地球物理勘查仪器研制及方法技术开发与发展研究雷振英米宏泽（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）内容提要：本文概括了地质大调查以来，我国物探仪器研制与方法技术研究的成果总结和发展研究中的绝大部分内容，主要为重磁方法技术与仪器、金属矿地震方法与仪器、电法方法技术与仪器、地温调查方法技术、岩石物性数据库建设、地下物探方法技术与仪器及综合物探方法技术与应用等七大部分。

从总体上凸显出近十年来地球物理勘查方法技术的创新发展高水平，成果实用化大提升的好形势。

1 前言本文汇集了十年来我国地球物理勘查界院校、科研所、生产部门广大科技工作者完成的“物探仪器研制与方法技术研究”成果及其精华，反映出我国国内勘查地球物理的最新成就。

根据我国矿产资源需要，结合国内外地球物理勘查发展形势，采用多方法、多层次研究适合我国矿产勘查的物探方法技术及其优化组合。

包括：围绕找隐伏矿开展的新类型电磁法找矿试验研究，重要成矿区带电法快速普查研究，大探测深度阵列MT法研究等，以及相应成果的示范、推广；为提高我国物探仪器研发水平，成功研发了普查型双频激电幅相仪、单、三分量高温超导磁强计、高精度井中三分量磁力仪、高精度重力义等。

这些具有自主知识产权的新技术、新仪器的成功研制与推广为我国复杂地质条件下的矿产资源开发提供了有力的技术手段，为我国地质勘查技术装备国产化水平上了一个新台阶。

本文最大特点是，通过两年系统地调研梳理与总结，对60多项研究成果进行了分门别类的汇集；既有专题研究的理论深度，又有方法的实用效果和地质效果，内容全面，重点突出，具有实用价值，将为“十二五”期间地球物理勘查的科研与生产的发展与进步提供了非常丰富有价值的资料，发挥它积极作用；有助于从事物探科研与生产技术人员扩展眼界、提高专业水平，有利于物探新方法新技术和新仪器设备的推广应用，促进物探这门先进勘查技术在我国矿产资源开发中不断有突破性的进展，取得更丰硕的创新成果。

2 主要成果根据2009年—2010年的工作任务，开展了物探勘查新仪器装备和勘查方法技术发展的国际追踪研究，物探仪器的国产品牌化发展研究、技术培训与推广应用，以及开展地质大调查以来我国物探仪器研制与方法技术研究的成果总结和发展研究。

两年来完成的主要实物工作量有收集、查阅国内相关文献资料120份，整理成相应目录三份；收集、查阅和分析研究国内物探方法技术研究与应用单位及物探仪器生产厂家的相关资料，并整理出一份“国内外物探仪器装备总览”。

调研、收集、查阅、疏理地质大调查项目成果资料65份，对其经过整理、分析与研究，写出了概要性的成果总结资料汇编。

“成果总结资料汇编”涉及的主要内容有：新疆土屋矿区寻找深部矿勘查方法技术研究；对瞬变电磁法的方法技术研究与改进；被动源电磁法资料反演解释中地形影响问题；金属矿勘查中可控源音频大地电磁测深方法的研究与试验；用于金属矿勘查的物探新方法、新技术研究；PHV-1型轻便可控震源中试研究；隐伏金属矿勘查中被动源激电法的方法研究；内蒙古陈家杖子多金属矿区示范试验研究；内蒙北山地区阵列被动源电磁法面积测量；矿山干扰条件下电磁法探测与解释方法技术的研究；复杂地质条件下地球物理二、三维数据处理、解释与探测技术的研究；重磁三维数据处理与解释系统开发研究；具有自主版权的多功能电法勘探工作站的研制；起伏地形可控源音频大地电磁法、相位激电法二维正、反演方法技术研究和处理程序编制；全国岩石物性数据库建设；地一井TEM三维正、反演方法技术研究；直接用于野外现场实时钻孔、地质与地下物探数据的人机交互可视化处理与解释系统的研究；GDP多功能电法仪接收机前置抗干扰多极陷波放大器的研制;金属矿地下物探方法技术研究与示范；大透距无线电波仪和声波透视仪的研制与方法技术示范；地下物探综合工作站研究；东昆仑成矿带东段资源评价中井中物探方法技术研究与示范等。

本次成果梳理的地质大调查项目分为勘查地球物理新方法新技术的研究与试验；勘查地球物理新技术新方法示范、完善与推广应用以及系列物探仪器研发三大类。

由于航空地球物理勘查技术部分由中国国土资源航空遥感中心负责梳理并单独编写成果梳理报告。

本汇编只涉及地面和地下物探方法技术及其系列仪器研发部分的内容，按三大类分门别类地进行了整理。

新方法新技术研究与试验成果主要包括：地面轻便、大探测深度实用的多种电法、电磁法方法技术研究与试验；用于金属矿勘查的地震方法研究与试验；地下物探方法技术研究与试验等。

技术示范、完善与推广应用项目成果主要包括：地下物探方法示范、阵列MT方法示范与推广、电法勘探工作站完善与推广、物化遥综合解释系统完善与推广、普查型幅相仪系统方法技术研究与推广、瞬变电磁系统方法技术研究与推广、高温超导在瞬变电磁法中的应用技术研究与推广培训等。

系列物探仪器研发主要包括：大功率多功能电法系统、轻便普查型幅相仪、井中高精度质子磁力仪和三分量磁力仪、高温超导三分量磁强计、高精度重力仪、水压致裂地应力测量系统等。

这些项目成果总结主要涉及三大方面的内容：①针对隐伏矿地球物理勘查，通过方法研究与试验，取得了一批高水平快速、轻便、大探测深度实用物探技术成果，在资源勘查中获得较好的应用效果。

②新方法新技术的示范、完善与推广方面，一批具有良好基础的较完善的物探勘查技术与设备，面向基层勘查单位进行了推广，为地质调查和经济发展起到了技术支撑和引领作用。

③具有我国自主知识产权的新技术新设备的成功研发与推广应用，为我国复杂地形地质条件下的资源勘查提供了实用的探测手段。

3 物探方法技术发展研究3.1物探方法技术发展现状3.1.1物探方法技术的发展趋势与主要特征总体而言，物探方法技术的发展趋势是，理论不断完善，方法层出多样，仪器系统智能化、多功能化、集成化、网络化水平不断提高，资料处理精细化、解释自动化、软件集成化程度不断增强。

物探在地质填图、矿产勘查和水、工、环地质调查三大领域中已得到广泛的应用[118]。

物探方法技术的发展趋势与主要特征如表1所示。

表1 物探方法技术的发展趋势与主要特征应用领域发展趋势与主要特征区域地质调查任务是多目标、全方位的，手段是综合而优化集成的，成果是多参数、系列化、三维化、数字化的；将逐步由浅向深部了解地下地质情况；工作将由中比例尺向大比例尺发展。

矿产资源调查与勘查依靠高精度、高分辩率航磁和航空γ能谱测量以及地面轻便、多参数电法，并通过查证物探化探发现的各类异常进行找矿。

找矿的深度将逐步由浅向深处发展，由先找富矿而后逐步向找贫矿和由找单一矿向找综合、复合矿发展。

水工环地质勘查以航电、航放和某些地面电法为主，用不接地电磁法并配以核磁共振测量，开展对北方和西北城市及人口稠密区地下水漏斗的地球物理探测和动态监测；缺水区找水，对地下水开采和污染情况进行区域性监测；大型工程选址勘测；环境调查及地质灾害监测；土壤沙化、盐碱化调查、监测等。

新一代物探的主要特点是:拥有高分辨率、强识别能力、综合集成的方法系列，使用多参数、虚拟化的设备和智能化的解释系统，达到多目标应用、全方位服务的目的。

3.1.2物探方法技术最新发展1、航空地球物理探测技术航空地球物理探测技术取得突破性进展，主要有：（1）航空重力、重力梯度和张量测量技术逐渐成熟，开始应用于矿产、油气勘查。

（2）航磁从总场标量、标量梯度测量，发展到目前的分量（矢量）、张量测量。

（3）时间域航空电磁系统随着发射偶极矩不断增大，探测深度可达300m～600m。

（4）成像光谱技术日趋成熟，高光谱分辨率遥感数据逐步商业化，为区域矿产评价提供了新的工具。

“十一五”期间，我国已开展航空物探高新技术的研究。

正在实施的863计划重大项目“航空地球物理勘查技术系统”的主要研制内容包括：航磁多参量测量系统（梯度、三分量）、直升机时间域电磁测量系统（深度300m)、固定翼时间域电磁测量系统（深度500m)、航空伽马能谱测量系统、航空重力测量系统。

以上述系统为基础形成的新一代的航空物探综合站，将比目前的航空物探综合站具有参数更多、探测深度更大、分辨率更高的特点，将为我国的地质调查和深部找矿提供一种非常有效的技术手段。

2、地面物探方法技术（1）以“大深度多功能电磁探测技术与系统集成”为代表的多功能、多参数、大深度、高分辨率阵列电磁探测技术，正在进行实用化研究和推广应用工作，将提高矿产勘查的深度、效率和效果。

（2）具有自主知识产权的以特殊2n系列伪随机电流信号作为激励场源的“均匀广谱伪随机电磁测深技术”[122]，经部分矿区试验性应用取得了很好的效果。

该项技术具有效率高、成本低、数据可靠、信息丰富等优点,可以实现金属矿主动源频率域电磁法快速三维勘查。

（3）金属矿地震方法技术日益显示出在深部资源勘查中的潜在优势。

在岩矿石物性、反射数据处理、散射波研究取得了重要进展。

金属矿地震勘探是实现大深度、高精度资源勘查的主要手段之一。

目前正在建立具有我国自主知识产权的大深度金属矿地震探测技术系统，将为我国深部矿产勘查提供重要的技术手段。

（4）重、磁勘探技术随着GPS、电子技术的进步，在测量精度、数据容量、定位精度等方面均有较大的提高。

场源参数成像、三维正、反演技术已经步入实用化阶段。

（5）基于Windows的重、磁、电综合地球物理处理、解释和可视化软件系统及其电法综合工作站的成功建立，为矿产资源勘查提供了先进、便利和高效的工作平台。

3、地下物探方法技术地下物探（包括井中物探、坑道物探和测井）大大开拓了地下探测空间，引起了国内外的重视。

同其它先进国家相比，我国的地下物探技术基本上已形成系列，是一大特色。

地下物探最新研发成果有以下几项：（1）新开发的JW-5D型地下电磁波系统，降低了工作频率，加大了功率，并提供了井-地观测设备。

在井间电磁、声波层析成像硬件和软件的研究开发方面居国内领先地位。

（2）研制出具有自主知识产权、高技术含量的GJCX-1型高精度井中三分量磁力仪，并通过开展高精度井中三分量磁测应用示范研究，形成了一套完整的高精度井中磁测工作方法，使我国井中三分量磁测技术处于世界先进水平。