略論地球物理勘探技術存在的問題及發(fā)展趨勢

黃居谷

摘?要作者結合自身的工作經驗主要介紹地球物理勘探技術存在的問題,并描述現今新技術的應用和物探技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞地球物理；存在問題；發(fā)展趨勢

中圖分類號P631文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0215-01

隨著國民經濟建設的發(fā)展，物探在我國資源、環(huán)境與工程領域中的應用越來越廣泛。物探在滿足我國資源、環(huán)境與工程領域中的需求方面做出了重要貢獻，隨著國民經濟建設的發(fā)展，其作用越來越重要。

1提高微弱地球物理信號采集與處理水平

地球物理勘探技術是依據對觀測的地球物理場數據的分析來實現探測目的的。因此，數據采集是地球物理工作的基礎。歷史的發(fā)展充分說明，數據采集精度的提高，使得地球物理探測的應用效果、應用范圍不斷擴大。例如重力儀的精度從20世紀50年代的（0.2-0.4）×10-5m/s2提高到目前的（0.01-0.03）×10-5m/s2使得重力勘探的能力和應用范圍大大加強和拓寬。地球物理方法和理論的進展，需要數據采集技術的進步作保證才能得以實現。世界上所有地球物理技術發(fā)達的國家。都有強大的儀器研究與制造業(yè)做后盾。為了使我國地球物理工作的發(fā)展居于世界先進水平，也必然要加強儀器的研制。

地球物理數據處理的目的是消除各種干擾因素，突出所需的地質信息。這些干擾因素包括：與測量技術有關的影響因素、環(huán)境影響因素以及非研究目標的其他地質因素的影響等。不同地球物理方法，受各種因素的影響程度不同，因而處理的重點和方法也不相同。以地震勘探為例，為了提高數據的精度，需要消除近地表因素對一致性的影響；為了有效地提高分辨率，需要進行提高信噪比處理；在反射傾角比較大時，為了減少空間假頻，需要進行道內插處理；為了提高解釋精度，需要進行提高地震數據的保真處理等。

2非均勻地質體的探測與描述

幾何形體簡單、物性分布均勻、埋藏深度較淺且易于發(fā)現的礦產資源，今后將越來越少，物探人員面對的將是巖性不均勻、結構與構造復雜、物理性質在縱向和橫向上均有較大變化，并且埋藏較深、地質條件復雜的勘探對象。為了查明空間上不均勻變化的對象，必須獲得足夠的能表征地下內部結構和性質的參數，才有可能比較細致地勾畫出對象的復雜特征。所謂足夠的參數，一是指參數的種類，二是指每種參數的數量。為了清晰顯示研究對象的空間特征，近20年來各種物理場的成像研究取得很大進展，包括地震波成像、電磁波成像和位場成像等。

隨著數據采集技術的改進，直流電阻率法成象方法近年來也取得了一些進展。在理論上，直流電阻率法成象與地震波和電磁波成象方法不同，直流電場由拉普拉斯方程描述。由于直流電阻率法觀測設備與野外作業(yè)方法簡單、勘探深度較大，因此在油氣勘探、金屬礦勘探和工程勘查中應用前景更廣闊。地球物理對復雜對象的探測，是在計算機技術迅猛發(fā)展的帶動下才得以實現的。成像技術的特點是未知數多，觀測數據量大，只有觀測信息對每個未知數的覆蓋次數足夠多，才能使解出的未知數比較可靠。同樣，地球物理勘探結果可視化的需求也推動了計算機技術的進步，并且計算機將在今后的地球物理數據的運算中起主要作用。

3綜合利用多種信息，減少地球物理反問題的多解性

地球物理勘探是通過在地表、空中或井下局部地球物理場的觀測結果，去分析推斷地下不能直接觀測部分物質的性質和形態(tài)。由于物質形態(tài)和性質變化對地球物理場影響的等效現象，使得反問題解答不唯一。如果再考慮觀測誤差和干擾等因素的影響，以及描述物理場的數學表達和計算方法的不精細，問題就進一步復雜化。從某種意義上講，地球物理探測技術就是圍繞著如何減少多解性的影響，給出更可靠的地質答案這一目的向前發(fā)展的。今后仍將沿這個方向繼續(xù)前進。

地球物理探測的對象越復雜，表征其性質、結構和構造的變數越多。另外，不同的地質對象可能具有某些相同的物理性質。因此，為準確描述一個復雜的探測對象，或區(qū)分不同的研究對象，都應該綜合利用多種信息，這已成為廣大研究人員的共識。例如在油氣勘探中，除地震、測井數據綜合外，綜合使用其他勘探數據，如重磁勘探和電法勘探數據，在處理復雜地質條件的問題時，也是非常重要的。隨著多種信息綜合應用的進展，油氣勘探研究思路也在發(fā)生變化。油儲地球物理的發(fā)展就是一個很好的說明。可以預計，隨著復雜探測對象的不斷出現，將推動綜合信息找礦方法進一步發(fā)展。同時，將推動下列幾個方面的研究向前發(fā)展。

1）新方法和新參數的探索。地球物理勘探理論和方法在客觀需要的推動下，始終是在不斷完善已有方法和探索新的方法兩個方面同時前進的。新的物理參數的應用，將減少多解性的影響，例如，當地震波被利用之后，通過縱橫波綜合利用，大大減少了對巖性判斷的不確定性。地震勘探中對多波多分量的研究，電法勘探中地電化學法和電磙導彈的研究，以及震電效應和震磁效應的研究等，都是為探索新方法和新參數所做努力的一部分。當地球物理數據中不含有足夠的地質信息時，只依靠數據處理是達不到目的的，必須增加新的物性參數以補充和豐富地球物理數據中攜帶的地質信息，再通過適當的數據處理方法才有可能獲得可靠的地質結論。

2）正反演方法的改進。地質現象十分復雜，其物理場特征的數學表述不夠準確，往往是造成正反演不準確的原因。例如，一個非線性問題，往往由于不恰當的用線性近似處理，得不到好的結果。因此，地球物理工作者應不斷吸收數學等相關學科的最新成果，來改進地球物理正反演方法，以取得可靠的地質效果。

3）多參數聯合反演。對同一研究對象的兩種以上物理場的觀測結果，或同一種物性參數兩種以上不同觀測方式得到的結果進行聯合反演，是減小解非唯一性影響的有效途徑之一。

4）數據綜合管理。為了有效地實現多種信息綜合應用，數據的綜合管理是關鍵因素之一。地球物理與地質數據類型的多樣性和數據量的不斷增大，使得數據管理的任務更加復雜。為了能有效地存儲和管理大量的勘探數據，提出了數據倉儲概念，以便為多種數據集成創(chuàng)造條件。

4結語

綜上所述，通過對地球物理勘技術的研究和分析，總結了地球物理勘探的相關理論和發(fā)展趨勢，說明了地球物理勘探正應用于地球空間數據采集和各個行業(yè)，是地學發(fā)展的重要學科。

參考文獻

[1]于克君,湯振清.地熱勘探中綜合地球物理勘探方法運用探討[A].中國西部地熱資源開發(fā)戰(zhàn)略研究論文集,2001.