地質(zhì)勘查中物探方法特點比較

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摘要:本文通過對各種物探技術(shù)的基本原理、應(yīng)用范圍、適用條件進行分析，總結(jié)出各種物探方法的特點，并對物探技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用提出建議。

關(guān)鍵詞:地質(zhì)勘查;物探;特點比較

在地質(zhì)勘查工作實踐中，相對于鉆探法的成本高、風(fēng)險大、周期慢、連續(xù)性較差等弊端，地球物理勘查方法(簡稱物探法)以其成本低、效率高、方便快捷、整體性/連續(xù)性較好而備受關(guān)注，應(yīng)用范圍也日益拓展。隨著科技的發(fā)展，物探技術(shù)、設(shè)備、手段也日益完善和多樣化。但各種物探技術(shù)也不是萬能的，都有其自身的特點和一定的適用范圍。

1電法勘探

1．1傳導(dǎo)類電法勘探

(1)電測深法:最常用的對稱四極電測深法可以探測水平或傾角＜20°巖層電性層的電阻率和埋深。(2)電剖面法:聯(lián)合剖面法可探測產(chǎn)狀較陡的層狀、脈狀低阻體或斷裂破碎帶;中間梯度法可探測產(chǎn)狀較陡的高阻薄脈如石英巖脈、偉晶巖脈。(3)高密度電法:可用于地基勘查、壩基選址、水庫或堤壩查漏和探測裂縫、巖溶塌陷、煤礦采空區(qū)。(4)自然電場法:勘查埋藏較淺的金屬硫化物礦床和部分金屬氧化物礦床，尋找石墨和無煙煤，確定斷層位置，尋找含水破碎帶，確定地下水流向。(5)充電法:判定充電導(dǎo)體的形狀和范圍、頂部和邊界，主要用來勘探良導(dǎo)性多金屬礦床、無煙煤、石墨以及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)問題的解決。(6)激發(fā)極化法:判斷脈狀體的產(chǎn)狀。

1．2感應(yīng)類電法勘探

(1)連續(xù)電導(dǎo)率剖面法:巖土電導(dǎo)率分層、地下水探測、基巖埋深調(diào)查、煤田高分辨率電探、金屬礦詳查和普查、環(huán)境調(diào)查、咸/淡水分界面劃分，勘探深度1000m。(2)CSAMT:電性源CSAMT探測深度較大，通常可達(dá)2km，主要用于探測地?zé)帷⒂蜌獠亍⒚禾锖凸腆w礦產(chǎn)深部找礦。(3)TEM:剖面法:同點裝置剖面法即共圈回線法經(jīng)常用于勘查金屬礦產(chǎn);大回線裝置剖面法采用邊長達(dá)數(shù)百米矩形回線。由于TEM用寬頻帶觀測，在音頻干擾大地區(qū)如有線廣播工作時比較困難。(4)甚低頻率法VLF:主要用于探測金屬礦床、水資源和地質(zhì)填圖。(5)地質(zhì)雷達(dá)法GPR:劃分花崗巖風(fēng)化帶，可清晰地分辨出表土以下全風(fēng)化帶、強風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶之間的界面，主要用于隧道探測。(6)管線探測法。主要是在非開挖的情況下探測地下管線的走向與埋深。一類是利用電磁感應(yīng)原理探測金屬管線、電/光纜，以及一些帶有金屬標(biāo)志線的非金屬管線，這類簡稱管線探測儀。另一類是利用電磁波探測所有材質(zhì)的地下管線，也可用于地下掩埋物體的查找，俗稱管線雷達(dá)。(7)核磁共振找水法(NMR):是目前唯一直接找水的新方法。與傳統(tǒng)物探方法相比，其優(yōu)點是具有高分辨率、高效和唯一性解，在探測地下淡水時更具優(yōu)越性，可高效地用于區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查，確定遠(yuǎn)景找水區(qū)，圈定地下水三維空間分布狀態(tài)，選定可靠水井位置。應(yīng)用范圍:①探測古河床、古墓、覆蓋層、滑坡體、砂卵礫石層;②探測隱伏地質(zhì)構(gòu)造、巖溶、地下暗河、人工坑洞;③探測含水層富水帶，劃分咸淡水界線，測水庫漏水點;④工程質(zhì)量檢測、探測地下管線。特點:①電測深法、電剖面法、高密度電法:抗干擾性強，但受地形限制大;②自然電場法:方便快捷，但受地電干擾大;③充電法:能探測地下水流向;④激發(fā)極化法:適用于探測地下水、金屬礦體等高極化體，但受地形限制大;⑤連續(xù)電導(dǎo)率剖面法:受地形影響較小，探測深度1km。但探測深度不如CSAMT，而且抗干擾性弱;⑥CSAMT:受地形影響較小，探測深度2km～3km，但設(shè)備笨重(期望隨著科技發(fā)展能大大減小儀器的體積和重量，使之輕便化);⑦TEM:受地形影響較小，探測深度隨線圈長度而增加(可達(dá)數(shù)百米)，但受地電干擾大;⑧甚低頻率法:可探測高極化體，但受地電干擾大;⑨地質(zhì)雷達(dá):分辨率高，但探測深度小(10m～30m);⑩管線探測法:可探測地下管線，但只限于地表淺層。

2彈性波法

彈性波法包括地震勘探(地震勘探又分為折射波法、反射波法、瑞雷波法)、超聲波法、場地波速測試，地脈動測試。地震勘探:勘探深度較大、分辨率較高、解釋結(jié)果較直觀。能迅速查明復(fù)雜儲油氣構(gòu)造和含煤構(gòu)造。探測地下含水層、地下水位、基巖起伏、斷裂帶、覆蓋層厚度。間接探測與構(gòu)造有關(guān)的礦產(chǎn)(如鋁釩土、砂金、鐵、磷、鈾)。應(yīng)用范圍:①探測地質(zhì)構(gòu)造;②探測覆蓋層厚度、斷層破碎帶、滑動面、潛水位;③探測巖體動彈性模量;④探測地脈動卓越周期、樁基及建筑物基礎(chǔ);⑤測定巖體完整性系數(shù)。特點:①折射波法。能探測100m以淺土石界限、圍巖分級、低速帶;②反射波法:探測斷層、采空區(qū)，探測深度較大，但要求場地相對平緩;③瑞雷波法。優(yōu)勢:場地評價、計算橫波，方法簡便，但探測深度較小;④超聲波法:構(gòu)件評價;⑤場地波速測試:場地類型評價，模量參數(shù)，沙土液化;⑥地脈動測試:安全性評價。

3重力勘探

應(yīng)用范圍:探測區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，深部斷層，大溶洞，巨大的埋藏谷。特點:可探測密度體異常、采空區(qū)邊界，推測深大斷層、斷裂。

4磁法勘探

應(yīng)用范圍:探測巖漿巖體界線，斷層帶，地下管線，考古。適用條件:探測地質(zhì)體與圍巖有明顯密度差異，探測對象規(guī)模與埋深比要足夠大。特點:探測磁性體異常，深大斷層、斷裂。

5放射性勘探

應(yīng)用范圍:探測基巖裂隙水、斷層帶，測量土的濕度、密度，環(huán)境監(jiān)測。適用條件:探測對象與圍巖有放射性差異，探測對象埋深較淺。特點:探測斷層、裂隙帶、采空區(qū)邊界。

6地溫勘探

應(yīng)用范圍:判定地溫異常的深大斷裂位置，探測地表與深部地溫的變化規(guī)律。適用條件:地質(zhì)體之間有溫度差異，在深部鉆孔中探測地溫變化情況。特點:深大斷層定位。

7井下物探

井下物探包括電測井、放射性測井、水文測井、單孔聲波測井、跨孔聲波測井、聲波及超聲成像測井、孔間電磁波透射法、孔間地震波透射、鉆孔技術(shù)測量。基本原理:用儀器觀測鉆井及井間巖土物理差異所引起的天然或人工物理場變化規(guī)律，以研究井壁和井周空間地質(zhì)構(gòu)造，測定巖土自然狀態(tài)下物理力學(xué)和水文地質(zhì)參數(shù)。應(yīng)用范圍:劃分軟弱夾層、風(fēng)化層厚度，探測斷裂帶和巖溶位置，探測測井中出水位置、水文地質(zhì)參數(shù)，探測巖土物理力學(xué)參數(shù)，監(jiān)測地下水污染，核處理場地的選址。適用條件:電測井、無線電波透視、聲波測井應(yīng)在有泥(水)漿無套管的孔中進行，水文測井應(yīng)在無套管或有濾管經(jīng)洗井后的清水井中進行。用途:①電測井:劃分地層;②放射性測井:井液電阻率與電位電阻率反向;③水文測井:劃分地層，確定含水層位;④單孔聲波探測、跨孔聲波探測、聲波及超聲成像測井、孔間電磁波透射波、孔間地震波透射:查找孔間裂隙帶、溶洞。

8建議

鑒于物探技術(shù)是一種間接的勘探方法，由于各種地質(zhì)條件和圍巖條件的差異性，以及解釋方法的多解性，再加上環(huán)境和人為因素的干擾，單獨基于物探技術(shù)進行的判斷和解釋都有程度不一的誤差甚至是誤判，所以，在地質(zhì)勘查工作中應(yīng)用各種物探技術(shù)進行分析時必須緊密結(jié)合已有的地質(zhì)資料科學(xué)研究，有時要運用不同的物探方法進行相互印證，才能提高物探成果的準(zhǔn)確性和解析精度。

作者:楊占軍 單位:河北省煤田地質(zhì)局

參考文獻:

［1］劉天佑．地球物理勘探概論［M］．北京:地質(zhì)出版社，2007:207－217．

［2］陳仲候，等．工程與環(huán)境物探教程［M］．北京:地質(zhì)出版社，1993:167．

［3］物探方法的應(yīng)用范圍及適用條件［EB/OL］．2014－3－23．wenku．baidu．com．