地球物理勘探技术的发展及应用
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摘要：随着国民经济的发展，物理勘探在我国的资源、环境与工程领域应用越来越广泛。本文通过对地球物理勘探软硬件的研究和分析，总结了地球物理勘探的相关理论和发展趋势，得出地球物理勘探技术是综合运用数学、物理学、电子学、信息科学、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，是地学发展的重要学科。
关键词：物理勘探；发展趋势；勘探方法
中图分类号：P24 文献标识码：A 文章编号：
物理勘探在满足我国的资源、环境与工程领域中的需求方面做出了重要贡献。随着国民经济的发展，其作用越来越重要。
1地球物理勘探技术的概况
所谓的地球物理勘探是利用地球物理的原理，根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，选用不同的物理方法和物探仪器，测量工程区的地球物理场的变化，以了解其水文地质和工程地质条件的勘探和测试方法。它广泛用于获取地壳中岩(矿)石物理参数的测试仪器统称为物探仪器，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。物探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。在能源、资源的勘探与开发，地质灾害的预测，地球环境污染的监测等方面发挥着重要作用。物探在满足我国资源、环境与工程领域中的需求方面做出了重要贡献，随着国民经济的发展，其作用越来越重要。近几年的物探工作围绕资源、环境、工程三大市场，其仪器装备、方法技术取得了长足的进步和发展，为经济社会的发展做出了贡献。以下分别介绍在新方法应用中的各项技术指标和取得的成果。
2地球物理勘探方法及应用
2.1重力勘探。地球物理勘探方法之一。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。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。
2.2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。
2.3电法勘探。是根据岩石和矿石电学性质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。
2.4地震勘探。是近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，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。
2.5地下管线探测金属管线探测。地下金属管线适宜用管线探测仪和探地雷达进行探测，管线仪对于金属管线探测具效率高、仪器轻便、结果准确等优点；探地雷达可用于埋深较大和密集管线的探测。对非金属管线探测，目前地下非金属管线探测的首选方法是探地雷达。探地雷达具有连续无损探测、高效、高精度、易反演解释等优点。使用探地雷达具有独特的天线阵技术，可以极大提高探测结果的精度和有效性。
2.6考古探测是利用地下古代遗物与周边物质的物性差异，采用地球物理勘探手段对它们的平面位置、埋深、分布范围进行调查。 利用雷达多天线阵列技术，探测的精度高，在小面积精确定位方面有无可比拟的优势；磁法探测能更快、更大面积地揭示地下遗址的面貌，结合已经为考古发掘与考古调查所认识的部分，加以典型影像校正，能更完整地认识遗址的全貌。主要应用于找出遗址内土城墙、壕沟、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情况。
3地球物理勘探技术发展趋势。
引进现代电子计算器技术 ，进一步压制干扰，提高分辨能力，提取更多的有用信息，发展反演的理论和技术，提高各类地质问题的地球物理解释、推断效果并不断提高地球物理数据处理的工作效率和图像处理技术。地球物理勘探仪器要向轻便化、高精度、多功能、数字化、系列化和智能化的方向发展。现代地质学理论的发展，使深部地质问题的研究愈显重要。应用于这方面研究的人工地震反射剖面、大地电磁测深、重力、磁法、地热等地球物理勘探方法，已显示出其潜力和优越性。
3.1 地球物理勘探技术向数字化、自动化、轻便化、智能化和多功能化的方向发展。
由于计算机及数据采集技术、模/ 数变换技术的应用，促使地球物理勘探技术的发展有着重要意义。世界一些发达国家都面临着浅部矿场资源几乎勘探已勘探殆尽的局面，所以现在急需进军于深部和勘探难度大的沙漠、沼泽、海洋等。与此同时，在水电站、核电站、矿山和其他重大工程建设中，需要查明危害大而规模小的洞穴、岩溶、裂隙的分布以及其它关键性的地质构造。针对这些任务就需要新技术、新方法与新仪器。同样，数字化及遥控遥测技术的应用，使以往难到达的沼泽、沙漠等地区的勘探得以实施。
3.2总线技术的发展成为模块化、积木式和插卡式物探仪器的关键支撑技术。运用这些技术可以方便地实现多功能、多参数的自动测量，方便地组成结构紧凑的模块式物探仪器系统。代表着新一代物探技术的主要发展方向。集成化的计算机辅助测试技术和功能很强的应用软件，把测量仪器与测试技术的发展推向更高的层次。用户可以方便地实现所需要的测量系统，功能很强，反映了软件开发与硬件研制同时发展的趋势。
3.3高速单片数字信号处理器显著增强了信号处理的能力，使高档仪器的更新换代及功能扩展不再单纯靠精细的制造工艺及硬件功能的增强，而是应用数据处理、信号处理和误差修复功能大大增强。
3.4 CAD、CAT 以及 EDA 电子设计自动化技术的采用，使物探仪器的研制周期大为缩短，加快了仪器的更新换代速度。尤其是近几年兴起的 EDA技术正在影响着整个电子产品设计领域，必将推动物探仪器设计技术的发展。
3.5新技术的应用使物探仪器功能显著增强，如采用超导新技术的超导磁力仪、超导重力仪等，其灵敏度、精确度和稳定性提高到一个新水平；“3S”（ GIS,GPS,RS）技术的应用使地质工作者摆脱了人工测量定位和数据处理的繁重劳动；层析成像（ CT）技术在地震勘探仪器中的应用，提高了地震勘探的分辨率和解释精度；探地雷达的应用，为公路和机场跑道的质量、隧道衬砌质量以及桥基、桥墩和混凝上构件的质量、钢筋分布等提供了可靠的检测手段。
4 结语
总之，地球物理勘探技术在资源、环境与工程的领域占据了极为重要的地位，它不仅关系到国家甚至是世界的经济发展，还将影响整个人类的生存，因为人类的生存与经济的发展都离不开资源的开发和能源的使用。因此，积极的探究地球物理勘探技术，是非常有必要的。
参考文献
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