地球物理勘查技術(shù)與應(yīng)用探討

王潔婧

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心黑龍江總隊，黑龍江 哈爾濱 150000）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開采需求持續(xù)增加，但是由于礦產(chǎn)資源開采的環(huán)境比較復(fù)雜，整體開采難度比較大，所以必須要采取先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)來及時、高效地確定礦產(chǎn)資源的賦存情況。然而，傳統(tǒng)的一些地質(zhì)勘查技術(shù)與手段的勘察效率和精確度低下，尤其是不符合當(dāng)下復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下的地質(zhì)勘查工作需求，進(jìn)而會影響地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量。因此，如何在復(fù)雜地質(zhì)勘查工作中有效運用地球物理勘查技術(shù)這種先進(jìn)的勘查技術(shù)值得深入討論。

1 地球物理勘查技術(shù)概述

1.1 地球物理勘查技術(shù)的概念

地球物理勘查技術(shù)本質(zhì)上是一種綜合運用數(shù)學(xué)和物理學(xué)科知識，通過綜合運用數(shù)據(jù)采集、處理及分析技術(shù)等一些先進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)，以及有效的探測設(shè)備與儀器等有效觀測地球各種物理場分布及變化規(guī)律的一種觀測技術(shù)，可以實現(xiàn)對地球內(nèi)外部物質(zhì)構(gòu)成、介質(zhì)的構(gòu)造情況與演變情況等進(jìn)行深入探究，這樣就可以實現(xiàn)對各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律進(jìn)行探尋的目標(biāo)。地球物理勘查技術(shù)在地質(zhì)勘查中的靈活應(yīng)用可以實現(xiàn)對宏觀和微觀層面的地球物理勘探內(nèi)容進(jìn)行勘查，前者包括儲層礦性情況、地層分布情況以及物質(zhì)構(gòu)造情況等，后者則主要包括地質(zhì)分布情況、儲層流體情況以及地質(zhì)模型構(gòu)建情況等等。比如，通過地球物理勘測技術(shù)的運用，可以對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及構(gòu)造進(jìn)行探測，這樣可以為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測提供更加可靠、真實的參考數(shù)據(jù)。

1.2 地球物理勘查技術(shù)的常見種類

地球物理勘查技術(shù)的種類比較多，常見包括如下幾種：

（1）電法勘查技術(shù)。電法勘查技術(shù)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(zhǔn)確的勘查結(jié)果，主要適用于水文地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，但是這種地球物理勘查技術(shù)本身對勘查區(qū)域的地形具有一定要求，所以勘查工作人員在前期需要認(rèn)真探測勘查區(qū)域的地形條件。直流激發(fā)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(shù)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(shè)備來加以觀測并計算相應(yīng)的電阻率，這種勘查技術(shù)的勘查設(shè)備便于攜帶，相應(yīng)勘查范圍可以拓展到500m之上。

（2）磁法勘查技術(shù)。磁法勘查技術(shù)是借助磁力設(shè)備對自然界中的巖石或礦石磁性的不同進(jìn)行勘查，并且科學(xué)分析及檢測磁場的實際變化情況，這種勘查技術(shù)在資源勘查以及地質(zhì)問題分析中得到了廣泛應(yīng)用。磁法勘查技術(shù)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(shù)也可以用于研究地質(zhì)情況，或者可以在飛機上放置磁力儀器來對航空磁力進(jìn)行測量，保證可以高效地開展大范圍磁力掃描，降低地質(zhì)勘查中安全事故發(fā)生概率。

（3）地震勘查技術(shù)。地震勘查技術(shù)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(shè)備來對電波信號進(jìn)行探查，具體就是采用人工方式對地震進(jìn)行激發(fā)，以此可以對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)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(shè)情況，所以地震勘查技術(shù)在當(dāng)下地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用范圍比較廣。隨著地震勘查技術(shù)的發(fā)展，其中引進(jìn)了許多分辨率比較高的成像技術(shù)，并且可以便捷地構(gòu)建三維地震模型，可以直觀地反映出地質(zhì)勘查結(jié)果。

（4）重力勘查技術(shù)。重力勘查技術(shù)也是當(dāng)下比較多用的地球物理勘查技術(shù)，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(zhì)研究提供必要的依據(jù)，是一種非常便捷、高效的礦產(chǎn)資源勘查方法。此外，重力勘查技術(shù)也可以對巖體巖漿、沉積盆地等基礎(chǔ)地質(zhì)情況進(jìn)行檢測，尤其是可以高效地勘查同金屬有關(guān)花崗巖的礦產(chǎn)資源。

2 地質(zhì)勘查工作中地球物理勘查技術(shù)的應(yīng)用價值

2.1 有利于提升地質(zhì)勘查工作精度

在地球物理勘查過程中，可以借助先進(jìn)的勘查設(shè)備及儀器來檢測復(fù)雜地質(zhì)的情況，以此來高效地獲取相關(guān)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，同時也可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來對獲取的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，這樣可以極大提高數(shù)據(jù)檢測結(jié)果的精確度。

2.2 有利于提升地質(zhì)勘查效率

復(fù)雜地質(zhì)勘查工作本身涉及到復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造與結(jié)構(gòu)，巖性不均勻，且具有多變的物化性質(zhì)，為了保證最終勘查結(jié)果的精度及可靠性，就必須要獲取及分析大量地質(zhì)勘查的數(shù)據(jù)。而傳統(tǒng)地質(zhì)勘查更多依靠勘查人員的工作經(jīng)驗，效率及可靠性都比較低。而借助地球物理勘查技術(shù)的靈活應(yīng)用，則可以借助先進(jìn)勘查儀器及設(shè)備，配合計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)乃至人工智能技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)可以高效地獲取及處理地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)，并且可以應(yīng)用圖形化的方式來展示有關(guān)的勘查結(jié)果，這樣極大提高了地質(zhì)勘查工作的效率。

2.3 有利于確保地質(zhì)勘查安全

基于地球物理勘查技術(shù)的應(yīng)用可以確保復(fù)雜條件下地質(zhì)勘查工作的安全性是該種勘查技術(shù)應(yīng)用的另一優(yōu)勢。通常而言，復(fù)雜地質(zhì)勘查條件下涉及到復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，實際勘查工作如果出現(xiàn)地質(zhì)勘查方案制定不合理，那么就非常容易誘發(fā)勘查安全事故。特別是傳統(tǒng)地質(zhì)勘查技術(shù)只能夠在勘查工作結(jié)束后通過仔細(xì)分析勘查數(shù)據(jù)來明確地質(zhì)勘查區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造等情況，期間勘查工作中可能出現(xiàn)的一些安全事故是無法進(jìn)行預(yù)測的。而通過有效應(yīng)用地球物理勘查技術(shù)，通過開展高效掃描及探測活動則可以對勘查區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行掃描及探測，這樣可以對勘查區(qū)域可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行提前預(yù)測，在此基礎(chǔ)上可以制定更為合理的地質(zhì)勘查方案，大大提高了地質(zhì)勘查結(jié)果的可靠性。

3 地質(zhì)勘查工作中地球物理勘查技術(shù)的常見應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于油氣能源勘查

隨著能源需求量的持續(xù)增加，當(dāng)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(yīng)用地球物理勘查技術(shù)，那么可以實現(xiàn)高效確定儲油或儲氣區(qū)域的目標(biāo)。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(shù)與磁力勘查技術(shù)等地球物理勘查技術(shù)來對天然氣與石油的儲存區(qū)域進(jìn)行高校調(diào)查及評估，這樣可以快速確定油氣儲藏位置，對解決國內(nèi)油氣開采困難難題有很大幫助。

3.2 應(yīng)用于勘查金屬礦物

金屬礦物的勘查也是當(dāng)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(yīng)用電法勘查技術(shù)與磁法勘查技術(shù)等來開展礦物勘查。比如，其中電法勘查技術(shù)主要是在對金屬礦物進(jìn)行勘查期間依據(jù)土地與巖石在導(dǎo)電方面差異性進(jìn)行勘查，通過對穩(wěn)定磁場環(huán)境下的金屬礦物資源層的差異化電流改變規(guī)律及特征等情況進(jìn)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(shù)，可以為我國金屬礦產(chǎn)資源的高效開采提供必要的勘查數(shù)據(jù)支持，這對拉動社會經(jīng)濟發(fā)展有積極意義。

3.3 應(yīng)用于工程勘探實踐

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑、道橋、隧道等工程項目的數(shù)量不斷增多，為了確保工程項目順利建設(shè)，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(shè)過程中，可以采取電法勘查技術(shù)來檢測相應(yīng)工程項目建設(shè)的質(zhì)量情況，如可以借助探地雷達(dá)技術(shù)來檢測某段公路，具體就是可以通過對多通道雷達(dá)系統(tǒng)來獲取檢測目標(biāo)對象的雷達(dá)圖，之后可以通過分析雷達(dá)圖上面的相關(guān)雷達(dá)波形及頻率等參數(shù)來判斷公路的損壞情況、完整性情況以及是否存在含水區(qū)域等等，保證可以最大程度借助地球物理勘查技術(shù)來確保工程項目建設(shè)的質(zhì)量。

3.4 應(yīng)用于環(huán)境保護實踐

基于地球物理勘查技術(shù)的靈活應(yīng)用，可以對熱、光、電等相關(guān)因素的實際變化情況進(jìn)行有效檢測，以此可以更加全面了解勘查區(qū)域的環(huán)境變化情況，這樣可以為環(huán)境保護工作的順利開展提供必要的依據(jù)。又或者也可以借助地球物理勘查技術(shù)來防治各種地質(zhì)災(zāi)害，如借助地球物理勘查技術(shù)的靈活應(yīng)用可以高效地預(yù)測某些突發(fā)性的自然災(zāi)害發(fā)生情況，以此可以及時制定有效的應(yīng)對方案來防范相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，對確保人們?nèi)松戆踩蟹e極的作用。

3.5 應(yīng)用于礦井勘查實踐

礦井是當(dāng)下煤炭勘查過程中比較關(guān)鍵的一個勘查對象，其本身是決定煤礦資源開采質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，所以必須要注意采用恰當(dāng)?shù)目辈榧夹g(shù)來對礦井情況進(jìn)行高效勘查，保證及時發(fā)現(xiàn)及解決礦井基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中存在的問題。比如，可以借助地震勘查技術(shù)來檢測礦井井巷的質(zhì)量情況。一般可以在礦井巷道底板兩側(cè)及下放位置處設(shè)置井巷二維測線，具體需要結(jié)合頂?shù)装迓暡▽傩赃M(jìn)行合理計算，保證偏離距、波距、檢波點與炮點等位置設(shè)置的準(zhǔn)確性，之后可以借助這種地球物理勘探技術(shù)來收集井巷地震數(shù)據(jù)，這樣可以有效控制礦井基礎(chǔ)設(shè)施的施工質(zhì)量。

4 地質(zhì)勘查工作中地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用的要點

4.1 合理選擇地球物理勘查技術(shù)

通過上述分析控制當(dāng)下地球物理勘查技術(shù)的種類比較多，并且不同種類地球物理勘查技術(shù)本身的應(yīng)用條件及優(yōu)勢等各不相同，為了確保最終的地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量與效率，首先需要合理選擇恰當(dāng)類型的地球物理勘查技術(shù)。實際上，針對任何一種地球物理勘查技術(shù)的運用，實際選用中需要綜合考慮地質(zhì)條件等實際情況。因為圍巖、礦體與地質(zhì)條件等之間存在比較大的差異性，且地質(zhì)體與礦化體本身具有較大的規(guī)模，所以為了確保最終的地質(zhì)勘查工作質(zhì)量，就需要優(yōu)選適宜的地質(zhì)勘查方法?；谙嚓P(guān)地質(zhì)勘查工作的實踐經(jīng)驗及需求等，如果地質(zhì)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(chǎn)資源，在對它們進(jìn)行勘查過程中最適宜采用磁法勘查技術(shù)這種地球物理勘查技術(shù)來保證最終地質(zhì)勘查工作質(zhì)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(shù)，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(jìn)行更加高效地探測，如在對近況進(jìn)行勘探期間可以借助電法勘查技術(shù)來間接性獲取判斷金礦資源賦存情況的數(shù)據(jù)支持。而針對那些礦產(chǎn)資源具有比較大的埋置深度的礦產(chǎn)資源，可以采取重力勘查技術(shù)來開展勘查，如針對沉積礦床的勘查則更加適宜應(yīng)用重力勘查技術(shù)，這樣可以更好地保證勘查地質(zhì)巖層構(gòu)造及厚度等相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

4.2 綜合考慮勘查技術(shù)的可行性

在地質(zhì)勘查工作中運用地球物理勘查技術(shù)期間，一般會涉及到許多精密性檢測儀器及設(shè)備，這些數(shù)據(jù)資料本身的獲取可能會受到外在因素影響而出現(xiàn)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(shè)備本身的正常使用，而在對黃鐵礦化及炭質(zhì)巖進(jìn)行激電過程中會產(chǎn)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(jìn)而會對地質(zhì)勘查工作質(zhì)量及效率帶來不利影響。因此，在借助地球物理勘查技術(shù)開展地質(zhì)勘查工作期間必須要綜合考慮勘查區(qū)域的實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況。比如，在碰到有色金屬礦期間，由于這些礦產(chǎn)資源多存儲于深度比較大的巖層賦存區(qū)域，并且有色金屬礦層比較薄，相應(yīng)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(shù)應(yīng)用有效性與可行性。此外，在開展礦產(chǎn)資源勘查期間還要注意靈活地應(yīng)用多種地球物理勘查技術(shù)來探查礦產(chǎn)資源的賦存情況，同時還要結(jié)合可能存在的各種影響因素制定有效的應(yīng)對方案，這樣方可更好地提升礦產(chǎn)資源的探尋準(zhǔn)確度與效率，降低地質(zhì)勘查工作中安全事故的發(fā)生概率。

4.3 科學(xué)制定勘查技術(shù)應(yīng)用方案

在應(yīng)用地球物理勘查技術(shù)期間，為了最大程度發(fā)揮這種勘查技術(shù)在提高地質(zhì)勘查結(jié)果可靠性與準(zhǔn)確度方面的積極作用，就必須要在綜合考慮各種影響地質(zhì)勘查結(jié)果可靠性的因素基礎(chǔ)上，優(yōu)選恰當(dāng)類型的地球物理勘查技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上制定完善的地質(zhì)勘查方案，保證所選地質(zhì)勘查技術(shù)可以得到順利應(yīng)用。而在確定地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用方案期間，必須要注意首先搞清楚其主要需要關(guān)注的問題，并采取有效措施來提高整體勘查結(jié)果可靠性。實際上，地球物理勘查技術(shù)本身涉及到地質(zhì)、礦產(chǎn)資源及工程等許多學(xué)科知識，并且在當(dāng)下發(fā)展過程中很大程度引進(jìn)了空間幾何技術(shù)以及先進(jìn)分辨率視頻處理技術(shù)等，這樣可以更加高效地識別及分析各個結(jié)構(gòu)及分布情況，從而更有利于高效地探測那些具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的地質(zhì)條件，保證所選地球物理勘查技術(shù)可以正確應(yīng)用于復(fù)雜地形與地貌的勘查工作當(dāng)中。比如，在對地下管線賦存情況進(jìn)行探查過程中要注意使測量工作與地質(zhì)勘察工作保持良好的統(tǒng)一性，如可以采取一些高新地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)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(zhì)勘測點設(shè)置位置及數(shù)量等設(shè)計的合理性，這樣可以保證地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用的有效性，保證最終地質(zhì)勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.4 仔細(xì)校核勘查技術(shù)應(yīng)用儀器

在地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用過程中由于涉及到磁法、電法、地震等多種形式的地質(zhì)勘查技術(shù)，并且不同種類的勘查技術(shù)應(yīng)用中會涉及到種類各不相同的地質(zhì)勘查儀器及設(shè)備，這些儀器及設(shè)備本身的質(zhì)量情況、檢測精度及可靠性等會在很大程度上影響地質(zhì)勘查技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，為了可以最大程度提高整體的地質(zhì)勘查結(jié)果可靠度及效率，要在做好地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用方案的基礎(chǔ)上，對所用各種類型的檢測儀器及設(shè)備本身的質(zhì)量及性能進(jìn)行嚴(yán)格管理及控制，保證它們可以在實際的地質(zhì)勘查工作中保持良好的運行狀態(tài)，避免因為這些檢測儀器或設(shè)備存在質(zhì)量問題而影響最終的測量精度。比如，高溫超導(dǎo)磁強計是當(dāng)下磁法勘查技術(shù)應(yīng)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(jìn)行接收及監(jiān)測，在油氣資源、礦產(chǎn)資源的地質(zhì)勘查工作中都有廣泛應(yīng)用。在實際的檢測過程中要注意結(jié)合實際的地球物理勘查工作需求來選擇恰當(dāng)型號及類型的高溫超高磁強計，保證其檢測靈敏性與準(zhǔn)確度滿足使用的規(guī)定及要求。又或者，要保證基于電法勘查技術(shù)應(yīng)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(wěn)定、高效地處理地質(zhì)勘查工作中獲取的各種數(shù)據(jù)，避免因為這些軟件故障問題而影響最終勘查結(jié)果的準(zhǔn)確度與效率。

5 結(jié)語

綜上所述，地質(zhì)物理勘查技術(shù)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(shù)，并且在油氣能源勘探、金屬礦物、工程勘探、環(huán)境保護和礦井勘查等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在實際的地質(zhì)勘查中應(yīng)用地球物理勘查技術(shù)期間，可以從合理選擇地球物理勘查技術(shù)出發(fā)，注重綜合考慮勘查技術(shù)的可行性，科學(xué)制定勘查技術(shù)應(yīng)用方案以及仔細(xì)校核勘查技術(shù)應(yīng)用儀器，這樣方可全面提升地質(zhì)勘查結(jié)果的可靠性及準(zhǔn)確度。