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（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深近水平无限，被探测目的相对于装置长度和埋深有一定的规模。

被探测目的层与相邻地层或目的体与周边介质有电性差异。

电性界面与地质界面对应。

2）地形起伏不大。

采用电极接地测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极高电阻屏蔽层。

采用线框或天线测量方式时要求被探测目的层或目的体上方没有极低电阻屏蔽层。

3）各地层及目的体电性稳定，异常范围和幅值等特征可以被测量和追踪。

4）测区内没有较强的工业游散电流、大地电流或电磁干扰。

5）水上工作时，水流速度较缓。

6）电测深法要求地下电性层次不多，被探测各层与供电极距相比水平无限，且具有一定厚度，电性标志层稳定；适用于层状和似层状介质的勘探，下伏基岩面或被探测目的层层面与地面交角应小于20°；有一定数量的中间层电阻率资料；在各种测量装置中，四极对称装置能更准确并经济地解决问题，应用罗为广泛，其他装置的应用条件则相对较为严格。

7）电剖面法探测的地质界面或构造线与地面交角应大于30°。

（2）音频大地电磁测深入法（AMT）音频大地电磁法（AMT）的频率范围约为0.1～10kHz，甚至100 kHz，勘探深度为几米至几公里，在矿产勘查和工程勘探中应用广泛。

·应用范围1）探测第四纪覆盖层厚度。

2）探测地层分层。

3）探测隐伏岩溶及构造（断层、裂隙层、破碎带）。

4）探测塌滑体厚度。

5）探测地下水，确定含水层厚度。

·应用条件1）被探测目的体或目的层与围岩之间存在明显的电性差异电性界面与地质界面对应。

2）被探测目的层或目的体位于探测盲区以下。

3）各地层及目的体电性稳定。

4）测区内没有较强的工业游散电流、大地电流或电磁干扰。

5）被追踪地层应具有一定的厚度，被追踪地质体具有一定规模。

6）天然电磁场信号强度微弱，极化不稳定，受各种噪声影响强烈，通常需要多周期的叠加才能获得有交的功率谱，因此野外记录时间应足够长。

·优点和局限性（1）主要优点。

1）使用电磁波频率丰富，探测深度范围较大，可从几十米至上千米。

2）不高阻屏蔽，对低阻分辨率高，对勘测场地范围要求低。

3）受地形影响小。

（2）主要局限性。

1）抗电磁干扰能力差。

2）虽然探测深度较深，但深部是低频信号的反映，因此在加大探测深度的同时，也降低了异常分辨率，在使用该方法进行深部探测时，应充分考虑到深度与分辨率的关系。

3）对于硬质出露地区，裸露岩石致密坚硬，会大大限制电偶极子场源送入地下的电流强度，并导致测量电极接地电阻过高，干扰信号过强，有效信号太弱等不利影响，因此在硬件质基岩裸露地区不宜使用此类方法。

（3）浅层折射波法浅层折射波法，是利用人工激发的地震波在岩土界面上产生的折射现象，对浅部具有速度差异的地层或构造进行探测的一种地震方法，是目前工程地震勘探中技术最成熟、应用最广泛的方法。

·应用范围1）探测第四纪覆盖层厚度及其分层，或探测基岩面埋藏深度、埋藏深槽、古河床及其起伏形态。

2）探测风化卸荷带厚度。

3）探测隐伏构造（断层、裂隙带、破碎带）。

4）探测塌滑体厚度。

5）探测松散层中的地下水位，确定含水层厚度。

6）测试岩土体纵波速度，用速度对岩体进行完整性分类。

7）检测岩体质量。

·应用条件1）适用于层状和似层状介质的探测。

2）被追踪地层的速度应大于上覆各层的速度，且各层之间存在明显的波速差异。