地球物理勘探方法和儀器

發(fā)布日期：2021-09-17 來源：點(diǎn)擊：

一、引言

地球物理勘探是通過地球物理儀器，測(cè)量地球的物理場(chǎng)（如重力場(chǎng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等）及其在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律，進(jìn)而推測(cè)地球內(nèi)部的成分、結(jié)構(gòu)和變化情況，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)地球、造福人類的目的。

地區(qū)物理勘探也是是利用地殼中巖（礦）石物理性質(zhì)的差異來研究地質(zhì)構(gòu)造或探測(cè)地下礦產(chǎn)的一門科學(xué)。用于獲取地殼中巖（礦）石物理參數(shù)的測(cè)試儀器統(tǒng)稱為地球物理儀器（也成為物探儀器），它綜合運(yùn)用物理學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門學(xué)科的相應(yīng)理論、方法和技術(shù)來探測(cè)地球的各種物理信息，是地球物理勘探直接獲取信息的主要手段與工具。地球物理儀器廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、石油、冶金、煤炭、交通、鐵路、水電、建筑工程等領(lǐng)域，是認(rèn)識(shí)地球、能源和資源勘探、工程質(zhì)量檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)以及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)的重要手段，在軍事上也有重要作用。

二、地球物理勘探方法簡(jiǎn)介

⒈重力勘探

重力勘探是利用組成地殼的各種巖體、礦體間的密度差異所引起的地表的重力加速度值的變化而進(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法。它是以牛頓萬有引力定律為基礎(chǔ)的。只要勘探地質(zhì)體與其周圍巖體有一定的密度差異，就可以用精密的重力測(cè)量?jī)x器（主要為重力儀和扭秤）找出重力異常。然后，結(jié)合工作地區(qū)的地質(zhì)和其他物探資料，對(duì)重力異常進(jìn)行定性解釋和定量解釋，便可以推斷覆蓋層以下密度不同的礦體與巖層埋藏情況，進(jìn)而找出隱伏礦體存在的位置和地質(zhì)構(gòu)造情況。

⒉ 磁法勘探

自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場(chǎng)，它使地球磁場(chǎng)在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。利用儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進(jìn)而尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)造的方法稱為磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁測(cè)等。磁法勘探主要用來尋找和勘探有關(guān)礦產(chǎn)（如鐵礦、鉛鋅礦、銅錦礦等）；進(jìn)行地質(zhì)填圖；研究與油氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造及大地構(gòu)造等問題。我國建國以來大多數(shù)鐵礦區(qū)、多金屬礦區(qū)及油氣田等都進(jìn)行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地質(zhì)效果。磁法勘探也是基本地球物理手段，國家已納入在全國范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量的計(jì)劃，并已基本覆蓋了全國重要地區(qū)。

⒊電法勘探

電法勘探是根據(jù)巖石和礦石電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性、電磁感應(yīng)特性和介電性，即所謂“電性差異”）來找礦和研究地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法。它是通過儀器觀測(cè)人工的、天然的電場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)，分析、解釋這些場(chǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律達(dá)到找礦勘探的目的。電法勘探分為兩大類。研究直流電場(chǎng)的，統(tǒng)稱為直流電法，包括有電阻率法、充電法、自然電場(chǎng)法和直流激發(fā)極化法等；研究交變電磁場(chǎng)的，統(tǒng)稱為交流電法，包括有交流激發(fā)極化法、電磁法、大地電磁場(chǎng)法、無線電波透視法和微波法等。按工作場(chǎng)所的差別，電法勘探又分為地面電法、坑道和井中電法、航空電法、海洋電法等。

⒋地震勘探

地震勘探是近代發(fā)展變化最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來勘探地下的地質(zhì)情況。在地面某處激發(fā)的地震波向地下傳播時(shí)，遇到不同彈性的地層分界面就會(huì)產(chǎn)生反射波或折射波返回地面，用專門的儀器可記錄這些波，分析所得記錄的特點(diǎn)，如波的傳播時(shí)間、振動(dòng)形狀等，通過專門的計(jì)算或儀器處理，能較準(zhǔn)確地測(cè)定這些界面的深度和形態(tài)，判斷地層的巖性，是勘探含油氣構(gòu)造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田、鹽巖礦床、個(gè)別的層狀金屬礦床以及解決水文地質(zhì)工程地質(zhì)等問題。近年來，應(yīng)用天然震源的各種地震勘探方法也不斷得到發(fā)展。

三、地球物理儀器的分類

地球物理儀器的種類繁多，目前尚沒有一種統(tǒng)一的分類方法，通常可以按應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，如航空物探儀器、地面物探儀器、測(cè)井物探儀器和海洋物探儀器；按儀器原理劃分主要有電法勘探儀器、磁法勘探儀器、重力勘探儀器、地震勘探儀器和放射性勘探儀器等；按探測(cè)對(duì)象可劃分為地下管線探測(cè)儀器、金屬探測(cè)儀器、石油探測(cè)儀器等。目前常用的習(xí)慣分類方法如附表1所示。

附表1 常見物理探測(cè)儀器

類別

典型儀器

重力儀

絕對(duì)測(cè)量重力儀、相對(duì)測(cè)量重力儀（石英彈簧重力儀、金屬彈簧重力儀、超導(dǎo)監(jiān)測(cè)重力儀、激光重力儀）
磁法儀器
磁化率儀、磁梯度儀、磁力儀（機(jī)械式磁力儀、磁通門磁力儀、質(zhì)子磁力儀、光泵磁力儀、超導(dǎo)磁力儀）
電法儀器
傳導(dǎo)式儀器
天然場(chǎng)法儀器：
人工場(chǎng)法儀器：直流電阻率儀、交流電阻率儀、時(shí)間域激電議；磁電阻率儀、磁激電議。
感應(yīng)式儀器
天然場(chǎng)電法儀器：音頻大地電測(cè)儀、工頻大地電測(cè)儀、天然場(chǎng)儀、磁大地電流測(cè)深儀、音頻大地電流測(cè)深儀、甚低頻法儀器、天然音頻電磁法儀器；
人工場(chǎng)法儀器：多頻振幅儀、多頻振幅相位儀、頻率測(cè)深儀、無線電波透視儀、振幅相位差儀、橢圓極化儀、線圈法儀、虛分量?jī)x、瞬變脈沖電磁儀、可控源時(shí)域音頻大地電磁儀。
地震儀
輕便型地震儀、信號(hào)增強(qiáng)型地震儀、電纜遙測(cè)多道地震儀、無線電遙測(cè)地震儀
放射性儀器
下能譜儀、測(cè)氛儀、x熒光測(cè)井儀
其它儀器
地溫儀、地質(zhì)雷達(dá)、管線探深儀、打樁分析儀、金屬探深儀

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