地球物理勘查技術與應用探討

王潔婧

（中國建筑材料工業地質勘查中心黑龍江總隊，黑龍江 哈爾濱 150000）

隨著社會經濟的快速發展，礦產資源開采需求持續增加，但是由于礦產資源開采的環境比較復雜，整體開采難度比較大，所以必須要采取先進的地質勘查技術來及時、高效地確定礦產資源的賦存情況。然而，傳統的一些地質勘查技術與手段的勘察效率和精確度低下，尤其是不符合當下復雜地質環境條件下的地質勘查工作需求，進而會影響地質勘查工作的質量。因此，如何在復雜地質勘查工作中有效運用地球物理勘查技術這種先進的勘查技術值得深入討論。

1 地球物理勘查技術概述

1.1 地球物理勘查技術的概念

地球物理勘查技術本質上是一種綜合運用數學和物理學科知識，通過綜合運用數據采集、處理及分析技術等一些先進現代技術，以及有效的探測設備與儀器等有效觀測地球各種物理場分布及變化規律的一種觀測技術，可以實現對地球內外部物質構成、介質的構造情況與演變情況等進行深入探究，這樣就可以實現對各種自然現象及其變化規律進行探尋的目標。地球物理勘查技術在地質勘查中的靈活應用可以實現對宏觀和微觀層面的地球物理勘探內容進行勘查，前者包括儲層礦性情況、地層分布情況以及物質構造情況等，后者則主要包括地質分布情況、儲層流體情況以及地質模型構建情況等等。比如，通過地球物理勘測技術的運用，可以對地球內部結構及構造進行探測，這樣可以為地質災害預測提供更加可靠、真實的參考數據。

1.2 地球物理勘查技術的常見種類

地球物理勘查技術的種類比較多，常見包括如下幾種：

（1）電法勘查技術。電法勘查技術是采取航空電法、直流電阻率法以及地面電法等幾種方式來開展勘查工作，其中直流電阻率法具有可靠、準確的勘查結果，主要適用于水文地質勘查工作當中，但是這種地球物理勘查技術本身對勘查區域的地形具有一定要求，所以勘查工作人員在前期需要認真探測勘查區域的地形條件。直流激發極化法則在水源查找或者斑巖銅礦、黃鐵礦等資源的勘查；瞬變電磁技術則主要是基于不接回線向地下輸送來形成一種脈沖式電磁場，之后借助測量設備來加以觀測并計算相應的電阻率，這種勘查技術的勘查設備便于攜帶，相應勘查范圍可以拓展到500m之上。

（2）磁法勘查技術。磁法勘查技術是借助磁力設備對自然界中的巖石或礦石磁性的不同進行勘查，并且科學分析及檢測磁場的實際變化情況，這種勘查技術在資源勘查以及地質問題分析中得到了廣泛應用。磁法勘查技術本身的檢測儀器便于攜帶，成本較低，檢測效率更高，尤其適用于勘查有色金屬。此外，磁法勘查技術也可以用于研究地質情況，或者可以在飛機上放置磁力儀器來對航空磁力進行測量，保證可以高效地開展大范圍磁力掃描，降低地質勘查中安全事故發生概率。

（3）地震勘查技術。地震勘查技術可以檢查不同地層彈性波組與密度，同時也可以借助檢測設備來對電波信號進行探查，具體就是采用人工方式對地震進行激發，以此可以對地質構造進行深入研究的同時，高效地勘查石油工程和煤炭工程的建設情況，所以地震勘查技術在當下地質勘查工作中的應用范圍比較廣。隨著地震勘查技術的發展，其中引進了許多分辨率比較高的成像技術，并且可以便捷地構建三維地震模型，可以直觀地反映出地質勘查結果。

（4）重力勘查技術。重力勘查技術也是當下比較多用的地球物理勘查技術，具體就是運用勘查儀器來分析礦體或地層的密度差，這樣為地質研究提供必要的依據，是一種非常便捷、高效的礦產資源勘查方法。此外，重力勘查技術也可以對巖體巖漿、沉積盆地等基礎地質情況進行檢測，尤其是可以高效地勘查同金屬有關花崗巖的礦產資源。

2 地質勘查工作中地球物理勘查技術的應用價值

2.1 有利于提升地質勘查工作精度

在地球物理勘查過程中，可以借助先進的勘查設備及儀器來檢測復雜地質的情況，以此來高效地獲取相關的地質數據，同時也可以借助大數據技術、人工智能技術等先進科學技術來對獲取的地質勘查數據進行高效處理，這樣可以極大提高數據檢測結果的精確度。

2.2 有利于提升地質勘查效率

復雜地質勘查工作本身涉及到復雜的地質構造與結構，巖性不均勻，且具有多變的物化性質，為了保證最終勘查結果的精度及可靠性，就必須要獲取及分析大量地質勘查的數據。而傳統地質勘查更多依靠勘查人員的工作經驗，效率及可靠性都比較低。而借助地球物理勘查技術的靈活應用，則可以借助先進勘查儀器及設備，配合計算機技術、大數據乃至人工智能技術等先進科學技術可以高效地獲取及處理地質勘查數據，并且可以應用圖形化的方式來展示有關的勘查結果，這樣極大提高了地質勘查工作的效率。

2.3 有利于確保地質勘查安全

基于地球物理勘查技術的應用可以確保復雜條件下地質勘查工作的安全性是該種勘查技術應用的另一優勢。通常而言，復雜地質勘查條件下涉及到復雜的地質結構，實際勘查工作如果出現地質勘查方案制定不合理，那么就非常容易誘發勘查安全事故。特別是傳統地質勘查技術只能夠在勘查工作結束后通過仔細分析勘查數據來明確地質勘查區域的地質構造等情況，期間勘查工作中可能出現的一些安全事故是無法進行預測的。而通過有效應用地球物理勘查技術，通過開展高效掃描及探測活動則可以對勘查區域的地質結構等進行掃描及探測，這樣可以對勘查區域可能出現的地質災害進行提前預測，在此基礎上可以制定更為合理的地質勘查方案，大大提高了地質勘查結果的可靠性。

3 地質勘查工作中地球物理勘查技術的常見應用

3.1 應用于油氣能源勘查

隨著能源需求量的持續增加，當下的油氣能源勘查及開采需求不斷增加，此時如果可以在天然氣與石油等能源的勘查過程中有效應用地球物理勘查技術，那么可以實現高效確定儲油或儲氣區域的目標。比如，在天然氣及石油勘查期間，可以配合前期勘查分析的同時綜合運用重力勘查技術與磁力勘查技術等地球物理勘查技術來對天然氣與石油的儲存區域進行高校調查及評估，這樣可以快速確定油氣儲藏位置，對解決國內油氣開采困難難題有很大幫助。

3.2 應用于勘查金屬礦物

金屬礦物的勘查也是當下比較多見的一種資源勘查需求。在勘查金屬礦物資源過程中，可以靈活應用電法勘查技術與磁法勘查技術等來開展礦物勘查。比如，其中電法勘查技術主要是在對金屬礦物進行勘查期間依據土地與巖石在導電方面差異性進行勘查，通過對穩定磁場環境下的金屬礦物資源層的差異化電流改變規律及特征等情況進行觀察及分析之后方可更好地確定金屬礦物資源的儲存位置及儲存量等。通過有效運用地球物理勘查技術，可以為我國金屬礦產資源的高效開采提供必要的勘查數據支持，這對拉動社會經濟發展有積極意義。

3.3 應用于工程勘探實踐

隨著社會經濟的發展，建筑、道橋、隧道等工程項目的數量不斷增多，為了確保工程項目順利建設，同樣離不開工程勘探活動的支持。比如，在水利、管道以及公路與建筑等工程項目建設過程中，可以采取電法勘查技術來檢測相應工程項目建設的質量情況，如可以借助探地雷達技術來檢測某段公路，具體就是可以通過對多通道雷達系統來獲取檢測目標對象的雷達圖，之后可以通過分析雷達圖上面的相關雷達波形及頻率等參數來判斷公路的損壞情況、完整性情況以及是否存在含水區域等等，保證可以最大程度借助地球物理勘查技術來確保工程項目建設的質量。

3.4 應用于環境保護實踐

基于地球物理勘查技術的靈活應用，可以對熱、光、電等相關因素的實際變化情況進行有效檢測，以此可以更加全面了解勘查區域的環境變化情況，這樣可以為環境保護工作的順利開展提供必要的依據。又或者也可以借助地球物理勘查技術來防治各種地質災害，如借助地球物理勘查技術的靈活應用可以高效地預測某些突發性的自然災害發生情況，以此可以及時制定有效的應對方案來防范相關地質災害的出現，對確保人們人身安全有積極的作用。

3.5 應用于礦井勘查實踐

礦井是當下煤炭勘查過程中比較關鍵的一個勘查對象，其本身是決定煤礦資源開采質量的重要基礎，所以必須要注意采用恰當的勘查技術來對礦井情況進行高效勘查，保證及時發現及解決礦井基礎設施建設中存在的問題。比如，可以借助地震勘查技術來檢測礦井井巷的質量情況。一般可以在礦井巷道底板兩側及下放位置處設置井巷二維測線，具體需要結合頂底板聲波屬性進行合理計算，保證偏離距、波距、檢波點與炮點等位置設置的準確性，之后可以借助這種地球物理勘探技術來收集井巷地震數據，這樣可以有效控制礦井基礎設施的施工質量。

4 地質勘查工作中地球物理勘查技術應用的要點

4.1 合理選擇地球物理勘查技術

通過上述分析控制當下地球物理勘查技術的種類比較多，并且不同種類地球物理勘查技術本身的應用條件及優勢等各不相同，為了確保最終的地質勘查工作的質量與效率，首先需要合理選擇恰當類型的地球物理勘查技術。實際上，針對任何一種地球物理勘查技術的運用，實際選用中需要綜合考慮地質條件等實際情況。因為圍巖、礦體與地質條件等之間存在比較大的差異性，且地質體與礦化體本身具有較大的規模，所以為了確保最終的地質勘查工作質量，就需要優選適宜的地質勘查方法。基于相關地質勘查工作的實踐經驗及需求等，如果地質勘查工作中測定的是超基性巖、基性巖、角巖以及鐵礦等礦產資源，在對它們進行勘查過程中最適宜采用磁法勘查技術這種地球物理勘查技術來保證最終地質勘查工作質量。而如果測定的硫化體礦體，那么在勘查工作中適宜采用電法勘查技術，這主要是因為激電可以對黃鐵礦化所在位置的破碎情況進行更加高效地探測，如在對近況進行勘探期間可以借助電法勘查技術來間接性獲取判斷金礦資源賦存情況的數據支持。而針對那些礦產資源具有比較大的埋置深度的礦產資源，可以采取重力勘查技術來開展勘查，如針對沉積礦床的勘查則更加適宜應用重力勘查技術，這樣可以更好地保證勘查地質巖層構造及厚度等相關數據的準確性與可靠性。

4.2 綜合考慮勘查技術的可行性

在地質勘查工作中運用地球物理勘查技術期間，一般會涉及到許多精密性檢測儀器及設備，這些數據資料本身的獲取可能會受到外在因素影響而出現精度不高等問題。比如，火山巖與矽卡巖本身具有比較強的磁性，它們會干擾各種勘查儀器及設備本身的正常使用，而在對黃鐵礦化及炭質巖進行激電過程中會產生非礦異常問題。又或者如果碰到伴有巖溶破碎帶或者強烈起伏地形的過程中會對電阻率采集帶來直接影響，進而會對地質勘查工作質量及效率帶來不利影響。因此，在借助地球物理勘查技術開展地質勘查工作期間必須要綜合考慮勘查區域的實際地質結構情況。比如，在碰到有色金屬礦期間，由于這些礦產資源多存儲于深度比較大的巖層賦存區域，并且有色金屬礦層比較薄，相應品位也較低，這就容易影響實際的物探效果，所以必須要綜合考慮有色金屬礦的物探技術應用有效性與可行性。此外，在開展礦產資源勘查期間還要注意靈活地應用多種地球物理勘查技術來探查礦產資源的賦存情況，同時還要結合可能存在的各種影響因素制定有效的應對方案，這樣方可更好地提升礦產資源的探尋準確度與效率，降低地質勘查工作中安全事故的發生概率。

4.3 科學制定勘查技術應用方案

在應用地球物理勘查技術期間，為了最大程度發揮這種勘查技術在提高地質勘查結果可靠性與準確度方面的積極作用，就必須要在綜合考慮各種影響地質勘查結果可靠性的因素基礎上，優選恰當類型的地球物理勘查技術，并在此基礎上制定完善的地質勘查方案，保證所選地質勘查技術可以得到順利應用。而在確定地球物理勘查技術應用方案期間，必須要注意首先搞清楚其主要需要關注的問題，并采取有效措施來提高整體勘查結果可靠性。實際上，地球物理勘查技術本身涉及到地質、礦產資源及工程等許多學科知識，并且在當下發展過程中很大程度引進了空間幾何技術以及先進分辨率視頻處理技術等，這樣可以更加高效地識別及分析各個結構及分布情況，從而更有利于高效地探測那些具有復雜結構的地質條件，保證所選地球物理勘查技術可以正確應用于復雜地形與地貌的勘查工作當中。比如，在對地下管線賦存情況進行探查過程中要注意使測量工作與地質勘察工作保持良好的統一性，如可以采取一些高新地質監測技術來高效地檢測及測定隱蔽地下管線賦存情況，同時還要注意確保地質勘測點設置位置及數量等設計的合理性，這樣可以保證地球物理勘查技術應用的有效性，保證最終地質勘查結果的準確性。

4.4 仔細校核勘查技術應用儀器

在地球物理勘查技術應用過程中由于涉及到磁法、電法、地震等多種形式的地質勘查技術，并且不同種類的勘查技術應用中會涉及到種類各不相同的地質勘查儀器及設備，這些儀器及設備本身的質量情況、檢測精度及可靠性等會在很大程度上影響地質勘查技術的應用效果。因此，為了可以最大程度提高整體的地質勘查結果可靠度及效率，要在做好地球物理勘查技術應用方案的基礎上，對所用各種類型的檢測儀器及設備本身的質量及性能進行嚴格管理及控制，保證它們可以在實際的地質勘查工作中保持良好的運行狀態，避免因為這些檢測儀器或設備存在質量問題而影響最終的測量精度。比如，高溫超導磁強計是當下磁法勘查技術應用中一種典型的勘查儀器，可以用來對磁場傳感信息的變化情況進行接收及監測，在油氣資源、礦產資源的地質勘查工作中都有廣泛應用。在實際的檢測過程中要注意結合實際的地球物理勘查工作需求來選擇恰當型號及類型的高溫超高磁強計，保證其檢測靈敏性與準確度滿足使用的規定及要求。又或者，要保證基于電法勘查技術應用的電法工作站軟件始終保持良好的運行工況，使其可以穩定、高效地處理地質勘查工作中獲取的各種數據，避免因為這些軟件故障問題而影響最終勘查結果的準確度與效率。

5 結語

綜上所述，地質物理勘查技術的種類比較多，常見的包括基于磁法、電法、重力及地震的勘查技術，并且在油氣能源勘探、金屬礦物、工程勘探、環境保護和礦井勘查等領域都有廣泛應用。在實際的地質勘查中應用地球物理勘查技術期間，可以從合理選擇地球物理勘查技術出發，注重綜合考慮勘查技術的可行性，科學制定勘查技術應用方案以及仔細校核勘查技術應用儀器，這樣方可全面提升地質勘查結果的可靠性及準確度。