物探測量的新技術應用論文

　　物探測量的新技術應用

　　摘要：物探測量是工程測量的一個重要分支，是地熱資源勘探重要技術手段，是根據地熱勘探的具體要求，利用地球物理勘查技術收集地熱地質資料的一種測量作業模式。本文簡要地敘述了物探測量技術的發展以及物探測量在地熱勘探中的應用。

　　關鍵詞：物探測量、3S技術、地熱勘探、應用

　　中圖分類號：P2 文獻標識碼： A

　　前言：

　　在地熱資源勘探過程中，物探測量是一種非常重要的技術手段。目前，幾乎所有的地球物理方法都被應用於地熱勘查，主要包括重力、磁法、電法和地震等。其中，最常用的地震、重力和磁測方法多用於探測地質構造，電法多用於圈定地熱田範圍以及探測地熱流體賦存位置。在實際應用中，還結合了3S技術作為輔助，即遙感技術（Remote sensing，RS）、地理資訊系統（Geography information systems，GIS）和全球定位系統（Global positioning systems，GPS），使物探測量效率和準確度得到大幅度提高。

　　一、物探測量技術及其在地熱資源勘探中的應用：

　　1、主要物探測量方法：

　　①重力勘探：

　　重力勘探就是透過野外觀測，獲得有關地質體或地質現象產生的重力異常，然後透過分析、研究、解釋這些重力異常的變化規律，以解決基岩基底起伏變化以及火成岩體分佈問題，而且可追索兩側密度差異瞭解區域性斷裂構造空間展布。該方法測試儀器小，操作簡便，少受外界干擾，費用低。

　　②磁法勘探：

　　磁法勘探是利用地殼內各種巖（礦）石間的磁性差異所引起的磁場變化（磁異常）來尋找有用礦產資源和查明地下地質構造的一種物探方法。應用磁法勘探在研究大地構造、瞭解基底起伏、圈定火成岩體和尋找含水破碎帶等方面均取得了良好的效果，廣泛地應用於地熱資源勘探中。

　　③大地電磁測深：

　　大地電磁測深法（Magetotelluric Sounding）簡稱MT，是蘇聯學者季洪諾夫和法國學者卡尼爾在20世紀50年代初分別獨立提出來的。它是利用天然交變電磁場作為場源，在地表接收與地下介質電性有關的正交電場、磁場分量，應用傅立葉變換將時間序列訊號轉換為頻率域訊號，透過阻抗張量計算得到不同頻率的視電阻率、相位等引數，進而研究地球電性結構的一種地球物理勘探方法。

　　由於該方法不需要人工場源，具有工作方便，不受高阻層遮蔽，對低阻層解析度高，且勘探深度較大等優點，在地質構造調查、石油、天然氣普查、尋找鬆散沉積層孔隙水、基岩地區的地下水以及地熱資源探測等諸多領域的到了成功的應用，尤其是近年來，一起觀測效能的提高及反演解釋方法的成熟，已成為一種能提供獨立資訊的重要物探方法。

　　④人工地震勘探：

　　人工地震是解決淺部地層和構造的有效手段，是利用地下介質彈性和密度的差異，透過觀測和分析大地對人工激發地震波的響應，推斷地下岩層的性質和形態的地球物理勘探方法。

　　地震勘探有兩種基本型別，反射法和折射法。反射法是用人工在地面或地面附近激發聲波，再記錄來自地下的聲波。折射法利用沿岩層介面滑行一段距離後，再返回地面的聲波。目前，反射法應用較廣。

　　⑤大地面波測深：

　　地球表面的任何地方都在不停地顫動著，由於這種顫動，使地表位移很小，俗稱微動。此類微動主要是以彈性波的形式傳播，其主要成分為面波（瑞雷波和拉夫波）。大地面波測深法就是利用天然地表微動中傳播的面波，反演地下地質構造的一種新的物探測量方法。

　　2、物探方法的綜合應用

　　物探測量是地熱地質工作的重要手段。其主要任務是初步查明：

　　①地熱異常區範圍和地層結構；

　　②基底起伏及隱伏斷裂的空間展布；

　　③確定熱儲的空間分佈特徵及勘探靶區、深度等。

　　透過不同的物探方法對一個地區進行平面測量和垂向測量。平面測量一般測的是天然物理場，如重力、磁法、電法等。它一般要在地面上建立多個觀測點，每一個觀測點上只接收一個場值。一條線上的觀測值組成剖面曲線，由多條平行的剖面可以組成平面資料來刻畫地質體平面特徵。垂向測量如人工地震、電法、面波測深等，一般要建立一個變化的人工場（也有天然場）在原地佈一個接收系統來了解地下不同深度的物理量，即得一條垂向剖面。選擇平面測量和垂向測方法的前提是要考慮目的層與其他層的物性差異，這個差異要足夠大，能夠反映到物理場中，被儀器觀測到。

　　由於物探測量工作是間接探測方法，資訊解釋有多解性。開展工作時應設計出合理的方法組合，儘量用較小的投入獲取較多的地熱地址資訊，以便去粗取精，去偽存真。最常見的組合方式為：先在較大範圍內採用重力、氡氣測量，初步圈定構造斷裂的位置和規模（斷裂頻寬度），再有針對性的佈置部分人工地震探測剖面，以便較準確判定斷裂展布、性狀和地層結構（重力也可），然後選擇布井有利部位，開展少量大地電磁測深判定富水情況。不僅如此，物探測量技術還應用於測井。

　　二、3S技術及其在地熱資源勘探中的`應用

　　3S技術是遙感技術（Remote sensing，RS）、地理資訊系統（Geography information systems，GIS）和全球定位系統（Global positioning systems，GPS）的統稱，是空間技術、感測器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度整合的對空間資訊進行採集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代資訊科技。與物探測量技術相結合能大幅提高物探測量效率和準確度。

　　1、遙感技術（Remote sensing，RS）：

　　GIS又稱地學資訊系統、資源與環境資訊系統。它是在計算機硬體、軟體系統的支援下，對整個或部分地球表層（包括大氣層在內）空間中的有關地理分佈資料進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述以及輔助決策的技術系統。現已在資源調查、資料庫建設與管理、土地利用及其適宜性評價、區域規劃、生態規劃、作物估產、災害監測與預報、精確農業等方面得到廣泛應用。

　　3、全球定位系統（Global positioning systems，GPS）

　　GPS於1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。GPS測量技術能夠快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維座標以及其他相關資訊，具有全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，廣泛應用於軍事、民用交通（船舶、飛機、汽車等）導航、大地測量、攝影測量、野外考察探險、土地利用調查、精確農業以及日常生活（人員跟蹤、休閒娛樂）等不同領域。

　　4、3S技術的綜合應用

　　3S技術在水文地質和水資源研究方面的應用主要有：水資源調查、水文情報預報和區域水文研究。利用各種遙感資料（尤其是紅外攝影、熱紅外掃描成像），可以查明區域水文地質條件、富水地貌部位，識別含水層及判斷充水斷層。如美國在夏威夷群島用紅外遙感方法發現 200 多處地下水露點，解決了該島所需淡水的水源問題。又如在青藏高原地區，經對遙感影象解譯分析，不僅對已有湖泊的面積、形狀修正得更加準確，而且還新發現了500 多個湖泊。

　　而在地熱資源勘探中應用更加廣泛。如利用RS給予井下物探技術支援；利用GPS放樣可以更加快速圈定物探測量的工作範圍；利用GIS可以對地質資料進行快速收集和分析等。，與物探測量的完美結合有效提高了工作效率。

　　結束語

　　綜上所述，隨著經濟的不斷髮展和科學技術的進步，物探測量技術在地熱資源勘探的重要性不言而喻，其應用廣泛，發展迅速，與3S技術的結合也為物探測量技術與其他技術的結合提供了榜樣。在未來，物探測量技術也必將在其他勘探工作中發揮舉足輕重的作用。