地球物理勘探技术的发展及应用

张井峰

【摘 要】地球物理勘探是通过物理场研究地质构造变化，从而探测地下异常体的一种技术方法。物探仪器是主要的测试设备，物探仪器运用物理学、电子学、系统科学、材料科学、计算机技术等学科的综合方法、技术和理论，来探测地球的各种物理信息。物探仪器应用也是非常广泛的，主要应用在建筑工程、水电、交通、煤炭、石油、地质等众多的领域，在资源与能源的发掘和探测、监测地球的环境污染、预测地质灾害等方面也发挥了重要的作用。

【关键词】物理勘探技术；发展；应用

前言：

目前，地球物理勘探技能在石油勘探、矿藏勘探和工程勘探中的表现着重要作用，更是石油公司、矿场公司、工程公司下降资金成本，进步实践出产效益的关键手法。跟着地球物理勘探技能的广泛使用，以及地质条件的日益杂乱，地球物理勘探技能的开展与使用面临着诸多疑问。

一、地球物理勘探技术发展现状

随着现代科学技能的飞速发展，地球物理勘探技能也得到了空前的前进。地球物理勘探技能已经成为了国家石油挖掘、矿产开发、环境勘测工作中不可或缺的技能手段。改革开放三十年以来，地球物理勘探技能在各个领域得到了广泛应用，当前，地球物理勘探技能首要划分为勘探技能和油藏技能两种，近来几年来，油藏地球物理勘探技能前进飞速，是各大石油化工企业运营的有力支撑。勘探技能的首要研讨目标是地球物理勘探的微观内容，包含物理结构、地层散布、矿物沉积和储层岩性等；油藏技能的首要研讨目标则偏重于地球物理勘探的微观内容，包含地质模型、储层流体、油量散布等。

二、地球物理探测技术的主要方法

1、电法勘探

较为普遍运用的方法。是通过对地层电磁场、电学性质变化规律的研究，根据不同的电性差异，研究测量电场分布规律，以了解地质的状况。

2、磁法勘探

利用磁力仪监测不同地质体的磁性差异，研究地下磁异常及分布规律，从而解决各類地质问题。

3、重力勘探

依据各地质体存在一定密度差异，运用重力测量仪器观测出重力异常，了解地下地层的岩性和起伏变化情况。

4、地震勘探

地震勘探是发展最快的方法之一，它利用人工激发地震波，根据不同地层、岩石的地震波传播规律勘探地质的性质，达到预测地震、减少灾害及勘探和透析地球内部构造的目的。随着科技技术的不断发展，地球物理探测仪器设备引进了现代电子技术，从而进一步压制干扰，提高分辨能力。从探测深度上分别，物探主要分为四种类型：超浅层、浅层、中深层、深层，其分别应用的探测方法为：（1）对于超浅层，主要用于地质雷达技术与浅层地震技术两个探测方法；（2）在浅层上，有高密度电阻率和高频电磁成像两种方法；（3）对于中深层，主要应用可控源电磁测深和高精度重力测量两种方法；（4）对于深层，主要应用天然大地电磁测探、高精度磁力测量、深层地震，三种探测方法。

三、地球物理勘探中应用的新算法、新理论

1、小波理论

是根据傅立叶理论分析逐渐发展起来的一个新的理论分支，适用于信号中差分方程数值解、数据压缩、子波算法、成像的处理，以提高数据的分辨率和信噪比。

2、神经网络理论

仿人脑思维的模拟计算。是通过样本资料的分析研究、学习，从而获得重要的参考数据，对未经处理的资料进行判断的理论。

3、几何分形

主要是对自然界中不规则、不稳定和较常见现象的进行研究，揭示自然界中不同尺度的物体和现象之间存在的相似性，以及整体和局部的相似性。由此，可以通过局部信息对整体信息进行预测。

4、混沌理论

主要应用于描述非线性系统，它与几何分形理论联系很密切，他们都是分层次的基干尺度，揭示不同尺度之间存在的相似性、标度律、差异性等。

5、地理信息系统

一种计算机系统，利用计算机硬件和软件的支持，对时空的数据进行采集、存储、管理、查询、输出，通过地球物理勘探数据处理技术方法，能够快速地分析、输出和查询数据。

四、地球物理勘探技术的基本应用

1、地球物理勘探技术的传统应用

（1）石油能源的物理勘探

石油能源物理勘探技术的主要应用是针对于石油和天然气地区进行勘探。当对盆地地区进行综合勘探，对石油能源进行替补地震勘探，以及实施勘探前期普查和准备工作时，利用了电磁、重力和高精测探技术，对石油和天然气所在地区的构造实施探测，直接发现石油和天然气的储藏位置，以此解决石油和天然气开采困难的问题。

（2）金属矿物的物理勘探

利用地球物理勘探技术对矿产金属进行探测时，主要采用电法和磁法两种。在利用电法对矿产金属进行勘探时，根据土体和岩的导电性差异进行测评，其主要研究内容是基于稳定电流电磁场的环境下，电流在传导过程中的具体规律。

2、地球物理勘探技术的创新应用

地球物理勘探技术应用于地质工程中的需求量日已激增，并且以水利工程、管道工程、铁路工程、地质灾害等相关建筑工程检测中较为多见，主要探测方法包括电法、雷达探测法、浅层地震探测法等。

3、工程物理勘探

工程建设迅速发展，工程物理勘探需求也日益增长，主要应用在建筑、公路、铁路、管道、水利等工程的检测，运用浅层地震、探地雷达、电法等探测方法对工程进行物理勘探。

4、对环境保护、灾害防治的物理勘探

地球物理勘探可以从电、热、光等物理变化进行监测，从而认识环境变化的过程，为环境保护提供背景资料。自然灾害的突然发生严重危害人们的生命安全和经济损失，地球物理监测技术的应用对自然灾害起到了有效的预测、防治的作用。

五、地球物理勘探技术发展的趋势

综合物理、数学、计算机等科学的应用，探测技术越来越成熟，地球物理勘探技术发展的趋势主要表现可以分为以下几个方面。

1、应用计算机和数据采集技术，使得物理勘探技术向着自动化、数字化、轻便化和多功能化发展。目前在核电站、水电站、矿山等一些重大工程建设上，需要查明较大的危害，关键性的地质构造等[3]。同时，世界很多发达国家面临着浅层矿资源枯竭的問题，工作人员已经向沼泽、海洋、沙漠的方向进行资源勘探。对于这些工作开展就需应用新技术、新仪器，使难以到达的地区得以勘探实施。

2、总线技术进一步发展，逐步形成积木式、模块化、插卡式的球物理勘探仪器关键技术，这些技术的运用可以实现多功能和多参数的自动测量，使物理探测仪器系统模块式的组成结构更加紧凑，也代表新一代技术的发展方向。

3、应用功能较强的应用型软件和集成化的计算机辅助测试技术，使测试技术和测量仪器

的发展更上一层。使物探仪器具有更强的功能性，可以更方便地满足勘探的各种需要。

4、高速单版数字信息处理器将误差修复、信号处理、数据处理的功能增强，对一些高档仪器更新、扩展的功能不再只单依靠增强硬件的功能和制造工艺的精细。

5、超导新技术于磁力仪、重力仪的运用，大大增强了探测仪器的功能。

6、应用RS、GPS与GIS技术，提高了地震勘探的分辨率和解释精度。

六、结束语

综上所述，与现代电子计算机技术、3S技术的结合，提高了解决各种地质问题及数据处理的工作效率，同时探测的精度也越来越高。由于新理论、新技术、新材料的运用，使得地球物理勘探技术应用领域和勘探范围得以拓展。总之，结合了新技术、新方法、新材料的地球物理勘探技术必将向多功能、智能化、数字化的方向发展，以期解决人类社会活动中更多的领域中的问题。

参考文献：

[1]张晗.地球物理勘探技术的发展及应用研究[J].《科技传播》，2013，（15）.

[2]邓承平，谢国峰.针对地球物理勘探技术的发展及应用现状进行分析[J].《建筑工程技术与设计》，2013，（10）.

[3]花蕾，田必林.物理勘探技术的发展及应用分析[J].《科技致富向导》，2012，（20）.

[4]郑军，贾思愉.地球物理勘探技术发展趋势及应用研究[J].《农家科技（下旬刊）》，2014，（2）.