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摘要:综合物探技术就是地球物理勘探技术,它是探测地球各种物理信息的工具和手段,物理探测的仪器也广泛应用在建筑工程、煤炭、地质等多个领域当中。本文分析了物探技术的原理,并阐述了综合物探技术的具体应用和新进展。
关键词:物探技术;应用;发展
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2016)05-0298-01
综合物探技术是通过物理场来研究地质构造变化,以此探测出地下异常体的一种技术手段。综合物探技术中主要的测试设备就是物探仪器,这种物探仪器是依靠电子学、物理学、材料学等学科的综合技术来对地球的各种物理信息进行探测的。近几年来综合物探技术在工程、环境和资源上的应用越来越多,技术方法和仪器装备等方面都取得了重要的进展,推动了社会的经济发展。
一、综合物探技术的主要方法
传统的综合物探技术的主要方法有重力勘探、地震勘探、磁法勘探和电法勘探。重力勘探就是根据各个地质体有一定的密度差异来利用重力测量仪器观测出重力异常,对地下地层的起伏变化和岩性进行深入了解。地震勘探是所有综合物探技术方法中发展最为迅速的,它利用人工激发地震波,然后根据不同地层、岩石的地震波传播规律来对地质的性质进行勘探,从而达到勘探地球内部构造或预测地震、减少灾害的目的。磁法勘探就是通过磁力仪对不同的地质体磁性差异进行检测,以此来对地下异常和分布规律进行研究,从而解决各种地质问题[1]。电法勘探则是比较常用的方法,它利用对电学性质变化规律和地层电磁场的研究,然后根据不同的电性差异对电场分布规律进行研究,以此了解地质的具体状况。
综合物探技术仪器设备随着现代化科技的不断发展,也有了更新换代,引进了现代化的电子技术,进一步压制干扰,使其分辨能力有效的提高。超浅层、浅层、中深层和深层就是探测深度的类型。浅层地震技术和地质雷达技术主要应用在超浅层探测深度上;高频电磁成像和高密度电阻率主要应用在浅层上;中深层上主要应用了高精度重力测量和可控源电磁测深两种方法;深层中则主要应用了高精度磁力测量、深层地震和天然大地电磁测探三种方法。
二、综合物探技术的具体应用
(一)工程中的物理勘探。
随着现代经济和工程建设的迅速发展,物探探测所应用的领域越来越广。最主要运用到的工程项目就是管道、水利工程、铁路等建筑的检测。通常运用的探测方法有电法、探地雷达和浅层地震等。例如对公路工程进行探地雷达检测,利用多通道的雷达检测系统来勘测高速公路路面,并生成雷达图。从生成的雷达图中能够看到公路段地基的各种问题和好坏程度。
(二)能源的物理勘探。
对于能源的物理勘探主要是对困难地区的石油的天然氣的勘探,对整块盆地进行综合勘探,在能源方面进行前期的普查[2]。进行上述的石油勘探工作过程中,运用了高精度重力和大地电磁等测探技术,详查各个油气区的构造,并进行区块评价,直接找出油气的储藏地点,使石油的各种问题能够得到圆满解决。
(三)金属矿物的物理探测。
电法和磁法是对金属矿物进行物理探测的主要探测方法。电法这种探测方法主要是根据岩体和土的导电性差异进行研究的,人工稳定的电流场作用和在这个基础下的电流传导的分布规律就是研究的内容。
(四)地下管线和考古研究探测。
综合物探技术不仅应用在古文化遗址的发掘和研究中,还应用在古代人文活动规律的评定和古文化遗址的研究和发掘当中;在地下管线方面,探测包括了各种金属和非金属管道的走向、埋深和位置,埋藏的电力电缆和通讯等参数的确定。
(五)高密度电法超前探测。
这种探测方法主要是在井下巷道中对掘进前方含水构造和浅部小窑水情况进行探测。也测定了巷道顶、底板含水层和侧向10~30m内的含水构造和采空异常。在探测巷道顶底板、前方和侧向没有异常的时候才能向前掘进。通过巷道的掘进来证实,运用高密度电法探测含水构造和巷道围岩之富水性,准确度是较高的。
三、综合物探技术的新进展
(一)综合物探技术的新形式。
随着近年来重磁电三维技术的发展,人们都意识到综合物探技术的发展必须依靠于三维基础上的联合反演综合研究,所以一些新的联合反演方法陆续面世,主要有以下几种方法。
1.异常剥离法。
如果已经知道了地下构造的物性资料和几何格架等一些参数,但无法确定局部参量,就可以通过正演已知模型的异常,在总异常中除去正演异常,之后在反演剩余模型的参数。例如已经确定了地下构造和部分岩性的地震和钻井资料,那些未知部分的岩性可以通过异常剥离法进行确定;若是岩性已知,却无法确定部分边界,也可以使用异常剥离法。
2.统一修正法。
这种方法完全联合了反演方法,真正在三维基础上实现。首先是建立共同模型,同时按照某种规律建立统一的目标函数,之后再根据各种地球物理信息来对模型进行统一修改,然后正演计算模型响应,判断目标函数是否发生减小现象,若发生了减小现象则需要对模型进行修改;最后重复上述步骤,直到拟合到满意结果为止。
3.约束外推法。
若是一个地区有地震、钻进和重磁电资料,或是浅层地震资料比较可靠,只缺少了深层反射;可以利用地震等先验知识在地震资料可靠的部位约束重磁电资料的反演,利用重磁电反演资料在地震资料品质不好的部位进行补充,以此得到整个地球物理模型。
(二)综合物探技术的发展趋势。
综合物探技术中应用了数据采集技术和计算机技术,推动了综合物探技术的自动化和数字化发展,同时也推动了综合物探技术的多功能化、轻便化发展。目前部分重要工程建设,例如水电站、矿山和核电站等,需要对容易产生的危害和关键性的地质构造进行查明。而且世界上有很多发达国家都面临着浅层矿资源枯竭的问题,需要对海洋、沙漠和沼泽进行资源勘探。上述工作的开展都需要应用新技术和新仪器,才能够实现无法到达地区的勘探。
四、结语
综合物探技术结合了各种技术,有效的提高了解决各种地质问题和数据处理的能力,探测的精度也逐渐提高。综合物探技术由于新技术和新材料的应用,其勘探范围和应用领域都有了扩展。希望以后能够通过综合物探技术解决更多领域中的问题。
参考文献:
[1]刘天佑,高文利,冯杰,习宇飞,欧洋.井中三分量磁测的梯度张量欧拉反褶积及应用[J].物探与化探.2013(04)
[2]张杰,邓晓红,郭鑫,武军杰,王兴春.地—井TEM在危机矿山深部找矿中的应用实例[J].物探与化探.2013(01)
关键词:物探技术;应用;发展
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1671-864X(2016)05-0298-01
综合物探技术是通过物理场来研究地质构造变化,以此探测出地下异常体的一种技术手段。综合物探技术中主要的测试设备就是物探仪器,这种物探仪器是依靠电子学、物理学、材料学等学科的综合技术来对地球的各种物理信息进行探测的。近几年来综合物探技术在工程、环境和资源上的应用越来越多,技术方法和仪器装备等方面都取得了重要的进展,推动了社会的经济发展。
一、综合物探技术的主要方法
传统的综合物探技术的主要方法有重力勘探、地震勘探、磁法勘探和电法勘探。重力勘探就是根据各个地质体有一定的密度差异来利用重力测量仪器观测出重力异常,对地下地层的起伏变化和岩性进行深入了解。地震勘探是所有综合物探技术方法中发展最为迅速的,它利用人工激发地震波,然后根据不同地层、岩石的地震波传播规律来对地质的性质进行勘探,从而达到勘探地球内部构造或预测地震、减少灾害的目的。磁法勘探就是通过磁力仪对不同的地质体磁性差异进行检测,以此来对地下异常和分布规律进行研究,从而解决各种地质问题[1]。电法勘探则是比较常用的方法,它利用对电学性质变化规律和地层电磁场的研究,然后根据不同的电性差异对电场分布规律进行研究,以此了解地质的具体状况。
综合物探技术仪器设备随着现代化科技的不断发展,也有了更新换代,引进了现代化的电子技术,进一步压制干扰,使其分辨能力有效的提高。超浅层、浅层、中深层和深层就是探测深度的类型。浅层地震技术和地质雷达技术主要应用在超浅层探测深度上;高频电磁成像和高密度电阻率主要应用在浅层上;中深层上主要应用了高精度重力测量和可控源电磁测深两种方法;深层中则主要应用了高精度磁力测量、深层地震和天然大地电磁测探三种方法。
二、综合物探技术的具体应用
(一)工程中的物理勘探。
随着现代经济和工程建设的迅速发展,物探探测所应用的领域越来越广。最主要运用到的工程项目就是管道、水利工程、铁路等建筑的检测。通常运用的探测方法有电法、探地雷达和浅层地震等。例如对公路工程进行探地雷达检测,利用多通道的雷达检测系统来勘测高速公路路面,并生成雷达图。从生成的雷达图中能够看到公路段地基的各种问题和好坏程度。
(二)能源的物理勘探。
对于能源的物理勘探主要是对困难地区的石油的天然氣的勘探,对整块盆地进行综合勘探,在能源方面进行前期的普查[2]。进行上述的石油勘探工作过程中,运用了高精度重力和大地电磁等测探技术,详查各个油气区的构造,并进行区块评价,直接找出油气的储藏地点,使石油的各种问题能够得到圆满解决。
(三)金属矿物的物理探测。
电法和磁法是对金属矿物进行物理探测的主要探测方法。电法这种探测方法主要是根据岩体和土的导电性差异进行研究的,人工稳定的电流场作用和在这个基础下的电流传导的分布规律就是研究的内容。
(四)地下管线和考古研究探测。
综合物探技术不仅应用在古文化遗址的发掘和研究中,还应用在古代人文活动规律的评定和古文化遗址的研究和发掘当中;在地下管线方面,探测包括了各种金属和非金属管道的走向、埋深和位置,埋藏的电力电缆和通讯等参数的确定。
(五)高密度电法超前探测。
这种探测方法主要是在井下巷道中对掘进前方含水构造和浅部小窑水情况进行探测。也测定了巷道顶、底板含水层和侧向10~30m内的含水构造和采空异常。在探测巷道顶底板、前方和侧向没有异常的时候才能向前掘进。通过巷道的掘进来证实,运用高密度电法探测含水构造和巷道围岩之富水性,准确度是较高的。
三、综合物探技术的新进展
(一)综合物探技术的新形式。
随着近年来重磁电三维技术的发展,人们都意识到综合物探技术的发展必须依靠于三维基础上的联合反演综合研究,所以一些新的联合反演方法陆续面世,主要有以下几种方法。
1.异常剥离法。
如果已经知道了地下构造的物性资料和几何格架等一些参数,但无法确定局部参量,就可以通过正演已知模型的异常,在总异常中除去正演异常,之后在反演剩余模型的参数。例如已经确定了地下构造和部分岩性的地震和钻井资料,那些未知部分的岩性可以通过异常剥离法进行确定;若是岩性已知,却无法确定部分边界,也可以使用异常剥离法。
2.统一修正法。
这种方法完全联合了反演方法,真正在三维基础上实现。首先是建立共同模型,同时按照某种规律建立统一的目标函数,之后再根据各种地球物理信息来对模型进行统一修改,然后正演计算模型响应,判断目标函数是否发生减小现象,若发生了减小现象则需要对模型进行修改;最后重复上述步骤,直到拟合到满意结果为止。
3.约束外推法。
若是一个地区有地震、钻进和重磁电资料,或是浅层地震资料比较可靠,只缺少了深层反射;可以利用地震等先验知识在地震资料可靠的部位约束重磁电资料的反演,利用重磁电反演资料在地震资料品质不好的部位进行补充,以此得到整个地球物理模型。
(二)综合物探技术的发展趋势。
综合物探技术中应用了数据采集技术和计算机技术,推动了综合物探技术的自动化和数字化发展,同时也推动了综合物探技术的多功能化、轻便化发展。目前部分重要工程建设,例如水电站、矿山和核电站等,需要对容易产生的危害和关键性的地质构造进行查明。而且世界上有很多发达国家都面临着浅层矿资源枯竭的问题,需要对海洋、沙漠和沼泽进行资源勘探。上述工作的开展都需要应用新技术和新仪器,才能够实现无法到达地区的勘探。
四、结语
综合物探技术结合了各种技术,有效的提高了解决各种地质问题和数据处理的能力,探测的精度也逐渐提高。综合物探技术由于新技术和新材料的应用,其勘探范围和应用领域都有了扩展。希望以后能够通过综合物探技术解决更多领域中的问题。
参考文献:
[1]刘天佑,高文利,冯杰,习宇飞,欧洋.井中三分量磁测的梯度张量欧拉反褶积及应用[J].物探与化探.2013(04)
[2]张杰,邓晓红,郭鑫,武军杰,王兴春.地—井TEM在危机矿山深部找矿中的应用实例[J].物探与化探.2013(01)