淺析地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展及思考研究

劉宇賢

摘 要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛騰飛，一些科學(xué)研究不斷改革與創(chuàng)新，物理勘探在我國(guó)的資源、環(huán)境等方面應(yīng)用越來(lái)越廣。雖然我國(guó)的地球物理勘探雖然起步較晚，但已被大量的應(yīng)用在我國(guó)的各大領(lǐng)域上，并為我國(guó)現(xiàn)代化的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。本文作者結(jié)合工作學(xué)習(xí)中的實(shí)際，對(duì)地球物理探測(cè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行思考，并對(duì)探測(cè)技術(shù)的主要方法、具體應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：地球物理勘探技術(shù) 方法 應(yīng)用 發(fā)展 思考 研究

地球物理勘探產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代初，而我國(guó)的地球物理勘探技術(shù)是從1939年開(kāi)始的。我國(guó)的地球物理勘探雖然起步較晚，但近30年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，地球物理勘探技術(shù)在我國(guó)資源、環(huán)境與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。地球物理勘探技術(shù)在滿足我國(guó)資源、環(huán)境與工程領(lǐng)域中的需求方面做出了重要貢獻(xiàn)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其作用越來(lái)越重要。想要對(duì)地球物理勘探技術(shù)進(jìn)行具體的研究，首先我們應(yīng)該明確它的工作方式，它是通過(guò)對(duì)于物理場(chǎng)的研究，從而了解地質(zhì)構(gòu)造的變換，探測(cè)到地下異常體。整個(gè)探測(cè)過(guò)程中所用到的探測(cè)儀器是主要的測(cè)試設(shè)備，它是運(yùn)用多種學(xué)科的綜合方法、綜合理論、綜合技術(shù)來(lái)進(jìn)行探測(cè)的。下面我們就對(duì)地球物理探測(cè)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行思考，并對(duì)其方法、應(yīng)用方面進(jìn)行研究。

一、地球物理探測(cè)技術(shù)的主要方法

1.傳統(tǒng)方法

（1）電法勘探：電法勘探歷史久遠(yuǎn)，是地球物理探測(cè)技術(shù)中較為普遍運(yùn)用的方法。其主要的工作原理是根據(jù)地層電磁場(chǎng)、電學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律的研究成果進(jìn)行分析，不同的電性的區(qū)別將會(huì)顯示出測(cè)量電場(chǎng)的規(guī)律分布。從而對(duì)地質(zhì)進(jìn)行了解。

（2）磁法勘探：主要利用磁力儀監(jiān)測(cè)不同地質(zhì)體的磁性差異，對(duì)地質(zhì)的問(wèn)題進(jìn)行解決。作為常用普查方法的磁力勘探是礦產(chǎn)資源調(diào)查重要手段之一，

（3）重力勘探：重力勘測(cè)的核心是利用地質(zhì)體之間的密度差異，對(duì)于重力進(jìn)行觀測(cè)，從而得出地層的巖性和起伏變化情況。重力勘探可分為兩個(gè)階段，20世紀(jì)80年代以前，為第一重力勘探，其特征是：觀測(cè)精度低，勘查對(duì)象單一，工作比例尺大、工區(qū)小，工作量少。20世紀(jì)80年代以后為第二代重力勘探，隨著科技的高度發(fā)展，其整體勘探方法的技術(shù)含量增加，觀測(cè)精度高，成為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘查、水工環(huán)勘查工作中一種成熟的全新方法技術(shù)。

（4）地震勘探：地震勘測(cè)作為進(jìn)步最快、發(fā)展最迅猛的勘探方法之一，它是利用人工激發(fā)的地震波的地下傳播規(guī)律，從而得到不同地層、巖石層的地震波的傳播規(guī)律，根據(jù)其規(guī)律的不同而對(duì)地質(zhì)進(jìn)行分析，這種方法對(duì)于地震預(yù)測(cè)、災(zāi)害降低及對(duì)于地球的內(nèi)部研究做出了貢獻(xiàn)。

2. 四種類型

隨著技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，電子現(xiàn)代化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，那么將電子技術(shù)應(yīng)用在地球物理探測(cè)儀上忙，使其對(duì)于更具有高效性、準(zhǔn)確性。節(jié)省了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

從探測(cè)的深度上分別，地球物理探測(cè)技術(shù)主要可分為四種類型：超淺層、淺層、中深層、深層，于是想對(duì)應(yīng)的探測(cè)方法分別是：

（1）對(duì)于超淺層，主要應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)與淺層地震技術(shù)兩個(gè)探測(cè)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(duì)于中深層，主要應(yīng)用可控源電磁測(cè)深和高精度重力測(cè)量?jī)煞N方法；

（4）對(duì)于深層，主要應(yīng)用天然大地電磁測(cè)探、高精度磁力測(cè)量、深層地震，三種探測(cè)方法。

二、地球物理勘探中新算法、新理論的探索

地球物理勘探理論和方法在客觀需要的推動(dòng)下，始終是在不斷完善的。當(dāng)?shù)厍蛭锢頂?shù)據(jù)中不含有足夠的地質(zhì)信息時(shí)，只依靠數(shù)據(jù)處理是達(dá)不到目的的，必須增加新的物性參數(shù)以補(bǔ)充和豐富地球物理數(shù)據(jù)中攜帶的地質(zhì)信息，再通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法才有可能獲得可靠的地質(zhì)結(jié)論。新的物理參數(shù)的應(yīng)用，將減少多解性的影響。

1.小波理論：是根據(jù)傅立葉理論分析逐漸發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的理論分支，適用于信號(hào)中差分方程數(shù)值解、數(shù)據(jù)壓縮、子波算法、成像的處理，以提高數(shù)據(jù)的分辨率和信噪比。

2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論：仿人腦思維的模擬計(jì)算。是通過(guò)樣本資料 的分析研究、學(xué)習(xí)，從而獲得重要的參考數(shù)據(jù)，對(duì)未經(jīng)處理的資料進(jìn)行判斷的理論。

3.幾何分形：主要是對(duì)自然界中不規(guī)則、不穩(wěn)定和較常見(jiàn)現(xiàn)象的進(jìn)行研究，揭示自然界中不同尺度的物體和現(xiàn)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(guò)局部信息對(duì)整體信 息進(jìn)行預(yù)測(cè)

4.混沌理論：主要應(yīng)用于描述非線性系統(tǒng)，它與幾何分形理論聯(lián)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(biāo)度律、差異性等。

三、地球物理勘探技術(shù)的具體應(yīng)用

1.對(duì)能源進(jìn)行物理勘探。

主要是對(duì)于困難的地區(qū)的天然氣和石油的勘探，對(duì)于整塊盆地綜合能源勘探。在對(duì)上述的石油勘探工作的具體實(shí)施時(shí)，要運(yùn)用大地電磁、高精度磁力、高精度重力等一些測(cè)探技術(shù)，對(duì)油氣地區(qū)進(jìn)行區(qū)塊評(píng)價(jià)和構(gòu)造研究，找出油氣儲(chǔ)藏構(gòu)造，從而解決油氣勘探中的疑難問(wèn)題。

2.固體礦產(chǎn)物理勘探。

尤其是金屬礦產(chǎn)勘探，主要運(yùn)用到的方法就是電法和磁法。電法主要是根據(jù)礦體與圍巖的電性差異為基礎(chǔ)，研究人工穩(wěn)定的電流場(chǎng)在地下傳導(dǎo)的分布規(guī)律。磁法勘探主要是根據(jù)礦體或其賦存構(gòu)造與圍巖的磁性差異，在地表或一定高空中測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的規(guī)律。

3.對(duì)工程進(jìn)行物理勘探。

這類方法在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展以及工程建設(shè)逐漸興盛中，需求量也是越來(lái)越大，所用到的領(lǐng)域也來(lái)越寬。主要應(yīng)用在建筑、公路、鐵路、管道、水利等工程的檢測(cè)，運(yùn)用淺層地震、探地雷達(dá)、電法等探測(cè)方法對(duì)工程進(jìn)行物理勘探。

4.對(duì)環(huán)境保護(hù)、災(zāi)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(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而認(rèn)識(shí)環(huán)境變化的過(guò)程，為環(huán)境保護(hù)提供背景資料。自然災(zāi)害的突然發(fā)生嚴(yán)重危害人們的生命安全和經(jīng)濟(jì)損失，地球物理監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)自然災(zāi)害起到了有效的預(yù)測(cè)、防治的作用。

四、地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

回顧物理探測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程，物探技術(shù)始終處于不斷創(chuàng)新、飛速提高的過(guò)程之中。至今它已經(jīng)形成了一個(gè)復(fù)雜、龐大而完整的科學(xué)體系。隨著計(jì)算機(jī)以及電子技術(shù)地不斷發(fā)展，物理探測(cè)技術(shù)越來(lái)越成熟，地球物理勘探技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)主要表現(xiàn)可以分為以下幾個(gè)方面。

1.應(yīng)用計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，使得物理勘探技術(shù)向著自動(dòng)化、數(shù)字化、輕便化和多功能化發(fā)展。目前在核電站、水電站、礦山等一些重大工程建設(shè)上，需要查明較大的危害，關(guān)鍵性的地質(zhì)構(gòu)造等。同時(shí)，世界很多發(fā)達(dá)國(guó)家面臨著淺層礦資源枯竭的問(wèn)題，工作人員已經(jīng)向沼澤、海洋、沙漠的方向進(jìn)行資源勘探。對(duì)于這些工作開(kāi)展就需應(yīng)用新技術(shù)、新儀器，使難以到達(dá)的地區(qū)得以勘探實(shí)施。

2.總線技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，逐步形成積木式、模塊化、插卡式的 球物理勘探儀器關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)多功能和多參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量，使物理探測(cè)儀器系統(tǒng)模塊式的組成結(jié)構(gòu)更加緊湊，也代表新一代技術(shù)的發(fā)展方向。

3.應(yīng)用功能較強(qiáng)的應(yīng)用型軟件和集成化的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)，使測(cè)試技術(shù)和測(cè)量?jī)x器的發(fā)展更上一層。使物探儀器具有更強(qiáng)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(shù)字信息處理器將誤差修復(fù)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理 的功能增強(qiáng)，對(duì)一些高檔儀器更新、擴(kuò)展的功能不再只單依靠增強(qiáng)硬件的功能和制造工藝的精細(xì)。

五、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在，科技的不斷進(jìn)步，使地球的物理探勘技術(shù)飛速發(fā)展，并且發(fā)展更加的模塊化、智能化、數(shù)字化，同時(shí)探測(cè)的精度也是越來(lái)越高。同時(shí)在其應(yīng)用過(guò)程中，所涉及到的新的技術(shù)、新的材料、新的原理等新型產(chǎn)物，更加快了地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展速度，使其在各個(gè)領(lǐng)域上都得到了擴(kuò)展。總而言之，對(duì)于地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展前景，勢(shì)必會(huì)隨著社會(huì)先進(jìn)的技術(shù)越來(lái)越多功能化、智能化及數(shù)字化，使人們遇到的難題都能得到解決。