物探测量的新技术应用

摘要：物探测量是工程测量的一个重要分支，是地热资源勘探重要技术手段，是根据地热勘探的具体要求，利用地球物理勘查技术收集地热地质资料的一种测量作业模式。本文简要地叙述了物探测量技术的发展以及物探测量在地热勘探中的应用。

关键词：物探测量、3S技术、地热勘探、应用

中图分类号：P2 文献标识码： A

前言：

在地热资源勘探过程中，物探测量是一种非常重要的技术手段。目前，几乎所有的地球物理方法都被应用于地热勘查，主要包括重力、磁法、电法和地震等。其中，最常用的地震、重力和磁测方法多用于探测地质构造，电法多用于圈定地热田范围以及探测地热流体赋存位置。在实际应用中，还结合了3S技术作为辅助，即遥感技术（Remote sensing，RS）、地理信息系统（Geography information systems，GIS）和全球定位系统（Global positioning systems，GPS），使物探测量效率和准确度得到大幅度提高。

一、物探测量技术及其在地热资源勘探中的应用：

1、主要物探测量方法：

①重力勘探：

重力勘探就是通过野外观测，获得有关地质体或地质现象产生的重力异常，然后通过分析、研究、解释这些重力异常的变化规律，以解决基岩基底起伏变化以及火成岩体分布问题，而且可追索两侧密度差异了解区域性断裂构造空间展布。该方法测试仪器小，操作简便，少受外界干扰，费用低。

②磁法勘探：

磁法勘探是利用地壳内各种岩（矿）石间的磁性差异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用矿产资源和查明地下地质构造的一种物探方法。应用磁法勘探在研究大地构造、了解基底起伏、圈定火成岩体和寻找含水破碎带等方面均取得了良好的效果，广泛地应用于地热资源勘探中。

③大地电磁测深：

大地电磁测深法（Magetotelluric Sounding）简称MT，是苏联学者季洪诺夫和法国学者卡尼尔在20世纪50年代初分别独立提出来的。它是利用天然交变电磁场作为场源，在地表接收与地下介质电性有关的正交电场、磁场分量，应用傅立叶变换将时间序列信号转换为频率域信号，通过阻抗张量计算得到不同频率的视电阻率、相位等参数，进而研究地球电性结构的一种地球物理勘探方法。

由于该方法不需要人工场源，具有工作方便，不受高阻层屏蔽，对低阻层分辨率高，且勘探深度较大等优点，在地质构造调查、石油、天然气普查、寻找松散沉积层孔隙水、基岩地区的地下水以及地热资源探测等诸多领域的到了成功的应用，尤其是近年来，一起观测性能的提高及反演解释方法的成熟，已成为一种能提供独立信息的重要物探方法。

④人工地震勘探：

人工地震是解决浅部地层和构造的有效手段，是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。

地震勘探有两种基本类型，反射法和折射法。反射法是用人工在地面或地面附近激发声波，再记录来自地下的声波。折射法利用沿岩层界面滑行一段距离后，再返回地面的声波。目前，反射法应用较广。

⑤大地面波测深：

地球表面的任何地方都在不停地颤动着，由于这种颤动，使地表位移很小，俗称微动。此类微动主要是以弹性波的形式传播，其主要成分为面波（瑞雷波和拉夫波）。大地面波测深法就是利用天然地表微动中传播的面波，反演地下地质构造的一种新的物探测量方法。

2、物探方法的综合应用

物探测量是地热地质工作的重要手段。其主要任务是初步查明：

①地热异常区范围和地层结构；

②基底起伏及隐伏断裂的空间展布；

③确定热储的空间分布特征及勘探靶区、深度等。

通过不同的物探方法对一个地区进行平面测量和垂向测量。平面测量一般测的是天然物理场，如重力、磁法、电法等。它一般要在地面上建立多个观测点，每一个观测点上只接收一个场值。一条线上的观测值组成剖面曲线，由多条平行的剖面可以组成平面数据来刻画地质体平面特征。垂向测量如人工地震、电法、面波测深等，一般要建立一个变化的人工场（也有天然场）在原地布一个接收系统来了解地下不同深度的物理量，即得一条垂向剖面。选择平面测量和垂向测方法的前提是要考虑目的层与其他层的物性差异，这个差异要足够大，能够反映到物理场中，被仪器观测到。

由于物探测量工作是间接探测方法，信息解释有多解性。开展工作时应设计出合理的方法组合，尽量用较小的投入获取较多的地热地址信息，以便去粗取精，去伪存真。最常见的组合方式为：先在较大范围内采用重力、氡气测量，初步圈定构造断裂的位置和规模（断裂带宽度），再有针对性的布置部分人工地震探测剖面，以便较准确判定断裂展布、性状和地层结构（重力也可），然后选择布井有利部位，开展少量大地电磁测深判定富水情况。不仅如此，物探测量技术还应用于测井。

二、3S技术及其在地热资源勘探中的应用

3S技术是遥感技术（Remote sensing，RS）、地理信息系统（Geography information systems，GIS）和全球定位系统（Global positioning systems，GPS）的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。与物探测量技术相结合能大幅提高物探测量效率和准确度。

1、遥感技术（Remote sensing，RS）：

GIS又称地学信息系统、资源与环境信息系统。它是在计算机硬件、软件系统的支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层在内）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述以及辅助决策的技术系统。现已在资源调查、数据库建设与管理、土地利用及其适宜性评价、区域规划、生态规划、作物估产、灾害监测与预报、精确农业等方面得到广泛应用。

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

GPS于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS测量技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，广泛应用于军事、民用交通（船舶、飞机、汽车等）导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地利用调查、精确农业以及日常生活（人员跟踪、休闲娱乐）等不同领域。

4、3S技术的综合应用

3S技术在水文地质和水资源研究方面的应用主要有：水资源调查、 水文情报预报和区域水文研究。利用各种遥感资料（尤其是红外摄影、 热红外扫描成像） ，可以查明区域水文地质条件、 富水地貌部位， 识别含水层及判断充水断层。如美国在夏威夷群岛用红外遥感方法发现 200 多处地下水露点，解决了该岛所需淡水的水源问题。又如在青藏高原地区， 经对遥感图像解译分析， 不仅对已有湖泊的面积、形状修正得更加准确，而且还新发现了500 多个湖泊。

而在地热资源勘探中应用更加广泛。如利用RS给予井下物探技术支持；利用GPS放样可以更加快速圈定物探测量的工作范围；利用GIS可以对地质资料进行快速收集和分析等。，与物探测量的完美结合有效提高了工作效率。

结束语

综上所述，随着经济的不断发展和科学技术的进步，物探测量技术在地热资源勘探的重要性不言而喻，其应用广泛，发展迅速，与3S技术的结合也为物探测量技术与其他技术的结合提供了榜样。在未来，物探测量技术也必将在其他勘探工作中发挥举足轻重的作用。