地球物理探勘

运用地球物理学原理和方法进行地质勘测和研究的勘探技术

地球物理探勘，又称物探，是一种运用地球物理学原理和方法进行地质勘测和研究的勘探技术。因组成地壳的岩石类型、地质构造和地下水特征等不同而形成了特有的物理场，通过仪器测试，将所测得的数据加以分析，以推断出地下地质构造和矿体分布情况。主要有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探以及某些参数的物理测井。这种方法不仅可以在地面进行，还可在地下(钻井、坑道)、海上和空中进行。

简介

物探方法的理论基础是物理学。将物理学原理和方法应用于地学，发展成了地球物理学；而其应用于找矿和勘探，又发展成了应用地球物理学。具体说来其基础理论包括：地磁场、地电场、重力场、弹性波、放射性同位素等理论。地球物理勘探方法研究的是地球物理场或某些物理现象，而不是直接研究岩石或地层，这是完全不同于地质方法的。地球物理勘探方法不仅可了解地表或近地表的地质现象，而且通过场的研究，还可获得深部地质现象的信息。主要要有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探以及某些参数的物理测井的方法。

历史进展

主要进展如下：

（1）20世纪40年代：成立普通物探队伍

1945年，玉门油矿成立了第一个重力队，使用的仪器是美国海兰特研究公司生产的零长式重力仪。

1947年，成立了第一个磁法队。

（2）20世纪50年代：光点地震记录仪

1951年，成立了我国的第一个地震队，使用的地震仪是美国轻便型24道光点记录仪。

（3）20世纪50年代后期：勘探重点移到东部

1958年，由重力、电法和地震反射波法勘探技术发现了大庆长垣构造，并定位了松基3井。

1959年，松基3井钻探成功，并于9月26日试油获工业油流，从而发现了大庆油田。

（4）20世纪60年代中后期：模拟磁带记录

1966年，开始生产模拟磁带A地震仪，

1968年，开始数字地震仪器的研制，技术上开始研究地震多次覆盖方法，发现了胜利、大港、江汉等油田。

（5）20世纪70年代：数字地震记录、巨型计算机的使用

全国先后建立了多个计算机处理中心，反褶积、偏移归位等较复杂的处理方法已被列为常规处理；波阻抗剖面、亮点剖面、层速度剖面、三瞬剖面、碳氢检测等各种特殊处理也得到广泛应用。二维资料处理、宽线、弯线资料处理、VSP资料处理等都有了完善的计算机软件和批量处理能力。

（6）20世纪80年代初：人机联作交互解释系统，

开始引进了人机联作交互解释系统，解释工作站不仅缩短了地震资料的解释周期，而且使地震资料的解释精度和“自动化”程度提高到新的水平。

（7）20世纪90年代：新一轮的计算机系统的更新换代

多节点、并行算法的巨型计算机和相应的地震资料处理系统的引进，极大的推动了我国油气勘探开发技术的深入发展。地震资料解释目前主要采用从国外引进的Landmark、GeoFrame和EPOS工作站交互解释系统。目前国内的处理和解释系统主要由东方地球物理公司推出的Grisys和Gristation。90年代的核心技术有：高分辨率三维地震勘探、时间推移（4D）地震技术、三维深度偏移成像、地球物理资料的三维可视化分析与解释等。

勘探方法

重力勘探

重力勘探主要是通过测量由地下密度不均匀体引起的重力异常来推断测区的地质构造或矿产分布情况等。重力数据通过整理、各项校正、异常分离等可以得到勘探目标的重力异常特征。通过解重力反演问题，可以确定地质体的埋深、大小等几何参数、密度等物性参数以及密度分界面的起伏。实际应用中，要尽可能多的利用已有的信息约束反演过程，从而提高反演结果的质量。重力勘探在区域地质构造研究、寻找矿产、油、气资源、工程地质调查、水文地质调查等领域中发挥着重要的作用。

磁法勘探

磁法勘探利用专门仪器并按特定方式观测岩层间磁性差异，进而研究地下地质问题；在自然界中，由于受到地球磁场的作用，许多岩石或矿石都不同程度地被磁化而具有磁性。具有磁性地质体所产生的磁场迭加在正常地磁场之上的异常磁场。磁法勘探的主要任务就是测定和分析研究各种磁异常，找出磁异常与地下岩石、地质构造及有用矿产的关系，作出地下地质情况和矿产分布等有关结论。主要分为航空磁测、海域磁测、卫星磁测和地面磁测。常用磁法：

（1）高分辨率时频电磁法

（2）高精度磁法

电法勘探

电法勘探是根据岩、矿石电学性质的电性差异来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法, 也是勘探行业应用比较广泛的一种勘探方法。它是通过仪器观测人工、天然的电场或交变电磁场, 分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。

利用专门仪器并按特定方式观测岩层间电性差异，进而研究地下地质问题；电法勘探就是利用人工或天然产生的直流电场或电磁场在地下的分布规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。电法勘探是以岩石或矿石的电性差异位基础的，主要研究的电性差异参数包括：电阻率（ρ）、激发极化率（η）、介电常数（ε）、导磁率（μ）、电化学活动性等。电法勘探的内容十分丰富，它们广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质等勘探研究工作中。电法勘探的每种方法，几乎都有各自的一套数理基础、专用仪器设备、野外施工方法和解释方法

常用的电法勘探有：

（1）岩土体电阻率测试技术

（2）高密度电法

（3）三维直流电法

地震勘探

地震勘探是利用专门仪器并按特定方式观测岩层间波阻抗差异，进而研究地下地质问题；地震勘探是利用人工方法激发的波动在地下岩层中传播的规律来确定地下矿藏的方法。实践表明，地震勘探的投资回报率很高，几乎所有的石油公司都依赖地震勘探资料来确定勘探和开发井位。三维地震勘探技术能提供丰富的地质细节，极大地发掘了油藏工程的潜力。地震勘探方法在寻找地下水资源和民用工程建设中发挥着重要作用，尤其是建造高楼、堤坝、公路及海港等大型建筑物时，利用工程地震勘探可以测量基岩深度，探测建筑物下面是否有溶洞或松软地质体，探测核电站周围是否存在断层，以免形成潜在的危险。

主要方法

（1）三维地震勘探技术

（2）二维叠后偏移

（3）横波勘探

（4）微地震监测

（5）AVO

放射性勘探

又称放射性测量或“伽玛法”。借助于地壳内天然放射性元素衰变放出的α、β、γ射线，穿过物质时，将产生游离、荧光等特殊的物理现象，人们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器(如辐射仪、射气仪等)，通过测量放射性元素的射线强度或射气浓度来寻找放射性矿床以及解决有关地质问题的一种物探方法。也是寻找与放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金属元素矿床的辅助手段。放射性物探方法有γ测量、辐射取样、γ测井、射气测量、径迹测量和物理分析等。这种方法的主要优点是直接找矿，比较灵敏;缺点是探测深度小。是目前普查、勘探铀矿的有效方法之一。

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