論地球物理勘查技術及其應用

盧 晉 輝

(山西省地質勘查局二一七地質隊，山西 大同　037000)

?

論地球物理勘查技術及其應用

盧 晉 輝

(山西省地質勘查局二一七地質隊，山西 大同037000)

為了進一步推動地球物理勘查技術的運用，從高溫超導磁強計、電法工作站軟件、重磁三維反演解釋技術及地下電磁波層析成像技術四方面，詳細介紹了勘查技術的原理及其應用范圍，以期增強探測效率，緩解能源緊張與發展的矛盾。

勘查，地球物理勘查，磁場

地球物理勘查技術，有效促進了礦產資源開發利用的發展，保障國民經濟進程的能源供應。在能源日益緊張情形下，地球物理遙感技術的應用無疑可以緩解能源與發展的矛盾，增強探測效率。地球物理勘查方法技術種類較多，為了推動地球物理勘查技術進一步運用，我們簡要對其進行一番分析。

1　高溫超導磁強計

磁場變化特點進行測量，是地理界常用的技術特點。高溫超導磁強計便是利用地球磁場的典型物理勘查技術。作為電磁法勘查儀器，它可以接收磁場的傳感信息，較多應用在勘查深部金屬礦與油氣資源方面。

中國在1989年開始著手高溫超導磁強計的應用研究，對大地電磁測深法、瞬變電磁法、遠偏移瞬變電磁法的科研取得了良好的實效。尤其在國土資源項目支持下，高溫超導磁強計取得創新性發展。在許多野外試驗中，高溫超導磁強計接收磁場的準確度與靈敏度，比傳統感應線圈要好得多。高溫超導磁強計在實際應用中也得到許多國家和企業的青睞，如加拿大CRONE公司研發的PEM瞬變電磁系統，中國科學院的IGGE-20瞬變電磁系統等。同為瞬變電磁法，高溫超導磁強計提高了感應線圈的勘探深度。

2　電法工作站軟件

經過近十年的研發，電法工作站軟件技術已經演變成為電法專業綜合處理軟件系統，技術版本發展走向成熟，從原來1.0試用版本進化到先進的2.5版本。電法工作站軟件技術綜合性能比較高，包括幅相激電法；磁性源瞬變電磁法；大地電磁法；常規電阻率/激電法等五種電法測量方法。同時，它也表現出許多功能，比如一維人機交互正演、數據處理、起伏地形二維正演等，可以勘測圖片進行解釋，普遍應用在礦產勘查、工程勘測、水文調查等方面。

電法工作站技術模塊包括方法技術、圖示與人機交換、系統互助。方法與技術模塊負責處理數據、正反演解釋等，圖示與人機交換呈現二維地電模型、人際交互修改、勘查曲線與剖面曲線等，系統互助進行聯機幫助。電法工作站技術具有方法多、功能強、實用化程度高、可視化與人機交互功能強等勘查特點，在國家工程發展的形勢下，應用范圍比較廣泛。尤其是其數據處理與解釋的功能，在很大程度上推動其在行業中的應用。

3　重磁三維反演解釋技術

重磁三維反演解釋技術是通過模擬地下物性的空間變化規律，構建模型反映這種變化的勘查技術。它包括物性分布優化迭代反演方法和異常體交互正反演方法兩部分內容。物性分布反演，是利用X，Y，Z三維數軸，將地下空間分割成為長方體網格單元，進而獲取單個單元格內的密度與磁場強度，模擬地下磁場的變化規律。異常體交互正反演方法，參照勘測的數據資料，進行人機交互分析，合理修改模型的形狀與物理參數，確定異常磁場數據的空間形態。兩者各有特點，前者適合快速勘查地下密度與磁場強度，形成初步情況分析，后者則可以實現更加精細的解釋和定量分析。在實際應用中，通常是先利用前者確定地下基本運動情況，再利用后者進行數據處理。

重磁三維反演解釋技術的功能特點如下:進行位場轉換處理、實現曲面延拓、異常體交互反演、三維物性參數反演。在波數空間中，完成對地理數據的常規處理，對任意復雜地質進行正演計算，進而形成對應的地理參數與目標函數公式。利用共軛梯度算法最優化迭代計算，逐步剖解地理單元的物理屬性數值，進而用重磁數據進行三維模型解釋。可以實現重磁性面積的數據計算分析，完成體積填圖。現實應用案例有，對塔河航道地理磁性三維物性推演，確定區域酸性巖體分布情況。對內蒙布墩花航磁異常進行解釋，利用了地質體三維模擬解釋技術。包括測量秦皇陵地磁數據的工程環境，構建出夯土模型，可以整體透視皇陵的地場與磁場情況。重磁三維反演解釋技術，對于地球磁場科學處理與分析決定了它在地質工程勘察，繪制三維地圖方面發揮出巨大功能。

4　地下電磁波層析成像技術

作為重要的地下物理探測技術之一，地下電磁波層析成像技術對我國進行深部礦產勘查發揮了巨大的作用。利用電磁波儀器，可以有效處理鉆孔深度淺、透視距離小等問題。中國地下電磁波層析成像技術在提高探礦分辨率上取得不錯的應用研究，提高了對礦體定位的準確度。在進行勘探時，表現出了較強的抗干擾能力，精確探測、精細描述的特點。地下電磁波層析成像技術可以利用施工中鉆孔與坑道的條件，勘查許多有色金屬，確定礦體的空間分布情況，進行推斷解釋。

地下電磁波法，是利用孔道與其周邊異常體出現較大的高頻電性，如礦產金屬、斷裂巖石地帶、地下暗河等，進而對其進行定位，分析其邊界、形狀、延伸情況，可以進行有效的地下物理探測，是一種精準度較高的勘測方法。利用這個方法，勘測出來地下礦場有:羅布莎鉻鐵礦、新疆小熱泉子銅礦、池州馬頭銅鉬礦等。

因此，地下電磁波層析成像技術的應用范圍也比較廣泛，尤其是探尋能源方面。地下電磁波層析成像技術相比其他勘查技術而言，定位精度更加具體，并可以分析出礦體的空間分布狀況，對于一些地形復雜的山地地區的勘查就更加便利科學。

5　結語

可以看出，地球物理勘查技術一直都在不斷發展，并且形式豐富。主要是地球地理環境多樣化，并且人們勘查目標也不盡相同，這些因素推動利用磁場、電法與磁法等技術原理進行實用研究，誕生了相關的勘探技術。在未來發展中，地球物理勘查技術一定更加多元，對地理數據分析也更加透徹，應用范圍也會更大化。

[1]陳曉東，趙毅，林天亮.高溫超導磁強計在電偶源瞬變電磁法中的應用[J].物探與化探，2012,36(1):65-68.

[2]林品榮，郭鵬，石福升，等.大深度多功能電磁探測技術研究[J].地球學報，2010,31(2):9-15.

[3]袁桂琴，熊盛青，孟慶敏，等.地球物理勘查技術與應用研究[J].地質學報，2011,85(11):71-80.

On geophysical exploration technique and its application

Lu Jinhui

(217thGeologicalBrigade,ShanxiGeologicalBureau,Datong037000,China)

In order to improve the application of the geophysical exploration technique, and introduces the principle of the exploration technique and its application scopes from the HTS magnetometer, electric workstation software, D-inversion of gravity and magnetic anomalies, and underground electromagnetic wave tomography image technique, so as to enhance the detection efficiency, and relieve the conflict between energy tension and development.

exploration, geophysical exploration, magnetic field

1009-6825(2016)08-0107-02

2016-01-05

盧晉輝(1987- )，男，助理工程師

P631

A