Question

物探方法的特点

Answer 1

物探相对于其他勘查方法有如下一些特点。

1）方法应用上有“三多”。一是多参数（找水、找矿等可分别应用几种乃至十几种参数，如电性测量方法中就有电阻率、极化率、激发比、半衰时、衰减时、偏离度、含水因素等）。二是多功能（既能找矿，也能找水、找石油，还可用于工程检测、岩土力学测定等）。三是多系列（对于不同的探测目标物，有不同的方法组合系列。如找水时对基岩裂隙水、承压水、淡咸水等分别采用不同的物探方法组合方案）。

2）仪器设备上有“三高”。一是高灵敏度（观测灵敏度，大都提高成百上千倍。如电测技术测量由毫伏级向微伏级发展，磁测技术观测已由纳特单位提高至毫纳特单位等）。二是高分辨率（测量分辨率都大大提高，其中地震技术的分辨率达米级、探地雷达达厘米级等）。三是高精度（测量精度皆由低精度和中等精度向高精度进展，已开始推广高精度磁测、高精度重力测量技术等）。

3）资料成果上有“三优”。一是优化信息（观测数据收录后，都可以经过多种校正、提取、预处理，使有用信息优化）。二是优化推断（为进行解释推断用的数据处理软件，包括正演计算与反演计算的软件已编制出数百种，可针对不同的实际情况灵活选用）。三是优化显示（成果图示至关重要，图形图像处理系统将逐步推广，三维图像也将在物探技术成果中应用）。

各类物探方法都具有透视性、效率高、成本低等优点，但也具有局限性、条件性、解释结果多解性的缺点。在实际工作中，运用综合物探方法最大限度地发挥了各方法的优点，克服各自的缺点，可提高物探工作的地质效果，为水文地质勘查、地下水探测提供客观反映地质结构的可靠资料。

1）透视性。物探方法是通过观测地下地质体在地面产生的物理场空间分布规律，来推断地质情况，达到地质探查的目的。相对于用肉眼观察和钻探手段了解地质深部构造来说，它显然有类似透视性质的特点。

在水文物探中，常用的自然电场方法、声频大地电场法、地热法和磁法都是测量天然场的被动源方法。深部构造的电流场，通过覆盖表层物质的媒介作用而被探测到；深部结构的地下磁性体的磁场能穿过表层，被地面的物探仪器观测到。除这些天然场方法外，大量使用的是由人工激发的物理场（主动源）进行探测的方法。在水文物探中，主要采用电法勘探，它可从不同方向、不同范围，由远及近，由浅入深对地下存在电性差异的地质体进行探测，从而获得地下地质构造和地下水分布填图的效果，并由此指导勘探工程的布置，最大限度地减少昂贵的勘探工作量。同时，可直接布设水源井钻孔位置，有效地提高找水和成井的准确度。

2）效率高。常规的地质勘探手段，在各类比例尺的水文地质普查、勘查和勘探中，总要按相应的比例尺和一定的网度钻孔勘探；除了劳动强度大、成本高外，还很费时间，一个钻孔的施工，少则几天，多则一个月甚至更长时间。按相应比例尺和一定网度进行物探工作，每个物理观测点一般只需几秒至几分钟，就是电测深点最多也只需几十分钟观测；而且安装轻便，机动性强，成本低。由此可见，高效率、低成本的物探方法在水文地质普查、勘查和水源勘探中的广泛应用，是实现水文地质工作现代化的重要方面。

3）条件性。各类物探方法的应用，都必须具备充足的前提和条件。否则，会造成人力、物力、财力的浪费。其条件主要如下。

a.物性差异。被探测对象与围岩必须有明显的物性差异；没有物性差异，就不能产生地球物理异常；没有地球物理异常，则无法开展物探工作。

b.勘探深度。被探测对象的规模与埋深比不能太小。即便被勘探地质体与围岩有很大的物性差异，其规模相对埋深太小，场强随距离的加大而衰减，使得在地面测量的场强度可能无法被物探仪器探测到。

c.干扰因素。目标地质体产生异常，其他不同地质体若有相同的物性特征，也会产生类似异常被探测到而形成干扰，使物探资料分析与解释复杂化。这也属于“多解性”。

从以上3个方面的物探条件来看，物探方法的确具有很大的局限性。在复杂地质条件下地下水探测中，要努力搞清工作区的地质情况、物性特征、干扰水平，在诸条件具备时应大胆地应用多种物探方法；另一方面应加强开发分辨能力高、探测深度大、抗干扰能力强、适应范围广的新型探测仪器。

4）多解性。

a.产生物理场异常的地质体不唯一。如前述“干扰因素”中阐述，不同地质体，由于有相同的物（电）性特点，反映为同一异常物（电）性层；同一地质层，由于湿度、颗粒等因素不同而反映为几个不同异常物（电）性层，从而给资料分析、解释带来很大难度。在山区地下水探测和地热勘探中，地质条件往往都比较复杂，加之地形条件和接地条件差的影响，很多地质任务用单一的物探方法去区分异常很困难。只有采用综合物探方法，综合研究各方面资料，才能在一定程度上得以解决这个问题。

b.异常体参数定量推断不唯一性。比如常规电阻率方法的电测深三层断面的定量解释中存在的等值现象。当中间层厚度太大时，对H型和A型曲线存在纵向电导S₂（S₂＝h₂/ρ₂）等价现象，对K型和Q型曲线存在横向电阻T₂（T₂＝h₂ρ₂）等价现象，而使定量解释得不到h₂的单解值。只有在掌握中间层电阻率ρ₂的条件下，才可以得到h₂单值的解答。由于物性资料带有一定误差，这种所谓确定的解答也是相对的。有时电测深资料定量解释的误差达到20％～50％。

物探工作的最终目的是通过得到的地下物质体物性信息，分析解释为地质结论、地质成果。物探资料的定性分析和定量解释准确与否，一方面靠先进的、科学的分析解释方法；另一方面在很大程度上依靠分析者的经验。这个经验一般有两种：分析者本身在实践工作中长期积累总结出来的“直接经验”，他人在工作中总结出来的“间接经验”。因此，在复杂的地质条件下的地下水探测中，如何从“多解”中获取正确的“单一解”，并由此总结出不同地质条件下物探找水的规律是很重要的。激电半衰减时和偏离度找水方法的应用，综合物探方法的应用，数理统计回归分析法及其他新参数的应用，为提高资料定性分析、定量解释的可信度和准确率起了重要作用。

由于物探方法存在着“条件性”和“多解性”的缺点，在实际工作中应注意以下几个问题：

a）应用各种物探方法时都必须具有一定的地球物理前提——勘探对象与围岩之间存在一定的物性差异。这种差异越大，物探异常反映愈明显，解释的结果可靠性愈大。

b）被探测对象相对于埋深应具有一定规模，这样它所引起的地球物理场的改变较明显，才能用物探仪器在地表观测到，并能够从各种干扰因素中把有用异常识别出来。

c）由于仪器、地电条件、解释方法等多方面的限制，单一物探方法往往具有一定的局限性，因而要注意采用综合物探手段取得多种参数，互相对比、互相验证，才能取得较为确切的地质结论。

d）对物探资料进行解释时，要坚持从定性到定量、从已知到未知、反复解释反复认识的原则，这样才能取得较好的解释结果。