肖 銳
(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地球物理化學(xué)探礦大隊,新疆 昌吉 831100)
近年來,伴隨經(jīng)濟社會高速發(fā)展,人們生活水平日漸提升,在水資源方面的需求量也在快速增長,但是與此同時,用水緊張問題卻變得越發(fā)突出起來,水資源短缺成為阻礙新時期經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展最為重要的因素之一,對我國的經(jīng)濟社會發(fā)展造成巨大影響。所以在新的歷史發(fā)展時期,應(yīng)當(dāng)進一步加強水資源的開發(fā)和利用。水文地質(zhì)工程項目作為地質(zhì)工程的重要組成部分,在地下水資源勘測、建設(shè)地下工程、開采礦產(chǎn)資源方面發(fā)揮著非常重要的作用,如何將當(dāng)前的技術(shù)手段充分利用,保證高精度,高效率的地下水勘測,是目前地質(zhì)工程勘測工作當(dāng)中的重點。下文當(dāng)中分析了地球物理勘察有關(guān)概念,并就地球物理方法在水文地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用予以分析探討,以供參考[1]。
地球物理勘察是一種娟姐的勘查手段,在物理學(xué)有關(guān)理論知識基礎(chǔ)之上,來監(jiān)測分析地球物理場及其變化情況,地球物理勘探方法能夠有效探測地球本體以及近體空間具有的物質(zhì)組成演化特征與介質(zhì)結(jié)構(gòu),展開全面的分析和研究,在地質(zhì)災(zāi)害、考古、工程建設(shè)、以及環(huán)境保護、勘探資源方面發(fā)揮著非常重要的作用。而且地球物理勘探技術(shù)在巖石結(jié)構(gòu)密度勘探,分析物理成分,研究磁導(dǎo)性,熱導(dǎo)性方面發(fā)揮著非常重要的作用。通過物理測試方法能夠?qū)Φ厍騼?nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其成分密度等進行全面的分析和了解。一些水文地質(zhì)項目,運用地球物理勘探方法,可以詳細的勘測地下巖層具有的豐富礦產(chǎn)物質(zhì)和含水量,對地下巖層電阻率與電阻值是否有地下水存在進行相應(yīng)的測試。另外在勘測水文地質(zhì)工程項目過程當(dāng)中,倘若巖層缺水溫度達到10℃差異以上,證實區(qū)內(nèi)巖層有著豐富的含水量,地下水在區(qū)內(nèi)分布比較充足。而且可以通過詞性來判斷巖層,對當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)信息數(shù)據(jù)進行勘測,分析磁性,對于勘測人員,明確巖層物質(zhì)分布具有非常重要的意義,主要包括金屬元素含量以及金屬元素種類,通過磁性強弱來對區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)情況進行探測,通過這些不難看出,在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中,地球物理勘查方法發(fā)揮著非常重要的作用,可以使勘察效率和精度得到大幅提升,確??辈鞌?shù)據(jù)的精準性。
很多因素都會對巖石的電阻率造成影響,如水的礦化度以及含水量、礦物成分、顆粒結(jié)構(gòu)以及空隙度都會影響到巖石電阻率,在相同的巖層當(dāng)中,如果不含水,會對電阻力數(shù)值造成很大限制。通過電阻力物探技術(shù)方法應(yīng)用勘察水文地質(zhì),這便是利用測定含水層的電阻率與其空間分布規(guī)律,來勘探含水巖層空間分布以及儲水條件,完成水文地質(zhì)勘察,這種方法是一種間接的找水方法。高密度電法是電測深法和電剖面法共同組合形成的,該方法原理相同于普通電阻率法,以此為基礎(chǔ)來有效應(yīng)對各種地質(zhì)問題的重要勘探方法。當(dāng)將一些脈沖流共入地下之后,如果在不改變供電電流情況下,便可以對地面上兩個測量電極電位差隨時的進行觀測,使其更加趨于飽和值,斷開供電電流之后,會有電極間電位差急速的發(fā)生衰減,在衰減帶一定數(shù)值當(dāng)中,如果衰減速度逐漸變慢,在歷經(jīng)一點時間之后,其衰減為零,此類放電與充電現(xiàn)象,形成的附加電磁現(xiàn)象,便是激發(fā)極化效應(yīng)。
在具體地質(zhì)應(yīng)用方面,機電法在初期應(yīng)用時主要對硫化金屬礦床進行勘察,后來隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展,在很多領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用,特別是勘察氧化礦床,非金屬礦床以及工程地質(zhì)問題等發(fā)揮了很大作用。伴隨科學(xué)技術(shù)不斷提升,在找水方面,激電法的優(yōu)勢更加突出,被稱之為現(xiàn)代新型找水技術(shù)手段,而且地層含水性可以通過激電法進行確定,將這一方法聯(lián)合高密度電阻率法,便可以大大提高找水成功率,控制和減少地球物理勘探多解性問題[2,3]。
對于現(xiàn)場巖石礦石進行勘測過程當(dāng)中,激發(fā)極化法發(fā)揮著很大作用,能夠?qū)Φ刭|(zhì)問題進行勘測和分析,獲取當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)工程數(shù)據(jù)。該方法在20世紀50年代初開始興起,并在科學(xué)技術(shù)快速推進下,激發(fā)極化法逐漸有過去直流激發(fā)極化法向頻譜激發(fā)極化法轉(zhuǎn)變,這一方法是對電阻率在頻率方面的改變情況,將作為巖層及其分布情況充分的反映出來。頻譜激發(fā)極化法使空間限制被打破,不會由于不均勻的巖層電性和地勢波動造成的影響,可以同時的測量各種參數(shù),具有高效的勘測速度與效率。在勘測水文地質(zhì)工程當(dāng)中,通常聯(lián)合應(yīng)用激發(fā)極化法以及高密度電阻率法,這樣能夠?qū)Φ貙雍杂行Т_定,以免單一方法干擾和影響具體結(jié)果,使得早水效率與成功率得到大幅提高。而且發(fā)揮激發(fā)極化法的優(yōu)勢,可以對地層當(dāng)做泥巖含水地層展開詳細區(qū)分,含水砂礫巖有著比較大的空隙,極化率也相對較大,而你眼極化率比較小,通過這種極化力的差異性,便可以將巖層的空隙情況充分反應(yīng)出來,與其他數(shù)據(jù)和參數(shù)充分結(jié)合,便可以對巖層情況狀態(tài)進行全面的分析和研究,保證監(jiān)測效率。
通過自然電場法對研究區(qū)域水文地質(zhì)情況展開勘測,或者探測地質(zhì)條件方法稱之為自然電場法,應(yīng)用自然電場法需要吸附地下巖石顆粒以及水滲透,產(chǎn)生自然電場,進而有效結(jié)合巖石顆粒吸附、自然電場狀態(tài)和滲透作用等,并利用先進的設(shè)備,將自然電場在地下情況充分的反映出來,對地下水的流向、分布狀況和深度等展開詳細探測。在地下水資源勘查中,自然電場法發(fā)揮著非常重要的作用,而且該項技術(shù)在考古工作當(dāng)中也有著非常廣泛的應(yīng)用,該方法與其他方法相比,有著更高的精確度與靈敏度,對于時間的限制比較小,可以對某些區(qū)域含水情況以及水資源分布情況做出精準判斷。
在應(yīng)用瞬變電磁法過程當(dāng)中,通過接地源或者不接地源向地下進行一次場發(fā)送,并將一次場具有的間歇時間進行詳細測量,并對地質(zhì)體產(chǎn)生的感應(yīng)電場伴隨時間的變化進行測量。結(jié)合二次場衰減特征曲線,工作人員便能夠?qū)Φ刭|(zhì)體在不同深度具體的特征,分布地下水情況,和規(guī)模深淺作出準確的判斷,實際應(yīng)用瞬變電磁法過程當(dāng)中,不僅體積小,探測深度度高,而且周圍巖石不會對其造成較大干擾,可以大幅提高勘測的精準性,運用瞬變電磁法進行勘察時,將設(shè)備耦合噪聲影響有效消除,在水文地質(zhì)工程項目當(dāng)中具有非常廣泛的應(yīng)用,而且也有著非常多樣的應(yīng)用領(lǐng)域,可以有效的勘探煤炭,勘探石油,還能用于地?zé)豳Y源勘查勘查,礦產(chǎn)資源等,其勘察效益非常高,而且具有非常突出的經(jīng)濟價值。
當(dāng)前在世界上直接尋找水源的地球物理方法核磁共振法,這種技術(shù)非常的先進,而且發(fā)展時間比較短,應(yīng)用潛力也非常的大。地面核磁共振法,將各種物質(zhì)原子核具有的不同弛豫性質(zhì),引發(fā)核磁共振效應(yīng),將地面核磁共振充分利用并進行反饋找到水儀器,便能研究與觀測水質(zhì)子在地層當(dāng)中產(chǎn)生的改變和相應(yīng)的變化規(guī)律進行研究,對地下水存在的愈合位置做出準確判斷。用地面核磁共振法可以有效應(yīng)對各種堅決測試方法存在的不足,將地下水的分布狀況以及地下水儲量更加詳細直觀的體現(xiàn)出來,在勘測水文地質(zhì)工程當(dāng)中,特別是勘測淡水資源過程當(dāng)中,此項技術(shù)應(yīng)用潛力非常巨大。只要自由水存在于地下,便能通過地面反饋核磁共振信號針對勘測范圍信息進行收集,信號感應(yīng)準確判斷地下水分布情況。應(yīng)用核磁共振法進行勘探過程當(dāng)中,地質(zhì)條件不會對其造成不良影響,可以控制和減少異常地址引發(fā)的干擾問題,使得勘察效率和勘察精準性得到大幅提高,在勘測地下水資源,特別是一些較淺區(qū)域水資源勘測過程當(dāng)中,利用此項技術(shù)進行地下水資源勘察,發(fā)揮著非常重要的作用。然而就地面核磁共振法而言,也有一些不足存在,難以對較大區(qū)域地下水進行探測,范圍只能在150m范圍之內(nèi),電磁噪聲會對其勘察造成不良影響,降低勘查效率和質(zhì)量,所以在實際勘察工作當(dāng)中必須要引起足夠的重視,采取切實有效的方法控制和減少此類干擾造成的不利影響。
在油田勘測以及開采開發(fā)過程當(dāng)中,地球物理測井法是一種應(yīng)用普遍的技術(shù)方法,通過光熱,電磁等測量技術(shù)手段,便可以有效勘測地下巖層屬性以及地下流動體特征,對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件展開全面的分析和研究,運用地球物理測井法進行勘測過程當(dāng)中,首先對巖層當(dāng)中的水分子情況進行確定,同時對區(qū)域的巖石性質(zhì)進行確定,并對該區(qū)的容顏帶以及含水層準確的進行推測,對當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境地質(zhì)條件展開精準反饋,伴隨科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展,地球物理測井方法變得越加豐富起來,越來越被廣泛的應(yīng)用于水文地質(zhì)工程項目勘察工作當(dāng)中,成為勘察水文地質(zhì)工作當(dāng)中效果最好的一種重要的勘測技術(shù)手段,獲取的數(shù)據(jù)更加的全面和精準,然而利用在該方法進行勘察過程當(dāng)中也存在一些缺點,特別是利用這一方法進行勘察時,不僅人緣投資大,而且還需要大量的資金投入,這些極大地增加了勘察成本,應(yīng)當(dāng)對水文地質(zhì)環(huán)境區(qū)域嚴格的進行勘察。
地質(zhì)雷達作為一種重要的地球物理勘探方法,在實際勘察過程當(dāng)中,電磁波通過地面發(fā)射天線向地下傳輸,通過地下目標體反射,之后利用地面接收天線進行接收,對電磁波的接收振幅以及時頻進行接收分析之后,便能對地質(zhì)體的性質(zhì)以及整部形態(tài)做出準確的評價,因雷達穿透深度,和電磁波頻率發(fā)射存在非常密切的聯(lián)系,電磁波穿透深度有限,但卻有非常高的分辨率,能夠達到0.05m以下。地質(zhì)雷達在早期發(fā)展階段僅可以對幾米當(dāng)中的目標體展開探測,具有比較狹窄的應(yīng)用范圍,然而隨著此項技術(shù)的不斷發(fā)展,目前該項技術(shù)能夠?qū)?00m以下的深度展開精準探測,因此在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中,該項技術(shù)有了更加普遍的應(yīng)用,由于地質(zhì)雷達具有非常高的分辨率,獲取的信息成果非常的全面和詳細,特別是用于一些淺層地質(zhì)勘探發(fā)揮的作用越來越大,今后還應(yīng)當(dāng)進一步推廣此項技術(shù),使其發(fā)揮更大的作用[4,5]。
總之,在水文地質(zhì)工程勘察過程當(dāng)中,地球物理勘探技術(shù)方法發(fā)揮著越來越重要的作用,能夠?qū)ρ芯繀^(qū)域的水溫,環(huán)境情況展開精準的勘察與分析,了解和掌握勘查區(qū)域的完整準確地質(zhì)情況,指導(dǎo)工程施工以及防治災(zāi)害。面對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件,在勘測水文地質(zhì)環(huán)境過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)對其技術(shù)指標于要點展開精細的勘察,并科學(xué)合理的應(yīng)用地球物理勘探方法,在綜合利用的基礎(chǔ)上保證勘察效率和勘察質(zhì)量。