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地球物理勘探一、物探及其分类二、物探方法简介三、物探方法的特点:四、物探方法的应用范围与应用条件五、物探在工程勘探中的应用一、物探及其分类1、地球物理勘探地球物理勘探，简称物探，是以地下岩体的物理性质的差异为基础，通过探测地表或地下地球物理场，分析其变化规律，来确定被探测地质体在地下赋存的空间范围（大小、形状、埋深等）和物理性质，达到寻找矿产资源或解决水文、工程、环境问题为目的的一类探测方法。物理性质：岩体的物理性质主要有密度、磁性、电性、弹性、放射性等。主要物性参数密度、磁场强度、磁化率、电阻率、极化率、介电常数、弹性波速、放射性伽马强度等。地球物理场：物理场可理解为某种可以感知或被仪器测量的物理量的分布。地球物理场是指由地球、太空、人类活动等因素形成的、分布于地球内部和外部近地表的各种物理场。可分为天然地球物理场和人工激发地球物理场两大类。天然场；天然存在和形成的地球物理场主要有地球的重力场、地磁场、电磁场、大地电流场、大地热流场、核物理场（放射性射线场）等人工场：由人工激振产生弹性波在地下传播的弹性波场、向地下供电在地下产生的局部电场、向地下发射电磁波激发出的电磁等，发球人工激发的地球物理场。人工场源的优点是场源参数书籍、便于控制、分辨率高、探测效果好，但成本较大。地球物理场还可分为正常场和异常场。正常场：是指场的强度、方向等量符合全球或区域范围总体趋势、正常水平的场的分布。异常场：是由探测对象所引起的局部地球物理场，往往叠加于正常场之上，以正常场为背景的场的局部差异和变化。例如富存在地下的磁铁矿体或磁性岩体产生的异常磁场，叠加在正常磁场之中；铬铁矿的密度比围岩的密度大，盐丘岩体的密度比围岩的密度小，分别引起重力场局部增强或减弱的异常现象。2、地球物理勘探分类地球物理勘探分类简表分类方法分类分类方法分类按探测方法或探测物理性质重力勘探按探测对象应用领域资源类物探石油物探煤田物探金属非金属物探放射性物探磁法勘探电法勘探（直流）电法勘探电磁法勘探地震勘探折射波法水工环物探水文物探反射波法工程物探透射波法（直达波法）环境物探瑞雷波法深部物探放射性勘探地球物理测井按工作环境地面物探航空物探弹性波测试地震波法海洋物探声波法地下物探二、物探方法简介1、重力勘探重力勘探是研究地下岩层与其相邻层之间、各类地质体与围岩之间的密度差而引起的重力场的变化（即“重力异常”）来勘探矿产、划分地层、研究地质构造的一种物探方法。重力异常是由密度不均匀引起的重力场的变化，并叠加在地球的正常重力场上。2、磁法勘探磁法勘探是研究由地下岩层与其相邻层之间、各类地质体与围岩之间的磁性差异而引起的地磁场强度的变化（即“磁异常”）来勘探矿产、划分地层、研究地质构造的一种物探方法。磁异常是由磁性矿石或岩石在地磁场作用下产生的磁性叠加在正常场上形成的，与地质构造及某些矿产的分布有着密切的关系。磁法勘探按观测磁场的方式可以分为地面磁测和航空磁测两类基本方法。3、电法勘探电法勘探是以岩石、矿物等介质的电学性质为基础，研究天然的或人工形成的电场、电磁场的分布规律，勘探矿产、划分地层、研究地质构造、解决水文工程地质问题的一类物探方法，也是物探方法中分类最多的一大类探测方法。按照电场性质不同，可分为直流电法和交流电法两类直流电法勘探主要包括电剖面法、电测深法、充电法、激发极化法及自然电场法等。交流电法勘探，即电磁法勘探，按场源的形式可分为人工场源（或称主动场源）和天然场源两大类。人工场源类电磁法主要有无线电波透射法、甚低频法、瞬变电磁法、可控源间频大地测深法、地质雷达法等。天然场源类电磁法包括天然音频大地电磁法、大地电磁法等。4、地震勘探地震勘探是一种使用人工方法激发地震波，观测其在岩体内的传播情况，以研究、探测岩体地质结构和分布的物探方法。确定分界面的埋藏深度、岩石的组成成分和物理力学性质。根据所利用弹性波的类型不同，地震勘探的工作方法可分为：反射波法、折射波法、透射波法和瑞雷波法。5、放射性勘探地壳内的天然放射元素蜕变时会放射出α、β、γ射线，这些射线穿过介质便会产生游离、荧光等特殊的物理现象。放射性勘探，就是借助研究这些现象来寻找放射性元素矿床和解决有关地质问题、环境问题的一种物探方法。6、地球物理测井地球物理测井，简称为测井，就是通过研究钻孔中岩石的物理性质，诸如电性、电化学活动性、放射性、磁性、密度、弹性以及隙度、渗透性等来解决钻孔中有关地质问题的一类物方法。测井方法包括电测井、磁测井及电磁测井、声波测井、地震测井、放射性测井、钻孔全孔壁数字成像、钻孔电视，以及井径测量、井斜测量、井温测量以及井中流体测量。三、物探方法的特点:1、探测地质体与围岩之间的具有较为明显的物性差异；2、采用相应的仪器设备观测和测量地球物理场的信息，并用数据处理技术进行处理，对异常进行识别和解释；3、成本低，效率高；4、多解性物探解释结果是根据物探仪器观测到的地球物理数据求解场源体的反演过程，反演具有多解性；同时物探理论是建立在一定的数学模型基础之上，具有确定的条件（物性，地质、地形等)，但实际上难以完全满足，也影响了物探解释的精度。为了获得更加准确的物探成果，应注意以下几点：1、选择适合的方法。应根据探测目的层与相邻地层的物性特征、地质条件、地形条件等因素综合分析，有针对性的选择物探方法。2、尽可能采用多种物探方法配合，相互对比、相互补充、相互验证、去伪存真。3、物探剖面尽可能通过钻孔、探井等已知点，对物探解释提供参数和验证。4、注重与地质调查和地质理论相结合，进行综合分析判断。四、物探方法的应用范围与应用条件1、应用范围（1）区域地质调查及矿产勘查划分地层、探测地质构造，寻找矿体及与成矿有关的地层或构造主要方法：重力、磁法、电法，地震（石油、煤田）、放射性（铀矿）、测井（2）水文地质勘察及找水划分地层、探测地质构造，寻找储水地层或构造，确定含水层的埋深、厚度、含水量，划分咸淡水界面等主要方法：电法（电阻率、激电、电磁法），测井、地震、放射性、（3）工程地质勘察、环境地质勘察探测覆盖层、基岩风化带厚度及其分布；隐伏构造、岩溶裂隙发育带等。主要方法：电法（电阻率、激电、电磁法），测井、地震、放射性（4）工程测试与检测土壤电阻率测试、岩体质量检测、岩土力学参数测试、混泥土质量检测、放射性检测、桩基检测、地下管线探测等。主要方法：电法（电阻率、探地雷达），地震波及声波测试(测井)、放射性测试2、应用条件（1）探测目的层与相邻地层或目的体与围岩之间的具有明显的物性差异；（2）探测目的层或目的体相对于埋深具有一定的规模；（3）探测目的层与相邻地层的岩性、物性及产状较为稳定；（4）满足各方法的地形条件要求；（5）不能有较强的干扰源存在。3、常用工程物探方法的应用范围与应用条件常用工程物探方法的应用范围及适用条件方法名称物性参数应用范围适用条件电法勘探电阻率法电剖面法电阻率探测地层在水平方向的电性变化，解决与平面位置有关的地质问题，如探测隐伏构造破碎带、断层、岩层接触界面位置及岩溶等目标地质体具有一定的规模，倾角大于30°，与周围介质电性差异显著；地形平缓电测深法电阻率探测地层在垂直方向的电性变化，适宜于层状和似层状介质，解决与深度有关的地质问题，如覆盖层厚度、基岩面起伏形态、地下水位，以及测定岩（土）体电阻率目标地层有足够厚度，地层倾角小于20°；相邻地层电性差异显著，水平方向电性稳定；地形平缓高密度电法电阻率电测深法自动测量的特殊形式，适用于详细探测浅部不均匀地质体的空间颁布，如洞穴、裂隙、墓穴、堤坝隐患等目标地质体与周围介质电性差异显著，其上方无极高阻或极低阻的屏蔽层；地形平缓充电法电位用于钻孔或井中测定地下水流向、流速，以及了解低阻地质体的颁布范围和形态含水层埋深小于50m，地下水流速大于1m/d；地下水矿化度小，覆盖层电阻率均匀自然电场法电位用于探测地下水的活动情况，也可用于探查地下金属管道、桥梁、；输电线路铁塔的腐蚀情况地下水埋藏较浅，流速足够大，矿化度较高激发极化法极化率探测地下水，测定含水层的埋深和分布范围，评价含水层的富水程度测区地层存在激电效应差异，无游散电流干扰电磁法勘探频率测深法电阻率探测断层、破碎带、岩溶及地层界面目标地质体与周围介质电性差异显著，覆盖层电阻率不能太低瞬变电磁法电阻率探测断层、破碎带、岩溶及地层界面，调查地下水和地热水源，圈定和监测地下水污染，探查堤坝隐患和水库目标地质体具有一定的规模，且相对呈低阻，无极低阻屏蔽渗漏层；测区电磁干扰小可控音频大地电磁测深入法电阻率和阻抗相位探测中浅部断层、破碎带、岩溶等隐伏构造和地层界面目标地质体具有一定的规模，与周围介质电性差异显著；测区地形平缓，测区电磁干扰小探地雷达介电常数和电导率适用于探测浅部断层、构造破碎带、岩溶、地质灾害（滑坡、塌陷等）、堤坝隐患和覆盖层分层，以及隧道施工地质超前预报等目标地质体与周围介质的介电常数差异显著电磁波CT吸收系数适用于探测由钻孔、平洞、地面等包围的断层、破碎带、岩溶等不良地质体目标地质体具有一定的规模，与周围介质的电性差异显著地震勘探直达波法波速测定岩土体的纵、横波速度，计算岩土层的动力学参数适用于表层或钻孔、平洞、探坑、探槽等岩土体反射波法波速探测覆盖层厚度及不同深度的地层界面地层之间具有一定的波阻抗差异折射波法波速探测覆盖层厚度及下伏基岩波速下伏地层波速大于上覆地层波速瑞雷波法波速探测覆盖层厚度与不良地质体，覆盖层分层目标地层或地质体与围岩之间存在显著的波速差异地震CT波速划分风化和破碎岩体、探测断层、破碎带、风化带、岩溶等不良地质体的位置与规模目标地层或地质体与围岩之间存在显著的波速差异声波探测声波测试声速测定岩体或混凝土的声波波速，计算动力学参数，测定岩体松弛厚度，评价岩体的完整性和岩体灌浆效果适用于表层或钻孔、平洞、探坑、探槽等裸露的岩体或混凝土声波CT声速划分风化和破碎岩体，检查建基岩体质量和灌浆效果，检测混凝土件及坝体部的缺陷目标体与围岩之间存在显著的声速差异放射性探测α射线测量α射线探测隐伏构造破碎带和地下水适用于探测具有较好透气性和渗水性的构造破碎带自然γ测量γ射线探测隐伏构造破碎带和地下水适用于探测具有较好透气性和渗水性的构造破碎带γ-γ测量γ射线测试岩（土）层的原状密度和孔隙度适用于钻孔内测量综合测井电测井电阻率或电位划分地层，区分岩性，确定软弱夹层、裂隙破碎带的位置及厚度；确定含水层的位置、厚度，划分咸、淡水分界面；测定地层电阻率无套管，有井液孔段声波测井声速区分岩，判断岩体完整性，确定软弱夹层、裂隙破碎带的位置及厚度；测定地层的声波速度，估算岩体动弹性参数无套管孔段钻孔电视图像区分岩性，确定层软弱夹层、裂隙破碎带的位置及厚度；了解岩溶发育情况；测定结构面产状无套管，干孔或清水孔段放射线测井γ射线划分地层，区分岩性，鉴别软弱夹层、裂隙破碎带；测定岩层密实度和孔隙度全孔段井上雷达介电常数和电导率探测钻孔周边断层、岩溶洞、破碎带及岩层界面的位置及规模，判断含水带位置无金属套管井径测量直径测理钻孔直径，辅助划分地层全孔段井斜测量方位与倾角测量钻孔的方位角和倾角无磁性套管（1）直流电阻率法将直流电通过电极接地供入地下，建立稳定的人工电场，在地表观测某点垂直方向（电测深法）或沿某一测线的水平方向（电剖面法）的电阻率变化，从而了解岩土介质的分布或地质构造特点的方法，称电阻率法。为解决不同的地质问题，常采用不同的电极排列形式和移动方式（称为装置），根据装置的不同，可将电阻率法分为电测深法、电剖面法和高密度电阻率法。·电阻率法的应用范围与条件·应用范围1）电测深法主要用于解决与深度有关的地质问题，包括分层探测如基岩面、地层层面、地下水位、风化层面等的埋藏深度以及电性异常体探测如构造破碎带、喀斯特、洞穴等。2）电剖面法主要用于探测地层、岩性在水平方向的电性变化，解决与平面位置有关的地质问题，如断层、破碎带、岩层接触界面、喀斯特洞穴位置等。3）高密度电法具有电测深和电剖面的双重特点，探测密度高、信息量大、工作效率高。·应用条件1）被探测目的层的分布相对而言于装置长度和埋