地質(zhì)物探綜合方法及其運(yùn)用實(shí)踐探微

邢中海，高召奎

（河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450009）

地球物理勘探是通過研究地下場(chǎng)的變化來解決地質(zhì)問題的勘探方式，由于地下介質(zhì)有著不同密度、彈性、放射性等差異性，所以需要用專門的探測(cè)儀來接收這些差異，并通過不同的資料分析，進(jìn)而了解當(dāng)前地下介質(zhì)的形態(tài)和分布情況。

1 物探綜合法基本原理及物探綜合技術(shù)特點(diǎn)

1.1 物探綜合法基本原理

地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，地質(zhì)勘探的往往會(huì)采用物探綜合法，運(yùn)用原理是在地面上發(fā)出振動(dòng)信號(hào)，地層表面會(huì)傳出面波信號(hào)和體波信號(hào)。其中面波信號(hào)，一種是Rayleigh波，另一種Love波，它決定了地層傳遞的頻率。體波信號(hào)則一種是S波，另一種P波，它在傳遞過程中會(huì)形成明顯的反射和折射現(xiàn)象。

相關(guān)研究表明，面波在均勻的介質(zhì)中傳播是不會(huì)輕易的頻散，但是在非均勻介質(zhì)過程中會(huì)存在明顯的頻散。體波信號(hào)也具有此類特征，在信號(hào)接收的過程中，能夠?qū)π盘?hào)波接收的反射狀況、折射狀況和頻散狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，并借助先進(jìn)的科技和軟件能夠了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況，方便地質(zhì)工作人員完成地下勘探工作[1]。

1.2 物探綜合技術(shù)特點(diǎn)

首先需要對(duì)淺層地質(zhì)層情況進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)。一般情況下具體的探測(cè)深入計(jì)量可以為幾米甚至是幾百米，因?yàn)槲锾骄C合技術(shù)在實(shí)際勘探運(yùn)用過程中周期長(zhǎng)，投放成本低，所以該方式運(yùn)用較為廣泛，而且該方案可以有效的對(duì)地質(zhì)的精度進(jìn)行確認(rèn)。

借助物探綜合技術(shù)的運(yùn)用，能夠通過物探方式的靈活性，保證探測(cè)范圍的準(zhǔn)確性，了解具體的地質(zhì)探測(cè)數(shù)據(jù)，有效對(duì)道間距進(jìn)行選擇。同時(shí)能夠規(guī)避傳統(tǒng)勘探技術(shù)中無法對(duì)界面進(jìn)行合理劃分的問題解決，詳細(xì)了解地質(zhì)形態(tài)的存在現(xiàn)狀并進(jìn)行巖石采樣和測(cè)試。結(jié)合地質(zhì)體形成的原因和表現(xiàn)特征進(jìn)行分析，避免存在物探異常的問題，提高物探信息的準(zhǔn)確性和統(tǒng)一性。

2 地址物探綜合方法

2.1 電阻率技術(shù)

根據(jù)巖石和礦石之間的導(dǎo)電性的差異進(jìn)行地質(zhì)勘探的技術(shù)就是電阻率技術(shù)，它可以通過觀測(cè)研究人工電場(chǎng)地下分布特征，對(duì)地質(zhì)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。同時(shí)借助先進(jìn)的電子設(shè)備和技術(shù)，能夠有效的對(duì)地質(zhì)問題進(jìn)行實(shí)時(shí)的探查。工作人員只需要觀察電阻的效率，通過電阻率的變化，總結(jié)出每一個(gè)巖層具體分布的位置和具體分布的情況，還可以對(duì)巖層的變化進(jìn)行勘探。

2.2 地面核磁共振技術(shù)

地質(zhì)勘探過程中采用的物探綜合技術(shù)包括地面核磁共振技術(shù)，具體的探測(cè)原理是借助不同物質(zhì)原子核弛豫性質(zhì)差異產(chǎn)生的SNMR效應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)情況的探測(cè)。地面核磁共振技術(shù)該項(xiàng)技術(shù)可以借助圖像信息深入了解地表的實(shí)際狀況，并利用核磁共振儀觀測(cè)到每一個(gè)地質(zhì)土層的物質(zhì)質(zhì)子的核磁共振信號(hào)變化。依據(jù)具體的地質(zhì)情況和地址分布情況，能夠綜合相關(guān)的規(guī)律和核磁共振技術(shù)運(yùn)用的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，這樣為地質(zhì)部門的工作人員能夠提供科學(xué)的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理指導(dǎo)方案，幫助地質(zhì)部門人員進(jìn)行水文勘測(cè)。

2.3 無線電磁波技術(shù)

地質(zhì)勘測(cè)過程中常用的勘測(cè)技術(shù)也包括無線電磁波技術(shù)，主要是通過向探測(cè)區(qū)域發(fā)射電磁波，并在地面上設(shè)置一些地電磁波的接收器，根據(jù)電磁波在具體的地面結(jié)構(gòu)的衰退情況，來看。具體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型。當(dāng)高頻電磁波穿入巖石時(shí)，會(huì)有少量的電磁波被巖石磁場(chǎng)所吸收，從而削弱電磁波，而地質(zhì)結(jié)構(gòu)的斷層電阻略大于其他巖層的電阻。所以說借助無線電磁波技術(shù)，在實(shí)際運(yùn)用過程中如果地質(zhì)勘測(cè)狀態(tài)下的電磁波遇到斷層，就會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁波衰退現(xiàn)象。探測(cè)人員可以根據(jù)具體電磁波的衰減量來判斷測(cè)量區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中是否存在斷層現(xiàn)象，并且依據(jù)無線電磁波來回反射時(shí)的數(shù)值和時(shí)間，能夠進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)中斷層位置的綜合判定。

2.4 探地雷達(dá)技術(shù)

探地雷達(dá)技術(shù)使用過程中需要結(jié)合礦山物地質(zhì)勘探的實(shí)際情況，對(duì)各個(gè)地質(zhì)問題進(jìn)行參考，來保證實(shí)際探測(cè)的合理性。具體展現(xiàn)在探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用過程中操作便利，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)效果理想的話探測(cè)效率高，速度靈敏，可以針對(duì)不同地質(zhì)問題進(jìn)行勘測(cè)。如在礦山的地質(zhì)勘探活動(dòng)中就可以進(jìn)行精準(zhǔn)采樣，并且使用無損檢測(cè)技術(shù)提升檢測(cè)效率。

2.5 瑞利波技術(shù)

瑞利波技術(shù)是近幾年形成的新型的物探綜合技術(shù)，與其他的物探技術(shù)相比該項(xiàng)技術(shù)能夠針對(duì)具體的探測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位的探測(cè)。此項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用主要是通過判斷瑞利波的衰減程度來對(duì)巖石系斷層現(xiàn)象進(jìn)行全面系統(tǒng)的探測(cè)，而這種探測(cè)模式和無線電子波技術(shù)則有所不同。

3 地質(zhì)物探綜合方法的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 地質(zhì)勘探

地質(zhì)物探綜合技術(shù)實(shí)際運(yùn)用過程中，就是為了準(zhǔn)確了解探測(cè)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況。因此在探測(cè)過程中首先需要做好測(cè)線的布置，盡可能確保探測(cè)點(diǎn)和接收點(diǎn)一致，以促進(jìn)探測(cè)數(shù)據(jù)接收的全面性和準(zhǔn)確性。合理的選擇參數(shù)是保證地質(zhì)勘探測(cè)試的關(guān)鍵?，F(xiàn)如今很多地質(zhì)勘探的工作人員沒有意識(shí)到參數(shù)選擇的重要性，沒有基于高度的重視就會(huì)引發(fā)一系列的問題。探測(cè)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要借助多種探測(cè)儀器來進(jìn)行。

首先在探測(cè)參數(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要采集道數(shù)，一般情況下常見的物探綜合技術(shù)應(yīng)用時(shí)探測(cè)工具多通道接收端口一般是12道或24道。因此，需要勘測(cè)人員結(jié)合具體的參數(shù)運(yùn)用過程中選擇合理的方式，將綜合物探技術(shù)靈活運(yùn)用到地質(zhì)勘探中。在掌握各項(xiàng)參數(shù)科學(xué)設(shè)計(jì)和把控的同時(shí)，還要按照各個(gè)地質(zhì)情況不同，選擇合適的物探綜合技術(shù)[2]。

其次，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，對(duì)土層厚度進(jìn)行預(yù)測(cè)，明確具體探測(cè)的深度。之后需要勘測(cè)人員根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況進(jìn)行激發(fā)源的選擇，可以借助核磁源和無線電磁波的方式進(jìn)行激發(fā)源的選擇。

具體激震方式的選擇，要根據(jù)不同的地質(zhì)和水文狀況下進(jìn)行勘測(cè)，綜合物探技術(shù)能夠結(jié)合地質(zhì)環(huán)境的不同來進(jìn)行勘探，實(shí)際勘探過程中需要綜合的對(duì)具體參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行考量，保證各項(xiàng)工作都能達(dá)到詳細(xì)的劃分，這樣才能夠保證參數(shù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，有效防止地質(zhì)勘探中存在的數(shù)據(jù)不確定性。地質(zhì)勘探的深度是和具體的激震方式有所區(qū)別，如錘擊震源深度在20m～30m，落重震源深度在30m～50m，炸彈震源深度在50m～150m。所以需要實(shí)際的地質(zhì)勘探人員結(jié)合具體的激震方式進(jìn)行公式計(jì)算，加強(qiáng)對(duì)地震點(diǎn)土壤層的綜合考慮，了解土層的松軟度和具體的激振點(diǎn)震源的激發(fā)頻率來進(jìn)行激震方式的選擇。土層的松軟性較高，就會(huì)降低震源的發(fā)散頻率，如果松軟性降低，就會(huì)提升震源的激發(fā)頻率，所以為了保證在實(shí)際的地質(zhì)勘探過程中數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，需要合理的進(jìn)行激震方式的確認(rèn)和選擇。

最后為了避免在探測(cè)時(shí)發(fā)生近域效應(yīng)，需要偏移距為排列長(zhǎng)度的12.5%～50%。值得注意的是，在參數(shù)設(shè)計(jì)過程中包含了道間距設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)內(nèi)容，這容易被設(shè)計(jì)人員所忽略，導(dǎo)致參數(shù)設(shè)計(jì)低影響勘探效果。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員充分考慮具體的設(shè)計(jì)需求。

3.2 信號(hào)數(shù)據(jù)分析

實(shí)際物探綜合技術(shù)運(yùn)用過程中必須進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)的分析，通過信號(hào)的分析才能夠保證勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際勘測(cè)中存在的錯(cuò)誤現(xiàn)象，并采取相應(yīng)的方式進(jìn)行糾正。運(yùn)用瑞利波技術(shù)可以精準(zhǔn)地測(cè)量到地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生斷層的具體位置，地質(zhì)勘測(cè)工作人員合理選擇某項(xiàng)單一的物質(zhì)技術(shù)，或是采用兩種或兩種以上的物探綜合技術(shù)來提高地質(zhì)勘探的精準(zhǔn)度，為實(shí)際的地質(zhì)勘探工作提供相應(yīng)的參考建議。實(shí)際地質(zhì)勘測(cè)過程中勘測(cè)人員需要對(duì)勘測(cè)物體進(jìn)行觀測(cè)和分析，借助物探綜合技術(shù)所采用的勘測(cè)方式得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行反饋。如果面波信號(hào)及時(shí)提取有效信號(hào)的話，需要根據(jù)面波的時(shí)域信號(hào)發(fā)出的面波基階模態(tài)，并繪制頻散曲線，再進(jìn)行深度的轉(zhuǎn)化。由此可以通過用空間相似性該原理借助相應(yīng)的信息軟件，呈現(xiàn)出可視化的探測(cè)面波波速云圖資料，這樣可以幫助探測(cè)人員后期及時(shí)分析土層和地質(zhì)情況，并建立數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語

本人簡(jiǎn)要概括了傳統(tǒng)勘探技術(shù)存在的問題，并從物探。綜合法的基本原理基礎(chǔ)上，分析了當(dāng)前地質(zhì)常見的物體綜合探測(cè)方式，分析了地質(zhì)勘測(cè)中物探綜合技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和具體的技術(shù)應(yīng)用方案，分析了當(dāng)前地質(zhì)物探綜合方法的實(shí)際應(yīng)用，充分了解某地區(qū)水文地質(zhì)狀況，有效提升我國(guó)地質(zhì)勘探結(jié)果的精準(zhǔn)度，使水文地質(zhì)工作朝向，更加精確和科學(xué)的方向發(fā)展。