工程物探

依據工作空間的不同物探的分類(lèi)

  1、重力勘探
 
  重力勘查是通過(guò)觀(guān)測地球表面重力場(chǎng)變化解決地質(zhì)構造和找礦問(wèn)題的一種物探方法。
 
  基本理論是牛頓的萬(wàn)有引力定律。實(shí)驗表明,在地球周?chē)臻g,自由落體的速度是遞增的,這個(gè)遞增率稱(chēng)為重力加速度。而且在地球周?chē)臻g的同一個(gè)點(diǎn)上,所有物體的重力加速度是相同的。然而,地球上各點(diǎn)的重力加速度并不相同,因為地球并非是均勻的同心殼層結構的理想球體,重力加速度的大小隨觀(guān)測時(shí)間、地點(diǎn)的不同而有差異,這種差異主要取決于測點(diǎn)的緯度、高度、周?chē)匦纹鸱?、地球的潮汐及地球內部密度分布等五個(gè)因素,五個(gè)因素中最后一個(gè)因素對地質(zhì)勘查才有意義。
 
  在重力測量中,不是測量重力本身,而是測量它的加速度,這是因為重力與測量時(shí)所用物體的質(zhì)量有關(guān),而重力加速度無(wú)關(guān),人們習慣上把重力加速度簡(jiǎn)稱(chēng)為“重力”。
 
  在國際單位制(SI)中,重力勘查的單位為10-5m/s2(毫伽),以往資料(克.厘米.秒制)(CGSM)中,為mgal(毫伽)。  地面上觀(guān)測的g-地球正常的g=重力異常。 重力按其任務(wù)可分為區域重力、大比例尺重力。
 
  2、磁法勘探
 
  磁法勘探是一種應用最早、最成熟、輕便、效率高、成本低、適用性強的物探方法。它是通過(guò)觀(guān)測研究天然地磁場(chǎng)的空間分布規律及其變化來(lái)解決與鐵磁性物質(zhì)(鐵、鎳、鈷、磁鐵礦、磁黃鐵礦、鈦磁鐵礦)有關(guān)的地質(zhì)找礦問(wèn)題的物探方法。
 
  磁法勘探目前多使用電子磁力儀,觀(guān)測研究的磁參量是△T,其次是它的垂向梯度TH與水平梯度TX?!鱐是觀(guān)測點(diǎn)處地磁場(chǎng)總強度T的絕對值與該點(diǎn)正常地磁場(chǎng)T0的絕對值的模量差
 
  △T=ㄧTㄧ-ㄧT0ㄧ
 
  磁測的單位是nT(納特),與過(guò)去常用的CGSM制單位γ(伽馬)大小相等。
 
  磁測可按工作區域分為航空磁測、地面磁測和井中磁測?,F在提出的高精度磁測的觀(guān)測總精度是<5nT。
 
  3、電法勘探  電法勘探是以地殼中巖、礦石的電、磁學(xué)性(如導電性、極化性、導磁性、介電性)空間和時(shí)間的分布規律研究地質(zhì)構造和找礦的一組物探方法。  電法的方法很多,分類(lèi)復雜,按產(chǎn)生電磁場(chǎng)原因分兩大類(lèi):
 
  ⑴直流電法(傳導類(lèi)電法)  通過(guò)接地電極觀(guān)測由人工或天然場(chǎng)源在大地中因傳導作用差異產(chǎn)生異常電流場(chǎng)的一組方法。
 
  ①電阻率法
 
  包括中間梯度法、電剖面法(聯(lián)合剖面法、對稱(chēng)四極法、偶極剖面法)、電測深法。觀(guān)測電阻率。
 
  ②充電法   觀(guān)測電位(V)或電位梯度(△V)。
 
  ③激發(fā)極化法(激電)
 
  包括激電中間梯度法、激電測深法。觀(guān)測極化率(ηs)(%)、充電率(MS)(毫秒)。
 
  ④自然電場(chǎng)法(自電)
 
  觀(guān)測電位(V)或電位梯度(△V)。
 
  ⑵交流電法(感應類(lèi)電法)
 
  是以巖、礦石導電性和導磁性差異為基礎,觀(guān)測人工或天然場(chǎng)源在大地中由電磁感應作用在地層中產(chǎn)生的渦流場(chǎng)或其異常電磁場(chǎng)的一組方法。其特點(diǎn)是研究利用與地質(zhì)體有關(guān)的交變電磁場(chǎng)的建立、分布、傳播特點(diǎn)和規律進(jìn)行找礦和解決某些地質(zhì)問(wèn)題。交流電法利用的場(chǎng)源有人工或天然場(chǎng)源,利用的參數有介電常數(ε)、磁導率(μ)、電導率(σ)等。測量的參數有視電阻率、復電阻率、視頻散率;電磁場(chǎng)的相位、實(shí)分量、虛分量、傾角等。
 
  電磁法基于宏觀(guān)的電磁場(chǎng)理論,以麥克斯韋方程組為理論基礎,利用多種頻率諧變電磁場(chǎng)或不同形式的周期性脈沖電磁場(chǎng)為激發(fā)源,研究地下空間電性變化而產(chǎn)生的異常電磁場(chǎng)。研究多頻率諧變電磁場(chǎng)的方法稱(chēng)“頻率域電磁法”, 研究周期性脈沖電磁場(chǎng)的方法稱(chēng)“時(shí)間域電磁法”。電磁法在空中、地面、井中均可進(jìn)行,方法有15種之多,不一一介紹,下面僅介紹與找礦有關(guān)并常用的兩種方法。
 
  ①瞬變電磁法(TEM)
 
  屬于時(shí)間域電磁法,它是利用不接地的回線(xiàn)或線(xiàn)源向地下發(fā)送一次脈沖電磁場(chǎng),在一次電磁場(chǎng)的激勵下,地下導體內部受感應產(chǎn)生渦旋電流;在一次脈沖電磁場(chǎng)的間歇期間,渦旋電流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)不會(huì )隨一次場(chǎng)消失而消失,即有一個(gè)瞬變過(guò)程,利用線(xiàn)圈或接地電極觀(guān)測二次磁場(chǎng),研究其與時(shí)間的變化關(guān)系,從而確定地下導體的電性分布結構及空間形態(tài)。
 
  該方法能較準確地確定地質(zhì)體的傾向、埋深、走向等。由于具有測深功能、靈活方便、工作效率較高,已廣泛用于尋找隱伏銅多金屬礦的勘查中。
 
  ②可控源音頻大地電磁法(CSAMT)
 
  它是有限長(cháng)接地導線(xiàn)電流源向地下發(fā)送不同頻率的交流電流,在地面一定范圍內測量正交的電磁場(chǎng)分量,計算卡尼亞電阻率及阻抗相位,達到探測不同深度地質(zhì)目標體的一種頻率域電磁測深方法。  該方法具有探測深度大,可達2km,采集的信號比較強,異常解釋的定位比較準確等優(yōu)點(diǎn),目前在探測較深地質(zhì)體時(shí)得到廣泛的應用。使用的儀器主要有V8、GDP—32等先進(jìn)的多功能電法儀。
 
  4、地震勘探
 
  利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內傳播規律來(lái)勘探地下的地質(zhì)情況的一種方法。
 
  在地面某處激發(fā)的地震波向地下傳播時(shí),遇到不同彈性的地層分界面會(huì )產(chǎn)生反射波或折射波返回地面,用地震儀可以記錄這些波,分析其特點(diǎn),如波的傳播時(shí)間、振動(dòng)形態(tài)等,通過(guò)專(zhuān)門(mén)的計算與處理,能較準確的確定界面的深度與形態(tài),判斷地層或巖體的巖性,確定油氣或其他礦產(chǎn)的富集區及解決水文工程地質(zhì)問(wèn)題。
 
  可分為反射波法、折射波法、瑞雷波法。又可分為高分辨率的淺層地震勘探(幾米—幾百米)和深地震勘探(幾十公里—到達莫氏面和上地幔的深度)。
 
  5、放射性勘探
 
  利用儀器測量介質(zhì)中天然和人工核輻射場(chǎng)(射線(xiàn)強度、射氣濃度)的變化規律,從而達到找礦和解決其他地質(zhì)問(wèn)題的一組方法。  放射性勘探深度可達到幾百米??煞至箢?lèi):γ測量、氡氣測量(射氣測量)、中子測量(210PO測量)、χ射線(xiàn)測量、α卡測量、α徑跡測量等。應用于找放射性礦床、地熱、地震的活斷裂、多金屬礦產(chǎn)、煤田等。
 
  (二)物探方法的優(yōu)缺點(diǎn) 物探方法的優(yōu)點(diǎn)是:
 
  1、不僅可以了解地表或近地表的地質(zhì)現象,還可以獲得深部地質(zhì)信息,因而所反映地質(zhì)現象的深度大,范圍寬,探測深度可以從幾十公分到幾百公里。
 
  2、物探可以獲得多種物理參數的數據和豐富的地質(zhì)信息,因此,它是現代礦產(chǎn)勘查不可缺少的手段,也是深部地質(zhì)調查的基本方法,在工程勘察與檢測,地下水、環(huán)境地質(zhì)調查,考古等領(lǐng)域也有廣泛的應用。
 
  3、物探科技含量較高,而且比較容易吸收和引進(jìn)現代科技的最新成果,因而是一種經(jīng)濟而快速的地質(zhì)勘查方法。
 
  物探方法的缺點(diǎn)是:
 
  1、物探異常的數學(xué)解釋和地質(zhì)解釋存在多解性。
 
  2、目前,除了用磁法找磁鐵礦,放射性方法找鈾礦外,物探方法一般情況下都不能用于直接找礦。在區域礦產(chǎn)調查和預查階段,主要用于研究成礦環(huán)境和控礦因素,在礦產(chǎn)勘查階段是以研究成礦地質(zhì)背景和與成礦有關(guān)的地質(zhì)因素為主,實(shí)現間接找礦。
 
  (三)物探應用前提條件
 
  1、直接或間接勘查的對象與圍巖存在某種物理性質(zhì)的差異。
 
  2、勘查的對象具有一定的規模和適當的深度,即以現有的方法技術(shù)和儀器設備能觀(guān)測到或分辨出異常。
 
  3、能從工作地區干擾因素(表層巖性不均勻,地形起伏,人文噪聲)引起的異常中,區分出勘查地質(zhì)體異常。