主要地球物理勘探方法简介

  前国内外在地面用于勘探地下地质结构的技术方法主要包括人工场和天然场两大类勘探方法。人工场地质勘探方法包括主要包括视电阻率法、高密度电阻率法、激电法、瞬变电磁法、核辐射放射法、核磁共振(NMR)、音频大地电磁法、可控源音频大地电磁法等；天然场探水方法包括天然音频磁场法、大地电磁测深法（MT）、磁大地电流剖面法等。

  人工场电法勘探在勘探地球物理学各分支中，历史最长、方法技术最多、应用面最广。其应用领域遍及固体矿产、油气和水资源勘查，工程勘查，环境监测，及地学基础理论研究等各方面。

  最早应用的是高密度电阻率法，主要通过视电阻率的变化来探测浅部不均匀地质体的空间分布，因其属于直流电法勘探，会由于地形起伏能产生假异常、因地表电阻率不均匀使得视电阻率曲线复杂化，对曲线推断解释相当困难，具体应用时局限性很大。后来发展的激发极化法(简称激电法)无论从理论上还是方法技术上均有很大进展，它除了被广泛地用于金属矿的普查、勘探外,还广泛应用于寻找地下水。激电法是利用激电二次场的大小与衰减快慢的不同推断岩体的含水情况,其最大的优点是受地形影响小、对岩溶裂隙水的水位埋深和相对富水带反映都比较直观。可以说电法探测一直是应用较广的有效方法，优点是单点探测效果较好、记录探测深度与实际较为接近，但是仪器一般比较笨重，操作起来很复杂，数据处理也相对麻烦、费时，仪器成本不高、但探测费用昂贵。由于用于人工放电的电池组过重移动不便，测1000米深度的点就要在前后各拉1000米的电缆，一个探测点测十几个深度就要半天，不适合大面积勘查探测，仅适合用于小范围精确定井时探测使用。

  在人工场勘探方法中近时期应用较广的是瞬变电磁法(TEM)。它是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流而产生的二次电磁场的空间和时间分布,从而解决有关地质问题的时间域电磁法。可以利用其在山区查找地下岩溶构造，进而达到查找地下浅层岩溶水和矿产资源的目的。由于采用不接地回线，不存在接地电阻问题，具有施工方便、测地工作简单、工作效率高及地质勘探效果好等优点。TEM法的缺点：受电磁干扰较大，反演存在多解性。最大的缺憾是实际勘探采集的数据量大、资料解释较为复杂，至今未总结出一套像直流电测深曲线那样简便易行的解释分析方法，限制了该方法进一步的推广应用。

  利用核磁共振(NMR)技术探测地下水资源，是一种新的直接探测的地球物理方法，近20年来在国内外得到了迅速发展。与传统的地球物理勘测地下水的方法相比，具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解唯一性等优点。但是，由于其系统比较复杂，必须由专业技术人员使用，理论最大探测深度仅250米（实际探测深度只有150米），且近百万元的设备价格相对较昂贵，只有专业队伍才会配置该装备，实用价值和推广价值都不高。

  人工场和天然场均有的的大地电磁法作为一种重要的勘探地球物理方法，目前已广泛用于金属矿产勘探、地下水勘探、工程勘探、海洋资源勘探等众多应用领域。采用天然场源的大地电磁法（MT）不受高阻屏蔽的影响，设备轻便，勘探深度能达到数百公里；其缺点是场源不可控制并且信号微弱，浅层易受自然环境的影响，因此主要用于中深层勘探和大构造研究。采用人工场的可控源音频大地电磁法（CSAMT）测深，虽然通过人工发射电磁波解决了场源微弱和多变性问题，增强了信噪比，但同时也引入了场源的影响，而且带有发射机，增加了野外工作的难度。同时，因受限于发射能力，探测深度也受到了很大的限制。

  目前，国际市场上的电磁测深仪器除了天然场的大地电磁探测仪（MT）之外，较为成熟、用量较大的是人工场和天然场都能做的电磁测深系统。主要有以下几类：加拿大凤凰公司（phoenix）的V-5、V5-2000、V-6、V-8电磁系统；美国EMI公司的EH4大地电磁系统；美国的LIMS仪器系统；德国Metronix公司的MMS-04大地电磁系统。这些大地电磁仪器在我国固体矿产、水资源、油气田勘探等方面发挥了重要作用。

  基于天然电磁场探测原理，国内有几家生产了天然电场选频法探水仪。天然电场选频法找水仪是利用天然电场与不同的地质构造所产生的电阻率等相关参数的变化，来判断分析是否有地下水，进而了解水的位置、深度、出水量等相关信息。该方法与其它物探方法相比，具有设备小巧轻便，工作方法简单，资料直观易解释等优点。国内现有的天然电场选频探水仪实际能探测的频率仅有3-6个，故而存在以下缺陷：1）在1000米深度内只靠几个频率的分层信息来展现地下复杂的地质结构是很不现实的；2）由于采集的数据量小，只能做一维的单频率行电位值连线图进行分析；3）因代表不同深度层面的几个频率之间相隔甚远，缺乏分析的关联性；4）各频率独立量程下测得的电位值之间不可比，只能从连线图上看出变化趋势，不能看出不同深度电位值的高低变化。这些缺陷的存在大大地影响到了天然电场选频探水仪的推广使用。因其售价仅为3-6万元，远低于动辄几十万元的进口探水仪，若能增加更多的探测频率、改进分析方法，还是大有市场的。