关于综合物探技术在地质勘测中的应用分析

■赵海亮

（安徽省核工业勘查技术总院　安徽　芜湖　241000）

关于综合物探技术在地质勘测中的应用分析

■赵海亮

（安徽省核工业勘查技术总院安徽芜湖241000）

地质岩层中蕴藏着大量丰富的矿产资源和化石资源等，由于多数资源都埋藏地质岩层中，仅仅依靠人类经验识别出资源的所处位置具有相当程度的不确定性，而今，随着综合物探技术的发展，其在地质勘测中的应用范围已经愈来愈广泛，相较于其它方法，综合物探技术具有时间短、速度快、准确性高等特点，这使得综合物探技术迅速在地质勘测领域站稳脚跟，因此本文将通过对综合物探技术在地质勘测、矿产资源开发过程中应用特点的分析，探讨其具体应用，以及对我国地质调查与勘测技术的发展略尽绵力。

物探技术地质勘测矿产开发应用

0　前言

随着时代的不断进步，地质勘测等方面的工作也在我国快速发展起来，而地质勘测的效果和质量直接影响到后续地质工程的顺利开展。对于一个国家来说，资源多少尤其是矿产资源储量大小很大程度上影响了经济发展，矿产开发也是国家主要的经济来源之一，因此，矿产资源的价值很高，需要先进的勘探开发技术做支撑，综合物探技术无疑是其中较为重要和高效的勘测方法。对于综合物探技术而言，就现阶段的应用情况来看，效果还是令人满意的。综合物探技术中，常见的地震波勘测技术、电剖面法、瑞利波技术等，针对矿产资源的物探技术也不在少数。对于物探方法的衡量选取，还要视实际地质情况而定，对于较为复杂的地质条件，也可以采取多种物探技术相结合的方法，来获得更加精准的数据，取得更好的勘测效果。

1　综合物探技术的应用特点

在地质勘测中，地质条件是勘测过程中最主要的影响因素之一，地层中广泛存在着电场、磁场，为了能够取得更加良好的勘测效果，提高勘测准确性，相关工作人员常常会选择使用地震勘探、磁法勘探等方法进行勘测工作，这些方法在陆地作业和水下作业中都能取得较为不错的效果而且实用性和灵活性很强，对于不同的地质条件也基本通用，所以综合物探技术在地质勘测过程中，越来越受到工作人员的广泛关注。现将应用特点总结如下：

1.1综合物探技术探测深度较大

综合物探技术在浅层地质中的应用较为广泛，与其他技术方法相比较，综合物探技术探测深度要大很多，地球物理探测是其中常用的物探技术，探测深度可以达到几百米，实用性较强。

1.2综合物探技术勘测精度高

在地质勘测过程中，勘测结果的准确性是勘测的基本要求之一，工作人员要保证尽可能减少勘测过程中的误差，只有这样，得到的勘测结果才能够作为后续工作的依据支撑，综合物探技术可以较好地做到这一点。

1.3综合物探技术的勘测时间较短

地质勘测中复杂的测量过程大部分都不需要人工完成，工作人员大多只需要进行后期的数据处理与收尾工作即可，因此较为便捷，在较短时间内就能够得出比较准确的测量数据。

1.4综合物探技术占用场地面积小

除了施工作业区以外，应用综合物探技术进行地质勘测的过程不需要占用其他多余场地，占地面积小，这也是综合物探技术受青睐的原因之一。

2　综合物探技术应用的大致过程

2.1采集信号数据

运用综合物探技术进行地质勘测的过程中，若想取得良好效果，就必须准确无误的完成采集信号数据的工作。客观来说，采集信号数据这一环节对综合物探技术的应用影响巨大,在勘测过程中,必须将这一环节的工作重点对待。

2.2布置测线

在勘测工作正式开始之前，布置测线是首要工作，主要目的是为了能得到较为准确的表土层厚度。测线布置过程中必须使折射波测点和面波测点保持一致，虽然现阶段综合物探技术发展的较为全面，但测线布置这一环节效果欠佳，须采用针对性技术才能取得较好效果，做到保质保量。

2.3设计相关参数

参数的设计对于任何技术都是必不可少的一个环节，每一个参数都可能对最后结果产生很大的影响，在地质勘测过程中应用综合物探技术时，工作人员大都按照统一的标准来设计相关参数，但每个地区的地质情况以及开发情况都不相同，在操作过程中必须根据实际的情况来进行，主要包括以下几个方面：选择采集道数、选择激震方式、偏移距的选择、道间距的选择。

选择采集道数是较为基础的一环，虽然难度不大，但部分工作人员往往会忽略很多细节，导致降低工作的效率和质量。在实际工作中,必须严格遵循某些要求，当要求测震仪须具有多通道接受端口，通常为12和24通道，若上覆层厚度较小,则应在条件允许时尽可能采用24通道进行数据信号的采集，来保证足够的空间分辨率。其次是选择激震方式，主要有锤击震源、落重震源和炸药震源三种。锤击震源一般可以达到20m~30 m的勘测深度，落重震源一般可以达到30 m~50 m的勘测深度，而炸药震源的勘测深度一般可以达到50 m~150 m。在应用激震方式的过程中要做到理论与实际相结合，每一种激震方式都有自己的应用优势，各方面综合考虑才能找出最佳方法。在勘测土石分界面时,为了减少近域效应的产生，通常选择偏移距为排列长度L的1/8至1/2,其中排列检波器布置的总长度即为排列长度L，如果土层厚度不大，则可以将偏移距选择为排列长度的L/8左右，来避免偏移距过大的情况出现，如果土层厚度较大，那么此时偏移距选择为L/2左右即可。对于参数设计而言选择道间距也是很重要的，很多工作人员在进行地质勘测的过程中由于细节执行不到位，导致勘测结果并不完全准确，道间距的选择是其中很重要的原因之一，我们必须在细节上做足功夫，使道间距的选择准确有效，减少误差并增加精确度。

2.4分析与解释数据

应用综合物探技术进行地质勘测工作，必须对测量数据进行分析与解释，这样不仅可以及时发现和解决问题，也能保证和验证测量的准确性，经总结，数据的分析工作主要包括面波信号数据分析和折射波信号数据分析，主要包括提取面波有效信号，设置合理时间窗，求取面波频散曲线，绘制深度一波速曲线和测线面波波速云图等。而解释数据的工作重点则是致力于折射波的结果处理等方面的工作。

3　综合物探技术应用实例分析

综合物探技术包括很多，各个方法使用场合各有差异，面对较为复杂的地质情况，也可以将多种物探技术综合使用，发挥最大效果。较为常见的物探技术有电测探法、电剖面法和瑞利波技术等，另外三维地震勘探和瞬变电磁勘探法在煤矿等矿产资源的勘查与开发过程中发挥着巨大作用。

3.1电测探法

在多种物探技术中，电测探法相对简单，工作人员只需要使勘测设备从观测点深入到地下，观测其电阻率变化，总结具体岩层的分布情况，同时也可以对其进行更加深入的研究。现阶段，应用越来越广泛的高密度电阻率法正快速发展，其主要内容是探测浅层地质的有关信息，但是此方法在使用之前，需要先详细划分地质结构，电测探法主要应用在水平岩层或倾角较小的岩层。总而言之，电测探法主要适用于探测不同岩层分布差异以及岩层与环境介质之间物理性质的差异。

3.2电剖面法

电剖面法也是利用专门设备分析岩层分布规律，可以与电测探法相结合，探测并分析岩层的分布规律以及断裂带的分布情况，电剖面法一般是探测沉积岩，在探测过程中，为了保证工作质量，我们首先需要深入研究岩层电性的差异并及时了解电性差异的变化情况，同时采用电阻率法了解岩层的含水情况和其他状态，如果岩石呈分散的含水状态，就说明电阻率影响较小，反之影响较大。

3.3瑞利波技术

瑞利波技术起步较晚，是一种比较全新的技术，但在实际运用中很快获得了相关工作人员的认可。瑞利波技术大体有两种观测方式：稳定状态观测和瞬间动态观测。其中稳定状态观测的瑞利波技术对设备体积具有一定要求，体积不能太大，而且也需要较高的成本，所以在实际地质勘测过程中应用并不是特别广泛，而瞬间动态观测的瑞利波技术稳定状态观测来讲，具有速度快、操作简便、观测效率高、分辨率高等特点，因此常被广泛应用，尤其在分辨率高这一方面优势明显，应用在地质灾害的调查与评估中效果良好，瞬间动态观测的瑞利波测试信号主要来源是垂直作用在地面上的地震冲击波，在一定范围内集中收集瑞利波信号，并利用其反射波来进行正反演。与此同时，也有很多应用软件适用于该项技术，使该技术更加趋于智能化。近年来,我国煤矿事故频发,虽然在国家有关部门治理下有所好转,但仍然是伤亡事故较为严重的行业。应对诸如此类因地质因素而导致的灾害，首要任务就是能够对其进行准确的勘测调查，能够充分了解煤矿所在区的位置、分布形态、地质条件以及可能因此导致的灾难情况等。如果勘测不准确，就可能对临近的建筑物及人员造成严重危害。在实际的应用中，瑞利波除了能够测定深度的改变情况，还能够测定岩层情况，结合落重震源和瞬态面波技术，对煤矿工程有所裨益。因此在实际的煤矿勘测中，若能做到多种技术相互结合，可以更加清楚有效的对岩层走向加以描述，减少灾害的发生。

3.4三维地震勘探法

三维地震勘探对煤矿等矿产资源的勘查与开发非常重要，它是以二维地震勘探方式作为发展基础，把空间由二维扩展为三维，以目前面积的测量技术为依托，设法将观测系统设置在所划定的面积内，通过合理组合炮点与检波点来获得地层数据并通过三维转化显示出来，使数据显示更为形象具体。此方式在兼顾实用性的同时还将高精度、大采集量等优势集于一体，更加真实地将地层形态展现出来，因此三维地震勘探对于褶皱、断层、煤层赋存等方面具有良好的勘测效果，尤其是为煤矿等矿产资源的合理开发提供了依据，备受工作人员的青睐。

3.5瞬变电磁勘探法

在开发矿产资源的过程中，除了上述提到的三维地震勘探法，另外一项常用的技术是瞬变电磁勘探法。与三维地震勘探的勘测原理不同，由于不同的地层电阻率也不相同，因此瞬变电磁勘探法是通过测量不同深度和地点的电阻率并对电阻率差异加以分析来达到寻找矿产资源的目的。受高阻屏蔽层的影响不大是该方法的优势之一，但扩散速度会随着时间的推移受到电阻率的影响，电阻率较低时，扩散速度减慢，反之加快，同时因为其不受地形影响，该方法在勘测富水区、煤矿等矿产资源的过程中应用广泛。

4　综合物探技术发展展望与总结

4.1综合物探技术发展展望

方法：将来随着社会发展，综合物探技术将会得到进一步提高，其理论也会得到进一步的解释与应用，会有越来越宽的可利用的物理波场的频谱范围，电磁波谱可利用的范围也可能会由纯直流发展到雷达波，弹性波普由瑞利波频率扩展到超声波频率。声纳法、地震CT法、高密度电阻率法、电剖面法等技术方法将会日益趋于活跃。

设备：野外地质勘测环境相对来说较为复杂，对仪器的防尘、防震、防潮等性能要求很高，未来的综合物探仪器设备智能化程度可能会有所提高，能够收集到较远范围的信号，同时仪器将会逐步由单一化向多功能化拓展，以此来促进多种探测方法的综合运用，增强勘测效果。

4.2未来综合物探技术在矿产开发方面的发展热点

（1）能够克服困难的环境和地质条件的物探技术例如海洋、沼泽、森林等环境，以及能在城市周边加大勘探力度，能够克服高强度人文干扰的快速寻找矿产资源的方法技术。

（2）能实现快速覆盖的物探技术例如利用车载工具等实现快速找矿，能够通过不接地连续测量的方式来完成快速采集数据的工作。

（3）能达到高分辨率的物探技术例如矿产多波联合等方法。

4.3未来建议进行提倡的相关计划

（1）中西部矿产资源调查与评估计划。

（2）东部矿山深部综合勘探计划。

（3）国内海洋能源调查与监测计划。

5　总结

地质勘测的质量好坏直接决定着相应的工程质量的好坏。随着综合物探技术的不断改良，地质工作者各方面素质的不断提高，地质勘测的速度和质量也会随之提升。在进行地质勘测的同时，地质勘测工作人员要准确及时地记录工作过程中发现的问题，或许可以为之后的科研工作提供数据参考，为各个工程、企业乃至我国地质勘测、矿产资源开发事业的发展提供保障和数据支撑。

[1]房磊.物探技术在地质找矿与资源勘查中的应用 [J].中国高新技术企业,2015,26: 151-152.

[2]富研科.试论地质勘测中的综合物探技术应用 [J].黑龙江科技信息,2015,22:125.

[3]吴国晓,杨凤根.物探新技术在工程地质中的应用现状及其进展 [J].西部探矿工程, 2007,01:118-120.

[4]张运霞.综合物探技术在煤矿采区地质勘探中的应用 [J].工程地球物理学报, 2013,02:170-174.

[5]李少金.试论综合物探技术在地质勘查中的应用 [J].黑龙江科技信息,2012,03:110.

[6]吕新,马广龙.物探技术在工程地质勘查中的应用 [J].科技传播,2012,20:116.

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-9-363-2