浅谈地球物理勘探的勘探方法

浅谈地球物理勘探的勘探方法

白亚东

宁夏地球物理地球化学勘查院宁夏750004

摘要：“地球物理勘探”，英文名为geophysical prospecting，也称“物探”。地球物理勘探常利用的岩石物理性质分密度、磁导率、电导率、弹性、热导率和放射性，与此相应的勘探方法分重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地温法勘探和核法勘探。

关键词：地球物理勘探；物理性质；勘探方法

一、地球物理勘探的定义。

“地球物理勘探”，英文名为geophysical prospecting，也称“物探”。地球物理勘探是利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性及放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。由于地球物理勘探具有设备轻便、勘察速度快、投入人力财力小等特点，它在工程建设和环境保护等方面有较广泛的应用。

二、地球物理勘探的勘探方法。

地球物理勘探常利用的岩石物理性质具有密度、磁导率、电导率、弹性、热导率和放射性。勘探方法包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地温法勘探和核法勘探。

（一）重力勘探。

重力勘探是利用专门仪器并按照特定方式观测岩层间的密度差异，进而研究地下地质问题，是利用组成地壳的各种岩体、矿体间的密度差异所引起的地表的重力加速度值的变化而进行地质勘探的一种方法，用以提供构造和矿产等地质信息。

重力勘探是以牛顿万有引力定律为基础，在接近较大密度的物体时，其引力增大，反之引力减小。在地表上引起的重力变化就是重力异常，勘探地质体与其周围岩体有一定的密度差异，就可以用精密的重力测量仪器找出重力异常。异常的规模、形状和强度取决于具有密度差的物体大小、形状和深度。然后，结合工作地区的地质和其他物探资料，对重力异常进行定性解释和定量解释，便可以推断覆盖层以下密度不同的矿体与岩层埋藏情况，进而找出隐伏矿体存在的位置和地质构造情况。

能源工业、国防工业和测绘工业是重力勘探的主要应用领域。目前国内重力勘探队伍主要集中在地矿部门和石油部门，国外的重力勘探主要应用在盆地、盆地深层和井中重力测井方面。

（二）磁法勘探。

磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法。自然界中的岩石和矿石具有不同的磁性并能够产生不同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常，利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。

磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产（铁矿、铅锌矿、铜锦矿等），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，然后作出地下地质情况和矿产分布等相关结论。沉积岩磁化率小，引起的异常很微弱，属于无磁性或弱磁性岩类，沉积岩中的磁性矿物分布较为均匀，形成的磁场也很平缓、光滑、梯度小，当沉积岩较厚时，常呈现平静的负异常区。火山岩所含铁磁性矿物分布不均匀，其磁化也不均匀，故其磁异常特点呈跳跃变化，异常尖锐而梯度大，以致相邻测线上异常难以对比。侵入岩的磁化强度一般较为稳定，磁场有强有弱，侵入岩的磁场一般按酸性-中性-基性-超基性的顺序增加。基性岩体的磁性很高，磁场强度达到一千或两千纳特，超基性岩体磁性最强，磁场强度可达几千纳特。花岗岩的种类较多，一般都具有磁性，磁性的强弱取决于矿物质所含暗色矿物的多少，变质岩的磁性很强，可观测到几百到一千两千纳特的磁异常。

我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地质效果。该方法在城市地下管线探测及地下金属埋藏物的寻找方面具有很好的效果。（三）电法勘探。

电法勘探是根据岩石和矿石的电学性质来找矿及研究地球结构、地质构造的的一种地球物理勘探方法。电法勘探以岩石或矿石的电性差异为基础的，内容非常丰富，广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质、文物考古等勘探研究工作。

电法勘探分为研究直流电场和研究交变磁场两大类。研究直流电场的，统称为直流电法，包括电阻率法、充电法、自然电场法

和直流激发极化法等；研究交变电磁场的，统称为交流电法，包括交流激发极化法、电磁法、大地电磁场法、无线电波透视法和微波法等。按工作场所的差别，电法勘探又分为地面电法、坑道和井中电法、航空电法、海洋电法等。

电法勘探的物理依据是岩石和矿石的电性差异，其中最主要的是岩石和矿石的电阻率差异，岩石和矿石的电阻率差别越大，电法勘探的效果越好。

目前国内的电法勘探主要是找构造和直接找油两大类，利用电磁阵列剖面法、可控源声频电磁测深法、建场法、激发激化法、电场差分法、复电阻率法及三极梯度法等进行找构造和直接找油。国外的电法勘探主要是利用大地电磁法、电场差分法、激发激化法和微分标准化电法来勘查地下构造和直接探测、预测。近年来，高密度电阻率法在场地勘察、公路及铁路隧道选线、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝调查以及水库渗漏等领域均取得了很好的地质效果。

（四）地震勘探。

地震勘探是用仪器检测和记录人工激发地震的反射波、振幅、波形和折射波的传播时间等，进而分析判断地层界面、岩土性质和地质构造的一种地球物理勘探方法。

地震勘探在分层的详细程度和勘查的精度上比其他地球物理勘探方法都好，地震勘探的深度一般从数十米到数十千米。地震勘探包括反射法、折射法和地震测井法，其中反射法和折射法在

陆地和海洋上均可应用。折射法在满足下层波速大于上层波速的前提下时，可以应用于研究很浅或很深的界面和寻找特殊的高速地层，反射法只要求岩层波阻抗有所变化，因此反射法广泛应用于地震勘探中。运用地震勘探技术可以对第四系地层进行详细分层，可查明小断层、小地质体，可探查溶洞等。

（五）地温法勘探。

地温法勘探是测量地球温度场的分布和变化，研究地壳内热源体的要素，观测外部热源影响和测定地壳物质的热物理参数，以勘探地热资源或解决某些地质问题的地球物理勘探方法。

地球内部是一个温度很高的热源，热量不断从内部向地表传导，地壳中的温度随深度的增加而逐渐升高。地壳中的温度主要受地球内部热源（内部热源基本上是稳定的）和外部热源（外部热源是变化的）的双重制约，外部热源受气候、地下水活动和人类活动等因素的影响而变化。测量方法有地温测量法、人工地温法和地热流法。

（六）核法勘探。

核法勘探是运用核物理学的技术与方法，测量地球介质中天然的或人工的放射性射线的能量与活度的变化，揭示地壳中元素含量或浓度的变化规律，进而勘查矿产资源和解决某些地质问题的地球物理勘探方法。

核法勘探的方法有很多种。用于测量天然放射性核素钾、铀、镭、氡、钍等元素的方法有γ测量、α测量等，用于测量人工激