地球物理勘探技術的應用研究及發展趨勢

張國春

摘 要：隨著我國經濟建設的不斷發展，科學技術的進步和創新，地球物理勘探技術越來越廣泛的應用在我國環境、資源和工程等領域。該文通過對普通地球物理勘探技術的應用進行研究分析，總結出地球物理勘探技術的應用以及發展趨勢。

關鍵詞：地球物理勘探技術 應用研究 發展

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0041-01

地球物理勘探是通過物理場研究地質構造變化，從而探測地下異常體的一種技術方法。物探儀器是主要的測試設備，物探儀器運用物理學、電子學、系統科學、材料科學、計算機技術等學科的綜合方法、技術和理論，來探測地球的各種物理信息。物探儀器應用也是非常廣泛的，主要應用在建筑工程、水電、交通、煤炭、石油、地質等眾多的領域，在資源與能源的發掘和探測、監測地球的環境污染、預測地質災害等方面也發揮了重要的作用。

1 地球物理探測技術的主要方法

傳統的地球物理探測技術的主要方法有：

（1）電法勘探：較為普遍運用的方法。是通過對地層電磁場、電學性質變化規律的研究，根據不同的電性差異，研究測量電場分布規律，以了解地質的狀況。（2）磁法勘探：利用磁力儀監測不同地質體的磁性差異，研究地下磁異常及分布規律，從而解決各類地質問題。（3）重力勘探：依據各地質體存在一定密度差異，運用重力測量儀器觀測出重力異常，了解地下地層的巖性和起伏變化情況。（4）地震勘探：地震勘探是發展最快的方法之一，它利用人工激發地震波，根據不同地層、巖石的地震波傳播規律勘探地質的性質，達到預測地震、減少災害及勘探和透析地球內部構造的目的。

隨著科技技術的不斷發展，地球物理探測儀器設備引進了現代電子技術，從而進一步壓制干擾，提高分辨能力。

從探測深度上分別，物探主要分為四種類型：超淺層、淺層、中深層、深層[1]，其分別應用的探測方法為：（1）對于超淺層，主要用于地質雷達技術與淺層地震技術兩個探測方法；（2）在淺層上，有高密度電阻率和高頻電磁成像兩種方法；（3）對于中深層，主要應用可控源電磁測深和高精度重力測量兩種方法；（4）對于深層，主要應用天然大地電磁測探、高精度磁力測量、深層地震，三種探測方法。

2 地球物理勘探中應用的新算法、新理論

（1）小波理論：是根據傅立葉理論分析逐漸發展起來的一個新的理論分支，適用于信號中差分方程數值解、數據壓縮、子波算法、成像的處理，以提高數據的分辨率和信噪比。（2）神經網絡理論：仿人腦思維的模擬計算。是通過樣本資料的分析研究、學習，從而獲得重要的參考數據，對未經處理的資料進行判斷的理論。（3）幾何分形：主要是對自然界中不規則、不穩定和較常見現象的進行研究，揭示自然界中不同尺度的物體和現象之間存在的相似性，以及整體和局部的相似性。由此，可以通過局部信息對整體信息進行預測[2]。（4）混沌理論：主要應用于描述非線性系統，它與幾何分形理論聯系很密切，他們都是分層次的基干尺度，揭示不同尺度之間存在的相似性、標度律、差異性等。（5）地理信息系統：一種計算機系統，利用計算機硬件和軟件的支持，對時空的數據進行采集、存儲、管理、查詢、輸出，通過地球物理勘探數據處理技術方法，能夠快速地分析、輸出和查詢數據。

3 地球物理勘探技術的基本應用

（1）能源物理勘探。主要是對石油、天然氣地區進行綜合能源勘探。前期普查依賴于地震勘探。詳查過程中，要運用大地電磁、高精度磁力、高精度重力等一些測探技術，對油氣地區進行區塊評價和構造研究，找出油氣儲藏構造，從而解決油氣勘探中的疑難問題。（2）固體礦產物理勘探。尤其是金屬礦產勘探，主要使用電法和磁法。電法主要是根據礦體與圍巖的電性差異為基礎，研究人工穩定的電流場在地下傳導的分布規律。磁法勘探主要是根據礦體或其賦存構造與圍巖的磁性差異，在地表或一定高空中測量磁場強度變化的規律。（3）工程物理勘探。工程建設迅速發展，工程物理勘探需求也日益增長，主要應用在建筑、公路、鐵路、管道、水利等工程的檢測，運用淺層地震、探地雷達、電法等探測方法對工程進行物理勘探。（4）對環境保護、災害防治的物理勘探。地球物理勘探可以從電、熱、光等物理變化進行監測，從而認識環境變化的過程，為環境保護提供背景資料。自然災害的突然發生嚴重危害人們的生命安全和經濟損失，地球物理監測技術的應用對自然災害起到了有效的預測、防治的作用。

4 地球物理勘探技術發展的趨勢

綜合物理、數學、計算機等科學的應用，探測技術越來越成熟，地球物理勘探技術發展的趨勢主要表現可以分為以下幾個方面。

（1）應用計算機和數據采集技術，使得物理勘探技術向著自動化、數字化、輕便化和多功能化發展。目前在核電站、水電站、礦山等一些重大工程建設上，需要查明較大的危害，關鍵性的地質構造等[3]。同時，世界很多發達國家面臨著淺層礦資源枯竭的問題，工作人員已經向沼澤、海洋、沙漠的方向進行資源勘探。對于這些工作開展就需應用新技術、新儀器，使難以到達的地區得以勘探實施。（2）總線技術進一步發展，逐步形成積木式、模塊化、插卡式的球物理勘探儀器關鍵技術，這些技術的運用可以實現多功能和多參數的自動測量，使物理探測儀器系統模塊式的組成結構更加緊湊，也代表新一代技術的發展方向。（3）應用功能較強的應用型軟件和集成化的計算機輔助測試技術，使測試技術和測量儀器的發展更上一層。使物探儀器具有更強的功能性，可以更方便地滿足勘探的各種需要。（4）高速單版數字信息處理器將誤差修復、信號處理、數據處理的功能增強，對一些高檔儀器更新、擴展的功能不再只單依靠增強硬件的功能和制造工藝的精細。（5）超導新技術于磁力儀、重力儀的運用，大大增強了探測儀器的功能。（6）應用RS、GPS與GIS技術，提高了地震勘探的分辨率和解釋精度。

5 結語

與現代電子計算機技術、3S技術的結合，提高了解決各種地質問題及數據處理的工作效率，同時探測的精度也越來越高。由于新理論、新技術、新材料的運用，使得地球物理勘探技術應用領域和勘探范圍得以拓展。總之，結合了新技術、新方法、新材料的地球物理勘探技術必將向多功能、智能化、數字化的方向發展，以期解決人類社會活動中更多的領域中的問題。

參考文獻

[1] 徐觀來.地球物理勘探技術發展現狀與實際應用研究[J].科技創新與應用，2014（8）.

[2] 張晗.地球物理勘探技術的發展及應用研究[J].科技傳播，2013（15）.

[3] 賈豫葛.地質工程專業地球物理勘探技術課程教學實踐與思考[J].職業技術，2011（10）.endprint