地球物理勘探技术的发展及其应用*

张媛 陈少泽

宁夏回族自治区地球物理地球化学调查院 宁夏 银川 750001

引言

地球物理勘探技术其根本作用在于利用现代化的科学技术方法，对需要勘查的对象进行深度的剖析，推动建筑工程、矿产资源勘探等行业的工作进程，并为其提供有力的保障。而如今，地球物理勘探技术广泛渗透进多个领域，为我国社会发展与建设做出了巨大的贡献。

1 地球物理勘探技术的概述

1.1 地球物理勘探技术的含义

地球物理勘探是对岩石、矿石等地球地质的分布位置、物理性质进行探测与研究，例如密度、导电性、放射性等。而地球物理勘探技术则主要是利用物探仪等仪器设备，对地球地质中的物理数据进行监测，并分析出其变化规律，再结合现代化高科技的电子信息技术、计算机技术、通信工程技术以及物理学相关知识，将地球地质的结构状态与监测到的物理数据差异进行比对与研究[1]。通过此技术所得到的数据具备高度的精准性、科学性与可行性，因此，在建筑工程行业、矿物开采行业、能源勘探行业、地质灾害行业等多个行业中都能看到它的身影，在这些行业中拥有着举足轻重的地位，极大地推动了我国各个行业的稳健发展，促进我国的社会发展步伐。

1.2 地球物理勘探常用方法

地球物理勘探技术常用方法主要有以下4种：①重力勘探。此方法的创造是在万有引力定律的基础之上，主要对组成地球内部地壳的各种矿石、岩石之间的物理密度差而造成的地球表面的重力加速度变化值进行物理勘探。只要勘探的对象与其附近的岩体存在密度差，就能通过重力仪等精密设备检测出来，然后再根据相关资料进行分析判断地质情况与矿体的地理位置；②磁法勘探。此方法主要是利用了大自然物体的特性，例如岩体、矿石等都具有不同的磁性，能够产生不同的磁场，而利用专业的仪器设备就可以根据勘探区域不同的磁场变化，寻找拥有磁性的矿体，进而探究出勘探区域地质的结构。此方法多用于我国的陆地、海洋等矿产资源的勘探，在其中发挥了极其重要的作用；③电法勘探。此方法分为两类，直流电法勘探与交流电法勘探。其作业原理也是利用了勘探物体独有的特性，例如岩石、矿体等都拥有一定的导电性、电磁感应性与介电性等，利用它们之间不同的电性差异，通过专业的仪器设备探测出不同的电场或交变电磁场，再根据得到的数据特点进行剖析从而找到对应的矿体；④地震勘探。此方法是现代科技飞速发展下变化的最快的方法之一，它的工作方式主要是利用地球内部各类矿体的不同弹性，再通过人为制成的地震波在其中传播的规律进行地下勘探。用专业的仪器设备记录下地震波的传播规律，例如传播时间、地震波的振动形态等，再经过专业的计算准确地判断出勘探对象的地质状况，此方法多用于水文行业、煤田勘探、地震预测等领域。

2 地球物理勘探技术的发展现状

随着现代化电子信息技术、通信工程技术、计算机技术等高科技的飞速发展，地球物理勘探技术也得以飞速进步。当前，地球物理勘探技术已经成为国家工程勘探、矿物勘探、能源勘探、环境勘探等工作中不可替代的重要手段，在我国的各行各业都发挥着其不可或缺的重要价值。

就目前而言，我国的地球物理勘探技术因研究对象的不同，主要分为两大类：勘探技术与油藏技术。这两类技术在近几年都取得巨大的进步，为我国的石油化工企业提供了有力的基础保障。勘探技术主要作用于地球物理勘探的宏观部分，研究地球的地质结构状态、内部矿体与岩体分布情况等；而油藏技术主要作用于地球物理勘探的微观部分，研究地壳内油量的分布情况、地质模型等。地球物理勘探技术也可因勘探对象的深度不同分为四大类：对于深度较浅的勘探对象，一般采用浅层地震技术与雷达探测技术；对于浅层的勘探对象，一般采用高频电磁成像技术等；对于中深层的勘探对象，一般采用高精度重力检测技术等；对于深层的勘探对象，一般采用深层地震勘探技术与天然大地电磁测深技术等[2]。

地震物理勘探技术分为3大类：①反射地震技术；②数字地震技术；③三维地震技术。这3类不同的地震勘探技术都分别在不同的关键时期发挥了彼此重要的作用价值，不仅极大地提高了油气资源的发现数量，促进了地震勘探技术的发展进程。而在人工智能技术、电子信息技术等各种高科技的发展支持下，油藏描述技术、高分辨率地震技术等各种先进的勘探技术也随之发展壮大，将地球物理勘探技术的成功率与准确率显著提高，极大地推动了相关技术的发展。例如：地震监测技术的出现为石油化工企业增加了石油燃气的储备量，将石油燃气的开发与生产使用寿命显著提高，减少企业成本，实现了效益最大化；而三维叠前深度偏移技术的出现则打破了传统勘探方法的局限性，有效地解决了复杂地区地形的地质勘探问题，带动我国煤田勘探等行业的蓬勃发展。

近年来，随着现代化科技的蓬勃发展，与地球物理勘探技术相关的专业仪器设备也越来越科技化、先进化，传统的物理勘探设备被逐渐取而代之，再与先进的三维叠前深度偏移技术、地震监测技术等互相配合，相辅相成，有效地提升了我国的勘探技术质量，使我国在吉林地区、新疆地区、华北地区等勘探开采出多个近亿吨的新油田，极大地增加了我国油田的储备量[3]，促进了石油化工行业的又一步提升，由此可见，地球物理勘探技术渗透进我国的各个领域，其重要地位不言而喻。

与此同时，我国还将3D可视化技术运用到物理勘探技术当中，它能将探测到的地下岩体、矿石等的结构信息转换成更加直观的图像信息，相关人员可以通过图像上颜色的不同与立体动画，充分了解到地下的结构状态，大大地提高了相关人员工作的效率与质量；除此之外，还有复杂的山地地震技术、深度域成像技术、井中地震技术等的运用，都为我国的地球物理勘探技术奠定了坚实的基础，进一步推动了我国各行各业的发展步伐。

3 地球物理勘探技术的应用

3.1 能源勘探中的应用

能源勘探行业是应用地球物理勘探技术最为常见的行业之一，主要是因为我国的自然能源结构大多都由石油、天然气、煤炭等化石类组成，而这类能源所处的位置其地质结构都较为复杂，因此在对这些自然能源进行勘探开采时，对于地球物理勘探技术有着非常大的依赖性，通过此技术能有效解决我国石油、天然气开采艰难的问题，促进我国油气行业的发展。例如，在对盆地地区的石油、天然气、煤炭等资源进行开采时，前期勘探的工作就主要依赖于地震勘探技术，通过人工制作的地震波在地表下通过各种反射、折射，利用专业的仪器设备记录下地震波的传播速度、振动形式等，再经过精密的计算，快速的分析出勘探对象的结构状态；在后期对于勘探对象进行详细的勘察时，就需要结合高精度的磁力技术、天然大地电磁探测技术以及高精度的重力技术等综合技术，利用其不同的磁场与重力变化值对天然气、石油等勘探区域的构造情况和分布情况做出科学合理的准确判断，然后找到最适合天然气、石油等储存的位置，增加我国油气储备量[4]。

3.2 矿物勘探中的应用

矿物勘探行业也是最常利用地球物理勘探技术的行业之一，而其中电法勘探和磁法勘探经常应用于金属类的矿产资源勘探中。电法勘探在对金属类矿产资源进行勘探时，其主要工作原理是利用专业的设备通过岩体、矿体之间不同的导电性、电磁感应性探测出不同的电场与电磁场，再根据数据研究分析电流在地下传导时的规律，进而准确找到金属矿的地理位置；磁法勘探在对矿物进行勘探时，则是利用周围岩石、矿物的磁性差异，利用设备探测出磁场的变化，再根据数据研究分析磁场的强弱变化规律，进而准确探测出地质结构，提高我国矿物勘探效率[5]。

3.3 工程勘探中的应用

随着如今社会经济的飞速发展，我国的工程建设行业也日渐壮大，对于工程勘探的需求也日益增多，而地球物理勘探技术的应用有效地解决了这一问题。对于工程勘探行业来说，最常用的方法就是电法勘探、浅层地震探测法、地质雷达勘探技术等，被广泛应用于建筑工程、管道工程、水利工程、公路铁路工程等探测与建设中，渗透到人们的日常生活之中，对工程作业效率的提高有着显著的作用。

例如地质雷达工作原理是依据地下物体的介电性差异与结构形态的差异，通过分析电磁波传播的形态与强度变化规律，从而找出地下物体的地理位置与结构。而地质雷达勘探技术则是以超高频率的电磁波作为基础探测源，向地下发射一定频率的电磁波，再由另一端接收来自地下的反射回波，从而准确勘探出地下物体的地理位置与结构，能极大地提高工程施工的工作效率与质量[6]。除此之外，通过实际钻探研究证明，地质雷达还可应用于城市地下处于浅层区域的岩溶勘探工作，能够准确找出岩溶洞的地理位置，为后续的建筑施工打下良好的基础。

3.4 自然灾害与环境保护的应用

在过去的人类发展史中，突发性的自然灾害都对人类的生命与财产安全产生了极大的威胁，而随着现如今互联网、通信技术等的飞速发展，地球物理勘探技术也被广泛应用于自然灾害的预测与防护以及环境保护中。例如在预测地震自然灾害时，地球物理勘探技术就起到了关键性的作用，它能通过地球地质内部不同矿体的弹性，用专业设备记录下地震波的变化规律，再经由地震局的分析，提前预测出地震发生的地理位置，提前发出预警，让人们做好相应的防护措施，为人们的生命与财产安全提供了有力的保障；在对环境进行勘探时，地球物理勘探技术能够对周围环境的电、光、热等物理要素进行监测，记录其变化规律，从而帮助工作人员正确认识环境的变化过程，了解环境的真实情况，进而采取有效的针对性措施，提高环境保护的工作效率与质量，为保护地球的生态环境做出了巨大的贡献[7]。

4 地球物理勘探技术未来展望

我国的地球物理勘探技术在未来发展过程中会更加科技化，相关仪器设备会逐渐变成插卡式、模块式的技术系统，利用这些高科技手段，可以实现仪器在多个数据、多个功能下的自主测量工作，并对物理勘探技术打下坚实的基础；其次，有些国家已经几乎将浅层的自然资源开采殆尽，正面临着能源枯竭的问题，因此他们就将目光放到了沙漠、沼泽等极为复杂的区域，而现目前的技术对于沼泽、沙漠等地形的勘探还有些困难，所以地球物理勘探技术会在电子技术、计算机技术等高速发展的基础上，向着数字化、智能化、多功能化迈进，确保其能够在这些复杂地域胜任勘探任务。

5 结束语

综上所述，地球物理勘探技术是一个专业性强、工作难度大的工作，需要过硬的专业知识与专业技术才能顺利完成任务。目前我国的地球物理勘探技术与现代化信息技术相结合，提高了勘探工作的精准度与便捷度，被广泛应用于各个行业，尤其是地震勘探技术的作用尤为显著。在未来新型技术的支持下，地球物理勘探技术只会朝着更加先进的目标前进，促进我国各行各业的健康发展，为人们日常生活的有序展开打下坚实基础。