Question

勘查技术工程学的分支学科

Answer 1

应用地球物理学可视为地球物理学（Geophysics）的一个分支学科，是利用物理学的理论和方法研究地球的科学。地球物理学通常分为理论地球物理学（Pure Geophysics）和应用地球物理学（Applied Geophysics）两个分支学科，前者主要研究地球运动的动力学机制和各种地球物理现象产生的原因，如地球磁场，地球重力场，天然地震等产生的原因，基础性强，并侧重于从全局上研究地球以及地球和其他星球的相互作用与影响。就对地球的研究而言，地壳、地幔、地核和地球大气层都是它的研究对象。后者则着重各种地球物理场对地质勘查的应用，注重经济效益，且研究范围多局限在地壳或地壳的近地表部分（包括水圈和生物圈）。虽然研究范围比较小，但却十分重要，因为人类的生活和生产活动直接与地球的这一部分有关。当然，理论地球物理和应用地球物理并不是截然分开的，它们相互存在着联系与交叉，理论地球物理学必定是勘查技术工程学的相关性基础学科之一。根据应用地球物理学的上述特点与联系，我们可以把应用地球物理学定义为：通过对地球物理场（属性）的观测和解释，确定地下物质的性质、状态和结构，为资源、能源勘查、岩土工程和环境保护等经济和社会发展目标服务的科学技术。

被观测的地下介质的物理属性有介质的密度、磁性、电性、弹性、放射法和温度等参数。根据所研究和利用的物理属性参数的不同，应用地球物理学形成了众多的学科分支，常用的有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、核法（或放射性法）勘探、地热测量等等。根据应用范围的不同又划分有矿产地球物理、石油地球物理、工程地球物理、水文地球物理、环境地球物理、城市地球物理和海洋地球物理等学科分支。人们还按测量位置的不同把应用地球物理又分为地面地球物理、航空地球物理和井下地球物理等。应用地球物理的学科分支及应用范围详见图0-2。每一种地球物理勘探方法都有自身的特色和适用范围，在应用时要依照勘查目标和条件选择不同的地球物理方法或不同方法的组合。表0-1列举了一些地球物理方法的主要应用范围。

图0-2 应用地球物理学以及学科分支

应用地球化学是利用组成地球物质的化学性质、化学元素的分布、共生组合及其变化规律来研究和探测地下奥秘，为自然资源勘探、生态环境保护、工程建设和基础地质研究等服务的应用科学和技术。应用地球化学又称勘查地球化学（Exploration Geochemistry，Geochemical Prospecting），按勘查方法分类有岩石地球化学勘查、土壤地球化学勘查、水地球化学勘查、气体地球化学勘查、生物地球化学勘查等学科分支。按应用领域可分为固体矿产地球化学勘查，水资源地球化学勘查，煤、石油和天然气地球化学勘查，工程地球化学勘查，农业地球化学勘查和环境地球化学勘查等等。应用地球化学及其学科分支请参看图0-3。

表0-1 地球物理方法的主要应用范围

钻掘工程通过钻探和槽探直接获取地下信息和开发地下资源。它是勘查技术工程的重要分支学科。水井、矿井、油气井、工程探井、科学考察钻井、坑探与槽探等等，都是钻掘工程的主要方法和应用范围。同时它还为地球物理和地球化学勘探提供便利条件，可形成更精确、直接的井下地球物理和地球化学勘查方法。由于钻掘工程除了勘查的功能外，在生产和开发中还担负着更重要的任务，并涉及相当多的机电工程、工艺和材料学等问题，因此本教材未包括这一学科的内容。但从人们的习惯而言，钻掘工程应纳入勘查技术工程的范畴。

遥感技术是利用离地面一定高度的飞行器上的传感器和观测设备对地球表面进行观测并对结果进行解释和应用的新兴科学技术。早期利用航空摄影，从航空照片上分析判别地表出露的岩层、构造及其他地物目标。直至今日，这种方法仍在适宜的地区有效地使用。自上世纪60年代以来，人造地球卫星逐渐成为遥感观测的主要工作平台，特别是地球资源卫星的发射使遥感技术得到了更快的发展和更广泛的应用。我国也成为能够发射地球资源卫星的少数国家之一。卫星携带的遥感设备有时采用对重力场、磁场、电场及其他物理场敏感的传感器，比较常用的是接收自地球表面辐射的电磁场。电磁遥感可分为被动法（Passive）和主动法（Active）两种，被动法较普遍。被动法所观测的电磁能量由太阳发射到地球，经地球反射到空中再被卫星上的传感器接收。被动法所用的电磁波最有意义的频带位于可见光谱和红外光谱范围，其波长为0.3μm至3 cm。

图0-3 应用地球化学及其学科分支

除遥感技术外，在其他勘查技术方法中也可分为被动法和主动法。例如在应用地球物理方法中，凡采用人工场源的勘查方法均为主动法，如地震勘探、直流电法、激发极化、人工放射法、探地雷达等等，被动法（或称无源法）有重力场、磁场法、自然电位法、无源地震法、天然放射性方法等等，被动法利用的是自然场源。从经济、效率和效果考虑，两种方法各有优缺点，应根据实际情况确定。