物探的常用方法

① 物探方法有哪幾大類

這問題也問？

② 物探方法的特點

物探相對於其他勘查方法有如下一些特點。

1）方法應用上有「三多」。一是多參數（找水、找礦等可分別應用幾種乃至十幾種參數，如電性測量方法中就有電阻率、極化率、激發比、半衰時、衰減時、偏離度、含水因素等）。二是多功能（既能找礦，也能找水、找石油，還可用於工程檢測、岩土力學測定等）。三是多系列（對於不同的探測目標物，有不同的方法組合系列。如找水時對基岩裂隙水、承壓水、淡鹹水等分別採用不同的物探方法組合方案）。

2）儀器設備上有「三高」。一是高靈敏度（觀測靈敏度，大都提高成百上千倍。如電測技術測量由毫伏級向微伏級發展，磁測技術觀測已由納特單位提高至毫納特單位等）。二是高解析度（測量解析度都大大提高，其中地震技術的解析度達米級、探地雷達達厘米級等）。三是高精度（測量精度皆由低精度和中等精度向高精度進展，已開始推廣高精度磁測、高精度重力測量技術等）。

3）資料成果上有「三優」。一是優化信息（觀測數據收錄後，都可以經過多種校正、提取、預處理，使有用信息優化）。二是優化推斷（為進行解釋推斷用的數據處理軟體，包括正演計算與反演計算的軟體已編制出數百種，可針對不同的實際情況靈活選用）。三是優化顯示（成果圖示至關重要，圖形圖像處理系統將逐步推廣，三維圖像也將在物探技術成果中應用）。

各類物探方法都具有透視性、效率高、成本低等優點，但也具有局限性、條件性、解釋結果多解性的缺點。在實際工作中，運用綜合物探方法最大限度地發揮了各方法的優點，克服各自的缺點，可提高物探工作的地質效果，為水文地質勘查、地下水探測提供客觀反映地質結構的可靠資料。

1）透視性。物探方法是通過觀測地下地質體在地面產生的物理場空間分布規律，來推斷地質情況，達到地質探查的目的。相對於用肉眼觀察和鑽探手段了解地質深部構造來說，它顯然有類似透視性質的特點。

在水文物探中，常用的自然電場方法、聲頻大地電場法、地熱法和磁法都是測量天然場的被動源方法。深部構造的電流場，通過覆蓋表層物質的媒介作用而被探測到；深部結構的地下磁性體的磁場能穿過表層，被地面的物探儀器觀測到。除這些天然場方法外，大量使用的是由人工激發的物理場（主動源）進行探測的方法。在水文物探中，主要採用電法勘探，它可從不同方向、不同范圍，由遠及近，由淺入深對地下存在電性差異的地質體進行探測，從而獲得地下地質構造和地下水分布填圖的效果，並由此指導勘探工程的布置，最大限度地減少昂貴的勘探工作量。同時，可直接布設水源井鑽孔位置，有效地提高找水和成井的准確度。

2）效率高。常規的地質勘探手段，在各類比例尺的水文地質普查、勘查和勘探中，總要按相應的比例尺和一定的網度鑽孔勘探；除了勞動強度大、成本高外，還很費時間，一個鑽孔的施工，少則幾天，多則一個月甚至更長時間。按相應比例尺和一定網度進行物探工作，每個物理觀測點一般只需幾秒至幾分鍾，就是電測深點最多也只需幾十分鍾觀測；而且安裝輕便，機動性強，成本低。由此可見，高效率、低成本的物探方法在水文地質普查、勘查和水源勘探中的廣泛應用，是實現水文地質工作現代化的重要方面。

3）條件性。各類物探方法的應用，都必須具備充足的前提和條件。否則，會造成人力、物力、財力的浪費。其條件主要如下。

a.物性差異。被探測對象與圍岩必須有明顯的物性差異；沒有物性差異，就不能產生地球物理異常；沒有地球物理異常，則無法開展物探工作。

b.勘探深度。被探測對象的規模與埋深比不能太小。即便被勘探地質體與圍岩有很大的物性差異，其規模相對埋深太小，場強隨距離的加大而衰減，使得在地面測量的場強度可能無法被物探儀器探測到。

c.干擾因素。目標地質體產生異常，其他不同地質體若有相同的物性特徵，也會產生類似異常被探測到而形成干擾，使物探資料分析與解釋復雜化。這也屬於「多解性」。

從以上3個方面的物探條件來看，物探方法的確具有很大的局限性。在復雜地質條件下地下水探測中，要努力搞清工作區的地質情況、物性特徵、干擾水平，在諸條件具備時應大膽地應用多種物探方法；另一方面應加強開發分辨能力高、探測深度大、抗干擾能力強、適應范圍廣的新型探測儀器。

4）多解性。

a.產生物理場異常的地質體不唯一。如前述「干擾因素」中闡述，不同地質體，由於有相同的物（電）性特點，反映為同一異常物（電）性層；同一地質層，由於濕度、顆粒等因素不同而反映為幾個不同異常物（電）性層，從而給資料分析、解釋帶來很大難度。在山區地下水探測和地熱勘探中，地質條件往往都比較復雜，加之地形條件和接地條件差的影響，很多地質任務用單一的物探方法去區分異常很困難。只有採用綜合物探方法，綜合研究各方面資料，才能在一定程度上得以解決這個問題。

b.異常體參數定量推斷不唯一性。比如常規電阻率方法的電測深三層斷面的定量解釋中存在的等值現象。當中間層厚度太大時，對H型和A型曲線存在縱向電導S₂（S₂＝h₂/ρ₂）等價現象，對K型和Q型曲線存在橫向電阻T₂（T₂＝h₂ρ₂）等價現象，而使定量解釋得不到h₂的單解值。只有在掌握中間層電阻率ρ₂的條件下，才可以得到h₂單值的解答。由於物性資料帶有一定誤差，這種所謂確定的解答也是相對的。有時電測深資料定量解釋的誤差達到20％～50％。

物探工作的最終目的是通過得到的地下物質體物性信息，分析解釋為地質結論、地質成果。物探資料的定性分析和定量解釋准確與否，一方面靠先進的、科學的分析解釋方法；另一方面在很大程度上依靠分析者的經驗。這個經驗一般有兩種：分析者本身在實踐工作中長期積累總結出來的「直接經驗」，他人在工作中總結出來的「間接經驗」。因此，在復雜的地質條件下的地下水探測中，如何從「多解」中獲取正確的「單一解」，並由此總結出不同地質條件下物探找水的規律是很重要的。激電半衰減時和偏離度找水方法的應用，綜合物探方法的應用，數理統計回歸分析法及其他新參數的應用，為提高資料定性分析、定量解釋的可信度和准確率起了重要作用。

由於物探方法存在著「條件性」和「多解性」的缺點，在實際工作中應注意以下幾個問題：

a）應用各種物探方法時都必須具有一定的地球物理前提——勘探對象與圍岩之間存在一定的物性差異。這種差異越大，物探異常反映愈明顯，解釋的結果可靠性愈大。

b）被探測對象相對於埋深應具有一定規模，這樣它所引起的地球物理場的改變較明顯，才能用物探儀器在地表觀測到，並能夠從各種干擾因素中把有用異常識別出來。

c）由於儀器、地電條件、解釋方法等多方面的限制，單一物探方法往往具有一定的局限性，因而要注意採用綜合物探手段取得多種參數，互相對比、互相驗證，才能取得較為確切的地質結論。

d）對物探資料進行解釋時，要堅持從定性到定量、從已知到未知、反復解釋反復認識的原則，這樣才能取得較好的解釋結果。

③ 工程物探的常用工程物探方法及特點

①電法勘探：包括電測深法、電剖面法、高密度電法、自然電場法、充電法、激發極化法、可控源音頻大地電磁測深法、瞬變電磁法等；
②探地雷達：可選擇剖面法、寬角法、環形法、透射法、單孔法、多剖面法等；
③地震勘探：包括淺層折射波法、淺層反射波法和瑞雷波法；
④彈性波測試：包括聲波法和地震波法。聲波法可選用單孔聲波、穿透聲波、表面聲波、聲波反射、脈沖回波等；地震波法可選用地震測井、穿透地震波速測試、連續地震波速測試等；
⑤層析成像：包括聲波層析成像、地震波層析成像、電磁波吸收系數層析成像或電磁波速度層析成像等；

④ 預備知識一 物探方法分類和特點

任務描述

（1）了解物探基本概念和物探的本質；

（2）學習物探分類方法和主要用於環境與工程地質的物探方法；

（3）了解物探在環境與工程地質中的應用。

通過觀察和研究各種地球物理場的變化來解決地質問題的一種勘查方法稱為地球物理探測，簡稱物探。所謂地球物理場，是指存在於地球內部及其周圍的、具有物理作用的物質空間。例如，地球內部及其周圍具有重力作用的物質空間，稱為重力場；天然或人工建立的具有電（磁）力作用的物質空間，稱為電（磁）場；質點振動傳播的物質空間，稱為彈性波場等。因組成地殼的不同，岩土介質往往在密度、彈性、電性、磁性、放射性及導熱性等方面存在差異，這些差異將會引起相應的地球物理場在空間（或時間）上的局部變化，這種變化稱為地球物理異常。物探就是通過專門的儀器，觀測這些地球物理異常，取得它們的分布及形態等有關地球物理資料，然後結合已知地質資料進行分析研究，推斷地下地質構造，或確定岩土介質的性質，從而達到解決地質問題的目的。

環境與工程物探是用於工程地質、水文地質及環境地質有關問題的一套地球物理勘查方法。

物探方法較早用於水文地質勘探，主要任務是尋找地下水。隨著人們環境保護意識的加強和環境保護工作的快速發展，環境地球物理的研究和應用正處於一個蓬勃興起的階段，地球物理方法在環境保護、環境監測和治理中發揮著重要作用，其應用將越來越廣。合理尋找可用於工農業生產和生活需要的地下水，也是環境地球物理探查工作的一項重要任務。

工程物探，也就是在工程中所用的物探方法。由於現代化建設需要對地質情況進行探查，物探比鑽探等其他直接的探查手段更具有快速、經濟的優點，有些探查需無損探測，這些使物探方法在工程建設中大量應用而逐漸形成了一套地球物理勘查方法。

環境地球物理探查和工程地球物理探查工作在方法應用上有許多共性，也有交叉，故本書將環境與工程物探放在一起討論。

環境與工程物探就是以岩土、建材等物理介質的性質（密度、電性、磁性、彈性、放射性、熱傳導性等）之間的差異為基礎，通過觀測和研究各種天然和人工的地球物理場的空間和時間分布規律，以解決環境和工程問題的一類探測方法。

環境與工程物探方法種類很多，探測工作主要應用彈性波法和電法類方法，核物探和其他方法也有應用。

電法是最豐富多彩的一類方法。直流電法除了傳統的電測深、電剖面法外，近年來，高密度電法從理論到應用都有很好的進展。它採用在剖面上布置小間距的多個電極並進行快速採集，通過資料整理，可變換成多種裝置形式，並作剖面上不同深度或平面成圖，提高了解析度；某些新的裝置形式增大了它的探查能力，如用於探查溶洞洞穴頂底深度的五級縱軸測深法、可探測幾十米深度內的厚幾十厘米薄層的微分電測深法等。滲透電場法，在探查水庫、水壩漏水及地下水流向方面效果良好，但近年來應用較少，有必要重新提及。激發極化法，在探查地下水方面它是具有特效的方法，目前多用時間域法，並利用不同性質含水層在不同大小的激發電流時有不同的激發極化能力的特點，發展出二次時差法。

電磁法除較早使用的甚低頻法、音頻大地電場法、頻率測深法和多頻地面電磁法外，瞬變電磁法開始嶄露頭角。利用鑽孔無線電波透視作孔間岩體的視吸收系數剖面進行岩溶探查，是使用較廣的有效方法。近年來，探地雷達越來越引起人們的關注，它在淺層探查岩溶方面的前景良好。此外，地下管網探查的許多儀器和方法，也是以電磁法為基礎的。激發極化法頻率域的方法在探查地下水方面也有好的實例，如雙頻或多頻激發極化法展現了良好的前景。

彈性波法中折射波法和反射波法仍是主要方法，淺層橫波反射法等高解析度方法受到人們重視。為提高解析度，並能在現場及時提交成果，近年來又出現了陸上極小偏移距高寬頻反射連續剖面法（陸地聲吶）；在港口碼頭、橋位、海底和江底堆積層及淤積等的探查方面，淺地層剖面法等電聲方法發揮了作用；聲波法在岩體探查、岩土物理力學參數測定、混凝土構築物質量檢測等方面得到了廣泛應用；面波勘探、鑽孔透射CT、跨孔法也是有特效和前景的方法。其中穩態和瞬態法面波勘探，利用瑞雷波的頻散以及面波波長與深度相關的特點，在淺層勘探和洞穴探查方面的實踐中效果良好，正受到人們的青睞；在樁基檢測方面，利用反射波的動力學和運動學特徵，形成了各種專用方法；應當指出，利用波的動力學特徵，在工程物探中越來越顯現出必要性，在判斷被測岩層的含水性、漿砌片石擋牆的漿砌質量和混凝土質量樁測等方面都有應用成功的經驗；利用天然微震，測量場地地基振動頻譜及卓越周期，也是建築工程勘查的內容之一。

核物探也是內容較豐富的方法，環境及工程地質工作中常利用的是其中的放射性測量方法。在地質勘查中，γ測量、α卡法、α杯法、氡氣測量等是地質填圖、查找斷裂構造的常用方法；用於對γ量子和熱中子的吸收或散射，反映了物質的質量和含水量、含氫量，因此是工程質量檢測的好方法之一，在混凝土質量無損檢測、填土碾壓質量檢測、瀝青路面質量檢測等方面得到廣泛應用。

其他方法如高精度磁測、高精度重力測量在地質填圖、查找構造和洞穴、人工埋設物、考古方面均有成功的應用；地溫測量在地熱找水工作中大量應用；遙感在工程選址、查找構造、滑坡和泥石流等不良地質的動態監測等方面是有效的好方法；利用遠紅外攝影和攝像查找松動岩石、結構物裂縫和出水點等方面，近幾年已引起工程界的注意；測井以及靜力觸探和物探測井技術相結合的技術，在環境及工程物探中應是一個重要的應用內容，但我國在這方面的應用和開發不夠，應引起重視。

環境及工程物探工作通常有以下特點：

1）大部分的對象是淺、小的物體。探查深度從幾十厘米到幾十米，要求探查的解析度高、定量解釋精度高。

2）不僅要求查清探查對象的分布規律，還往往要求查明單個對象（如溶洞）的空間位置。

3）與環境工程地質工作結合緊密。探查資料往往用於設計或施工，時間上銜接緊，這常常使得探測結論能及時得到驗證和反饋，對工作結論要求高。

4）探查對象復雜。淺、小的物體規律復雜，近地的地質條件也不均勻，沿水平方向和鉛垂方向的各向異性嚴重，甚至物性參數出現連續漸變的情況，給資料的定性定量解釋帶來許多困難。

5）要解決的環境問題較多的集中在工業中心和大城市，所以往往受到人為雜訊的干擾。如地下管道（線）、電纜、高壓線、鐵路等引起的磁干擾、電磁干擾、工業交通振動的干擾，因此需要採取相應的有效措施壓制各種干擾。另外，環境調查中野外作業空間（范圍）通常較小，這就要求物探方法具有抗干擾性和靈活性。

目前，環境與工程物探主要應用於以下方面：

1）區域性地質調查。其目的是為地區（城市）規劃提供第一手資料。其內容包括查明區內主要斷裂構造，主要岩土層展布、基岩風化情況，建築物基礎的持力層的分布、埋深、厚度和地震小區劃等。

2）工程地質環境調查。為選址和工程設計提供基礎工程地質資料（包括構造、岩層分布、岩土力學參數等）；對工程周圍可能出現的地質災害（包括滑坡、岩溶塌陷、泥石流、地下工程的涌水和塌方等）進行預測。

3）工程施工或巷道掘進過程中的超前預測。如地鐵等地下工程施工、深基坑挖掘時對沙層、軟土層的探查，壩基開挖時軟弱夾層探查，高邊坡構造裂隙和卸荷裂隙的探查，隧道掌子面前方不良地質預報等。

4）工程施工質量及工程現狀的檢測。如樁基檢測、隧道襯砌質量檢測、混凝土質量檢測、錨桿飽和度檢測、地下管線探查、隧道襯砌狀態評估、大壩與水庫滲漏探查等。

5）環境地質方面。包括城市地下水污染、地面沉陷、海水入侵、放射性污染等問題的調查、預報。

6）水資源的調查。地熱、場地熱源體調查。

7）考古及文物保護方面的調查。

採用物探方法解決環境與工程地質問題所利用的物性（即電性、彈性、磁性、密度、放射性等）參數及應用范圍、適用條件可大致歸納為表0-1。

表0-1 環境與工程物探方法常用物性參數及應用范圍、適用條件

續表

⑤ 物探方法的使用條件和探測任務

物探方法是一種先進的地質、水文地質調查手段，但它能否取得良好效果，還取決於一系列自然條件和人為因素。使用條件是：

（1）探測對象（岩層或含水帶）與圍岩之間存在比較顯著的物性差異；其物性差異，要有一定的異常幅度，並能在所探測的深度內被目前使用的物探儀器測出來。

（2）探測對象呈現的異常現象，能與其他自然和人為干擾因素引起的異常現象很好地區別開來。

（3）探測對象有一定的規模（厚度或范圍）、埋藏不能太深、其他自然和人為干擾因素（地形坡度、切割程度、浮土厚度、工業地電、地下金屬管道等）的影響不能太強烈。

水文地質物探的任務，主要有兩個方面：①通過地面物探（或航空物探）方法尋找含水層或富水帶，確定它們的分布范圍、埋藏深度、厚度和產狀；②通過物探測井方法准確地確定含水層（帶）的厚度、深度、富水程度、鹹淡水界面位置，或測定某些水文地質參數及完成某些水井工程探測任務（測量井徑、井斜和檢查鑽孔止水效果，確定地下水流速流向等）。

⑥ 　物探方法的選擇及依據

為了全面研究陷落柱上方物理場的分布規律，根據S₁陷落柱的物性和地形條件，選用下列物探方法進行試驗：

（1）高精度磁測技術（M）：採用高精度G-856磁力儀觀測總磁場（∆T）變化，有利於在無磁性沉積地層中研究陷落柱對磁場的擾動，在條件較好的地段可同時觀測磁場垂直梯度∆T/∆H和水平梯度場∆T/∆X。鑒於G-856野外施工方便、快速，是大面積普查尋找陷落柱異常的重要手段之一。

（2）高密度電阻率法（ES-G）：在磁法發現的可疑點上，採用具有多方法、多參數的高密度電阻率排列的目的，是證實磁異常點反映陷落柱的可信度；在磁異常范圍內進一步圈定陷落柱的形態、分布范圍及給出半定量的數據。

（3）聯合三極測深剖面法（EVS）：除可給出確定陷落柱存在與否的定性資料外，通過該方法，可較准確地獲取關於陷落柱的埋深、分界線及下延深度等定量資料。

（4）雙側單極偶極測深（ES）：該方法施工方便快速，有利於在地形復雜和地表條件限制的情況下使用。該方法探測深度較小，不利於單獨使用。

（5）中間梯度剖面法（L）：該方法施工快速方便，有利於大面積普查。但當陷落柱埋深較大時，不宜使用。

（6）垂向電測深（VES）：在地形較平坦的地段研究陷落柱深部結構和形態。由於探測深度可人為控制，所以，電測深法比其他方法更加優越，而且可較准確地獲取各種定量解釋數據資料。

（7）高精度重力測量（GS）：該方法受地形影響嚴重，在地形平坦地段，利用高精度重力測量是快速圈定陷落柱分布范圍的有效方法之一。

（8）地震勘探剖面：利用地震勘探可在時間剖面上發現正常地層層序被陷落柱破壞，有效波組局部中斷且不可追蹤的現象。在地形平坦的條件下，應用地震勘探探測分布范圍較大的陷落柱具有很大的優越性，對於直徑較小的陷落柱，不適於採用該方法。由於該方法野外施工復雜，費用較高，在普查陷落柱的分布時，不宜採用該方法，而只是在其他物探方法證實存在的基礎上，採用此法詳細研究陷落柱的形態結構等准確的定量數據。

⑦ 地面物探方法

地面物探方法已被證明是探測地下岩性、劃分地層和確定地質構造的有效手段之一。幾乎所有的地面物探方法均可用於尋找地下水和判定地下水的某些特徵。但是絕大多數物探方法並不是直接測定出地下水本身的物性顯示，而是通過測定出有利於蓄水的岩石、構造或裂隙、空洞等的物性顯示間接判斷地下水的存在以及它們的分布情況。當然，在岩石物性的顯示中也包含有水的作用，但水的作用一般要較岩石礦物、化學組分、可溶鹽含量、結構等方面的作用小得多。因此，准確地說，多數物探方法是間接找水的方法。

這些物探方法，首推電阻率法、磁法、放射性方法、熱輻射法也常用到，而地震和重力法等相對使用較少。

近年來，隨著應用物理技術的發展，人們力求研製出一些對地下水物性反映比較敏感的物探方法，以達到直接進行找水的目的。但是，在這些所謂「直接找水方法」所測得的物性異常中，除了地下水的作用外，仍然不同程度地包含了岩石本身物理性質和裂隙、通道等因素的影響，只不過它們較前述的一般物探方法包含了更多的地下水本身的物性顯示。

考慮到一般電阻率法等間接找水的物探方法已在各種地球物理勘探和專門的水文地質物探專著中有詳盡的論述，我們僅在此列表簡述（表12-1）。我們將在這里著重介紹那些目前在尋找地下水方面較為有效，又有發展前途的地面物探方法。

表12-1 地面物探方法分類表

一、自然電場法

這是一種比較「古老」又行之有效的物探方法。這種方法以地下存在的天然電場為場源。由於天然電場主要與地下水通過岩石孔隙、裂隙通道時的滲透作用和離子擴散、吸附作用有關，因此可根據在地面上測量到的電場變化情況，查明地下水的埋藏、分布和運動狀況。這種方法主要用於尋找地下掩埋的古河道、基岩含水破碎帶，以及確定水庫、河床和堤壩的滲漏通道，也可測定抽水井的影響半徑和地下水流速。

自然電場法的使用條件，主要決定於地下水滲透作用形成的過濾電場的強度。一般只有在地下水埋藏較淺、水力坡度較大和所形成的過濾電場強度較大時，才能在地面測量到較明顯的自然電位異常。為加強其異常顯示，可採用人工場的充電法。

二、激發極化法

這種方法是根據供電極斷電後，由電化學作用引起的岩石和地下水放電電場（即二次場）的衰減特徵來尋找地下水。二次場的衰減特徵可用視極化率（η_s）、視頻散率（P_s）（交流極化法的基本測量參數）、衰減度（D）、衰減時（τ）表示。判斷地下水存在效果較好的測量參數通常是τ和D。τ是指二次電位場（ΔU_z）衰減到某一規定數值時（通常規定為50%）所需的時間（單位為s）。D亦是反應極化電場（即二次場）衰減快慢的一種測量參數（用百分數表示）。由於岩石中的含水或富水地段水分子的極化能力較強，因此二次場一般衰減較慢，故D和τ值相對較大。

激發極化法和電阻率法一樣，分為測深法、剖面法和測井法。其中，激發極化測深法用得最多，主要用於尋找層狀或似層狀分布的含水層以及較大的溶洞含水帶，並可確定它們的埋藏深度。還可根據含水因素（M_s）和已知鑽孔涌水量的相關關系，大致估計設計鑽孔的涌水量。

由於激發極化所產生的二次場值小，故這種方法不適用於覆蓋層較厚（如大於20 m）和工業游散電較強的地區。

三、交變電磁法

電磁法是近20～30年才推出的新物探方法。目前已在生產中使用的有甚低頻電磁法（利用超長波通訊電台發射的電磁波為場源）、頻率測深法（以改變電磁場頻率來測得不同深度的岩性）、地質雷達法（利用高頻電磁波束在地下電性界面上的反射來達到探測地質對象的目的）等。其中，甚低頻法對確定低阻體（如斷裂帶、岩溶發育帶和含水裂隙帶）比較有效。而地質雷達則具較高的解析度（可達數厘米），可以測出地下目的物的形狀、大小及其空間位置。

近年來，前蘇聯科學家又設計出一種新的能直接尋找地下水的電磁法，即核磁找水法。其原理如下：由於水具弱磁性，故在磁場作用下，其磁矩將沿地磁的方向排列。當在垂直地磁場方向施加一定強度和頻率的人工磁場時，水分子就會產生核磁共振現象。其磁振動率將會在地面鋪設的金屬線圈中產生一定的電流感應訊號。測定出這種訊號的強度，就可確定出地下水的埋深和富集程度。

四、放射性探測法（天然放射性找水法）

放射性探測法，是隨著近年來核輻射理論迅速發展而推出的一種嶄新的地球物理探測方法。它不用人工場源、測量儀器體積小，操縱方法簡單、工效高，使用不受地形條件限制，是一種很有前途的物探方法。

自然界存在三個放射性元素系（鈾—鐳系、釷系和錒系）和一些不成系的天然放射性元素，但在岩石和水中分布較廣泛的，主要有鈾（U）、鐳（Ra）、氡（Rn）、釷（Th）和鉀（⁴⁰K）。天然放射性元素發生衰變時能放出α、β、γ射線，而這些射線的強度可利用核輻射探測儀器加以測定。尚需指出，用放射性方法所測量到的射線主要是氡及其子體產生的，而鈾、鐳等元素放出的射線是次要的，故氡及其子體是放射性探測法首先重視的對象。

放射性探測法主要適用於尋找基岩地下水。這是基於以下原因：①不同類型岩石，由於其放射性元素含量不同，其放射性強度常有差異；②岩石中斷裂帶和裂隙發育帶，常是放射性氣體運移和聚積的場所，故可形成放射性異常帶；③在地下水流動過程中（特別是在出露地段），由於水文地球化學條件的突然改變，可導致水中某些放射性元素的沉澱或富集，從而形成放射性異常。

放射性探測的方法很多，目前使用較多的方法有：

（1）γ測量法。所測量的是鈾、釷、鉀等放射性元素及其子體輻射出的射線的總強度。

（2）放射性能譜測量法。它除能測量出γ射線總強度外，並能區分出鈾、釷、鉀的γ輻射強度。

（3）射氣測量法。該方法是用射氣儀（測氡儀）測量土壤中放射性氣體（主要是氡氣）的濃度，以發現浮土下基岩中的放射性異常帶。

（4）α徑跡測量法和α卡法。這兩種方法均是測量土壤蓋層中α射線的方法。

（5）²¹⁰Po法。它和α卡法一樣，是一種測量土壤層中氡氣長期積累量的化探方法。

⑧ 物探方法

重力勘探，磁法勘探，電法勘探，地震勘探，這些是主要的四種方法。電法和磁法多用於固體礦產的勘探，地震多用於石油勘探。

⑨ 石油物探的主流方法

使用：重力法、電法、地震勘探法、磁法，還有測井、化探。
在區域普查階段提供的有利地區和構造帶上﹐開展地震法普查和詳查工作﹐確定可能的含油氣構造和油氣圈閉﹐為石油鑽探工作提供井位。中國已發現的油氣田中﹐多數是根據地震勘探資料進一步進行鑽探發現的。 在石油物探中是探測精度最高的一種方法﹐特別是地震反射法﹐但勘探成本高於其他石油物探方法。由於它的勘探效果較好﹐已成為石油物探中最有力的勘探手段﹐應用最廣。地震勘探方法主要分為反射法和折射法兩大類。
1 地震反射法 用此法可以了解地殼深部結構和基底表面起伏﹐研究地殼內部結構和劃分區域構造單元﹔尋找和勘探各種可能的含油氣構造﹐通過鑽探尋找構造﹐圈閉油氣藏﹔還可以了解沉積岩層的岩性和岩相變化﹐與地質和鑽探相結合﹐尋找岩性圈閉或岩性與構造復合圈閉油氣藏﹔在條件有利的地區﹐還可能直接找礦。
地震反射法的基礎是地下岩層的波阻抗的差異。沉積岩層的岩相變化及岩石孔隙中所含流體(油﹑氣﹑水)性質的不同﹐使岩層的波阻抗發生變化﹐影響地震反射波的振幅。根據地震反射法所記錄的反射波走時﹐可以計算出波的速度和反射界面的埋藏深度﹐從而了解基底表面起伏和沉積岩內部構造。根據記錄的地震反射波振幅等特點﹐以及所計算出來的地震波速度等資料﹐可以了解地下岩層的岩性﹑岩相變化和岩石孔隙中所含流體的性質。
用地震反射法通常可以觀測到界面深度達6000米左右或更深的反射。因而﹐使用地震反射法可在幾公里深的整個沉積剖面中﹐了解各種不同深度的地質構造﹐尋找與背斜﹑斷層﹑斷塊和鹽丘構造等有關的構造圈閉油氣藏。地震反射法提供的地下地質構造精度很高﹐在理想條件下﹐得到的地質構造起伏的誤差在3～6米范圍內﹐確定斷層落差的精度可達10米左右。地震反射法雖然能作出具有明顯波阻抗差異的任何反射層的構造圖﹐但沒有鑽井資料和地質資料﹐是不能確定各反射層的地質層位的。因此在對地震反射法資料進行解釋時﹐必須同地質資料和鑽井資料緊密結合起來﹐避免出現差錯。
地震反射法還用來研究地下岩層的岩性和岩相變化情況﹐試驗尋找與地層遮擋﹑岩性尖滅﹑礁塊和古潛山等有關的岩性圈閉油氣藏﹐或構造與岩性復合圈閉油氣藏。從地震反射法資料可以得到沉積岩層變薄的趨勢﹐或岩性變化的顯示。但是﹐單純利用地震反射法資料﹐目前還不能解決與岩相變化有關的地層圈閉油氣藏的勘探問題﹐必須將地震反射法資料同測井資料﹑物性資料﹑地質資料和鑽探資料密切結合進行綜合解釋。利用地震反射波的振幅增強及其他和油氣有關的地震波標志﹐可以直接尋找石油和天然氣。在新生代沉積盆地中尋找較淺的砂岩貯氣層﹐這種勘探方法取得了較好的效果﹔但在古老的沉積盆地中尋找較深的含油層﹐則受到較大的限制。
2地震折射法 此法可以用來了解基底表面起伏﹐劃分區域構造單元﹐了解沉積岩層內部構造﹐尋找可能的含油氣構造﹔利用所求出的界面速度研究地層的岩性。根據所記錄下來的地震折射波走時﹐可以求出地下高速界面如基底﹑鹽丘﹑炭酸鹽岩的埋藏深度和起伏形態﹐並且可以計算出地震波沿高速岩層傳播的界面速度﹐了解地下高速岩層的地質構造和岩性。在有利條件下﹐還可用來確定高速岩層斷層的落差。但它不如反射法能同時了解地下多個岩層界面的詳細構造情況﹐而且勘探精度也低於反射法。

⑩ 物探方法的分類

地球物理勘探（簡稱物探）是用物理方法找水、找礦的一種重要的地質勘探手段。它是以地下岩（礦）石間存在物理性質差異為基礎，用物探儀器觀測天然或人工物理場的分布，用以研究地質構造，尋找地下水源和礦產，以及解決其他地質問題的一門學科。不同的岩（礦）石具有不同的物理性質，例如磁鐵礦具有很強的磁性，金屬硫化物礦具有明顯的良導電性和電化學活動性，各類岩（礦）石間都存在密度差異等。這些物理性質的差異能引起天然物理場（如磁場、電場等）或人工物理場的分布差別（稱為物探「異常」）。用物探儀器測得異常，並研究物探異常與被探測對象間的內在聯系，從而能解決一系列找水和地質問題。

由於岩（礦）石物理性質的多樣性，用於地質研究的物探方法很多。根據岩（礦）石的物理性質，可對物探方法進行分類。主要水文物探方法的分類與應用見下表。

主要水文物探方法的分類與應用簡表

續表

續表

對表中幾種主要水文物探方法的實質解釋如下。

（一）電法

電法勘探在水文工程地質調查中應用廣泛，效果良好。電法勘探是利用岩（礦）石間電學性質的差異，觀測和研究人工或天然電磁場的空間和時間分布規律，進行找水、找礦、解決其他地質問題的一類物探方法。岩（礦）石的電學性質主要有導電性（電阻率ρ）、電化學活動性（激發極化特性和自然電位躍變）、介電常數（ε）和導磁性（磁導率μ）。電法具有利用的物性參數多、場源和裝置形式多、觀測要素多以及應用范圍寬等特點。針對不同的地質任務，為適應不同地質條件，電法勘探形成了許多分支和變種。

（二）地震法

地震勘探是以岩石間的彈性差異為基礎，分析地震波在岩石中的傳播規律，用以查明地質構造和解決水文工程地質問題的一種物探方法。地震波由震源點出發向下傳播過程中，遇到有波阻抗差的分界面時產生反射和折射，並傳播到地面。用地震儀按時間序列記錄返回地面接收點的地震波，用計算機計算彈性波在地層中傳播的速度，計算岩層的產狀和埋深，並推斷地質結構。地震勘探在水文工程地質勘查中，主要用來研究地質剖面和構造，確定含水層的分布和岩土物理力學性質等地質問題。地震勘探廣泛用於尋找油、氣和煤田構造。

（三）放射性法

放射性探測是基於岩（礦）石的天然和人工放射性強度，來尋找有用礦產、找水、研究其他地質問題。岩（礦）石或多或少地含有微量的天然放射性元素；岩石中的放射性元素在不同的物理化學條件下經地下水的長期作用，將發生遷移和富集；不同地質體在人工放射線照射下的反應也不同。這些都為放射性測量尋找有用礦產、探測地下水源以及研究其他地質問題提供了物理前提。

（四）地熱法

地熱能由地球內部源源不斷地向地表傳導，形成天然地熱場。地熱探測法以岩石熱傳導性質的差異為基礎，通過測量並研究天然熱場的分布規律，來推斷地質構造和解決水文地質問題。岩石中溫度異常的形成取決於岩石的溫度特性和構造，並在很大程度上與地下水的運移特性有關。充滿於空隙和裂隙中運動著的地下水，能加速地熱能的對流和遷移，從而形成熱異常，地溫測量是一種有效的水文地質調查方法。

（五）磁法

自然界岩石和礦石常常具有不同的磁性，使得電磁場在局部地區產生變化，出現磁異常。利用磁法勘探，發現並研究磁異常，可以尋找有用礦產、推斷地質構造。磁法勘探可以追索圈定賦水花崗岩風化裂隙帶和斷層破碎帶。微磁測量可以尋找擋水岩脈，圈定火成岩體強風化殼的分布范圍。磁法勘探主要用來預測與區域水文工程地質有關的地質構造和深部斷裂。

（六）重力法

重力勘探是以岩（礦）石的密度差異為前提，用高精度重力儀測量地面的重力異常，來調查地質構造和礦產分布。局部地質體的密度與圍岩有差異時，重力分布與區域正常重力分布產生偏差，它與地殼上層構造和有用礦產有關。重力勘探可用於尋找金屬礦產、預測油氣及煤田構造、尋找地熱與地下水。在有利的條件下，高精度重力測量可以推測溶洞的位置。重力勘探主要用來預測與區域水文工程地質有關的地質構造和深部斷裂。

（七）遙感法

遙感技術屬於特高頻電磁法，以攝像方式為主，目前主要應用航空照片（簡稱航片）和衛星圖片（簡稱衛片）進行判釋，信息量豐富、視域廣闊、效率較高。它對水系分布反映清晰，對地貌反映清楚，對岩脈和破碎帶都有清晰的反映。因此，遙感方法適用於圈定山前沖洪積扇並分析河網與古河床的范圍，以及劃定裂隙位置，便於尋找裂隙水。

按照不同測量空間，物探分為地面物探、地下物探、航空物探等。地下物探主要在鑽孔和坑道中觀測。在鑽孔中進行的各種物探測量總稱為地球物理測井，其主要任務是研究井壁周圍岩層的狀態和性質，劃分鑽孔地質剖面和了解地下水的活動規律。