地球物理勘探方法和儀器

發布日期：2021-09-17 來源：點擊：

一、引言

地球物理勘探是通過地球物理儀器，測量地球的物理場（如重力場、電場和磁場等）及其在時間和空間上的變化規律，進而推測地球內部的成分、結構和變化情況，從而達到認識地球、造福人類的目的。

地區物理勘探也是是利用地殼中巖（礦）石物理性質的差異來研究地質構造或探測地下礦產的一門科學。用于獲取地殼中巖（礦）石物理參數的測試儀器統稱為地球物理儀器（也成為物探儀器），它綜合運用物理學、電子學、材料科學、系統科學、計算機技術等多門學科的相應理論、方法和技術來探測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用于地質、石油、冶金、煤炭、交通、鐵路、水電、建筑工程等領域，是認識地球、能源和資源勘探、工程質量檢測、環境檢測以及地質災害監測預測的重要手段，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行地質勘探的一種方法。它是以牛頓萬有引力定律為基礎的。只要勘探地質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量儀器（主要為重力儀和扭秤）找出重力異常。然后，結合工作地區的地質和其他物探資料，對重力異常進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，進而找出隱伏礦體存在的位置和地質構造情況。

⒉ 磁法勘探

自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區發生變化，出現地磁異常。利用儀器發現和研究這些磁異常，進而尋找磁性礦體和研究地質構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等。磁法勘探主要用來尋找和勘探有關礦產（如鐵礦、鉛鋅礦、銅錦礦等）；進行地質填圖；研究與油氣有關的地質構造及大地構造等問題。我國建國以來大多數鐵礦區、多金屬礦區及油氣田等都進行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地質效果。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進行系統測量的計劃，并已基本覆蓋了全國重要地區。

⒊電法勘探

電法勘探是根據巖石和礦石電學性質（如導電性、電化學活動性、電磁感應特性和介電性，即所謂“電性差異”）來找礦和研究地質構造的一種地球物理勘探方法。它是通過儀器觀測人工的、天然的電場或交變電磁場，分析、解釋這些場的特點和規律達到找礦勘探的目的。電法勘探分為兩大類。研究直流電場的，統稱為直流電法，包括有電阻率法、充電法、自然電場法和直流激發極化法等；研究交變電磁場的，統稱為交流電法，包括有交流激發極化法、電磁法、大地電磁場法、無線電波透視法和微波法等。按工作場所的差別，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的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來勘探地下的地質情況。在地面某處激發的地震波向地下傳播時，遇到不同彈性的地層分界面就會產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，如波的傳播時間、振動形狀等，通過專門的計算或儀器處理，能較準確地測定這些界面的深度和形態，判斷地層的巖性，是勘探含油氣構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、個別的層狀金屬礦床以及解決水文地質工程地質等問題。近年來，應用天然震源的各種地震勘探方法也不斷得到發展。

三、地球物理儀器的分類

地球物理儀器的種類繁多，目前尚沒有一種統一的分類方法，通常可以按應用領域來劃分，如航空物探儀器、地面物探儀器、測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；按探測對象可劃分為地下管線探測儀器、金屬探測儀器、石油探測儀器等。目前常用的習慣分類方法如附表1所示。

附表1 常見物理探測儀器

類別

典型儀器

重力儀

絕對測量重力儀、相對測量重力儀（石英彈簧重力儀、金屬彈簧重力儀、超導監測重力儀、激光重力儀）
磁法儀器
磁化率儀、磁梯度儀、磁力儀（機械式磁力儀、磁通門磁力儀、質子磁力儀、光泵磁力儀、超導磁力儀）
電法儀器
傳導式儀器
天然場法儀器：
人工場法儀器：直流電阻率儀、交流電阻率儀、時間域激電議；磁電阻率儀、磁激電議。
感應式儀器
天然場電法儀器：音頻大地電測儀、工頻大地電測儀、天然場儀、磁大地電流測深儀、音頻大地電流測深儀、甚低頻法儀器、天然音頻電磁法儀器；
人工場法儀器：多頻振幅儀、多頻振幅相位儀、頻率測深儀、無線電波透視儀、振幅相位差儀、橢圓極化儀、線圈法儀、虛分量儀、瞬變脈沖電磁儀、可控源時域音頻大地電磁儀。
地震儀
輕便型地震儀、信號增強型地震儀、電纜遙測多道地震儀、無線電遙測地震儀
放射性儀器
下能譜儀、測氛儀、x熒光測井儀
其它儀器
地溫儀、地質雷達、管線探深儀、打樁分析儀、金屬探深儀

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