地球物理勘探方法和仪器

发布日期：2021-09-17 来源：点击：

一、引言

地球物理勘探是通过地球物理仪器，测量地球的物理场（如重力场、电场和磁场等）及其在时间和空间上的变化规律，进而推测地球内部的成分、结构和变化情况，从而达到认识地球、造福人类的目的。

地区物理勘探也是是利用地壳中岩（矿）石物理性质的差异来研究地质构造或探测地下矿产的一门科学。用于获取地壳中岩（矿）石物理参数的测试仪器统称为地球物理仪器（也成为物探仪器），它综合运用物理学、电子学、材料科学、系统科学、计算机技术等多门学科的相应理论、方法和技术来探测地球的各种物理信息，是地球物理勘探直接获取信息的主要手段与工具。地球物理仪器广泛应用于地质、石油、冶金、煤炭、交通、铁路、水电、建筑工程等领域，是认识地球、能源和资源勘探、工程质量检测、环境检测以及地质灾害监测预测的重要手段，在军事上也有重要作用。

二、地球物理勘探方法简介

⒈重力勘探

重力勘探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。它是以牛顿万有引力定律为基础的。只要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（主要为重力仪和扭秤）找出重力异常。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。

⒉ 磁法勘探

自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，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测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜锦矿等）；进行地质填图；研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。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。磁法勘探也是基本地球物理手段，国家已纳入在全国范围内进行系统测量的计划，并已基本覆盖了全国重要地区。

⒊电法勘探

电法勘探是根据岩石和矿石电学性质（如导电性、电化学活动性、电磁感应特性和介电性，即所谓“电性差异”）来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析、解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。电法勘探分为两大类。研究直流电场的，统称为直流电法，包括有电阻率法、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，包括有交流激发极化法、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。

⒋地震勘探

地震勘探是近代发展变化最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激发的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘探地下的地质情况。在地面某处激发的地震波向地下传播时，遇到不同弹性的地层分界面就会产生反射波或折射波返回地面，用专门的仪器可记录这些波，分析所得记录的特点，如波的传播时间、振动形状等，通过专门的计算或仪器处理，能较准确地测定这些界面的深度和形态，判断地层的岩性，是勘探含油气构造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田、盐岩矿床、个别的层状金属矿床以及解决水文地质工程地质等问题。近年来，应用天然震源的各种地震勘探方法也不断得到发展。

三、地球物理仪器的分类

地球物理仪器的种类繁多，目前尚没有一种统一的分类方法，通常可以按应用领域来划分，如航空物探仪器、地面物探仪器、测井物探仪器和海洋物探仪器；按仪器原理划分主要有电法勘探仪器、磁法勘探仪器、重力勘探仪器、地震勘探仪器和放射性勘探仪器等；按探测对象可划分为地下管线探测仪器、金属探测仪器、石油探测仪器等。目前常用的习惯分类方法如附表1所示。

附表1 常见物理探测仪器

类别

典型仪器

重力仪

绝对测量重力仪、相对测量重力仪（石英弹簧重力仪、金属弹簧重力仪、超导监测重力仪、激光重力仪）
磁法仪器
磁化率仪、磁梯度仪、磁力仪（机械式磁力仪、磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪、超导磁力仪）
电法仪器
传导式仪器
天然场法仪器：
人工场法仪器：直流电阻率仪、交流电阻率仪、时间域激电议；磁电阻率仪、磁激电议。
感应式仪器
天然场电法仪器：音频大地电测仪、工频大地电测仪、天然场仪、磁大地电流测深仪、音频大地电流测深仪、甚低频法仪器、天然音频电磁法仪器；
人工场法仪器：多频振幅仪、多频振幅相位仪、频率测深仪、无线电波透视仪、振幅相位差仪、椭圆极化仪、线圈法仪、虚分量仪、瞬变脉冲电磁仪、可控源时域音频大地电磁仪。
地震仪
轻便型地震仪、信号增强型地震仪、电缆遥测多道地震仪、无线电遥测地震仪
放射性仪器
下能谱仪、测氛仪、x荧光测井仪
其它仪器
地温仪、地质雷达、管线探深仪、打桩分析仪、金属探深仪

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