简述水文地质及工程地质物探的发展前景

2015-10-21李萍王洪田安宏

科学时代·上半月 2015年7期

李萍　王洪田　安宏

[摘要]本文论述了水文地质及工程地质物探工作的地位和作用，阐述了水文地质及工程地物探的发展前景。

[关键词]水文地质；工程地质；物探；发展前景

一、物探的概念

地球物理勘探，简称“物探”，是用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门新的学科。它是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助一定的装置和专门的物探仪器测量其物理场的分布状况，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关地质资料推断出地下一定深度范围内地质体的分布规律，为钻探工作提供重要依据。物探正日益广泛地应用在各种地质工作中，并占有显著的地位。但是，决不应把地球物理勘探工作与其它方法完全割裂开来，它必须与地质学、水文地质学、工程地质学、地球化学以及钻控等密切配合，互相补充，互相验证，只有这样，才能获得更好的地质效果。

根据所研究的天然或人工物理场的不同，地球物理勘探领域又分为几个大类；根据需要和可能，其物理场的探测空间又是十分广阔的，包括遥感、航空、地面、地下、海洋物探等。常用的物探方法有：研究岩石电学性质及电场、电磁场变化规律的电法勘探；研究岩（矿）石磁性及地球磁场，局部磁异常变化规律的磁法勘探：研究地质体引力场特征的重力勘探：研究岩土弹性力学性质的地震勘探；研究岩石（矿）的天然或人工放射性的放射性勘探；研究物质热辐射场特征的红外探测方法……等等。此外，随着科学技术的发展，许多新理论、新方法正在不断地被引进物探领域，如无线电探测技术、遥感技术、声波超声波探测技术、电子计算机技术……等等，为地球物理勘探方法的发展开辟了广阔的前景。

二、水文地质及工程地质物探工作的地位和作用

物探工作为水文地质及工程地质工作提供了大量的、获得实践检验的重要资料，尤其在覆盖地区，对研究地质构造，指导勘探、成井等方面发挥了重要作用，加快了勘探速度，降低了施工成本，提高了水文地质钻孔的成井率。在电测找水技术初步普及的平原和山区，物探工作深受欢迎。因此，物探工作已成为水文地质及工程地质工作不可缺少的勘探手段。

物探工作有透视性、效率高、低成本等優点，也有局限性和条件性，解释结果有时具多解性的缺点。但就目前情况来说，不难看出，物探工作绝不能完全代替其它地质勘探工作，它的作用是普查储水构造，配合进行地质填图以及进行水文地质参数和岩土工程力学参数的测量。它的突出优点在于减小山地工作和钻探的工作量，使勘探工程布置得更加合理，从而加快勘探工作的速度。除此之外，某些物探方法还可以解决常规地质勘探方法难于解决的一些问题。

三、水文地质及工程地质物探发展的前景

在讨论水工物探的发展前景时，首先要研究现有常规物探方法的发展方向，这是最基本的方面，其次讨论新的物理参数的运用的可能性，最后讨论应用现代技术方法改革旧有的物探工作方法和解释方法。

1、常规物探方法的发展方向

现有常规探方法进一步发展，是物探发展的基点。主要应从探测深度、广度、分辨能力、解释水平等方面提高，因为在这几方面仍存在很大的发展潜力。

电法勘探在整个水工物探中占有重要的地位。目前勘探的水平仍不高，比如勘探深度、地电断面横向和垂向的分辨能力、压制干扰的能力及定量解释的精度都有待提高。至于电性参数的运用也比较局限。因此电法勘探的发展方向是：研究电法勘探的新理论、新参数、新仪器及方法。

应提高原有电探方法的生产效率、测量精度、压制噪声水平，提高从野外数据中获取有用信息的能力。

在电法勘探的资料解释中采用电子计算机进行数字解释，提高解释的精度并探索复杂地电体求解的途径。

地球物理测井方法是水工物探的重要组成部分。应向综合测井方向发展，提高测井的技术水平，为实现水文地质钻探少取芯或不取芯的目标创造条件：应加强水文地质参数测定的试验工作，研究含水层的孔隙度、渗透系数；研究各含水层的补给关系、补给量；测定的试验工作，研究含水层的孔隙度、渗透系数；研究各水层的补给关系、补给量；测定地下水流向、流速；测定涌水量及研究地下水的水质。并且为地面物探提供所需的物性参数电阻率、波速、密度、磁化率等。

地震勘探目前在水文地质调查中应用还不普遍。地震勘探精度比电法勘探高，解比较单一，这是它的优点，但它的装备较笨重，成本较高是它的缺点。因此应研制适合于水工物探的多道轻便地震仪。使地震勘探工作由平原区推广半山区，应用它来寻找储水构造、探测覆盖层厚度、追索断层破碎带、古河道：探测潜水面埋深等。应用地震方法测定岩土弹性力学参数。目前在工程物探中主要应用初到折射法。为了提高对第四纪地层的分辨能力，迫切需要开展浅层反射波法（目前从技术到仪器仍存在不少问题）和高频地震法。为了提高地震勘探能力和精度，应尽快地在浅层地震勘探中采用数字技术。

地震勘探方法同声波探测法应互相配合，测定岩体弹性力学参数，从宏观到微观，从静态到动态研究测定参数间的关系，对工程地质设计具有重要的意义。

其它物探方法如磁法勘探、重力勘探、放射性勘探等在研究区域构造，解决有关填图问题等方面的作用尚未充分发挥。对属于被动式探测天然物理场的方法，重要的是提高仪器探测精度，这样，对埋藏较深，物性差异不太大的地质体的分辨能力可望提高。在解释方法上，采用数字技术，将排除干扰，突出有用异常，提高探测的地质效果。上述轻便物探方法的广泛应用将加快水文地质普查的速度。

2、新物理参数的运用

岩石的含水性同介电常数有密切的关系，因此发展高频电探、微波技术、介电常数测井方法对找水有重要意义；

激发极化法离子导体的激发极化机制问题需进一步弄清楚，研究反映时间特性的新参数；

交流电法勘探的电性参数很多，但在水工物探中应用很少，应加强研究，广为利用。

在地热勘探中加强对岩石热力学参数的研究和测量；

在放射性勘探中进行伽玛能谱测量、射气测量，各种参数的运用对寻找基岩裂隙水有一定作用；

为发展遥感技术，必须大力研究岩石光谱辐射性参数；

总而言之，有必要加强基础理论研究和物性研究，发展新理论、新技术。

3、提高物探探测的速度和效率

大力发展航空物探、遥感技术，在地面物探中实现车载化、数字化，可大大提高物探探测的速度和效率。

航空物探目前主要方法有航磁（航空磁法）、航电（航空电磁法）、航放（航空放射性测量）、还用航空重力测量。航空电磁法目前在国外已有十多种方法，国内正在开展试验。国外也有人提出航空地震测量的设想。航空红外探测对水文地质调查具有特殊重要意义。

为满足大面积水文地质普查工作的需要，逐步使部分地面物探方法车载化有现实的意义。目前国内已有地震车、综合测井车、电法车等专门设备。有些单位还装备了汽车磁力仪、伽玛能谱仪和频率测探仪等。与车载化相配合的自动记录系统、数据处理系统、自动成图系统等将大大提高资料记录整理和解释的自动化程度。