關(guān)于綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用分析

■趙海亮

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院　安徽　蕪湖　241000）

關(guān)于綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用分析

■趙海亮

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院安徽蕪湖241000）

地質(zhì)巖層中蘊藏著大量豐富的礦產(chǎn)資源和化石資源等，由于多數(shù)資源都埋藏地質(zhì)巖層中，僅僅依靠人類經(jīng)驗識別出資源的所處位置具有相當(dāng)程度的不確定性，而今，隨著綜合物探技術(shù)的發(fā)展，其在地質(zhì)勘測中的應(yīng)用范圍已經(jīng)愈來愈廣泛，相較于其它方法，綜合物探技術(shù)具有時間短、速度快、準(zhǔn)確性高等特點，這使得綜合物探技術(shù)迅速在地質(zhì)勘測領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，因此本文將通過對綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測、礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中應(yīng)用特點的分析，探討其具體應(yīng)用，以及對我國地質(zhì)調(diào)查與勘測技術(shù)的發(fā)展略盡綿力。

物探技術(shù)地質(zhì)勘測礦產(chǎn)開發(fā)應(yīng)用

0　前言

隨著時代的不斷進(jìn)步，地質(zhì)勘測等方面的工作也在我國快速發(fā)展起來，而地質(zhì)勘測的效果和質(zhì)量直接影響到后續(xù)地質(zhì)工程的順利開展。對于一個國家來說，資源多少尤其是礦產(chǎn)資源儲量大小很大程度上影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，礦產(chǎn)開發(fā)也是國家主要的經(jīng)濟(jì)來源之一，因此，礦產(chǎn)資源的價值很高，需要先進(jìn)的勘探開發(fā)技術(shù)做支撐，綜合物探技術(shù)無疑是其中較為重要和高效的勘測方法。對于綜合物探技術(shù)而言，就現(xiàn)階段的應(yīng)用情況來看，效果還是令人滿意的。綜合物探技術(shù)中，常見的地震波勘測技術(shù)、電剖面法、瑞利波技術(shù)等，針對礦產(chǎn)資源的物探技術(shù)也不在少數(shù)。對于物探方法的衡量選取，還要視實際地質(zhì)情況而定，對于較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，也可以采取多種物探技術(shù)相結(jié)合的方法，來獲得更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，取得更好的勘測效果。

1　綜合物探技術(shù)的應(yīng)用特點

在地質(zhì)勘測中，地質(zhì)條件是勘測過程中最主要的影響因素之一，地層中廣泛存在著電場、磁場，為了能夠取得更加良好的勘測效果，提高勘測準(zhǔn)確性，相關(guān)工作人員常常會選擇使用地震勘探、磁法勘探等方法進(jìn)行勘測工作，這些方法在陸地作業(yè)和水下作業(yè)中都能取得較為不錯的效果而且實用性和靈活性很強(qiáng)，對于不同的地質(zhì)條件也基本通用，所以綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測過程中，越來越受到工作人員的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)將應(yīng)用特點總結(jié)如下：

1.1綜合物探技術(shù)探測深度較大

綜合物探技術(shù)在淺層地質(zhì)中的應(yīng)用較為廣泛，與其他技術(shù)方法相比較，綜合物探技術(shù)探測深度要大很多，地球物理探測是其中常用的物探技術(shù)，探測深度可以達(dá)到幾百米，實用性較強(qiáng)。

1.2綜合物探技術(shù)勘測精度高

在地質(zhì)勘測過程中，勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性是勘測的基本要求之一，工作人員要保證盡可能減少勘測過程中的誤差，只有這樣，得到的勘測結(jié)果才能夠作為后續(xù)工作的依據(jù)支撐，綜合物探技術(shù)可以較好地做到這一點。

1.3綜合物探技術(shù)的勘測時間較短

地質(zhì)勘測中復(fù)雜的測量過程大部分都不需要人工完成，工作人員大多只需要進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)處理與收尾工作即可，因此較為便捷，在較短時間內(nèi)就能夠得出比較準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。

1.4綜合物探技術(shù)占用場地面積小

除了施工作業(yè)區(qū)以外，應(yīng)用綜合物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測的過程不需要占用其他多余場地，占地面積小，這也是綜合物探技術(shù)受青睞的原因之一。

2　綜合物探技術(shù)應(yīng)用的大致過程

2.1采集信號數(shù)據(jù)

運用綜合物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測的過程中，若想取得良好效果，就必須準(zhǔn)確無誤的完成采集信號數(shù)據(jù)的工作?？陀^來說，采集信號數(shù)據(jù)這一環(huán)節(jié)對綜合物探技術(shù)的應(yīng)用影響巨大,在勘測過程中,必須將這一環(huán)節(jié)的工作重點對待。

2.2布置測線

在勘測工作正式開始之前，布置測線是首要工作，主要目的是為了能得到較為準(zhǔn)確的表土層厚度。測線布置過程中必須使折射波測點和面波測點保持一致，雖然現(xiàn)階段綜合物探技術(shù)發(fā)展的較為全面，但測線布置這一環(huán)節(jié)效果欠佳，須采用針對性技術(shù)才能取得較好效果，做到保質(zhì)保量。

2.3設(shè)計相關(guān)參數(shù)

參數(shù)的設(shè)計對于任何技術(shù)都是必不可少的一個環(huán)節(jié)，每一個參數(shù)都可能對最后結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，在地質(zhì)勘測過程中應(yīng)用綜合物探技術(shù)時，工作人員大都按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計相關(guān)參數(shù)，但每個地區(qū)的地質(zhì)情況以及開發(fā)情況都不相同，在操作過程中必須根據(jù)實際的情況來進(jìn)行，主要包括以下幾個方面：選擇采集道數(shù)、選擇激震方式、偏移距的選擇、道間距的選擇。

選擇采集道數(shù)是較為基礎(chǔ)的一環(huán)，雖然難度不大，但部分工作人員往往會忽略很多細(xì)節(jié)，導(dǎo)致降低工作的效率和質(zhì)量。在實際工作中,必須嚴(yán)格遵循某些要求，當(dāng)要求測震儀須具有多通道接受端口，通常為12和24通道，若上覆層厚度較小,則應(yīng)在條件允許時盡可能采用24通道進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的采集，來保證足夠的空間分辨率。其次是選擇激震方式，主要有錘擊震源、落重震源和炸藥震源三種。錘擊震源一般可以達(dá)到20m~30 m的勘測深度，落重震源一般可以達(dá)到30 m~50 m的勘測深度，而炸藥震源的勘測深度一般可以達(dá)到50 m~150 m。在應(yīng)用激震方式的過程中要做到理論與實際相結(jié)合，每一種激震方式都有自己的應(yīng)用優(yōu)勢，各方面綜合考慮才能找出最佳方法。在勘測土石分界面時,為了減少近域效應(yīng)的產(chǎn)生，通常選擇偏移距為排列長度L的1/8至1/2,其中排列檢波器布置的總長度即為排列長度L，如果土層厚度不大，則可以將偏移距選擇為排列長度的L/8左右，來避免偏移距過大的情況出現(xiàn)，如果土層厚度較大，那么此時偏移距選擇為L/2左右即可。對于參數(shù)設(shè)計而言選擇道間距也是很重要的，很多工作人員在進(jìn)行地質(zhì)勘測的過程中由于細(xì)節(jié)執(zhí)行不到位，導(dǎo)致勘測結(jié)果并不完全準(zhǔn)確，道間距的選擇是其中很重要的原因之一，我們必須在細(xì)節(jié)上做足功夫，使道間距的選擇準(zhǔn)確有效，減少誤差并增加精確度。

2.4分析與解釋數(shù)據(jù)

應(yīng)用綜合物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘測工作，必須對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與解釋，這樣不僅可以及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，也能保證和驗證測量的準(zhǔn)確性，經(jīng)總結(jié)，數(shù)據(jù)的分析工作主要包括面波信號數(shù)據(jù)分析和折射波信號數(shù)據(jù)分析，主要包括提取面波有效信號，設(shè)置合理時間窗，求取面波頻散曲線，繪制深度一波速曲線和測線面波波速云圖等。而解釋數(shù)據(jù)的工作重點則是致力于折射波的結(jié)果處理等方面的工作。

3　綜合物探技術(shù)應(yīng)用實例分析

綜合物探技術(shù)包括很多，各個方法使用場合各有差異，面對較為復(fù)雜的地質(zhì)情況，也可以將多種物探技術(shù)綜合使用，發(fā)揮最大效果。較為常見的物探技術(shù)有電測探法、電剖面法和瑞利波技術(shù)等，另外三維地震勘探和瞬變電磁勘探法在煤礦等礦產(chǎn)資源的勘查與開發(fā)過程中發(fā)揮著巨大作用。

3.1電測探法

在多種物探技術(shù)中，電測探法相對簡單，工作人員只需要使勘測設(shè)備從觀測點深入到地下，觀測其電阻率變化，總結(jié)具體巖層的分布情況，同時也可以對其進(jìn)行更加深入的研究。現(xiàn)階段，應(yīng)用越來越廣泛的高密度電阻率法正快速發(fā)展，其主要內(nèi)容是探測淺層地質(zhì)的有關(guān)信息，但是此方法在使用之前，需要先詳細(xì)劃分地質(zhì)結(jié)構(gòu)，電測探法主要應(yīng)用在水平巖層或傾角較小的巖層?？偠灾姕y探法主要適用于探測不同巖層分布差異以及巖層與環(huán)境介質(zhì)之間物理性質(zhì)的差異。

3.2電剖面法

電剖面法也是利用專門設(shè)備分析巖層分布規(guī)律，可以與電測探法相結(jié)合，探測并分析巖層的分布規(guī)律以及斷裂帶的分布情況，電剖面法一般是探測沉積巖，在探測過程中，為了保證工作質(zhì)量，我們首先需要深入研究巖層電性的差異并及時了解電性差異的變化情況，同時采用電阻率法了解巖層的含水情況和其他狀態(tài)，如果巖石呈分散的含水狀態(tài)，就說明電阻率影響較小，反之影響較大。

3.3瑞利波技術(shù)

瑞利波技術(shù)起步較晚，是一種比較全新的技術(shù)，但在實際運用中很快獲得了相關(guān)工作人員的認(rèn)可。瑞利波技術(shù)大體有兩種觀測方式：穩(wěn)定狀態(tài)觀測和瞬間動態(tài)觀測。其中穩(wěn)定狀態(tài)觀測的瑞利波技術(shù)對設(shè)備體積具有一定要求，體積不能太大，而且也需要較高的成本，所以在實際地質(zhì)勘測過程中應(yīng)用并不是特別廣泛，而瞬間動態(tài)觀測的瑞利波技術(shù)穩(wěn)定狀態(tài)觀測來講，具有速度快、操作簡便、觀測效率高、分辨率高等特點，因此常被廣泛應(yīng)用，尤其在分辨率高這一方面優(yōu)勢明顯，應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查與評估中效果良好，瞬間動態(tài)觀測的瑞利波測試信號主要來源是垂直作用在地面上的地震沖擊波，在一定范圍內(nèi)集中收集瑞利波信號，并利用其反射波來進(jìn)行正反演。與此同時，也有很多應(yīng)用軟件適用于該項技術(shù)，使該技術(shù)更加趨于智能化。近年來,我國煤礦事故頻發(fā),雖然在國家有關(guān)部門治理下有所好轉(zhuǎn),但仍然是傷亡事故較為嚴(yán)重的行業(yè)。應(yīng)對諸如此類因地質(zhì)因素而導(dǎo)致的災(zāi)害，首要任務(wù)就是能夠?qū)ζ溥M(jìn)行準(zhǔn)確的勘測調(diào)查，能夠充分了解煤礦所在區(qū)的位置、分布形態(tài)、地質(zhì)條件以及可能因此導(dǎo)致的災(zāi)難情況等。如果勘測不準(zhǔn)確，就可能對臨近的建筑物及人員造成嚴(yán)重危害。在實際的應(yīng)用中，瑞利波除了能夠測定深度的改變情況，還能夠測定巖層情況，結(jié)合落重震源和瞬態(tài)面波技術(shù)，對煤礦工程有所裨益。因此在實際的煤礦勘測中，若能做到多種技術(shù)相互結(jié)合，可以更加清楚有效的對巖層走向加以描述，減少災(zāi)害的發(fā)生。

3.4三維地震勘探法

三維地震勘探對煤礦等礦產(chǎn)資源的勘查與開發(fā)非常重要，它是以二維地震勘探方式作為發(fā)展基礎(chǔ)，把空間由二維擴(kuò)展為三維，以目前面積的測量技術(shù)為依托，設(shè)法將觀測系統(tǒng)設(shè)置在所劃定的面積內(nèi)，通過合理組合炮點與檢波點來獲得地層數(shù)據(jù)并通過三維轉(zhuǎn)化顯示出來，使數(shù)據(jù)顯示更為形象具體。此方式在兼顧實用性的同時還將高精度、大采集量等優(yōu)勢集于一體，更加真實地將地層形態(tài)展現(xiàn)出來，因此三維地震勘探對于褶皺、斷層、煤層賦存等方面具有良好的勘測效果，尤其是為煤礦等礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)提供了依據(jù)，備受工作人員的青睞。

3.5瞬變電磁勘探法

在開發(fā)礦產(chǎn)資源的過程中，除了上述提到的三維地震勘探法，另外一項常用的技術(shù)是瞬變電磁勘探法。與三維地震勘探的勘測原理不同，由于不同的地層電阻率也不相同，因此瞬變電磁勘探法是通過測量不同深度和地點的電阻率并對電阻率差異加以分析來達(dá)到尋找礦產(chǎn)資源的目的。受高阻屏蔽層的影響不大是該方法的優(yōu)勢之一，但擴(kuò)散速度會隨著時間的推移受到電阻率的影響，電阻率較低時，擴(kuò)散速度減慢，反之加快，同時因為其不受地形影響，該方法在勘測富水區(qū)、煤礦等礦產(chǎn)資源的過程中應(yīng)用廣泛。

4　綜合物探技術(shù)發(fā)展展望與總結(jié)

4.1綜合物探技術(shù)發(fā)展展望

方法：將來隨著社會發(fā)展，綜合物探技術(shù)將會得到進(jìn)一步提高，其理論也會得到進(jìn)一步的解釋與應(yīng)用，會有越來越寬的可利用的物理波場的頻譜范圍，電磁波譜可利用的范圍也可能會由純直流發(fā)展到雷達(dá)波，彈性波普由瑞利波頻率擴(kuò)展到超聲波頻率。聲納法、地震CT法、高密度電阻率法、電剖面法等技術(shù)方法將會日益趨于活躍。

設(shè)備：野外地質(zhì)勘測環(huán)境相對來說較為復(fù)雜，對儀器的防塵、防震、防潮等性能要求很高，未來的綜合物探儀器設(shè)備智能化程度可能會有所提高，能夠收集到較遠(yuǎn)范圍的信號，同時儀器將會逐步由單一化向多功能化拓展，以此來促進(jìn)多種探測方法的綜合運用，增強(qiáng)勘測效果。

4.2未來綜合物探技術(shù)在礦產(chǎn)開發(fā)方面的發(fā)展熱點

（1）能夠克服困難的環(huán)境和地質(zhì)條件的物探技術(shù)例如海洋、沼澤、森林等環(huán)境，以及能在城市周邊加大勘探力度，能夠克服高強(qiáng)度人文干擾的快速尋找礦產(chǎn)資源的方法技術(shù)。

（2）能實現(xiàn)快速覆蓋的物探技術(shù)例如利用車載工具等實現(xiàn)快速找礦，能夠通過不接地連續(xù)測量的方式來完成快速采集數(shù)據(jù)的工作。

（3）能達(dá)到高分辨率的物探技術(shù)例如礦產(chǎn)多波聯(lián)合等方法。

4.3未來建議進(jìn)行提倡的相關(guān)計劃

（1）中西部礦產(chǎn)資源調(diào)查與評估計劃。

（2）東部礦山深部綜合勘探計劃。

（3）國內(nèi)海洋能源調(diào)查與監(jiān)測計劃。

5　總結(jié)

地質(zhì)勘測的質(zhì)量好壞直接決定著相應(yīng)的工程質(zhì)量的好壞。隨著綜合物探技術(shù)的不斷改良，地質(zhì)工作者各方面素質(zhì)的不斷提高，地質(zhì)勘測的速度和質(zhì)量也會隨之提升。在進(jìn)行地質(zhì)勘測的同時，地質(zhì)勘測工作人員要準(zhǔn)確及時地記錄工作過程中發(fā)現(xiàn)的問題，或許可以為之后的科研工作提供數(shù)據(jù)參考，為各個工程、企業(yè)乃至我國地質(zhì)勘測、礦產(chǎn)資源開發(fā)事業(yè)的發(fā)展提供保障和數(shù)據(jù)支撐。

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P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-363-2