论地球物理勘查技术及其应用

卢 晋 辉

(山西省地质勘查局二一七地质队，山西 大同　037000)



论地球物理勘查技术及其应用

卢 晋 辉

(山西省地质勘查局二一七地质队，山西 大同037000)

为了进一步推动地球物理勘查技术的运用，从高温超导磁强计、电法工作站软件、重磁三维反演解释技术及地下电磁波层析成像技术四方面，详细介绍了勘查技术的原理及其应用范围，以期增强探测效率，缓解能源紧张与发展的矛盾。

勘查，地球物理勘查，磁场

地球物理勘查技术，有效促进了矿产资源开发利用的发展，保障国民经济进程的能源供应。在能源日益紧张情形下，地球物理遥感技术的应用无疑可以缓解能源与发展的矛盾，增强探测效率。地球物理勘查方法技术种类较多，为了推动地球物理勘查技术进一步运用，我们简要对其进行一番分析。

1　高温超导磁强计

磁场变化特点进行测量，是地理界常用的技术特点。高温超导磁强计便是利用地球磁场的典型物理勘查技术。作为电磁法勘查仪器，它可以接收磁场的传感信息，较多应用在勘查深部金属矿与油气资源方面。

中国在1989年开始着手高温超导磁强计的应用研究，对大地电磁测深法、瞬变电磁法、远偏移瞬变电磁法的科研取得了良好的实效。尤其在国土资源项目支持下，高温超导磁强计取得创新性发展。在许多野外试验中，高温超导磁强计接收磁场的准确度与灵敏度，比传统感应线圈要好得多。高温超导磁强计在实际应用中也得到许多国家和企业的青睐，如加拿大CRONE公司研发的PEM瞬变电磁系统，中国科学院的IGGE-20瞬变电磁系统等。同为瞬变电磁法，高温超导磁强计提高了感应线圈的勘探深度。

2　电法工作站软件

经过近十年的研发，电法工作站软件技术已经演变成为电法专业综合处理软件系统，技术版本发展走向成熟，从原来1.0试用版本进化到先进的2.5版本。电法工作站软件技术综合性能比较高，包括幅相激电法；磁性源瞬变电磁法；大地电磁法；常规电阻率/激电法等五种电法测量方法。同时，它也表现出许多功能，比如一维人机交互正演、数据处理、起伏地形二维正演等，可以勘测图片进行解释，普遍应用在矿产勘查、工程勘测、水文调查等方面。

电法工作站技术模块包括方法技术、图示与人机交换、系统互助。方法与技术模块负责处理数据、正反演解释等，图示与人机交换呈现二维地电模型、人际交互修改、勘查曲线与剖面曲线等，系统互助进行联机帮助。电法工作站技术具有方法多、功能强、实用化程度高、可视化与人机交互功能强等勘查特点，在国家工程发展的形势下，应用范围比较广泛。尤其是其数据处理与解释的功能，在很大程度上推动其在行业中的应用。

3　重磁三维反演解释技术

重磁三维反演解释技术是通过模拟地下物性的空间变化规律，构建模型反映这种变化的勘查技术。它包括物性分布优化迭代反演方法和异常体交互正反演方法两部分内容。物性分布反演，是利用X，Y，Z三维数轴，将地下空间分割成为长方体网格单元，进而获取单个单元格内的密度与磁场强度，模拟地下磁场的变化规律。异常体交互正反演方法，参照勘测的数据资料，进行人机交互分析，合理修改模型的形状与物理参数，确定异常磁场数据的空间形态。两者各有特点，前者适合快速勘查地下密度与磁场强度，形成初步情况分析，后者则可以实现更加精细的解释和定量分析。在实际应用中，通常是先利用前者确定地下基本运动情况，再利用后者进行数据处理。

重磁三维反演解释技术的功能特点如下:进行位场转换处理、实现曲面延拓、异常体交互反演、三维物性参数反演。在波数空间中，完成对地理数据的常规处理，对任意复杂地质进行正演计算，进而形成对应的地理参数与目标函数公式。利用共轭梯度算法最优化迭代计算，逐步剖解地理单元的物理属性数值，进而用重磁数据进行三维模型解释。可以实现重磁性面积的数据计算分析，完成体积填图。现实应用案例有，对塔河航道地理磁性三维物性推演，确定区域酸性岩体分布情况。对内蒙布墩花航磁异常进行解释，利用了地质体三维模拟解释技术。包括测量秦皇陵地磁数据的工程环境，构建出夯土模型，可以整体透视皇陵的地场与磁场情况。重磁三维反演解释技术，对于地球磁场科学处理与分析决定了它在地质工程勘察，绘制三维地图方面发挥出巨大功能。

4　地下电磁波层析成像技术

作为重要的地下物理探测技术之一，地下电磁波层析成像技术对我国进行深部矿产勘查发挥了巨大的作用。利用电磁波仪器，可以有效处理钻孔深度浅、透视距离小等问题。中国地下电磁波层析成像技术在提高探矿分辨率上取得不错的应用研究，提高了对矿体定位的准确度。在进行勘探时，表现出了较强的抗干扰能力，精确探测、精细描述的特点。地下电磁波层析成像技术可以利用施工中钻孔与坑道的条件，勘查许多有色金属，确定矿体的空间分布情况，进行推断解释。

地下电磁波法，是利用孔道与其周边异常体出现较大的高频电性，如矿产金属、断裂岩石地带、地下暗河等，进而对其进行定位，分析其边界、形状、延伸情况，可以进行有效的地下物理探测，是一种精准度较高的勘测方法。利用这个方法，勘测出来地下矿场有:罗布莎铬铁矿、新疆小热泉子铜矿、池州马头铜钼矿等。

因此，地下电磁波层析成像技术的应用范围也比较广泛，尤其是探寻能源方面。地下电磁波层析成像技术相比其他勘查技术而言，定位精度更加具体，并可以分析出矿体的空间分布状况，对于一些地形复杂的山地地区的勘查就更加便利科学。

5　结语

可以看出，地球物理勘查技术一直都在不断发展，并且形式丰富。主要是地球地理环境多样化，并且人们勘查目标也不尽相同，这些因素推动利用磁场、电法与磁法等技术原理进行实用研究，诞生了相关的勘探技术。在未来发展中，地球物理勘查技术一定更加多元，对地理数据分析也更加透彻，应用范围也会更大化。

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[2]林品荣，郭鹏，石福升，等.大深度多功能电磁探测技术研究[J].地球学报，2010,31(2):9-15.

[3]袁桂琴，熊盛青，孟庆敏，等.地球物理勘查技术与应用研究[J].地质学报，2011,85(11):71-80.

On geophysical exploration technique and its application

Lu Jinhui

(217thGeologicalBrigade,ShanxiGeologicalBureau,Datong037000,China)

In order to improve the application of the geophysical exploration technique, and introduces the principle of the exploration technique and its application scopes from the HTS magnetometer, electric workstation software, D-inversion of gravity and magnetic anomalies, and underground electromagnetic wave tomography image technique, so as to enhance the detection efficiency, and relieve the conflict between energy tension and development.

exploration, geophysical exploration, magnetic field

1009-6825(2016)08-0107-02

2016-01-05

卢晋辉(1987- )，男，助理工程师

P631

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