物探方法在岩溶勘查中的应用综述

王鹏

【摘要】岩溶作为一种特殊的地质条件环境，其在很大程度上对建筑物、矿山以及水库等都产生着直接的联系，如果对其重视程度不够，一旦发生事故，必将会造成极大的破坏和损失。在岩溶地质的研究中积极应用物探方法，对于对于提高作业的精确程度以及避免问题的扩大化有着十分积极的意义。本文就重点这一问题展开论述。

【关键词】岩溶勘查；物探方法；应用

一、岩溶勘查及物探方法的简要概述

岩溶是一种潜在的地质灾害，会危及建筑物、水库、矿山等的安全，引起地面沉陷，破坏环境。另一方面，岩溶水是一种丰富的水资源，溶洞则可以在发展旅游业、储集业等方面发挥作用。因此，在可溶岩石（主要是碳酸盐岩）分布地区进行工程建设、国土整治、环境保护、水资源和矿产资源的开发与利用以及旅游资源的开发时，都需要对岩溶进行勘察，弄清其发育情况和分布规律。

物探方法是通过探测岩溶引起的物理场的异常现象来勘察岩溶的。它不仅可以在地面测量，而且可以在地下测量（例如在钻孔中、隧道中或其间）以及地下（钻孔、隧道等）与地面之间测量，以勘察所研究空间的岩溶分布。目前，岩溶勘察中常用的物探方法主要有电法、地震法、微重力法、射气法和地球物理测井等（本文中不论述与地球物理测井有关的问题）。岩溶常常沿断层、破碎带发育，用物探方法探测断层和破碎带以间接探测岩溶，可能比直接探测它们更容易。物探方法探测岩溶的有效性主要取决于岩溶与围岩的物性差异、探测深度、分辨率和信噪比。此外，在岩溶地质环境中应用物探方法，对岩溶发育强度的评价和监测，对于防治岩溶区的化学污染、保护环境和预测岩溶地质灾害，均有着十分重要意义。总之，要想更好地分析并研究岩溶问题，采用最新物探技术效果显著。

二、物探方法的分类介绍

由于不同地区的地质条件不同，因此，在地热勘查过程中，使用的物探方法也不尽相同，主要包括：地面勘探、电法勘探、地震勘探、重力勘探、磁法勘探、测井勘探以及航空勘探。

1、磁法勘探。磁法勘探实质是利用岩石不同的磁性进行勘查，根据探测出的数据与磁场空间分布的特征联系起来，对待测地区进行勘查。这一方法适用于沉积岩形成的地区，对沉积岩会产生较大的磁感应。磁法勘探还可细分为：地面高精度磁测、航空磁测。

2、重力勘探。下岩层中矿物质分布较密集的地方使用重力勘探能够产生重力反应，或者称之为重力异常。通过重力反映出来的数据与地质资料比对，准确找到地下储热区。重力勘探的原理是根据野外测得的地质重力数据进行科学校正后，制出重力分布图，从而推断出储热区。

3、电法勘探。电法勘探又称为地球物理勘探法，这种勘探技术能够精确的勘测出地下储热区的分布情况，对于地热异常的区域能够产生物理反应，从而推断出地热异常的区域。电法勘探还可细分为电测探法、激发极化法、可控音频大地电磁测探法等。

4、地震勘探。地震勘探原理是通过人工激发产生的震波观察地质中波声传播规律进行地质分析。人工激发产生震波后，岩石间会发生直线传播或者震波反弹等现象，通过收集来的地震波传播规律与地质资料相比，从而进行勘察地质情况。这一勘探法具有高精度、高深度以及高分辨率的优点。

三、物探方法在岩溶勘查中的应用

在碳酸盐岩层分布地区，在进行工程地质勘察 和岩溶地下水的寻找时，物探方法应用得相当广泛。下面就简要对其的具体应用展开论述：

1、重力法的应用。在勘察岩溶时，尤其是在地形平坦地区，重力法得到了广泛的应用。岩溶被溶蚀的空间无论是充填空气、水还是沉积物，相对围岩都是低密度体，这是重力法勘察岩溶的物质基础。在勘察时，最好采用微重力仪进行微重力测量，并且要仔细校正地形影响，此外，还要考虑地表沉积物厚度、岩相变化以及潜水面起伏等因素的影响。除在地面进行测量外，也可以在隧道、坑道中进行，以勘察其周围的岩溶分布。这时受地面起伏的影响小，分辨能力高，还可以作为三维传感器，进行大体积岩石原位密度测定。

2、射气测量法的应用。致密碳酸盐岩中的岩溶或断裂破碎带（与岩溶发育有关）往往成为地下水或气体运移的良好通道和储存场所。岩溶带中的射气向上迁移，尤其是通过断裂破碎带迁移，常常会在上方土壤中形成线状射气异常，从而可以通过对这些射气异常的探测来勘察其下岩溶的存在。

3、地热勘查中的应用

3.1研究区的地球物理参数模型。根据某相关材料研究，对地下储热区状况以及覆盖面做了分析与探索，便于获取该地区的地球物理参数模型的曲线。利用综合物探法能够获取相关数值，进而分析出地热储存情况。

3.2物探方法组合的意义。地球物理勘探技术是借助各种不同的勘查数据对同一地区进行测量，主要包括横向测量以及纵向测量两种测量方法。将野外测试的数据进行科学合理的校正，然后与地质资料进行横向与纵向的对比，从而对地质情况做出勘探。在进行地热勘探时，对于不同的地质条件区域应该采用多种物探法有机结合进行，能够提高勘探的精度、准度以及可靠度。具体的物探方法应结合实际的地质条件与岩石层的特性进行科学分析，如何存在差异，测量仪会产生异常反应。地球物理勘探技术的初期任务主要有：一是，划分地热异常和储热区的空间；二是，确定岩石在地下的起伏或断裂分布情况；三是，确定勘测区的地层结构以及储热层的深度。查清这三项基本任务，并对照地质资料，分析研究出各区域适合的物探方法，创建出适合研究区的地球物理勘探方法组合。

3.3物探方法勘探地热资源所面临的挑战。其一，地质勘探企事业单位的物探技术不够先进，没有引起重视；其二，地球的物理资料没有唯一性，是随着时间不断演变的。产生这一现象的原因有两点，一是，不同的地质的物质形态以及地质性质对地球物理磁场的影响是相同的；二是，观测的数据具有局限性。从某种程度上而言，地球物理资料的多变性是阻碍地熱勘探发展的一大关键因素；其三，随着地热资源勘探范围加大，对勘探技术的要求也日益增高。随着我国经济体制的不断深化改革，我国本土地热资源浅层资源开发殆尽，逐步转向深层开发。由于我国物探技术有限，深层地热勘探的研发工作还需不断改进。物探方法的合理应用，可以大大减少这些直接方法的工程量。此外，物探方法的应用，还可以解决一些传统地质学方法难以解决或无法解决的问题，例如检测工程处理质量和预测岩溶地质灾害等。可以预料，随着物探方法理论与技术的发展以及在勘察岩溶方面的应用研究的深入，物探方法勘察岩溶的地质效果将会不断提高，其应用领域也会不断地得到拓展。

结束语：

总而言之，物探技术优点较多，比如其具有操作简单、快速、并且参数多等各种特点，能够科学的显示某地区的实际地质情况，对该地区的岩溶状况的勘查探索提供了科学可靠的凭据，在以往的岩溶勘查中表现优异。此外，由于不同地区地质条件不同，勘查工作不能使用一种物探技术，应结合实际地质情况，选择最佳的物探技术，从而提高勘查的精确度、可靠度，得到想要的勘查资料，促进日后岩溶资源的开发与探索，更好地为我们社会的建设服务，最终将该技术的应用加以广泛推广。

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