[科普中國]-地球物理探勘

簡介

物探方法的理論基礎(chǔ)是物理學(xué)2。將物理學(xué)原理和方法應(yīng)用于地學(xué)，發(fā)展成了地球物理學(xué)；而其應(yīng)用于找礦和勘探，又發(fā)展成了應(yīng)用地球物理學(xué)。具體說來其基礎(chǔ)理論包括：地磁場、地電場、重力場、彈性波、放射性同位素等理論。地球物理勘探方法研究的是地球物理場或某些物理現(xiàn)象，而不是直接研究巖石或地層，這是完全不同于地質(zhì)方法的。地球物理勘探方法不僅可了解地表或近地表的地質(zhì)現(xiàn)象，而且通過場的研究，還可獲得深部地質(zhì)現(xiàn)象的信息。主要要有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探以及某些參數(shù)的物理測井的方法。

歷史進展主要進展3如下：

（1）20世紀40年代：成立普通物探隊伍

1945年，玉門油礦成立了第一個重力隊，使用的儀器是美國海蘭特研究公司生產(chǎn)的零長式重力儀。

1947年，成立了第一個磁法隊。

（2）20世紀50年代：光點地震記錄儀

1951年，成立了我國的第一個地震隊，使用的地震儀是美國輕便型24道光點記錄儀。

（3）20世紀50年代后期：勘探重點移到東部

1958年，由重力、電法和地震反射波法勘探技術(shù)發(fā)現(xiàn)了大慶長垣構(gòu)造，并定位了松基3井。

1959年，松基3井鉆探成功，并于9月26日試油獲工業(yè)油流，從而發(fā)現(xiàn)了大慶油田。

（4）20世紀60年代中后期：模擬磁帶記錄

1966年，開始生產(chǎn)模擬磁帶A地震儀，

1968年，開始數(shù)字地震儀器的研制，技術(shù)上開始研究地震多次覆蓋方法，發(fā)現(xiàn)了勝利、大港、江漢等油田。

（5）20世紀70年代：數(shù)字地震記錄、巨型計算機的使用

全國先后建立了多個計算機處理中心，反褶積、偏移歸位等較復(fù)雜的處理方法已被列為常規(guī)處理；波阻抗剖面、亮點剖面、層速度剖面、三瞬剖面、碳氫檢測等各種特殊處理也得到廣泛應(yīng)用。二維資料處理、寬線、彎線資料處理、VSP資料處理等都有了完善的計算機軟件和批量處理能力。

（6）20世紀80年代初：人機聯(lián)作交互解釋系統(tǒng)，

開始引進了人機聯(lián)作交互解釋系統(tǒng)，解釋工作站不僅縮短了地震資料的解釋周期，而且使地震資料的解釋精度和“自動化”程度提高到新的水平。

（7）20世紀90年代：新一輪的計算機系統(tǒng)的更新?lián)Q代

多節(jié)點、并行算法的巨型計算機和相應(yīng)的地震資料處理系統(tǒng)的引進，極大的推動了我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)的深入發(fā)展。地震資料解釋目前主要采用從國外引進的Landmark、GeoFrame和EPOS工作站交互解釋系統(tǒng)。目前國內(nèi)的處理和解釋系統(tǒng)主要由東方地球物理公司推出的Grisys和Gristation。90年代的核心技術(shù)有：高分辨率三維地震勘探、時間推移（4D）地震技術(shù)、三維深度偏移成像、地球物理資料的三維可視化分析與解釋等。

勘探方法重力勘探重力勘探主要是通過測量由地下密度不均勻體引起的重力異常來推斷測區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造或礦產(chǎn)分布情況等4。重力數(shù)據(jù)通過整理、各項校正、異常分離等可以得到勘探目標的重力異常特征。通過解重力反演問題，可以確定地質(zhì)體的埋深、大小等幾何參數(shù)、密度等物性參數(shù)以及密度分界面的起伏。實際應(yīng)用中，要盡可能多的利用已有的信息約束反演過程，從而提高反演結(jié)果的質(zhì)量。重力勘探在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造研究、尋找礦產(chǎn)、油、氣資源、工程地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。

磁法勘探磁法勘探利用專門儀器并按特定方式觀測巖層間磁性差異，進而研究地下地質(zhì)問題5；在自然界中，由于受到地球磁場的作用，許多巖石或礦石都不同程度地被磁化而具有磁性。具有磁性地質(zhì)體所產(chǎn)生的磁場迭加在正常地磁場之上的異常磁場。磁法勘探的主要任務(wù)就是測定和分析研究各種磁異常，找出磁異常與地下巖石、地質(zhì)構(gòu)造及有用礦產(chǎn)的關(guān)系，作出地下地質(zhì)情況和礦產(chǎn)分布等有關(guān)結(jié)論。主要分為航空磁測、海域磁測、衛(wèi)星磁測和地面磁測。常用磁法：

（1）高分辨率時頻電磁法

（2）高精度磁法

電法勘探電法勘探是根據(jù)巖、礦石電學(xué)性質(zhì)的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6, 也是勘探行業(yè)應(yīng)用比較廣泛的一種勘探方法。它是通過儀器觀測人工、天然的電場或交變電磁場, 分析、解釋這些場的特點和規(guī)律達到找礦勘探的目的。

利用專門儀器并按特定方式觀測巖層間電性差異，進而研究地下地質(zhì)問題；電法勘探就是利用人工或天然產(chǎn)生的直流電場或電磁場在地下的分布規(guī)律來研究地球結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造及找礦的一種物探方法。電法勘探是以巖石或礦石的電性差異位基礎(chǔ)的，主要研究的電性差異參數(shù)包括：電阻率（ρ）、激發(fā)極化率（η）、介電常數(shù)（ε）、導(dǎo)磁率（μ）、電化學(xué)活動性等。電法勘探的內(nèi)容十分豐富，它們廣泛應(yīng)用于金屬及非金屬、石油、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等勘探研究工作中。電法勘探的每種方法，幾乎都有各自的一套數(shù)理基礎(chǔ)、專用儀器設(shè)備、野外施工方法和解釋方法

常用的電法勘探有：

（1）巖土體電阻率測試技術(shù)

（2）高密度電法

（3）三維直流電法

地震勘探地震勘探7是利用專門儀器并按特定方式觀測巖層間波阻抗差異，進而研究地下地質(zhì)問題；地震勘探是利用人工方法激發(fā)的波動在地下巖層中傳播的規(guī)律來確定地下礦藏的方法。實踐表明，地震勘探的投資回報率很高，幾乎所有的石油公司都依賴地震勘探資料來確定勘探和開發(fā)井位。三維地震勘探技術(shù)能提供豐富的地質(zhì)細節(jié)，極大地發(fā)掘了油藏工程的潛力。地震勘探方法在尋找地下水資源和民用工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，尤其是建造高樓、堤壩、公路及海港等大型建筑物時，利用工程地震勘探可以測量基巖深度，探測建筑物下面是否有溶洞或松軟地質(zhì)體，探測核電站周圍是否存在斷層，以免形成潛在的危險。

主要方法

（1）三維地震勘探技術(shù)

（2）二維疊后偏移

（3）橫波勘探

（4）微地震監(jiān)測

（5）AVO

放射性勘探又稱放射性測量或“伽瑪法”。借助于地殼內(nèi)天然放射性元素衰變放出的α、β、γ射線，穿過物質(zhì)時，將產(chǎn)生游離、熒光等特殊的物理現(xiàn)象，人們根據(jù)放射性射線的物理性質(zhì)利用專門儀器(如輻射儀、射氣儀等)，通過測量放射性元素的射線強度或射氣濃度來尋找放射性礦床以及解決有關(guān)地質(zhì)問題的一種物探方法。也是尋找與放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金屬元素礦床的輔助手段。放射性物探方法有γ測量、輻射取樣、γ測井、射氣測量、徑跡測量和物理分析等。這種方法的主要優(yōu)點是直接找礦，比較靈敏;缺點是探測深度小。是目前普查、勘探鈾礦的有效方法之一8。