關于綜合物探技術在地質勘測中的應用分析

■趙海亮

（安徽省核工業勘查技術總院　安徽　蕪湖　241000）

關于綜合物探技術在地質勘測中的應用分析

■趙海亮

（安徽省核工業勘查技術總院安徽蕪湖241000）

地質巖層中蘊藏著大量豐富的礦產資源和化石資源等，由于多數資源都埋藏地質巖層中，僅僅依靠人類經驗識別出資源的所處位置具有相當程度的不確定性，而今，隨著綜合物探技術的發展，其在地質勘測中的應用范圍已經愈來愈廣泛，相較于其它方法，綜合物探技術具有時間短、速度快、準確性高等特點，這使得綜合物探技術迅速在地質勘測領域站穩腳跟，因此本文將通過對綜合物探技術在地質勘測、礦產資源開發過程中應用特點的分析，探討其具體應用，以及對我國地質調查與勘測技術的發展略盡綿力。

物探技術地質勘測礦產開發應用

0　前言

隨著時代的不斷進步，地質勘測等方面的工作也在我國快速發展起來，而地質勘測的效果和質量直接影響到后續地質工程的順利開展。對于一個國家來說，資源多少尤其是礦產資源儲量大小很大程度上影響了經濟發展，礦產開發也是國家主要的經濟來源之一，因此，礦產資源的價值很高，需要先進的勘探開發技術做支撐，綜合物探技術無疑是其中較為重要和高效的勘測方法。對于綜合物探技術而言，就現階段的應用情況來看，效果還是令人滿意的。綜合物探技術中，常見的地震波勘測技術、電剖面法、瑞利波技術等，針對礦產資源的物探技術也不在少數。對于物探方法的衡量選取，還要視實際地質情況而定，對于較為復雜的地質條件，也可以采取多種物探技術相結合的方法，來獲得更加精準的數據，取得更好的勘測效果。

1　綜合物探技術的應用特點

在地質勘測中，地質條件是勘測過程中最主要的影響因素之一，地層中廣泛存在著電場、磁場，為了能夠取得更加良好的勘測效果，提高勘測準確性，相關工作人員常常會選擇使用地震勘探、磁法勘探等方法進行勘測工作，這些方法在陸地作業和水下作業中都能取得較為不錯的效果而且實用性和靈活性很強，對于不同的地質條件也基本通用，所以綜合物探技術在地質勘測過程中，越來越受到工作人員的廣泛關注?，F將應用特點總結如下：

1.1綜合物探技術探測深度較大

綜合物探技術在淺層地質中的應用較為廣泛，與其他技術方法相比較，綜合物探技術探測深度要大很多，地球物理探測是其中常用的物探技術，探測深度可以達到幾百米，實用性較強。

1.2綜合物探技術勘測精度高

在地質勘測過程中，勘測結果的準確性是勘測的基本要求之一，工作人員要保證盡可能減少勘測過程中的誤差，只有這樣，得到的勘測結果才能夠作為后續工作的依據支撐，綜合物探技術可以較好地做到這一點。

1.3綜合物探技術的勘測時間較短

地質勘測中復雜的測量過程大部分都不需要人工完成，工作人員大多只需要進行后期的數據處理與收尾工作即可，因此較為便捷，在較短時間內就能夠得出比較準確的測量數據。

1.4綜合物探技術占用場地面積小

除了施工作業區以外，應用綜合物探技術進行地質勘測的過程不需要占用其他多余場地，占地面積小，這也是綜合物探技術受青睞的原因之一。

2　綜合物探技術應用的大致過程

2.1采集信號數據

運用綜合物探技術進行地質勘測的過程中，若想取得良好效果，就必須準確無誤的完成采集信號數據的工作?？陀^來說，采集信號數據這一環節對綜合物探技術的應用影響巨大,在勘測過程中,必須將這一環節的工作重點對待。

2.2布置測線

在勘測工作正式開始之前，布置測線是首要工作，主要目的是為了能得到較為準確的表土層厚度。測線布置過程中必須使折射波測點和面波測點保持一致，雖然現階段綜合物探技術發展的較為全面，但測線布置這一環節效果欠佳，須采用針對性技術才能取得較好效果，做到保質保量。

2.3設計相關參數

參數的設計對于任何技術都是必不可少的一個環節，每一個參數都可能對最后結果產生很大的影響，在地質勘測過程中應用綜合物探技術時，工作人員大都按照統一的標準來設計相關參數，但每個地區的地質情況以及開發情況都不相同，在操作過程中必須根據實際的情況來進行，主要包括以下幾個方面：選擇采集道數、選擇激震方式、偏移距的選擇、道間距的選擇。

選擇采集道數是較為基礎的一環，雖然難度不大，但部分工作人員往往會忽略很多細節，導致降低工作的效率和質量。在實際工作中,必須嚴格遵循某些要求，當要求測震儀須具有多通道接受端口，通常為12和24通道，若上覆層厚度較小,則應在條件允許時盡可能采用24通道進行數據信號的采集，來保證足夠的空間分辨率。其次是選擇激震方式，主要有錘擊震源、落重震源和炸藥震源三種。錘擊震源一般可以達到20m~30 m的勘測深度，落重震源一般可以達到30 m~50 m的勘測深度，而炸藥震源的勘測深度一般可以達到50 m~150 m。在應用激震方式的過程中要做到理論與實際相結合，每一種激震方式都有自己的應用優勢，各方面綜合考慮才能找出最佳方法。在勘測土石分界面時,為了減少近域效應的產生，通常選擇偏移距為排列長度L的1/8至1/2,其中排列檢波器布置的總長度即為排列長度L，如果土層厚度不大，則可以將偏移距選擇為排列長度的L/8左右，來避免偏移距過大的情況出現，如果土層厚度較大，那么此時偏移距選擇為L/2左右即可。對于參數設計而言選擇道間距也是很重要的，很多工作人員在進行地質勘測的過程中由于細節執行不到位，導致勘測結果并不完全準確，道間距的選擇是其中很重要的原因之一，我們必須在細節上做足功夫，使道間距的選擇準確有效，減少誤差并增加精確度。

2.4分析與解釋數據

應用綜合物探技術進行地質勘測工作，必須對測量數據進行分析與解釋，這樣不僅可以及時發現和解決問題，也能保證和驗證測量的準確性，經總結，數據的分析工作主要包括面波信號數據分析和折射波信號數據分析，主要包括提取面波有效信號，設置合理時間窗，求取面波頻散曲線，繪制深度一波速曲線和測線面波波速云圖等。而解釋數據的工作重點則是致力于折射波的結果處理等方面的工作。

3　綜合物探技術應用實例分析

綜合物探技術包括很多，各個方法使用場合各有差異，面對較為復雜的地質情況，也可以將多種物探技術綜合使用，發揮最大效果。較為常見的物探技術有電測探法、電剖面法和瑞利波技術等，另外三維地震勘探和瞬變電磁勘探法在煤礦等礦產資源的勘查與開發過程中發揮著巨大作用。

3.1電測探法

在多種物探技術中，電測探法相對簡單，工作人員只需要使勘測設備從觀測點深入到地下，觀測其電阻率變化，總結具體巖層的分布情況，同時也可以對其進行更加深入的研究?，F階段，應用越來越廣泛的高密度電阻率法正快速發展，其主要內容是探測淺層地質的有關信息，但是此方法在使用之前，需要先詳細劃分地質結構，電測探法主要應用在水平巖層或傾角較小的巖層?？偠灾?，電測探法主要適用于探測不同巖層分布差異以及巖層與環境介質之間物理性質的差異。

3.2電剖面法

電剖面法也是利用專門設備分析巖層分布規律，可以與電測探法相結合，探測并分析巖層的分布規律以及斷裂帶的分布情況，電剖面法一般是探測沉積巖，在探測過程中，為了保證工作質量，我們首先需要深入研究巖層電性的差異并及時了解電性差異的變化情況，同時采用電阻率法了解巖層的含水情況和其他狀態，如果巖石呈分散的含水狀態，就說明電阻率影響較小，反之影響較大。

3.3瑞利波技術

瑞利波技術起步較晚，是一種比較全新的技術，但在實際運用中很快獲得了相關工作人員的認可。瑞利波技術大體有兩種觀測方式：穩定狀態觀測和瞬間動態觀測。其中穩定狀態觀測的瑞利波技術對設備體積具有一定要求，體積不能太大，而且也需要較高的成本，所以在實際地質勘測過程中應用并不是特別廣泛，而瞬間動態觀測的瑞利波技術穩定狀態觀測來講，具有速度快、操作簡便、觀測效率高、分辨率高等特點，因此常被廣泛應用，尤其在分辨率高這一方面優勢明顯，應用在地質災害的調查與評估中效果良好，瞬間動態觀測的瑞利波測試信號主要來源是垂直作用在地面上的地震沖擊波，在一定范圍內集中收集瑞利波信號，并利用其反射波來進行正反演。與此同時，也有很多應用軟件適用于該項技術，使該技術更加趨于智能化。近年來,我國煤礦事故頻發,雖然在國家有關部門治理下有所好轉,但仍然是傷亡事故較為嚴重的行業。應對諸如此類因地質因素而導致的災害，首要任務就是能夠對其進行準確的勘測調查，能夠充分了解煤礦所在區的位置、分布形態、地質條件以及可能因此導致的災難情況等。如果勘測不準確，就可能對臨近的建筑物及人員造成嚴重危害。在實際的應用中，瑞利波除了能夠測定深度的改變情況，還能夠測定巖層情況，結合落重震源和瞬態面波技術，對煤礦工程有所裨益。因此在實際的煤礦勘測中，若能做到多種技術相互結合，可以更加清楚有效的對巖層走向加以描述，減少災害的發生。

3.4三維地震勘探法

三維地震勘探對煤礦等礦產資源的勘查與開發非常重要，它是以二維地震勘探方式作為發展基礎，把空間由二維擴展為三維，以目前面積的測量技術為依托，設法將觀測系統設置在所劃定的面積內，通過合理組合炮點與檢波點來獲得地層數據并通過三維轉化顯示出來，使數據顯示更為形象具體。此方式在兼顧實用性的同時還將高精度、大采集量等優勢集于一體，更加真實地將地層形態展現出來，因此三維地震勘探對于褶皺、斷層、煤層賦存等方面具有良好的勘測效果，尤其是為煤礦等礦產資源的合理開發提供了依據，備受工作人員的青睞。

3.5瞬變電磁勘探法

在開發礦產資源的過程中，除了上述提到的三維地震勘探法，另外一項常用的技術是瞬變電磁勘探法。與三維地震勘探的勘測原理不同，由于不同的地層電阻率也不相同，因此瞬變電磁勘探法是通過測量不同深度和地點的電阻率并對電阻率差異加以分析來達到尋找礦產資源的目的。受高阻屏蔽層的影響不大是該方法的優勢之一，但擴散速度會隨著時間的推移受到電阻率的影響，電阻率較低時，擴散速度減慢，反之加快，同時因為其不受地形影響，該方法在勘測富水區、煤礦等礦產資源的過程中應用廣泛。

4　綜合物探技術發展展望與總結

4.1綜合物探技術發展展望

方法：將來隨著社會發展，綜合物探技術將會得到進一步提高，其理論也會得到進一步的解釋與應用，會有越來越寬的可利用的物理波場的頻譜范圍，電磁波譜可利用的范圍也可能會由純直流發展到雷達波，彈性波普由瑞利波頻率擴展到超聲波頻率。聲納法、地震CT法、高密度電阻率法、電剖面法等技術方法將會日益趨于活躍。

設備：野外地質勘測環境相對來說較為復雜，對儀器的防塵、防震、防潮等性能要求很高，未來的綜合物探儀器設備智能化程度可能會有所提高，能夠收集到較遠范圍的信號，同時儀器將會逐步由單一化向多功能化拓展，以此來促進多種探測方法的綜合運用，增強勘測效果。

4.2未來綜合物探技術在礦產開發方面的發展熱點

（1）能夠克服困難的環境和地質條件的物探技術例如海洋、沼澤、森林等環境，以及能在城市周邊加大勘探力度，能夠克服高強度人文干擾的快速尋找礦產資源的方法技術。

（2）能實現快速覆蓋的物探技術例如利用車載工具等實現快速找礦，能夠通過不接地連續測量的方式來完成快速采集數據的工作。

（3）能達到高分辨率的物探技術例如礦產多波聯合等方法。

4.3未來建議進行提倡的相關計劃

（1）中西部礦產資源調查與評估計劃。

（2）東部礦山深部綜合勘探計劃。

（3）國內海洋能源調查與監測計劃。

5　總結

地質勘測的質量好壞直接決定著相應的工程質量的好壞。隨著綜合物探技術的不斷改良，地質工作者各方面素質的不斷提高，地質勘測的速度和質量也會隨之提升。在進行地質勘測的同時，地質勘測工作人員要準確及時地記錄工作過程中發現的問題，或許可以為之后的科研工作提供數據參考，為各個工程、企業乃至我國地質勘測、礦產資源開發事業的發展提供保障和數據支撐。

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P62[文獻碼]B

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