物探在地质勘探中的应用与研究

摘要：通过介绍物探技术的种类与特点，结合物探技术的最新进展，探讨研究了各类物探技术的优劣势以及适用对象，指出了物探工作在矿产资源勘探应用中的发展方向。

关键词：物探；重力；电磁；放射性

前言

我国家主要能源基地，煤炭、油气资源蕴藏丰富。现阶段的开发利用，大部分属于浅层资源开发，但是随着浅层资源的枯竭，找矿重心将逐步向深部第二找矿空间转移，深井矿产资源也随之备受关注。

同时，由于资源埋藏深度更深，因此，找矿难度也在逐渐增加，找矿对探测技术的要求也越来越高。要想取得从浅部过渡到中深部的找矿突破，传统的物探和化探勘探技术将起到至关重要的作用，特别是地球物理勘探便于控制，分辨力较高，也比较方便，在资源勘探中应用很广泛。因此，熟练掌握地质矿产知识，深入了解物探技术与方法，同时探索与发展新的物探技术手段，更好地服务于深部矿产资源的勘探与开发。

1物探原理与分类

1.1物探原理

地球物理勘探又称物探，其原理就是应用物理学勘查和探索地球本体以及近地空间地下矿产资源、地质结构组成及形成与演化的一种方法与理论。它在资源勘探、工程建设、环境保护以及地质研究和灾害预测方面应用相当广泛。

地球物理勘探的主要工作内容就是利用地质仪器对研究区域进行测量、接收测量区域的全部物理信息，通过适当有效的处理方法从这些信息中提取出我们所需要的信息，并根据地下矿体构造和围岩的物性差异，再结合地质条件进行分析，推测探测对象在地下的具体位置、分布范围和储量大小，以及反映相应物性特征的物理量等，作出相应的解释推断的图件。物探是地质调查和研究的重要手段和方法之一。

1.2物探的分类

物探按探测空间不同可以分为地面物探、航空物探、海洋物探和地下物探。其中地面物探应用最为广泛。根据探测物物性参数的不同，物探又可划分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震和放射性勘探。这些方法在固体矿产与油气资源勘查方面应用很广。

2地面物探方法与应用

2.1重力勘探

重力勘探是以研究对象和围岩之间的密度差异为基础，利用物理学原理，通过观测与分析重力场的空间与时间分布规律，查明地质构造和寻找矿产的一种地球物理方法。重力勘探根据地所处的空间位置的不同，可分为：地面重力勘探、地下重力勘探、海洋重力勘探、航空重力勘探和卫星重力勘探。重力勘探的过程可分为三个阶段：（1）根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技术设计；（2）进行野外测量，采集有关的各种数据；（3）对实测数据进行必须的处理和解释、编写成果图件及其报告。

重力勘探常用于区域地质调查、矿产普查和勘探。其应用条件有：（1）被探测的地质体与围岩的密度有一定的差异；（2）被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件；（3）干扰水平低。

2.2磁法勘探

磁法勘探是利用地壳内岩石之间的磁性差异所引起的磁场变化来寻找有用矿产资源和查明隐藏地质构造的一种物探方法。通常借助各种仪器发现和研究岩石间的磁异常，常用的仪器有磁秤、磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、高精度测量用的光泵磁力仪以及超异磁力仪。

磁法勘探应用于地质调查的各阶段。在地质填图时，磁法勘探可划分沉积岩、喷出岩、基性岩、超基性岩及变质岩的分布范围；可研究沉积岩下面的基底构造；查明各种控制成矿的构造。普查找矿时，磁法勘探可直接寻找磁铁矿床，与其他物探法配合间接寻找金属、油气等资源。在勘探磁铁矿时，可推断矿体的形状，指导布置钻孔和寻找钻孔旁侧及深部的盲矿。此外，还可用于研究深部地质构造和解决一些地质问题以及应用研究于考古方面。

2.3电法勘探

地壳是由不同的岩石、矿体和各种地质构造所组成，它们具有不同的导电性、导磁性、介电性和电化学性质。根据这些性质及其时间特性和分布规律，我们可以推断矿体和地质构造的开关、大小、位置、产状和埋藏深度等物性参数，从而达到勘探的目的。电法勘探就是利用矿体与岩石的电磁学和电化学性质的差异，通过观测和研究人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性，来发现和寻找矿产资源和查明地质结构。其特点有：得用物性参数多，场源装置形式多，观测内容或测量要素多及应用范围广等。

岩石与矿石的物性参数主要有电阻率（ρ） 、导磁率（μ）、极化特性包括人工体极化率η和面极化系数λ以及自然极化的电跃变Δε和介电参数（ε）。常见的电法勘探有岩土体电阻率测试法、三维直流电法和高密度电法。

2.4地震勘探

地震勘探的原理：首先要人工激发地震波，利用其向地下传播过程中遇到不同弹性的物质会产生反射与折射波，用检波器接收这种波。通过分析与计算这些波的特点、传播时间、振动形状，推测判断地下岩层的性质、形态以及埋藏深度。在油气勘探方面应用极广，是直接找油的主要物探法，还可用于煤炭勘探、盐岩矿床勘探、金属矿床勘探以及解决水文地质工程地质问题。

2.5放射性勘探

放射性勘探是随着原子能的发现及利用而迅速发展起来的，以研究岩石的放射性差异为基础，由于岩石中所含的放射性元素不同，含量也不同，因此这些放射性物质原子核衰变时放出的射线也不同，通过专业仪器观测与分析研究这些射线，达到寻找矿产资源的目的。同时还能解决水文、工程、环境地质在内的地质问题。

由于放射性元素的衰变不受自身化学状态、温度、压力和电磁场的影响，因此其探测成果比较直观，容易解释，成本低、效率高、方法简便、不受环境干扰等突出优点。放射性探测可分为两大类：天然放射性方法和人工放射性方法，前者有γ测量法和α测量法，后者有χ射线荧光法、中子法、光核反应法。

2.6综合物探

综合物探的发展与电子信息技术的发展同广泛应用密切相关。采用先进的精密电子仪器对地质结构进行探测，同时为了达到更好的勘探效果，信息更准确，采用两种和两种以上的物探方法组合，大大提高勘探效率和勘探信息的可靠性。其在地质灾害的探测、水文地质探测、工程质量的检测以及考古行业方面应用广泛，发展很快。

3结语

现代勘探技术需要集多门学科于一体，它的发展离不开先进的电子信息技术，高精密的探测仪器和高分辨率的图像处理技术，同时加强理论研究与建设，特别是反演理论。逐步提高勘探信息的完整性、准确性，提高探测效率，降低探测成本。努力发展与完善多分量地震勘探技术、井间地震技术、四维地震技术和叠前深度偏移技术。

参考文献：

[1]康桂玲. 电法在内蒙灰山超基性岩型铜镍矿找矿中的应用研究[D]. 石家庄：石家庄经济学院，2009：1-81