阶段。
传统技术阶段主要以重力、磁法、电法、地震勘探、电磁法和钻探为主要手段。
这些技术的最大特点是单一性和低效性。
在这个阶段内,勘探领域主要以单项技术为依据,具有一定的勘探深度和探测能力,但缺乏全方位、全面性的资料,导致勘探成果水平不高。
数字化技术阶段主要在上世纪末和本世纪初开始,采用计算机技术、自动化技术、高精度仪器仪表和卫星遥感技术等,为勘探技术的进步带来了巨大的推动作用。
大量开发数字化勘探仪器和设备是这个阶段的最重要成果。
重力、磁法、电法、地震勘探、电磁法勘探技术等都有很大的提高。
在勘探的采集、处理、解释、评价等方面,数字化技术得到了广泛应用。
多物理场综合勘探技术阶段主要是在数字化技术阶段的基础上发展起来的,勘探解释是体系最复杂、综合精度最高、实用最广的一环。
它在传统勘探方法的基础上,加入了多种物理场手段的融合,从而取得了很大的进步。
综合物理场勘探技术的好处是可以处理不同的物理场数据,从而形成相对可靠的地质图像。
现在,地球物理勘探技术主要应用于以下方面:1、矿产勘探:地球物理勘探技术为矿物勘探提供了可靠的数据,并为提高矿产勘探效率、降低勘探成本发挥了重要作用。
2、地质灾害监测:地球物理勘探技术可以对地质灾害进行准确的监测和预警,减少人类财产和人员伤亡,同时保护自然环境。
3、地下水资源开发:地球物理勘探技术可以预测和发现地下水资源,提高地下水开发率和利用效率。
4、建筑工程勘测:地球物理勘探技术可以对建筑物周围的地下水位和地下构造进行探测,为工程的规划和设计提供依据。
地球物理勘探技术的现状与未来地球物理勘探技术是指用物理学原理研究地球内部结构和性质,从而揭示地下矿产资源、水资源、地热能等自然资源的储量、分布和性质的一种勘探方法。
随着社会经济发展进入新时代,人类对于地球物质资源的需求越发迫切,尤其是在环保、节能、新能源等领域的应用需求中,地球物理勘探技术的作用愈发凸显。
本文将对地球物理勘探技术的现状与未来进行探讨。
地球物理勘探技术底层原理及技术现状地球物理勘探技术有许多不同的方法,包括重力测量、磁力测量、地震勘探、电磁法勘探、辐射探测和测井等。
这些方法各有优缺点,也各有适用范围。
在应用时需要综合运用,以达到最佳勘探效果。
一、重力测量重力测量是指通过测量地球不同位置的差异重力场变化来研究地球内部结构、性质和介质变化等信息。
由于地球不同地方的重力场受到的物理因素影响不同,这就使得地球上不同区域的重力场强度存在差异。
在重力场强度异常区域进行测量,可以发掘地球内部盆地、岩石构造变化等信息。
重力测量主要应用于大型地球物质构造的研究,如大型火山构造、或者超大型盆地等。
同时也在建筑、工程测量等领域得到广泛应用。
二、磁力测量磁力测量是指通过对磁场的测量,研究地球内部透磁性变化的一种物理勘探方法。
磁场是由地球内部铁、镍等有磁性物质的组合所形成,通过对地球磁性场的研究,可以揭示地球内部的物理结构、性质以及区域性的地质构造特征。
磁力测量技术在地质勘探中已经得到了很好的应用。
例如在预测矿体和油藏位置时,通过测量目标区域内的磁性异常区域,对于寻找和确定矿体和油藏的位置提供了重要的信息。
三、地震勘探地震勘探是利用地震波在介质中传播的特性,从而研究地下地质构造以及地质界面的一种方法。
地震波的传播路径和速度受到地下地质构造和介质及物理参数等的影响,因此,通过采集地震波并解译地震波传播路径和速度的变化,可以研究地下地质构造和存在的物质。
地震勘探是应用最广泛、效果最好的勘探方法之一。
地震勘探可以区分岩性、描述地层、关联结构、揭示构造以及详细描述矿体、油藏等地下介质的变化。
地球物理仪器现状地球物理仪器是地球物理学研究中不可或缺的工具,它们能够帮助科学家们获取地球内部结构、地壳变形、地震活动等关键信息。
随着科技的发展,地球物理仪器也在不断更新和改进,以满足对地球深处的认识和探索的需求。
地球物理仪器的发展可以追溯到19世纪末,当时地震仪和重力仪成为最早应用的工具。
随着时间的推移,地震仪逐渐发展成为现代地震仪器,能够准确记录地震波及其传播路径,帮助地震学家研究地震活动的成因和规律。
而重力仪则能够测量地球表面的重力场强度,从而推测地下的密度分布和构造特征。
除了地震仪和重力仪,地球物理仪器的种类还包括磁力计、电阻率仪、地电仪、地磁仪等等。
磁力计可以测量地球表面的磁场强度和方向,帮助地球物理学家研究地球的磁场变化和地磁活动。
电阻率仪则能够测量地下材料的电阻率,从而推断地下岩石和流体的性质和分布。
地电仪则可以测量地下的电场强度,用于研究地下水的分布和地下构造。
地磁仪则用于测量地球磁场的强度和方向,帮助研究地球的磁场变化和地磁活动。
随着科技的进步,地球物理仪器也在不断更新和改进。
现代的地震仪器已经能够实时监测地震活动,并快速传递相关信息,以便人们采取及时的防灾措施。
重力仪则在精度和灵敏度上得到了提高,能够更准确地测量地球表面的重力场强度。
磁力计、电阻率仪、地电仪和地磁仪也都在技术上得到了改进,从而提高了测量精度和数据采集的效率。
除了以上提到的基本地球物理仪器,还有一些高级仪器和技术被广泛应用于地球物理学的研究中。
比如地震勘探中的地震探头,能够通过发送地震波并接收反射波来研究地下的岩层和构造;地电阻率成像技术则能够通过测量不同位置的电阻率来绘制地下岩石和流体的分布图像。
这些仪器和技术的应用,为地球物理学研究提供了更为精细和全面的数据。
然而,地球物理仪器的发展和应用仍然面临一些挑战。
首先,地球物理仪器的成本较高,限制了其在一些地区和机构的应用。
其次,地球物理仪器在复杂地质环境下的应用仍然存在一定的困难,需要更加精确的校准和处理方法。
地球物理探测技术的发展现状地球物理探测技术是指利用物理学原理,通过对地球物质内部的介质性质分布特征和变化规律的观测和分析,了解地球内部构造、物质组成和变化过程的一种技术。
目前,地球物理探测技术已经成为一种重要的科学研究和资源勘探手段,被广泛应用于地质、地球物理、地球化学、环境科学等领域。
地球物理探测技术主要有电磁法、重力法、磁法、地震勘探等多种。
其中,电磁法在地下水勘探、矿产勘探、环境监测和工程地质等领域应用广泛。
重力法主要应用于勘探地下油气资源,了解地球内部密度分布情况。
磁法则主要应用于矿产和地质勘探;而地震勘探则主要用于勘探石油等油气资源,以及了解地球内部构造和变化规律等。
电磁法在地球物理勘探中应用较广,特别是反演算法和数据处理技术的不断发展,使得电磁法在勘探深部地下资源、水文地质、环境管理等领域得到了广泛的应用。
电磁法的采集仪器和测量手段在不断改进和升级,从传统的感应式电磁测量,到脉冲式、直流、交流四极系、矩铁矢量分析等多种方法,为深入探寻地球内部提供了更多的手段和途径。
在地震勘探中,地震技术的应用也随着技术和设备的不断进步而得到改善和升级。
目前,地震勘探技术在勘探油气资源等领域仍处于核心地位。
传统的地震探测方法主要是使用地震仪来记录地震波传播过程中的信息,但是这种方法易受到地震波的干扰和噪音的影响。
随着技术的进步,地震采集仪器和数据处理技术得到了大幅度的改进和提高,例如,介质成像技术、反演算法等技术在地震探测中的应用,对勘探难题的解决起到了重要的作用。
除此之外,我国近年来在地球物理探测技术领域也取得了一些重要的成果。
例如,中国地震局开展了多项地震科学研究项目,包括实施了中国地震台网工程计划、地震预警系统等项目,提高了中国地震监测能力和预警能力。
同时,中国科学院等科研机构还开展了众多地球物理勘探项目,加快了中国地球物理探测技术的发展。
此外,我国还在推进深海勘探和天文物理等领域的研究和应用。
地球物理勘探技术的发展现状与趋势地球物理勘探技术是指利用地球物理学原理和方法,对地球内部结构、地壳构造、地下资源等进行探测、分析和研究的技术,这项技术在石油、矿产资源勘探、地震监测等领域得到广泛应用。
近年来,随着科技的不断进步,地球物理勘探技术也在不断发展,取得了一系列重要的成果,形成了一些新的趋势和发展方向。
一、地球物理勘探技术的发展现状1. 重力勘探技术重力勘探技术是指利用重力场的变化来研究地下物质分布和地形状况的一种方法。
它通过测量不同区域的重力场差异,探测出地下岩石的不同密度和形状。
目前,重力勘探技术已经广泛应用于石油勘探、地质灾害预警等领域,成为地球物理勘探技术的一项重要内容。
2. 电磁勘探技术电磁勘探技术是指利用电磁场的变化来探测地下物质特性的一种方法。
它通过测量地下介质中电磁场的变化,推断出地下物质的性质和位置。
目前,电磁勘探技术已经被广泛应用于矿产资源勘探、环境监测等领域,取得了显著的成果。
3. 地震勘探技术地震勘探技术是指利用地震波的传播来探测地球内部结构和地下物质的一种方法。
它通过分析地震波在地下的传播速度、衰减等特征,推断出地下介质的性质和构造情况。
目前,地震勘探技术已经被广泛应用于石油、天然气勘探等领域,是目前最常用的地球物理勘探技术之一。
二、地球物理勘探技术的发展趋势1. 多物理场数据联合多物理场数据联合是指将不同物理探测方法的数据进行结合和分析,从而获得更准确的地下物质分布信息的一种方法。
随着科技的不断进步和算法的不断改进,多物理场数据联合已经成为地球物理探测技术的一个重要趋势。
2. 三维成像技术三维成像技术是指将地下物质的信息以三维的方式进行表达和呈现的一种方法。
它通过将二维数据信息合成为三维结构,提高了勘探数据的可视化程度和空间表达能力,为地球物理勘探技术的不断发展提供了有力的支持。
3. 智能化和自动化智能化和自动化是指利用人工智能、机器学习等技术,实现地球物理勘探过程的智能化和自动化的一种方法。
地球物理勘探技术的发展现状及应用探究地球物理勘探技术是一种应用物理学原理和方法,通过对地球内部结构和性质进行探测,从而为勘探地质资源、地质灾害防治、环境保护等领域提供科学依据。
随着科学技术的不断进步,地球物理勘探技术也在不断发展,应用范围越来越广泛。
本文将从地球物理勘探技术的发展现状和应用探究两个方面进行讨论。
1. 电磁法电磁法是利用地球电磁场在地下传播的特性,通过观测地下电磁场变化来获取地下岩石、矿产等信息的一种勘探方法。
近年来,随着电磁仪器的技术更新和数据处理方法的改进,电磁法在矿产勘探、水资源勘探、地质灾害预测等领域得到了广泛应用。
二、地球物理勘探技术的应用探究1. 能源勘探地球物理勘探技术在能源勘探领域发挥着重要作用。
利用地球物理勘探技术可以探测石油、天然气等化石能源资源的分布情况和储量,为能源勘探提供科学依据。
地球物理勘探技术还可以帮助寻找新的可再生能源资源,如地热能、生物质能等。
2. 矿产勘探地球物理勘探技术在矿产勘探领域也发挥着不可替代的作用。
通过电磁法、重力勘探、地震勘探等技术手段,可以获取矿藏的深部结构和分布情况,为矿产勘探提供了有效手段。
地球物理勘探技术还可以帮助鉴定矿产资源的品质和矿床的规模,为矿产开发提供科学依据。
3. 地质灾害预测地球物理勘探技术在地质灾害预测领域也有重要应用。
利用雷达技术可以检测地下水位和岩层位移情况,从而及时发现滑坡、崩塌等地质灾害隐患。
地球物理勘探技术还可以探测地下水资源分布情况和地下水位变化,为地质灾害预测和防治提供科学依据。
地球物理勘探技术在能源勘探、矿产勘探、地质灾害预测、环境保护等领域发挥着重要作用,并且在不断发展和完善。
随着科学技术的不断进步,相信地球物理勘探技术在未来会有更广阔的应用前景。
地球物理仪器的发展与应用地球物理仪器是研究地球内部结构、地壳运动、地球物质性质以及地震等地球物理学问题的重要工具。
随着科技的不断进步和人类对地球内部的认识的深入,地球物理仪器的发展取得了显著的成果,并且广泛应用于地质勘探、地震监测、环境监测等领域。
一、地球物理仪器的发展历程地球物理仪器的发展可以追溯到19世纪初,当时仪器仅限于简单的地震仪和磁力计。
随着科学研究的深入,地球物理学的发展呈现出爆发式增长。
20世纪初,透射地震仪、重力仪和电磁仪器等开始被广泛使用,为理解地球内部的结构和性质提供了重要手段。
现代地球物理仪器则更加先进,包括全球定位系统(GPS)、测深仪、雷达成像仪和地热仪等。
这些仪器能够高效地采集、记录和分析地球物理数据,为地质勘探和科学研究提供了强有力的支持。
二、地球物理仪器的应用领域1. 地质勘探地球物理仪器在石油、矿产、地热等资源勘探中具有重要作用。
通过地震勘探、电磁勘探和重力勘探等方法,可以获取地下构造和地质体的信息,帮助确定勘探区域的潜在资源。
2. 地震监测地震是地球内部运动的重要表现,地球物理仪器在地震监测中起到了至关重要的作用。
位移测量仪、地震仪器和地震阵列等设备能够实时记录和监测地震活动,帮助科学家预测和研究地震的产生机制,为珍贵的预警提供数据支持。
3. 环境监测地球物理仪器在环境监测领域也有广泛的应用。
例如,大气探测仪、气象雷达等仪器可以用于气候观测和天气预报,磁力计和电磁辐射仪可以监测地磁和电磁辐射的变化,帮助科学家研究气候变化和环境污染等问题。
4. 地球物理学研究地球物理仪器在科学研究中扮演着重要的角色。
通过收集大量的地震数据和地磁数据,科学家可以深入研究地球内部的结构和性质,探索地球演化的历史和机制。
三、地球物理仪器的未来展望随着科技的不断进步,地球物理仪器将会更加先进和精确。
未来的地球物理仪器可能结合人工智能技术,实现自动化、智能化的数据采集和处理,提高勘探和监测的效率和准确性。
论地球物理勘探技术的发展与应用地球物理勘探技术是一种利用地球物理现象和方法,对地下非直接观察或难以观察的物质进行探测和识别的技术。
在石油、矿产等领域中,地球物理勘探已成为常见的勘探手段。
本文将从磁法、地震勘探、电法、重力勘探以及电磁勘探五个方面谈论地球物理勘探技术的发展与应用。
一、磁法勘探磁法勘探是利用地球磁场及其变化的差异,探测地下岩层的磁性差异,从而勘探矿产资源的方法。
磁法勘探发展至今已有数十年的历史。
其发展经历了简单方法、平面方法、三维方法等不同的发展阶段。
目前,磁法勘探在地质勘探、工程勘探等领域具有广泛的应用。
二、地震勘探地震勘探是利用地震波在不同介质中的传播特性,勘探地下地质构造和油气资源分布的方法。
早期的地震勘探主要采用爆炸震源,随着技术的进步,人工震源逐渐被地震仪器所代替。
现代地震勘探技术已经发展到高精度高分辨率的三维地震勘探阶段,使勘探成果更为准确。
目前,地震勘探已广泛应用于石油勘探、矿产勘探、工程勘探等领域。
三、电法勘探电法勘探是利用地下岩石的电特性和电磁场的相互作用,勘探地下构造和矿产资源的方法。
电法勘探技术主要分为直流电法与交流电法两大类。
直流电法常用于较深层的勘探,而交流电法常用于浅层的勘探。
电法勘探技术在矿产勘探、工程勘探等领域已广泛应用。
四、重力勘探重力勘探是利用地心引力的大小差异,探测地下不同地质体的重力场差异,从而勘探矿产资源的方法。
重力勘探是一种重要的地球物理勘探手段,被广泛应用于石油、矿产等勘探领域。
随着技术的进步,重力勘探在三维、高精度勘探中也正在得到广泛应用。
五、电磁勘探电磁勘探是利用地下不同介质对电磁波的阻抗和传播特性的差异,确定不同地质体和矿产资源的位置、性质和形态的方法。
电磁勘探技术分为激电磁法、感应电磁法和大地电磁法三类。
电磁勘探技术在石油、矿产、水资源等勘探领域都具有重要的应用价值,随着技术的不断发展,电磁勘探技术将会得到更广泛的应用。
总结:地球物理勘探技术是一项非常重要的工程技术,早在2000多年前就被人们所应用。
地球物理勘探技术的发展现状及应用探究地球物理勘探技术是一种非常重要的探测技术,主要用于地下物体的勘探和探测,包括矿产资源、地下水资源、油气资源等。
随着技术的不断发展,地球物理勘探技术也在不断更新换代,应用范围也越来越广泛。
本文将从技术现状、应用现状两个方面进行探究。
一、技术现状1、三维地震勘探技术三维地震勘探技术是一种基于地震波反射原理的勘探技术,可以获取地下的三维地质资料。
该技术主要用于油气勘探,可以快速获取地下油气信息,提高油气勘探开发的成功率和效率。
同时,还可以应用于地质灾害监测、水文地质勘探等方面。
2、磁法勘探技术磁法勘探技术是一种基于地球磁场反演的技术。
通过测量地球表面的磁场变化,可以推测地下固体物质的分布状况。
该技术主要用于矿产勘探、水文地质勘探等方面。
4、地热勘探技术地热勘探技术是一种利用地下热流场特征进行勘探的技术。
通过测量地表的温度和热流场变化,推演地下的热流场分布情况,进而研究地下地热资源的分布情况。
该技术主要应用于地热资源勘探和利用方面。
二、应用现状1、油气勘探地球物理勘探技术是油气勘探的重要手段之一,可以大大提高油气勘探的成功率和效率。
目前,三维地震勘探技术被广泛应用于油气勘探领域。
2、矿产勘探地球物理勘探技术在矿产勘探领域也有着广泛应用。
通过电法、磁法等勘探技术,可以准确推算出地下矿产分布情况,为矿产勘探提供了重要支持。
4、地质灾害监测地球物理勘探技术在地质灾害监测方面也有着广泛应用。
通过三维地震勘探技术、重力勘探技术等技术,可以对地质灾害发生的原因和过程进行分析和研究,提高地质灾害的预测和预警能力。
综上所述,地球物理勘探技术在现代勘探领域中占据着重要的地位,随着技术的不断发展和应用的不断拓展,地球物理勘探技术的应用范围也将越来越广泛。
地球物理勘探技术现状与发展趋势探讨摘要:近年来,地球物理勘查技术在方法的创新、硬件设备的进步和计算机软件方面获得了长足的进步,得益于我国经济发展的迫切需要,与我国工业技术的不断创新发展具有密不可分的联系。
地球物理勘查技术在信息革命的推动下,获得了空前的发展,进一步提高了技术的准确性、时空超越性和创新性,地球物理勘查技术的发展也同样将面临一个创新化的趋势。
关键词:地球物理勘查技术;现状;发展趋势;研究引言地球物理勘探技术主要是依据地球固体圈层最外层的物理差异对地球的地质构造进行比较分析,这项技术也是地面以下矿物金属勘探的专业技术科学。
地球物理勘察过程中使用的设备是地球物理勘探仪器(也称为“物探仪器”)。
它的功能是探测地球固体圈层最外层中的物理参数,并剖析各种规律和变化动态。
地球物理勘探技术是一项综合性技术,包含了计算机技术、电子信息技术、无线通信(Wirelesscommunication)技术等,涉及了多个学科,例如系统学、材料学以及地质工程等学科。
现阶段,地球物理勘探仪器已被广泛运用于各种行业,例如建筑工程、轨道交通、石油勘探和矿物金属开采等项目。
地球物理勘探技术特别是在资源勘察、地质灾害预测和环境污染监测等过程中扮演着重要的角色。
因而,地球物理勘探技术是我国环境保护、矿产资源勘查、建筑项目修建等领域运用的关键技术手段。
随着社会经济的快速发展和城镇化进程的加快,地球物理勘探技术的影响范围也越来越大,它为社会经济的快速发展和生态文明的建设作出了一定的贡献。
1.地球物理勘查技术的现状分析1.1航空地球物理勘查1.1.1航空地球物理勘查方法的运用现状目前运用非常广泛的航空地球物理勘查技术包括电磁法、磁法和能谱,本文从实际的最新的技术出发,作出探讨。
人工场航空电磁法主要包括航空频域电磁法及航空瞬变电磁法两种最为基本的类型。
随着后者的不断兴起和成熟化发展。
实现方式为固定翼式及直升机吊舱式两种最为普遍的类型,发射的射程具有较大的磁矩,勘查深度可以达到500M左右,对低阻领域内的地质体反映非常敏锐,具有非常发达的使用效果。
电(磁)法地球物理观察仪器的现况与发展趋势(V1.0,草稿)编写:陈德鹏DEPENGCHEN@中南大学信息物理工程学院地球物理2009年9月2日星期三目录一、总述 (3)二、高密度电法仪 (4)2.1起源、历史、发展现况 (4)2.2主流商用高密度电法仪 (8)2.3高密度电法仪的技术发展 (10)三、激电仪器 (11)3.1时间域激电仪 (13)3.2频率域激电仪 (14)四、瞬变电磁仪 (16)4.1西方地面瞬变电磁仪器 (17)4.2西方航空瞬变电磁仪器 (19)4.3国产地面瞬变电磁仪 (21)4.4国产航空瞬变电磁仪 (22)4.5瞬变电磁仪的技术发展方向 (22)五、大地电磁仪 (23)5.1大地电磁法简介 (23)5.2国内外大地电磁仪早期情况 (24)5.3国外大地电磁仪器列表 (25)5.4国内大地电磁仪器现况 (28)5.5大地电磁仪的发展展望 (29)六、探地雷达 (29)6.1探地雷达的定义和分类 (29)6.2探地雷达的起源、早期应用和发展(1904年~1980年) (30)6.3国外研究机构探地雷达研究情况 (31)6.4国外商业探地雷达发展情况 (32)6.5国内外商业雷达列表 (34)6.6国内探地雷达发展现况 (35)6.7探地雷达仪器发展趋势 (35)七、中国电(磁)法仪器发展展望 (37)一、总述地球物理学在本质上是一门观测科学,它必须采集大量的信息。
因此,不可靠信息和信息量的缺乏或不足是任何数学技巧和图像显示所无法弥补的。
高精度、高分辨率的观测和实验仪器、设备是地球物理学发展进程中的“前哨”。
新中国成立以来,中国地球物理科学事业的发展曲折, 地球物理仪器的研制经历了兴衰,但在地球物理科学与国民经济的整体发展中, 在社会进步和保障人民生命财产、祖国建设、国防事业等方面, 中国的地球物理仪器发挥了巨大的作用。
但是,改革开放30多年来,国民经济飞速发展,地球物理仪器的需求量急剧增长,我国地球物理勘探仪器通过引进、仿制,逐渐有了一些自主知识产权的产品,发展迅速。
但是,我国在地球物理勘探科学仪器和装备的研究和制造方面与发达国家相比差距十分明显,对外依赖度过高, 应对遏制的能力脆弱。
我国一些技术密集型的高新地球物理勘探设备的绝大部分市场已被美国、加拿大、英国、德国、日本、法国、瑞士、澳大利亚等国家的跨国公司占领。
我国要在地球物理仪器和设备上成为一个创新型国家还有很长一段艰难的路要走,大搞技术引进、以市场换技术、不自主创新,只能成为一个依附性的国家,受制于人。
对外合作是提高我国地球物理仪器和设备水平的重要手段,但是在核心技术上,外国人是不会和我们合作的(“大飞机项目”就是血淋淋的例子),还是要走自主创新之路。
因此,必须把自主创新作为我国地球物理仪器和设备的产业结构调整和提供地球物理仪器和设备国家竞争力的中心环节来抓。
只有走自主创新之路,才能提高我国地球物理仪器和设备的自主研发能力,培养高尖技术人才,形成研究队伍和研究平台,在经济全球化和科技全球化的大潮中,实现跨越式发展,逐步形成地球物理仪器和设备的国产化产业,从而走向世界。
今后的10-25年间,是我们亡羊补牢,在地球物理科学仪器自主研发与产业化征程中尽快扭转颓势的重大战略机遇期[1]。
在地球物理学领域,地球物理场主要分为重力场、地磁场(包括航磁)、电(磁)场、地热场、放射性发射场和地震波场。
在地球物理勘探中我们就是通过观测这些物理场来解决地质问题的。
随着地球物理学的发展,该学科的仪器设备在物理学、力学、电子学、信息学和计算技术带动下,地球物理观测的精度和分辨率也得到了很大的提高。
地球物理仪器和设备种类繁多,通常可以按应用领域来划分, 如航空物探仪器、地面物探仪器、测井物探仪器和海洋物探仪器等,按仪器原理划分主要有电(磁)法勘探仪器、磁法勘探仪器、重力勘探仪器、地震勘探仪器、放射性勘探仪器等[2]。
目前,电磁法、电法地球物理仪器种类繁多,但是用得最多的不外乎如下四种:高密度电法仪、激电仪、大地电磁仪、瞬变电磁仪、探地雷达。
在本文中,我们将仅就电磁法地球物理仪器中的这四大类电(磁)法地球物理仪器和设备的现况和发展展开论述。
二、高密度电法仪2.1起源、历史、发展现况电阻率法是以不同岩(矿)石之间导电性差异为基础,通过观测和研究人工电场的地下分布规律和特点,借以解决各类地质问题的一组勘探方法。
电阻率法是电法勘探的一个重要分支,也是发展最为成熟的一种地球物理勘探方法。
电阻率法在矿产地质、构造地质、水文地质、工程地质、能源地质等方面均取得了良好的地质效果,发挥着重要作用[3]。
电阻率法最早在法国、苏联、瑞典、加拿大以及美英等国的地质勘探中得到了广泛的应用,取得了良好的地质效果。
随着现代物理学、电子科学、计算机技术的迅速发展,电阻率法在理论方法、仪器设备、正反演解释技术上得到了良好的发展,特别是仪器仪器仪表向小型化、轻便化、数字化和自动化等方面发展,直流电阻率电法仪得到了飞速的发展。
该方法在生产实践中得到了较好的应用和推广[4]。
80年代末90年代初,英国伯明翰大学和日本OYO公司首先研制了阵列电探观测系统,使电法勘探象地震勘探一样使用覆盖式的观测方式,这样可以获得更多关于地下介质的地电信息。
这种电阻率阵列勘探方法——高密度电阻率法,野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。
在测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释结果。
显然,电阻率阵列勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
随着现代物理学、电子学、计算机和信号处理技术的突飞猛进的发展,高密度电法勘探无论在仪器研制,或是数据采集、处理技术与反演、解释方法的研究,都融合了当代先进的科学理论和高新技术。
仪器向小型化、轻便化、自动化、智能化和高效化发展。
从国内外高密度电法仪的结构来看,高密度电法仪主要分为两种形式:传统式高密度电法仪和分布式智能化高密度电法仪。
在国外,生产高密度电法仪的主要有日本的OYO公司、瑞典的ABEM公司、法国的IRIS公司、美国的AGI公司和ZONGE公司、德国的DMT公司、意大利的PASI公司、捷克共和国GF公司等。
分布式高密度电法测量是未来发展的主流[4],功能最突出的应属德国DMT公司研制生产的RESECS高密度电法仪。
RESECS高密度电法仪是将开关单元分布在各个电极(解码器),其主机有一个电流测量通道和能够扩展为6个电位测量的通道。
在工作时,主机发送命令(编码)给各个解码器,由解码器根据编码命令把任何一对接地电极切换为供电电极,而把最高可达6对其他接地电极切换为电位测量通道,并实现实时采集。
在单道和多道工作情况下均可最高控制960个电极,可接入最高外部转换电源为440V,A/D转换精度为16位。
国外高密度仪器大多数是将电测仪和电极转换开关分开的,2002年12月份美国AGI公司推出的高密度仪将电测量主机和开关单元结合在一起,Zonge公司的GDP-32II也是这种一体化结构。
国内自引进高密度电法以来,有不少单位投入了对该方法的理论、方法技术和仪器设备的研制。
国内重庆地质仪器厂DUK-2A和重庆奔腾数控研究所WDA-1、1A等厂家生产的高密度电法仪采用由单片机控制的电子开关进行自动转换,引入了PDA、蓝牙无线连接技术;中国地质大学(武汉)高科资源探测研究所推出的CUGBGM-高密度电法仪采用了8通道采集技术,工作中相当于一台发射机供电的同时有8台接收机同步采集信号,大大的提高了信息采集速度与工作效率。
针对国内高密度电法仪发射机普遍采用直流供电以及接受机采用单通道测量系统所具有的缺点。
CUGBGM-2型高密度电法仪改用5HZ低频交流方波供电,接收通道采用选频测量及多种微信号检测技术,从根本上克服因直流供电而无法克服的缺点,并极大提高了抗50HZ电网信号干扰的能力,使仪器的检测精度大大提高,同时也实现了电源轻便化。
西安澳立华公司推出的flashRes64高密度直流电法仪,该仪器可高达61通道同时采集数据,野外采集效率大大提高;全自动,全组合的超高密度数据采集方式,在同样电极数的情况下,采集的数据将超过常规方式的几十倍;该仪器能做地表电法勘探、井井透视、井地斜视的勘探;带有2.5维电法反演软件,使得数据输出结果直接是真电阻率分布图。
煤炭科学研究总院重庆研究院研究出了防爆型FDG-A高密度电法仪。
从结构分析,国内生成的高密度电法仪属于电测主机和多级转换开关集中组合式的集中式采集系统。
随着高密度电法仪的发展,多通道和大数据量的采集在三维高密度电法测量中也得到了应用和发展[4-5]。
2.2主流商用高密度电法仪2.3高密度电法仪的技术发展汲取当代其他学科的最新成果,借鉴其他先进仪器的设计思想。
高密度电法仪器仍具有广阔的发展空间。
瞻望未来,高密度电法可以从以下几个方面取得发展和改进:1.二维测量的数据采集中,将可以进行直流电阻率和时间域激发极化法测量。
该方法在传统的高密度电法仪中难以实现,其中难点是:传统的高密度采集对时间的精确测量和控制。
2.多通道、大数据量采集将会在野外数据采集中占主导地位。
传统的数据采集一般采用四级或三极数据采集(无论对称四级、偶- 偶极、单极- 偶极方式) ,新型的高密度电法仪将能够同时采集多种观测装置的数据。
国外GDP - 32 高密度电法仪器可16 通道同时采集, 西安澳立华公司推出了61 通道同时采集的高密度直流电法仪器。
3.多通道和大数据量的采集将在三维高密度电法测量中广泛应用。
由于其测量时间和反演运算时间长等原因,三维高密度电法目前仅限于研究和实验阶段(目前美国AGI公司有三位反演软件,西安澳立华公司公司提供了成熟的2.5维繁衍软件)。
随着仪器水平的提高,软件水平的进步,三维高密度电法将会得到广泛的应用。
4.地球物理方法中的地震采集取得了惊人进步,地震采集已经实现野外成千上万道数据采集,并能够对时间进行精确控制。
其发展融合了最新的其他学科的发展。
受地震野外数据上万道同时采集且能够实现对时间的精确控制的启发,结合电法勘探的特点设计的新型分布式高密度电法仪器将是未来发展的主要思路。
将电极转换和信号转换(A/ D 转换) 分布在各个电极,连接电缆将主要由通讯电缆和供电电源组成,由微机(PC 机)作为中央控制系统新型高密度电法仪正在研制之中。
5.GPS时钟同步、空间定位和导航功能的引入,电力电子技术的应用,高速cpu的采用,PLC的采用等等,将拓展高密度电法仪的性能和功能。
任何一个地球物理工作者没有理由不相信:以上几个技术方向的发展和应用,高密度电法仪将又迎来一次革新,这将为软件开发方面的发展特别是三维立体成像(包括电阻率和激发极化法等) 软件开发及其应用提供可靠的装备保证。