浅析地球物理勘查技术的应用及发展前景

摘　要：随着国民经济的建设发展，物探这一先进技术在我国各类工程领域中占据着重要的地位。地球物理技术是当前能源勘探的重要技术手段，本文主要是结合笔者自身的工作经验，探讨了在地球物理勘探技术应用过程中所存在的问题，同时也叙述了地球物理勘探的相关理论及其发展趋势。

关键词：地球物理；勘查技术；应用；问题；发展趋势
0引言
　　随着我国经济的发展，科学技术的进步，使得我国的地球物理勘查技术变得越来越重要了。所谓的地球物理勘查是以勘查对象的物理性质和数理理论为基础，以发现地球物理差异为手段，解释和推断工程地质勘察、区域地质调查和工程结构病害检测问题为主要任务的前沿地质学科。在矿产勘查中，特别是在寻找深部隐伏矿产方面，物探不可替代的作用日益突显；在工程地质勘察中，特别是在高速公路、铁路等线性工程勘察中，物探扮演的角色越来越重要；在区域地质调查中，特别是深部地质构造调查中，物探已成为主要调查手段；在工程病害检测中，物探也已成为独特的快速、无损工程结构检测方法。随着经济发展和社会进步，物探的服务领域将越来越广泛，物探方法技术也将随之得到发展，物探将进一步超越地学学科，为解决社会进步和经济发展所面临的新课题发挥重要的作用。
1地球物理的基本任务
　　（1）资源勘探。例如对石油、天然气、煤炭以及煤层甲烷和水合物等能源勘探；对金、银、铜、铀等金属矿床的勘探。矿产资源是我国社会、经济可持续发展的物质基础，关系到我国的综合国力，必须要大力地寻找，努力地去开发，以满足国民经济的发展需求。
　　（2）环境保护。地球物理应该能够从光、热、电、磁等物理场的变化，来认识环境变化过程，并进行监测，或对放射性、二氧化碳等有害物质进行快速测量，为环境保护提供背景场资料。
　　（3）灾害防治。自然灾害往往使环境发生突然的变异极大地威胁着人类的生命安全，造成严重的经济损失。地球物理应积极地为森林火灾、山火喷发、旱涝灾害以及滑坡和泥石流的发生提供预测和防治，至少也应对它们的监测提供手段。
2物探技术的主要分类和方法
　　（1）地震勘探
　　地震勘探是近代发展最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性。近年来，应用天然震源的各种地震勘探方法也得到不断发展。地震学主要是根据天然地震或人工地震资料，运用物理学、数学及地质学的知识来研究地震的发生、地震波传播的规律、地壳和地球内部的分层构造、物质组成及介质物理特性，以达到预测地震、减少灾害及勘探和透析地球内部构造的目的。地震方法的基础是地震波在岩石中的传播规律，而岩石的弹性性质决定了地震波的传播规律。根据面波、自由振荡的本征谱特征，运用地震波传播理论，可得到从地壳直到地核的地球内部构造及表征地球介质的参数。
　　（2）重力勘探
　　重力勘探是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表重力加速度值的变化而进行地质勘查的一种方法。只要被勘查的地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器观测出重力异常。然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，推断覆盖层以下密度不同的地质体的埋藏情况和地质构造情况。而其测量值也会受到两种因数的影响：其一观测点至大地水准面的距离；其二地形质量。真实地球的密度与正常场地球模型的密度差称为地球的剩余密度，地球的剩余密度是地球重力异常场产生的原因。研究地球的剩余密度分布是重力测量的重要目的之一。
　　（3）地磁
　　在地磁场的研究中，有两个重要的问题：1）能否有一个适当的数学表达式把地磁要素的地面分布表示成地球坐标的函数；2）地磁场是起源于地球内部还是地球外部，或者二者兼有之。磁法勘探就是利用磁力仪测得的数据判定这种磁异常，掌握它的分布规律，对磁异常作出解释，从而达到找矿和解决各类地质问题的目的。
　　（4）地电学
　　地电学是研究大气、海洋相固体地球电性及电场分布的一门科学。它利用电法探测中的某些方法来研究固体地球内部介质及其周围的电性和电场分布规律，而电法勘探主要是用于研究地质构造和寻找能源、矿产。电法探测是以各种岩石和矿物的电、磁学性质差异为物理依据，利用人工或天然的电场、电磁场在时间和空间上的分布规律变化特征，研究地质构造和寻找能源、矿产等的物理勘探方法。主要研究的电性参数有：电阻率、介电常量、导磁率及电化学活动性等。自然界的各类岩石和矿物都具有一定的导电性，电阻率就是表征物体导电性好坏的一个物理量。就岩石而言，影响岩石电阻率值的因素，除了和组成岩石的矿物成分有关外，还和矿物颗粒在岩石中的结构、岩石的孔隙度、湿度、温度及所受压力等因素有关。
3地球物理勘查学发展的对策及建议
　　（1）地球物理勘查技术发展的主攻方向
　　地球物理勘查学科涵盖了地质、矿产、工程等多个领域，近期和今后发展的主攻方向是提高探测目标的空间几何分辨率，增强识别、区分、描述尺度更小和结构更复杂的探测目标的能力，区分物性反差较弱的探测目标的能力，提高适应在复杂地形、地貌、不利地表条件及各种人文干扰条件下的工作能力，提高资料综合解释的能力。要研究煤矿、金属矿，特别是深部铁矿找矿方法，地热资源调查方法，适应福建省地质条件的地质、地球物理、地球化学、遥感等综合找矿评价方法，工程地质综合勘察方法和工程病害综合最佳判别方法等。
　　（2）开展新方法新技术研究与应用
　　为了更好地为提高我国经济建设，应当提高各种基本物探方法技术解决问题能力的研究，同时引进新技术新方法，用以解决当前深部地质矿产和工程建设方面的问题。建议重点开展以下几方面的研究：
　　1）高精度磁测资料精细处理和复杂地质构造三维反演方法技术；2）区域地温场调查方法技术；3）可控源音频大地电磁测深、瞬变电磁法等方法技术在探测覆盖层下地质体的应用技术；4）在高阻地电条件下激发极化法测 量技术；5）建筑工程结构检测方法技术。
4新世纪地球物理发展和展望
　　随着地球物理勘查技术的发展和地质、矿产、工程对地球物理勘查的需求逐渐增加，地球物理勘查的服务对象逐渐增加，除了服务于解决地质、矿产传统问题外，使用于解决工程地质及工程结构等问题越来越广泛。拓宽地球物理勘查学科的服务领域，促进本学科的自身发展，多方位地为经济社会发展服务将成为地球物理勘查的重点内容。
参考文献
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