論地質(zhì)普查中的物探勘察方法

耿祥峰 葛琳

摘 要：地殼中蘊(yùn)含豐富的礦產(chǎn)資源，同時(shí)礦產(chǎn)資源的地質(zhì)屬性也不盡相同，僅僅依靠人力不能有效的將礦產(chǎn)資源進(jìn)行探測(cè)、分析、采集、積累。物探勘查方法是在地質(zhì)勘探過(guò)程中應(yīng)用物理學(xué)的相關(guān)原理對(duì)地殼中蘊(yùn)含的巖石，礦藏進(jìn)行研究的的理論和方法。物探方法作為地質(zhì)勘探方法中的一種，且因其經(jīng)濟(jì)性、廣泛性為行業(yè)所接受，并在資源開(kāi)采、環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)等方面應(yīng)用十分廣泛。文章通過(guò)簡(jiǎn)要闡述物探勘探技術(shù)的概念、特點(diǎn)，分析地質(zhì)勘察中常用的物探技術(shù)方法及其基本原理，最后對(duì)物探方法發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：物探方法；地質(zhì)勘察；應(yīng)用

地質(zhì)種類不同，使用物探勘探方法得到的電磁波、聲感應(yīng)、電感應(yīng)的反應(yīng)也不盡相同，從不同的電磁波、聲感應(yīng)、電感應(yīng)中，物質(zhì)勘探者得到的地質(zhì)信息、屬性就不同，通過(guò)對(duì)地質(zhì)信息的分析、研究從而了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)，解決物質(zhì)勘探的難題，這是物探方法在地質(zhì)勘探中作用的重要體現(xiàn)。物探方法在地質(zhì)勘探中使用十分廣泛，它不僅是一項(xiàng)重要的地質(zhì)勘探方法，也為我國(guó)地質(zhì)勘探作出了突出貢獻(xiàn)。

物探方法的全稱是地理物理勘探方法，是指在地質(zhì)勘探過(guò)程中應(yīng)用物理學(xué)的相關(guān)原理對(duì)地殼中蘊(yùn)含的巖石，礦藏進(jìn)行研究的的理論和方法。物探方法在橋梁建設(shè)，道路維護(hù)等工程建筑方面的應(yīng)用廣泛。地殼中蘊(yùn)含豐富的巖石、礦藏，種類不同，巖石、礦藏等的地質(zhì)屬性也不同。在地質(zhì)勘探過(guò)程中，應(yīng)用特殊的地質(zhì)勘探儀器（如地質(zhì)儀器等）對(duì)所勘探地域中的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行勘探，通過(guò)專業(yè)儀器的探測(cè)獲得所探區(qū)域的地質(zhì)信息，從而了解所探區(qū)域中的巖石種類，地質(zhì)結(jié)構(gòu)等重要信息，以此為工程建設(shè)或地質(zhì)開(kāi)采獲得必要的地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

1 物探方法在地質(zhì)勘查中的特點(diǎn)

首先，物探方法在地質(zhì)勘查中具有包容性。物探方法在環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源的開(kāi)采方面應(yīng)用較廣泛，并取得顯著的成果。地殼中的物質(zhì)多種多樣，蘊(yùn)含的地質(zhì)信息不盡相同，傳統(tǒng)的勘探方法主要包括標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、雙橋靜力觸探，鉆探取土等，單一的使用一種勘探技術(shù)不能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為了使傳統(tǒng)的勘探技術(shù)發(fā)揮最大作用，同時(shí)將物探方法更好的應(yīng)用到地質(zhì)勘探中，將物探技術(shù)與傳統(tǒng)的輔助手段相結(jié)合，使地質(zhì)勘查工作順利的進(jìn)行。因此物探方法與其他勘探方法并非相互排斥，物探方法具有包容性。

其次，物探方法在地質(zhì)勘查中具有經(jīng)濟(jì)性。物探方法在水域依然可以使用，受地理因素制約較小，可以在不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中使用，極大的降低了勘探成本，勘探方法的經(jīng)濟(jì)性是其在地質(zhì)勘探、資源開(kāi)采，環(huán)境保護(hù)，工程建設(shè)等廣泛應(yīng)用的重要原因。

最后，物探方法在地質(zhì)勘查中具有廣泛性。地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性為地質(zhì)勘查帶來(lái)較大困難，同時(shí)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化使電磁波、聲感應(yīng)、電感應(yīng)也隨之發(fā)生變化，造成地質(zhì)勘查結(jié)果的不準(zhǔn)確。物探方法受地理因素限制較小，物探方法中的地球物理探測(cè)方法，不僅能探測(cè)上百米的深度，還可以保持探測(cè)的精準(zhǔn)度。此外，物探方法所需的場(chǎng)地較小，為工程建設(shè)、資源開(kāi)采節(jié)約場(chǎng)地。基于上述幾點(diǎn)原因，物探方法在地質(zhì)勘探中被廣泛應(yīng)用。

2 地質(zhì)勘察中常用的物探技術(shù)方法及基本原理

2.1 電測(cè)深法

電測(cè)深法，簡(jiǎn)稱電測(cè)深，是電法勘探中的一種方法。電測(cè)深法的原理是通過(guò)對(duì)所探測(cè)區(qū)域的巖石電的差異性及所處深度以此分析巖層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。電測(cè)深法的優(yōu)勢(shì)在于若巖層有傾斜，通過(guò)此種方法，利用電阻率的變化，依然可以得到巖層分布的相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，這是其他方法所不具有的優(yōu)勢(shì)。此種方法對(duì)于巖層較深厚區(qū)域的勘探效果最好。近幾年，通過(guò)分析巖層電的差異性方法在較多的工程建設(shè)、資源開(kāi)采中應(yīng)用。因?yàn)殡姕y(cè)深法的使用較靈活，對(duì)所探測(cè)區(qū)域的地質(zhì)層進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)。地質(zhì)勘探實(shí)踐中，電測(cè)深法的應(yīng)用獲得顯著成績(jī)，如對(duì)西北地區(qū)勘測(cè)過(guò)程中，應(yīng)用該技術(shù)而探測(cè)到豐富的水資源以及資源開(kāi)采、環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)中所缺少的稀有材料。

2.2 電剖面法

電法勘探主要包括電剖面法和電測(cè)深法，二者的區(qū)別在于電剖面法是保持極距固定，沿剖面逐點(diǎn)來(lái)觀測(cè)視電阻率的橫向變化，而電測(cè)深法是在地表某點(diǎn)令測(cè)量電極不動(dòng)，按規(guī)定來(lái)不斷加大供電極距，從而研究地表某點(diǎn)下方的電性的垂向變化。電剖面法在研究巖層斷裂帶時(shí)的作用較為明顯。電剖面法在地質(zhì)勘探過(guò)程中，通過(guò)勘探的深度，了解電性變化，該項(xiàng)技術(shù)大量的應(yīng)用在追蹤破碎地帶，地下暗河等填圖問(wèn)題上。雖然二者在探測(cè)方法上有一定區(qū)別，但探測(cè)的本質(zhì)相同，都是通過(guò)探測(cè)巖石的電性差異來(lái)區(qū)別巖石屬性。影響巖石的電阻率的主要因素是巖層含水量，巖石中水溶液的礦化度。若巖層中的含水量較少且分布不均勻，則電的差異性較小，相反電的差異性較大。水溶液的礦化度也是影響巖石中電的差異性的因素之一。

2.3 地震勘探

地震勘探是指根據(jù)對(duì)反射波或折射波時(shí)間場(chǎng)沿測(cè)線方向的時(shí)空分布規(guī)律的觀測(cè)，以此確定地下反射面或折射面深度及構(gòu)造形態(tài)及性質(zhì)的物探方法。該技術(shù)主要包括反射波法及折射波法兩種。地震勘探的優(yōu)勢(shì)之處在于探測(cè)的精準(zhǔn)度較高，即使地震勘探結(jié)果較精確，但由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，巖層分布的不規(guī)律，巖石地質(zhì)屬性的差異性等都會(huì)導(dǎo)致探測(cè)結(jié)果與真實(shí)性有誤差，沒(méi)有絕對(duì)精確的探測(cè)結(jié)果，技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善只是不斷的向真實(shí)性接近。即使相同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，但由于所受力的不同，地震勘探結(jié)果也不盡相同。其中淺層折射法大量的應(yīng)用于考古中，在隱藏的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中效果顯著，不足是需要極大的勘探空間。彈性波CT技術(shù)已經(jīng)成為工程建設(shè)所必不可少的物探技術(shù)且得出的地質(zhì)研究結(jié)果單一，不足之處是該技術(shù)的成本較大。

2.4 鉆孔彩色電視全孔壁成像技術(shù)

鉆孔彩色電視全孔壁成像技術(shù)是集圖像處理軟件研究與開(kāi)發(fā)，干涉性光斑的移除，360°孔壁成像機(jī)制，密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃等于一體的技術(shù)系統(tǒng)。該項(xiàng)技術(shù)是指通過(guò)觀察鉆孔壁360°范圍內(nèi)圖像，使人們的視野能到達(dá)所探測(cè)巖層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、分布規(guī)律的新技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)為地質(zhì)勘探中明確探測(cè)巖層的分布規(guī)律成為可能。

3 物探方法發(fā)展展望

3.1 技術(shù)方法發(fā)展

工程建設(shè)攸關(guān)人的生命安全，建設(shè)工程的開(kāi)發(fā)應(yīng)當(dāng)通過(guò)專業(yè)的地質(zhì)檢測(cè)，使施工單位了解該建筑的地理結(jié)構(gòu)，是否具有一定承重能力以及是否處于地震頻發(fā)地帶等。因此關(guān)于地質(zhì)勘探的物探方法與技術(shù)應(yīng)當(dāng)不斷發(fā)展與完善。將物理波場(chǎng)的頻譜理論、多波理論應(yīng)用的勘探實(shí)踐中。大地電磁電導(dǎo)率剖面法、陸地聲納法、高密度電阻率法、地震映像法等新型的探測(cè)方法今后將活躍于地質(zhì)勘探的舞臺(tái)上。

3.2 物探儀器設(shè)備的發(fā)展

地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定地質(zhì)勘探任務(wù)的艱巨性，在具有先進(jìn)勘探技術(shù)的前提下，勘探的硬件設(shè)施應(yīng)當(dāng)不斷完善。探測(cè)儀器應(yīng)當(dāng)具有防水，防震等功能，此外，在巖層內(nèi)部作業(yè)時(shí)，由于專業(yè)的探測(cè)人員無(wú)法到達(dá)，要求探測(cè)儀器多功能與智能化。

4 結(jié)束語(yǔ)

物探技術(shù)是地質(zhì)勘探中較為靈活的勘探方法，受地理因素制約較小，可以在不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中使用，極大的降低了勘探成本。同時(shí)，物探技術(shù)的探測(cè)結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確，為地質(zhì)研究提供了較為精確的數(shù)據(jù)信息，該方法在環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)、礦產(chǎn)資源的開(kāi)采方面廣泛應(yīng)用，取得顯著成果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振武，撒利明，董世泰，鄧志文，徐光成.中國(guó)石油物探技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2010（01）.

[2]薛永軍，武秀芳.淺層地震反射波法在煤礦采空區(qū)勘查中的應(yīng)用[J].華北國(guó)土資源，2007（02）.

作者簡(jiǎn)介：耿祥峰（1986-），男，山東濰坊人，山東省地礦工程勘察助理工程師。