[科普中國(guó)]-地球物理勘探

勘探方法

地球物理勘探所給出的是根據(jù)物理現(xiàn)象對(duì)地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造做出解釋推斷的結(jié)果，因此，它是間接的勘探方法。此外，用地球物理方法研究或勘查地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造 ，是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)或所觀測(cè)的地球物理場(chǎng)求解場(chǎng)源體的問(wèn)題，是地球物理場(chǎng)的反演的問(wèn)題，而反演的結(jié)果一般是多解的，因此，地球物理勘探存在多解性的問(wèn)題。為了獲得更準(zhǔn)確更有效的解釋結(jié)果，一般盡可能通過(guò)多種物探方法配合，進(jìn)行對(duì)比研究，同時(shí)，要注重與地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)理論的研究相結(jié)合，進(jìn)行綜合分析判斷。 人類居住的地球，表層是由巖石圈組成的地殼，石油和天然氣就埋藏于地殼的巖石中，埋藏可深達(dá)數(shù)千米，眼看不到，手摸不著，所以，要找到油氣首先需要搞清地下巖石情況。怎樣才能搞清地下巖石的情況呢？這要從巖石的物理性質(zhì)談起。巖石物理性質(zhì)是指巖石的導(dǎo)電性、磁性、密度、地震波傳播等特性，地下巖石情況不同，巖石的物理性質(zhì)也隨之而變化。各種物理性質(zhì)都表現(xiàn)為一種或幾種不同的物理現(xiàn)象，如導(dǎo)電性不同的巖石在相同的電壓作用下，具有不同的電流分布；磁性不同的巖石，對(duì)同一磁鐵的作用力不同；密度不同的巖石，可以引起重力的差異；振動(dòng)波在不同巖石中傳播速度不同等。運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，完全可以記錄到上述物理現(xiàn)象的變化，進(jìn)而可以了解地下巖石的性質(zhì)及其分布規(guī)律，達(dá)到尋找地下油氣的目的。我們把這種以巖石間物理性質(zhì)差異為基礎(chǔ)，以物理方法為手段的油氣勘探技術(shù)，稱為地球物理勘探技術(shù)，簡(jiǎn)稱物探技術(shù)。 古代兵器有刀、槍、劍、戟……，當(dāng)今的油氣地球物理勘探技術(shù)又有哪些呢？

分類地球物理勘探常利用的巖石物理性質(zhì)有：密度、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、彈性、熱導(dǎo)率、放射性。與此相應(yīng)的勘探方法有：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地溫法勘探、核法勘探。從測(cè)量所在的空間位置和區(qū)域的不同又可以劃分為：地面地球物理勘探、航空地球物理勘探、海洋地球物理勘探、鉆孔地球物理勘探等。根據(jù)研究對(duì)象的不同還可劃分為：金屬地球物理勘探、石油地球物理勘探、煤田地球物理勘探、水文地質(zhì)地球物理勘探、工程地質(zhì)地球物理勘探和深部地質(zhì)地球物理勘探等。

重力：通過(guò)觀測(cè)不同巖石引起的重力差異來(lái)了解地下地層的巖性和起伏狀態(tài)的方法，稱為重力勘探。油氣生成于沉積盆地，應(yīng)用重力勘探可以確定沉積盆地范圍。

磁力：通過(guò)觀測(cè)不同巖石的磁性差異，來(lái)了解地下巖石情況的方法，稱為磁力勘探。在沉積盆地中，往往會(huì)分布著各種磁性地質(zhì)體，磁力勘探可以圈定其范圍，確定其性質(zhì)。

電法：通過(guò)觀測(cè)不同巖石的導(dǎo)電性差異來(lái)了解地下地層巖石情況的方法，稱為電法勘探，與油氣有關(guān)的沉積巖往往導(dǎo)電性良好（電阻率低），應(yīng)用電法勘探可以尋找和確定這類地層。

此外還有地震、放射性物探等。

地球物理場(chǎng)各種地球物理方法在地表或地表附近測(cè)量的各種物理現(xiàn)象的信息可以統(tǒng)稱為地球物理場(chǎng)的信息。地球物理場(chǎng)可分為天然存在的地球物理場(chǎng)和人工激發(fā)的地球物理場(chǎng)。地球的重力場(chǎng)、地磁場(chǎng)、地電場(chǎng)、地溫場(chǎng)、核物理場(chǎng)是天然存在的地球物理場(chǎng)；由人工爆炸產(chǎn)生彈性波在地下傳播的彈性波場(chǎng)、向地下供電在地下產(chǎn)生的局部電場(chǎng)、 向地下發(fā)射電磁波激發(fā)出的電磁場(chǎng)等，屬于人工的激發(fā)的地球物理場(chǎng)。地球物理場(chǎng)還可分為正常場(chǎng)和異常場(chǎng)。

異常場(chǎng)

是由勘探對(duì)象所引起的局部地球物理場(chǎng)，例如賦存在地下的磁鐵礦體或磁性巖體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，這部分磁場(chǎng)迭加在它的圍巖和地球其它部分產(chǎn)生的磁場(chǎng)之中，在研究觀測(cè)得來(lái)的磁場(chǎng)時(shí)，就要區(qū)分或提取出磁異常場(chǎng)； 又如鉻鐵礦的密度比圍巖的密度大，鹽丘巖體的密度比圍巖的密度小，這兩種情況分別會(huì)引起重力場(chǎng)局部增強(qiáng)或減弱的異?，F(xiàn)象。地球物理勘探正是根據(jù)對(duì)正常場(chǎng)和異常場(chǎng)的分布特征進(jìn)行地質(zhì)解釋和推斷的。

人工激發(fā)的地球物理場(chǎng)

如爆炸產(chǎn)生的彈性波場(chǎng)，彈性波在巖層中傳播遇到不同密度的分界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射和能量衰減等現(xiàn)象，根據(jù)彈性波返回到地面的時(shí)間來(lái)研究其傳播速度、巖層厚度和產(chǎn)狀等問(wèn)題。人工場(chǎng)源的優(yōu)點(diǎn)是場(chǎng)源的參數(shù)為已知，便于控制，分辨力較高，能夠取得較好的地質(zhì)效果，但費(fèi)用較大。

發(fā)展方向引進(jìn)現(xiàn)代電子計(jì)算器技術(shù)，進(jìn)一步壓制干擾，提高分辨能力，提取更多的有用信息，發(fā)展反演的理論和技術(shù)，提高各類地質(zhì)問(wèn)題的地球物理解釋、推斷效果并不斷提高地球物理數(shù)據(jù)處理的工作效率和圖像處理技術(shù)。地球物理勘探儀器要向輕便化、高精度、多功能、數(shù)字化、系列化和智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代地質(zhì)學(xué)理論的發(fā)展，使深部地質(zhì)問(wèn)題的研究愈顯重要。應(yīng)用于這方面研究的人工地震反射剖面、大地電磁測(cè)深、重力、磁法、地?zé)岬鹊厍蛭锢砜碧椒椒ǎ扬@示出其潛力和優(yōu)越性。

方法重力勘探地球物理勘探方法之一。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(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法。它是以牛頓萬(wàn)有引力定律為基礎(chǔ)的。只要勘探地質(zhì)體與其周?chē)鷰r體有一定的密度差異，就可以用精密的重力測(cè)量?jī)x器（主要為重力儀和扭秤）找出重力異常。然后，結(jié)合工作地區(qū)的地質(zhì)和其他物探資料，對(duì)重力異常進(jìn)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(jìn)而找出隱伏礦體存在的位置和地質(zhì)構(gòu)造情況。

磁法勘探是地球物理勘探方法之一。自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場(chǎng)，它使地球磁場(chǎng)在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。利用儀器發(fā)現(xiàn)和研究這些磁異常，進(jìn)而尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)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(cè)等。磁法勘探主要用來(lái)尋找和勘探有關(guān)礦產(chǎn)（如鐵礦、鉛鋅礦、銅錦礦等）；進(jìn)行地質(zhì)填圖；研究與油氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造及大地構(gòu)造等問(wèn)題。我國(guó)建國(guó)以來(lái)大多數(shù)鐵礦區(qū)、多金屬礦區(qū)及油氣田等都進(jìn)行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地質(zhì)效果。磁法勘探也是基本地球物理手段，國(guó)家已納入在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量的計(jì)劃，并已基本覆蓋了全國(guó)重要地區(qū)。

電法勘探是根據(jù)巖石和礦石電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性、電化學(xué)活動(dòng)性、電磁感應(yīng)特性和介電性，即所謂“電性差異”）來(lái)找礦和研究地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法。它是通過(guò)儀器觀測(cè)人工的、天然的電場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)，分析、解釋這些場(chǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律達(dá)到找礦勘探的目的。電法勘探分為兩大類。研究直流電場(chǎng)的，統(tǒng)稱為直流電法，包括有電阻率法、充電法、自然電場(chǎng)法和直流激發(fā)極化法等；研究交變電磁場(chǎng)的，統(tǒng)稱為交流電法，包括有交流激發(fā)極化法、電磁法、大地電磁場(chǎng)法、無(wú)線電波透視法和微波法等。按工作場(chǎng)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。

地震勘探是近代發(fā)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(fā)的地震波在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來(lái)勘探地下的地質(zhì)情況。在地面某處激發(fā)的地震波向地下傳播時(shí)，遇到不同彈性的地層分界面就會(huì)產(chǎn)生反射波或折射波返回地面，用專門(mén)的儀器可記錄這些波，分析所得記錄的特點(diǎn)，如波的傳播時(shí)間、振動(dòng)形狀等，通過(guò)專門(mén)的計(jì)算或儀器處理，能較準(zhǔn)確地測(cè)定這些界面的深度和形態(tài)，判斷地層的巖性，是勘探含油氣構(gòu)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(gè)別的層狀金屬礦床以及解決水文地質(zhì)工程地質(zhì)等問(wèn)題。近年來(lái)，應(yīng)用天然震源的各種地震勘探方法也不斷得到發(fā)展。

地下管線探測(cè)主要檢測(cè)內(nèi)容：

（1）金屬管線探測(cè)

地下金屬管線適宜用管線探測(cè)儀和探地雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，管線儀對(duì)于金屬管線探測(cè)具效率高、儀器輕便、結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)；探地雷達(dá)可用于埋深較大和密集管線的探測(cè)。

（2）非金屬管線探測(cè)

目前地下非金屬管線探測(cè)的首選方法是探地雷達(dá)。探地雷達(dá)具有連續(xù)無(wú)損探測(cè)、高效、高精度、易反演解釋等優(yōu)點(diǎn)。

使用探地雷達(dá)具有獨(dú)特的天線陣技術(shù)，可以極大提高探測(cè)結(jié)果的精度和有效性。

考古探測(cè)利用地下古代遺物與周邊物質(zhì)的物性差異，采用地球物理勘探手段對(duì)它們的平面位置、埋深、分布范圍進(jìn)行調(diào)查。 利用雷達(dá)多天線陣列技術(shù)，探測(cè)的精度高，在小面積精確定位方面有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)；磁法探測(cè)能更快、更大面積地揭示地下遺址的面貌，結(jié)合已經(jīng)為考古發(fā)掘與考古調(diào)查所認(rèn)識(shí)的部分，加以典型影像校正，能更完整地認(rèn)識(shí)遺址的全貌。

主要應(yīng)用于找出遺址內(nèi)土城墻、壕溝、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情況。1