论地球物理勘探技术的现状及发展趋势研究

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。

地球物理勘探技术的现状与展望

地球物理勘探技术是一种用地球物理学原理和方法探测地下结构、矿藏、水文地质、构造等信息的技术。在石油、天然气、矿藏等领域，地球物理勘探技术一直扮演着重要角色。随着科技不断进步，地球物理勘探技术也在不断更新换代。本文将对地球物理勘探技术的现状和展望进行探讨。

一、地球物理勘探技术的现状

1.1 电法勘探技术

电法勘探技术是通过电流在地下的传输和分布情况，判断地下的电性差异，推断出地下岩层的组合、厚度等信息，从而实现勘探目的。目前，该技术已经得到了广泛应用，并且不断发展，如CSAMT、MT、TEM、VLF等新颖方法的出现，更是增强了电法勘探的深部探测能力。

1.2 重力勘探技术

重力勘探技术是根据地球重力场的变化推断地下岩石体的密度差异，从而判断其成分和构造特征的一种地球物理勘探技术。随着重力仪直接读数和数字化后的出现，该技术的精度和解析度得到了进一步提高，并得到了更广泛的应用。

1.3 磁法勘探技术

磁法勘探技术是根据地球磁场变化情况推断地下岩石体的磁性差异，从而判断其成分和构造特征的一种地球物理勘探技术。近年来，磁法勘探技术也得到了快速的发展，基于自然场HFM法、坐标绕平面地磁法等方法的出现，使得磁法勘探技术更加的快速、准确、高效。

1.4 地震勘探技术 地震勘探技术是在地下注入一定能量，测定地下波动、振动的发生、传播、传递情况，获取地下物质性质和构造等信息，从而实现勘探目的。地震勘探技术是目前最常用的地球物理勘探技术之一，该技术的应用已经涵盖了石油、天然气、地热能产业，尤其是在油气勘探中占有重要地位。

二、地球物理勘探技术的展望

2.1 数据采集技术的升级与创新

随着大数据、人工智能等技术的不断发展，地球物理勘探技术也逐步实现了从以数据产品为主的传统勘探方式转向以数据采集和处理为核心的勘探方式。未来，数据采集技术还将进一步升级，如实时数据采集技术、多传感器多元数据采集技术的创新将使数据采集更加快速、准确、全面，从而提升勘探效率。

地球物理勘探技术的发展与应用

地球物理勘探是一种能够研究地球内部结构和矿产资源分布的科学方法。它是勘查地理资源的一种基础性技术，对矿产资源开发、地质灾害预测、环境监测等方面有着重要作用。本文将对地球物理勘探技术的发展历程、研究方法以及应用前景进行探讨。

地球物理勘探技术的发展

地球物理勘探技术的发展可以追溯到19世纪初。当时的地球物理研究主要集中在重力和磁性分析领域。20世纪初，地震测量技术逐渐成熟，成为地球物理勘探的重要手段。在20世纪50年代，地球物理勘探技术得到了空间技术的支持，如航空和卫星地球物理测量，为其进一步发展提供了强有力的技术支持。到了21世纪，新兴技术，如超声波、电磁波和地震电磁学等成为研究热点。

目前，国外地球物理勘探技术发达，主要有美国、加拿大、澳大利亚、英国等国家的公司和机构在这一领域处于领先地位。在国内，随着国家经济的快速发展，地球物理勘探逐渐开始成为人们关注的焦点，相关机构和企业也在积极运用新兴技术开展研究和应用。

地球物理勘探技术的研究方法

在地球物理勘探中，主要有地震探测、重力测量、磁力测量、地电测量、电磁波探测等方法。下面就对几种常见的方法进行简要介绍。

1. 地震勘探

地震勘探是现代地球物理勘探技术中应用最广泛的方法之一。通常，采用地震波源和地震接收器进行地震勘探。地震波源可以是炸药、震源机或振动器。地震接收器通常是一些地震检波器，常用于检测地震波速。通过对地震波的形态、到达时间和衰减特征进行分析，可以获取有关地下地形、地层厚度和物性等信息。

2. 重力测量

重力测量广泛用于勘探油气和矿产资源。通过重力测量，可以获取地下结构密度变化的信息。测量时，将重力计放置在测点上，进行重力定位，并记录下相关数据。通过对数据进行处理和分析，可以推断出地下物质的密度变化，从而判断地下矿产资源和油气储藏区的存在和分布情况。

3. 磁力测量

磁力测量是测量地下矿产资源的一种方法。测量时，采用磁力计仪、磁力钻头等设备来记录地下磁场的变化。通过对数据进行处理和分析，可以推断出地下物质的磁性变化，从而判断地下矿产资源的存在和分布情况。