地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用研究及發(fā)展趨勢

張國春

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新，地球物理勘探技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在我國環(huán)境、資源和工程等領(lǐng)域。該文通過對普通地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，總結(jié)出地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地球物理勘探技術(shù) 應(yīng)用研究 發(fā)展

中圖分類號：P631 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0041-01

地球物理勘探是通過物理場研究地質(zhì)構(gòu)造變化，從而探測地下異常體的一種技術(shù)方法。物探儀器是主要的測試設(shè)備，物探儀器運(yùn)用物理學(xué)、電子學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科的綜合方法、技術(shù)和理論，來探測地球的各種物理信息。物探儀器應(yīng)用也是非常廣泛的，主要應(yīng)用在建筑工程、水電、交通、煤炭、石油、地質(zhì)等眾多的領(lǐng)域，在資源與能源的發(fā)掘和探測、監(jiān)測地球的環(huán)境污染、預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害等方面也發(fā)揮了重要的作用。

1 地球物理探測技術(shù)的主要方法

傳統(tǒng)的地球物理探測技術(shù)的主要方法有：

（1）電法勘探：較為普遍運(yùn)用的方法。是通過對地層電磁場、電學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律的研究，根據(jù)不同的電性差異，研究測量電場分布規(guī)律，以了解地質(zhì)的狀況。（2）磁法勘探：利用磁力儀監(jiān)測不同地質(zhì)體的磁性差異，研究地下磁異常及分布規(guī)律，從而解決各類地質(zhì)問題。（3）重力勘探：依據(jù)各地質(zhì)體存在一定密度差異，運(yùn)用重力測量儀器觀測出重力異常，了解地下地層的巖性和起伏變化情況。（4）地震勘探：地震勘探是發(fā)展最快的方法之一，它利用人工激發(fā)地震波，根據(jù)不同地層、巖石的地震波傳播規(guī)律勘探地質(zhì)的性質(zhì)，達(dá)到預(yù)測地震、減少災(zāi)害及勘探和透析地球內(nèi)部構(gòu)造的目的。

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，地球物理探測儀器設(shè)備引進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)，從而進(jìn)一步壓制干擾，提高分辨能力。

從探測深度上分別，物探主要分為四種類型：超淺層、淺層、中深層、深層[1]，其分別應(yīng)用的探測方法為：（1）對于超淺層，主要用于地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)與淺層地震技術(shù)兩個(gè)探測方法；（2）在淺層上，有高密度電阻率和高頻電磁成像兩種方法；（3）對于中深層，主要應(yīng)用可控源電磁測深和高精度重力測量兩種方法；（4）對于深層，主要應(yīng)用天然大地電磁測探、高精度磁力測量、深層地震，三種探測方法。

2 地球物理勘探中應(yīng)用的新算法、新理論

（1）小波理論：是根據(jù)傅立葉理論分析逐漸發(fā)展起來的一個(gè)新的理論分支，適用于信號中差分方程數(shù)值解、數(shù)據(jù)壓縮、子波算法、成像的處理，以提高數(shù)據(jù)的分辨率和信噪比。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論：仿人腦思維的模擬計(jì)算。是通過樣本資料的分析研究、學(xué)習(xí)，從而獲得重要的參考數(shù)據(jù)，對未經(jīng)處理的資料進(jìn)行判斷的理論。（3）幾何分形：主要是對自然界中不規(guī)則、不穩(wěn)定和較常見現(xiàn)象的進(jìn)行研究，揭示自然界中不同尺度的物體和現(xiàn)象之間存在的相似性，以及整體和局部的相似性。由此，可以通過局部信息對整體信息進(jìn)行預(yù)測[2]。（4）混沌理論：主要應(yīng)用于描述非線性系統(tǒng)，它與幾何分形理論聯(lián)系很密切，他們都是分層次的基干尺度，揭示不同尺度之間存在的相似性、標(biāo)度律、差異性等。（5）地理信息系統(tǒng)：一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件的支持，對時(shí)空的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、查詢、輸出，通過地球物理勘探數(shù)據(jù)處理技術(shù)方法，能夠快速地分析、輸出和查詢數(shù)據(jù)。

3 地球物理勘探技術(shù)的基本應(yīng)用

（1）能源物理勘探。主要是對石油、天然氣地區(qū)進(jìn)行綜合能源勘探。前期普查依賴于地震勘探。詳查過程中，要運(yùn)用大地電磁、高精度磁力、高精度重力等一些測探技術(shù)，對油氣地區(qū)進(jìn)行區(qū)塊評價(jià)和構(gòu)造研究，找出油氣儲藏構(gòu)造，從而解決油氣勘探中的疑難問題。（2）固體礦產(chǎn)物理勘探。尤其是金屬礦產(chǎn)勘探，主要使用電法和磁法。電法主要是根據(jù)礦體與圍巖的電性差異為基礎(chǔ)，研究人工穩(wěn)定的電流場在地下傳導(dǎo)的分布規(guī)律。磁法勘探主要是根據(jù)礦體或其賦存構(gòu)造與圍巖的磁性差異，在地表或一定高空中測量磁場強(qiáng)度變化的規(guī)律。（3）工程物理勘探。工程建設(shè)迅速發(fā)展，工程物理勘探需求也日益增長，主要應(yīng)用在建筑、公路、鐵路、管道、水利等工程的檢測，運(yùn)用淺層地震、探地雷達(dá)、電法等探測方法對工程進(jìn)行物理勘探。（4）對環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治的物理勘探。地球物理勘探可以從電、熱、光等物理變化進(jìn)行監(jiān)測，從而認(rèn)識環(huán)境變化的過程，為環(huán)境保護(hù)提供背景資料。自然災(zāi)害的突然發(fā)生嚴(yán)重危害人們的生命安全和經(jīng)濟(jì)損失，地球物理監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用對自然災(zāi)害起到了有效的預(yù)測、防治的作用。

4 地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢

綜合物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等科學(xué)的應(yīng)用，探測技術(shù)越來越成熟，地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢主要表現(xiàn)可以分為以下幾個(gè)方面。

（1）應(yīng)用計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使得物理勘探技術(shù)向著自動(dòng)化、數(shù)字化、輕便化和多功能化發(fā)展。目前在核電站、水電站、礦山等一些重大工程建設(shè)上，需要查明較大的危害，關(guān)鍵性的地質(zhì)構(gòu)造等[3]。同時(shí)，世界很多發(fā)達(dá)國家面臨著淺層礦資源枯竭的問題，工作人員已經(jīng)向沼澤、海洋、沙漠的方向進(jìn)行資源勘探。對于這些工作開展就需應(yīng)用新技術(shù)、新儀器，使難以到達(dá)的地區(qū)得以勘探實(shí)施。（2）總線技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，逐步形成積木式、模塊化、插卡式的球物理勘探儀器關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)多功能和多參數(shù)的自動(dòng)測量，使物理探測儀器系統(tǒng)模塊式的組成結(jié)構(gòu)更加緊湊，也代表新一代技術(shù)的發(fā)展方向。（3）應(yīng)用功能較強(qiáng)的應(yīng)用型軟件和集成化的計(jì)算機(jī)輔助測試技術(shù)，使測試技術(shù)和測量儀器的發(fā)展更上一層。使物探儀器具有更強(qiáng)的功能性，可以更方便地滿足勘探的各種需要。（4）高速單版數(shù)字信息處理器將誤差修復(fù)、信號處理、數(shù)據(jù)處理的功能增強(qiáng)，對一些高檔儀器更新、擴(kuò)展的功能不再只單依靠增強(qiáng)硬件的功能和制造工藝的精細(xì)。（5）超導(dǎo)新技術(shù)于磁力儀、重力儀的運(yùn)用，大大增強(qiáng)了探測儀器的功能。（6）應(yīng)用RS、GPS與GIS技術(shù)，提高了地震勘探的分辨率和解釋精度。

5 結(jié)語

與現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、3S技術(shù)的結(jié)合，提高了解決各種地質(zhì)問題及數(shù)據(jù)處理的工作效率，同時(shí)探測的精度也越來越高。由于新理論、新技術(shù)、新材料的運(yùn)用，使得地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和勘探范圍得以拓展。總之，結(jié)合了新技術(shù)、新方法、新材料的地球物理勘探技術(shù)必將向多功能、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，以期解決人類社會活動(dòng)中更多的領(lǐng)域中的問題。

參考文獻(xiàn)

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