如何正確使用地球物理勘探方法為地質(zhì)勘察工作服務(wù)

■王賜鴻（重慶市地勘局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊重慶400700）

如何正確使用地球物理勘探方法為地質(zhì)勘察工作服務(wù)

■王賜鴻
（重慶市地勘局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊重慶400700）

本文結(jié)合工作經(jīng)驗，先對從事地球物理勘探的基本條件進行了論述，然后對地質(zhì)人員使用地球物理勘探方法容易產(chǎn)生的誤區(qū)進行了詳細(xì)的概述，希望能為地質(zhì)勘察工作提供一定的參考借鑒。

地球物理勘探地質(zhì)勘察

1　前言

物探全稱為地球物理勘探，它是利用不同地質(zhì)體在物理性質(zhì)上的差異所進行的一種物理勘探方法，通過分析、計算由儀器、設(shè)備所采集的地下地質(zhì)體的物理信息并結(jié)合對有關(guān)地質(zhì)資料的研究，可判斷、解決探測對象在地下賦存的位置、大小范圍和產(chǎn)狀，以及反映相應(yīng)物性特征的物理量等，作出相應(yīng)的解釋推斷。地球物理勘探是地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)學(xué)研究不可缺少的一種手段和方法。

2　從事地球物理勘探的基本條件

（1）物性條件：所研究的地質(zhì)問題是否有被探測出來的物理異常。如地震勘探是利用物體的密度、強度特性；電法勘探利用物體的導(dǎo)電特性；重力勘探利用物體的密度特性；磁法勘探利用物體的磁性特性；放射性勘探利用物體的放射性特性等。

（2）場地條件：從事的物探工作場地是否滿足選定的物探方法、勘探深度對場地的坡度、高差的要求。常規(guī)的交、直流地面電法勘探剖面中其勘探深度是供電極距的1/3。總之不同的物探方法對工作場地有不同的要求并且必須具備人力、設(shè)備能到達場地的前提條件。

（3）技術(shù)條件：理論上利用不同的物探方法能解決所有的地質(zhì)問題（結(jié)合地質(zhì)資料），但受儀器精度、設(shè)備能力、計算方法的限制而無法滿足要求。以人工地震勘探為例，要達到足夠的勘探深度則必須具備兩個基本條件：儀器靈敏度和震源能量，而這兩者都不可能無限放大。以交、直流地面電法為例，當(dāng)儀器、設(shè)備一定，隨著勘探深度加大，其供電電流也應(yīng)加大，而供電電流的加大不是無限的。總之隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器、設(shè)備的越來越先進，解決的地質(zhì)問題就越來越廣泛。

（4）人員條件：從事地球物理勘探工作對工作人員具備的知識要求較高，技術(shù)人員必須掌握較好的數(shù)學(xué)、物理知識和基本的地質(zhì)知識。所以從事地球物理勘探的隊伍是否具有應(yīng)有的物探知識是從事物探工作的重要條件。

3　地質(zhì)人員使用地球物理勘探方法容易產(chǎn)生的誤區(qū)

3.1物探的多解性

我們知道，任何物體所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象是唯一的，就像金屬銅在電性上呈低阻而空氣在電性上呈高阻一樣，但我們就不能說低阻物體就是金屬銅而高阻物體就是空氣。因為幾乎所有的金屬物體在電性上均呈低阻而木材、塑料等許多物體在電性上呈高阻。當(dāng)我們已知地質(zhì)體性質(zhì)、型狀、大小、賦承空間位置和產(chǎn)狀等，我們就能計算和推斷該地質(zhì)體產(chǎn)生的唯一的物理反應(yīng)參數(shù)（物探曲線），這在數(shù)學(xué)上稱為正演計算（簡稱正演）。當(dāng)我們利用儀器、設(shè)備獲取了某一勘探場地的地球物理參數(shù)（物探曲線）來推斷地質(zhì)體性質(zhì)、型狀、大小、賦承空間位置和產(chǎn)狀等，這就是地球物理勘探，這在數(shù)學(xué)上稱為反演計算（簡稱反演），它得出的結(jié)果不是唯一的，而是有多種可能，這就是物探的多解性。

3.2物探的視力效應(yīng)（個人術(shù)語）

在巖溶地區(qū)利用地球物理勘探方法探測一個直徑約10米的洞穴，如果洞穴的埋深在50米以內(nèi)則可以很容易地探測到，如果埋深在50米以下或更深就有可能探測困難或無法探測到。地球物理勘探就像人的眼睛一樣，放眼望去，山川、河流盡收眼底，而遠(yuǎn)處的細(xì)節(jié)卻無法分辨，所以人眼的分辨率由近及遠(yuǎn)是越來越低。以中淺部勘探為主的地球物理勘探，由于采樣參數(shù)的選擇、人工源場能量大小的選擇往往不能探測到地下深部的信息；而以深部勘探為主的地球物理勘探，亦因參數(shù)的選擇、人工源場能量大小的選擇和場地條件的限制往往又使淺部成為物探的盲區(qū)。地質(zhì)鉆探則不一樣，就像將遠(yuǎn)處的物體拿到眼前一樣，它的分辨率的相對固定的（當(dāng)然鉆探所能達到的深度和工藝是前提條件）。物探的視力效應(yīng)主要是我們現(xiàn)使用的儀器設(shè)備的精度和廣度決定的，隨著科學(xué)技術(shù)的進步這一問題會得到改善。

這里談?wù)劦刭|(zhì)人員經(jīng)常誤會的幾個問題：

（1）為什么地球物理勘探不能單獨給出確切的地質(zhì)結(jié)論？

這可用前面講到的物探工作的多解性來回答，我們知道物探只是探測地質(zhì)體的物理信息，如沒有區(qū)域地質(zhì)資料，鉆探資料和其它資料則物探就只能推斷出地質(zhì)體在地下空間的分布情況和分布范圍。所以任何以地質(zhì)勘察為目的的地球物理勘探都必須結(jié)合地質(zhì)、鉆探等資料綜合分析判斷，才能得出較準(zhǔn)確的地質(zhì)結(jié)論。

（2）為什么物探推斷的地質(zhì)體的空間分布會有誤差，有時會是較大的誤差？

這個問題一般出現(xiàn)在地面物探中，這里面有幾個因素：①地面以下的巖土體是非均質(zhì)體，而地球物理勘探的理論是建立在以巖土體是均質(zhì)體為前提的；②物探方法分定量和非定量的，而定量的物探方法亦因地質(zhì)邊界條件的不確定實際上是半定量的，如電法勘探的電測深……非定量的物探方法有電法的中梯、聯(lián)剖、四極等；③場地環(huán)境的影響，如地形起伏較大、溝壑較多、電磁輻射較強、不滿足半無限空間的要求等；④儀器設(shè)備誤差、人員素質(zhì)、方法選擇是否合理。

總之物探定量解釋的誤差一般在±10%左右，當(dāng)影響因素較多時誤差可達±30%。現(xiàn)在建設(shè)市場上的低應(yīng)變基樁檢測算是精度較高的，但檢測誤差也在±10%左右，它是由物探的地震勘探方法延伸而來的。

（3）為什么同樣的地質(zhì)問題深度不一樣時物探的效果不一樣？

這個問題可以用我們前面定義的術(shù)語《視力效應(yīng)》來解釋。理論上講，物探對埋深淺的地質(zhì)體勘探精度較高、效果較好；反之物探對埋深較大的地質(zhì)問題一般只解決大的地質(zhì)構(gòu)造如深部巖層產(chǎn)狀、起伏、斷層等，而對無規(guī)律的裂隙、破碎、巖溶則分辨率較低。

4　結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物探儀器智能化程度越來越高，從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到物探資料的處理均實現(xiàn)了智能化，所以現(xiàn)在有很多從事物探工作的人員對物探方法的工作原理一知半解，對計算機軟件的依賴較大，不能對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題作出正確的判斷、修正，導(dǎo)致物探成果嚴(yán)重偏離地質(zhì)信息，這值得我們警惕。

[1]顧功敘編.地球物理勘探基礎(chǔ)[D].北京地質(zhì)出版社，1990.

[2]昌格，劉紹文，王良書等.塔里木盆地現(xiàn)今地?zé)崽卣鳎跩］.地球物理學(xué)報，2009，52(11):2752-2762.

P624[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-228-1