黃居谷

摘?要作者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)主要介紹地球物理勘探技術(shù)存在的問題,并描述現(xiàn)今新技術(shù)的應(yīng)用和物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞地球物理；存在問題；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)P631文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2011)071-0215-01

隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，物探在我國資源、環(huán)境與工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。物探在滿足我國資源、環(huán)境與工程領(lǐng)域中的需求方面做出了重要貢獻(xiàn)，隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，其作用越來越重要。

1提高微弱地球物理信號(hào)采集與處理水平

地球物理勘探技術(shù)是依據(jù)對(duì)觀測(cè)的地球物理場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析來實(shí)現(xiàn)探測(cè)目的的。因此，數(shù)據(jù)采集是地球物理工作的基礎(chǔ)。歷史的發(fā)展充分說明，數(shù)據(jù)采集精度的提高，使得地球物理探測(cè)的應(yīng)用效果、應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。例如重力儀的精度從20世紀(jì)50年代的（0.2-0.4）×10-5m/s2提高到目前的（0.01-0.03）×10-5m/s2使得重力勘探的能力和應(yīng)用范圍大大加強(qiáng)和拓寬。地球物理方法和理論的進(jìn)展，需要數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)步作保證才能得以實(shí)現(xiàn)。世界上所有地球物理技術(shù)發(fā)達(dá)的國家。都有強(qiáng)大的儀器研究與制造業(yè)做后盾。為了使我國地球物理工作的發(fā)展居于世界先進(jìn)水平，也必然要加強(qiáng)儀器的研制。

地球物理數(shù)據(jù)處理的目的是消除各種干擾因素，突出所需的地質(zhì)信息。這些干擾因素包括：與測(cè)量技術(shù)有關(guān)的影響因素、環(huán)境影響因素以及非研究目標(biāo)的其他地質(zhì)因素的影響等。不同地球物理方法，受各種因素的影響程度不同，因而處理的重點(diǎn)和方法也不相同。以地震勘探為例，為了提高數(shù)據(jù)的精度，需要消除近地表因素對(duì)一致性的影響；為了有效地提高分辨率，需要進(jìn)行提高信噪比處理；在反射傾角比較大時(shí)，為了減少空間假頻，需要進(jìn)行道內(nèi)插處理；為了提高解釋精度，需要進(jìn)行提高地震數(shù)據(jù)的保真處理等。

2非均勻地質(zhì)體的探測(cè)與描述

幾何形體簡(jiǎn)單、物性分布均勻、埋藏深度較淺且易于發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源，今后將越來越少，物探人員面對(duì)的將是巖性不均勻、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造復(fù)雜、物理性質(zhì)在縱向和橫向上均有較大變化，并且埋藏較深、地質(zhì)條件復(fù)雜的勘探對(duì)象。為了查明空間上不均勻變化的對(duì)象，必須獲得足夠的能表征地下內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的參數(shù)，才有可能比較細(xì)致地勾畫出對(duì)象的復(fù)雜特征。所謂足夠的參數(shù)，一是指參數(shù)的種類，二是指每種參數(shù)的數(shù)量。為了清晰顯示研究對(duì)象的空間特征，近20年來各種物理場(chǎng)的成像研究取得很大進(jìn)展，包括地震波成像、電磁波成像和位場(chǎng)成像等。

隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的改進(jìn)，直流電阻率法成象方法近年來也取得了一些進(jìn)展。在理論上，直流電阻率法成象與地震波和電磁波成象方法不同，直流電場(chǎng)由拉普拉斯方程描述。由于直流電阻率法觀測(cè)設(shè)備與野外作業(yè)方法簡(jiǎn)單、勘探深度較大，因此在油氣勘探、金屬礦勘探和工程勘查中應(yīng)用前景更廣闊。地球物理對(duì)復(fù)雜對(duì)象的探測(cè)，是在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的帶動(dòng)下才得以實(shí)現(xiàn)的。成像技術(shù)的特點(diǎn)是未知數(shù)多，觀測(cè)數(shù)據(jù)量大，只有觀測(cè)信息對(duì)每個(gè)未知數(shù)的覆蓋次數(shù)足夠多，才能使解出的未知數(shù)比較可靠。同樣，地球物理勘探結(jié)果可視化的需求也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，并且計(jì)算機(jī)將在今后的地球物理數(shù)據(jù)的運(yùn)算中起主要作用。

3綜合利用多種信息，減少地球物理反問題的多解性

地球物理勘探是通過在地表、空中或井下局部地球物理場(chǎng)的觀測(cè)結(jié)果，去分析推斷地下不能直接觀測(cè)部分物質(zhì)的性質(zhì)和形態(tài)。由于物質(zhì)形態(tài)和性質(zhì)變化對(duì)地球物理場(chǎng)影響的等效現(xiàn)象，使得反問題解答不唯一。如果再考慮觀測(cè)誤差和干擾等因素的影響，以及描述物理場(chǎng)的數(shù)學(xué)表達(dá)和計(jì)算方法的不精細(xì)，問題就進(jìn)一步復(fù)雜化。從某種意義上講，地球物理探測(cè)技術(shù)就是圍繞著如何減少多解性的影響，給出更可靠的地質(zhì)答案這一目的向前發(fā)展的。今后仍將沿這個(gè)方向繼續(xù)前進(jìn)。

地球物理探測(cè)的對(duì)象越復(fù)雜，表征其性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的變數(shù)越多。另外，不同的地質(zhì)對(duì)象可能具有某些相同的物理性質(zhì)。因此，為準(zhǔn)確描述一個(gè)復(fù)雜的探測(cè)對(duì)象，或區(qū)分不同的研究對(duì)象，都應(yīng)該綜合利用多種信息，這已成為廣大研究人員的共識(shí)。例如在油氣勘探中，除地震、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)綜合外，綜合使用其他勘探數(shù)據(jù)，如重磁勘探和電法勘探數(shù)據(jù)，在處理復(fù)雜地質(zhì)條件的問題時(shí)，也是非常重要的。隨著多種信息綜合應(yīng)用的進(jìn)展，油氣勘探研究思路也在發(fā)生變化。油儲(chǔ)地球物理的發(fā)展就是一個(gè)很好的說明。可以預(yù)計(jì)，隨著復(fù)雜探測(cè)對(duì)象的不斷出現(xiàn)，將推動(dòng)綜合信息找礦方法進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，將推動(dòng)下列幾個(gè)方面的研究向前發(fā)展。

1）新方法和新參數(shù)的探索。地球物理勘探理論和方法在客觀需要的推動(dòng)下，始終是在不斷完善已有方法和探索新的方法兩個(gè)方面同時(shí)前進(jìn)的。新的物理參數(shù)的應(yīng)用，將減少多解性的影響，例如，當(dāng)?shù)卣鸩ū焕弥螅ㄟ^縱橫波綜合利用，大大減少了對(duì)巖性判斷的不確定性。地震勘探中對(duì)多波多分量的研究，電法勘探中地電化學(xué)法和電磙導(dǎo)彈的研究，以及震電效應(yīng)和震磁效應(yīng)的研究等，都是為探索新方法和新參數(shù)所做努力的一部分。當(dāng)?shù)厍蛭锢頂?shù)據(jù)中不含有足夠的地質(zhì)信息時(shí)，只依靠數(shù)據(jù)處理是達(dá)不到目的的，必須增加新的物性參數(shù)以補(bǔ)充和豐富地球物理數(shù)據(jù)中攜帶的地質(zhì)信息，再通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法才有可能獲得可靠的地質(zhì)結(jié)論。

2）正反演方法的改進(jìn)。地質(zhì)現(xiàn)象十分復(fù)雜，其物理場(chǎng)特征的數(shù)學(xué)表述不夠準(zhǔn)確，往往是造成正反演不準(zhǔn)確的原因。例如，一個(gè)非線性問題，往往由于不恰當(dāng)?shù)挠镁€性近似處理，得不到好的結(jié)果。因此，地球物理工作者應(yīng)不斷吸收數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的最新成果，來改進(jìn)地球物理正反演方法，以取得可靠的地質(zhì)效果。

3）多參數(shù)聯(lián)合反演。對(duì)同一研究對(duì)象的兩種以上物理場(chǎng)的觀測(cè)結(jié)果，或同一種物性參數(shù)兩種以上不同觀測(cè)方式得到的結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合反演，是減小解非唯一性影響的有效途徑之一。

4）數(shù)據(jù)綜合管理。為了有效地實(shí)現(xiàn)多種信息綜合應(yīng)用，數(shù)據(jù)的綜合管理是關(guān)鍵因素之一。地球物理與地質(zhì)數(shù)據(jù)類型的多樣性和數(shù)據(jù)量的不斷增大，使得數(shù)據(jù)管理的任務(wù)更加復(fù)雜。為了能有效地存儲(chǔ)和管理大量的勘探數(shù)據(jù)，提出了數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)概念，以便為多種數(shù)據(jù)集成創(chuàng)造條件。

4結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)地球物理勘技術(shù)的研究和分析，總結(jié)了地球物理勘探的相關(guān)理論和發(fā)展趨勢(shì)，說明了地球物理勘探正應(yīng)用于地球空間數(shù)據(jù)采集和各個(gè)行業(yè)，是地學(xué)發(fā)展的重要學(xué)科。

參考文獻(xiàn)

[1]于克君,湯振清.地?zé)峥碧街芯C合地球物理勘探方法運(yùn)用探討[A].中國西部地?zé)豳Y源開發(fā)戰(zhàn)略研究論文集,2001.