地震勘探的原理范文

导语：如何才能写好一篇地震勘探的原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[摘要] 研究中针对地震波传播理论教学中公式多而繁杂、内容抽象等特点，提出了将数值模拟方法引入到“地震勘探原理”课程教学中来，将地震勘探的理论教学与数值模拟技术紧密结合在一起。通过采用数值模拟，可将一些抽象的地震波动力学和运动学传播理论进行直观、形象、动态的展示，激发学生的学习兴趣，调动学生的求知欲望，从而收到事半功倍的教学效果。

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关键词] 地震勘探；课程教学；数值模拟；地震波；传播理论；教学效果

[中图分类号] G424 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2014)05?0054?03

[收稿日期] 2014-07-04；[修回日期] 2014-09-27

[基金项目] 湖南省普通高等学校教学改革研究项目(200910)；国家自然科学基金41004047；41274123)

[作者简介] 张大洲(1979-)，男，甘肃榆中人，博士，中南大学地球科学与信息物理学院讲师，主要研究方向：地震波正反演.

地震勘探课程在应用地球物理学中是一门非常重要的课程。对于地震勘探课程的学习，一般可分为地震勘探原理和地震资料数据处理与解释两部分。地震勘探原理这门课程主要是学习地震勘探的基本理论、基本原理、野外数据采集工作方法等，为学习后续课程-地震资料处理与解释打下基础。地震勘探原理课程教学大纲要求学生必须掌握地震波动力学和运动学的基本概念、基本原理与分析方法，但是有关地震波动力学和运动学方面的内容公式较多，推导较繁，而且比较抽象，因此学生在学习的过程中普遍反映不容易理解，学习效果差。因此，如何提高地震勘探原理课程的学习效果是任课教师必须认真思考的问题[1]。本文针对“地震勘探原理”课程公式多、内容抽象等特点，结合我校应用地球物理的专业特色，探讨了在该课程课堂教学中使用数值模拟的方法来提高学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果[2-4]。

一、地震波场数值模拟简介

地震波模拟是根据给定地下介质的结构模型和相应物理参数来模拟地震波的传播过程，从而研究地震波在地下介质中的传播规律。由于模拟过程中可直观、形象、动态地显示地震波动力学和运动学传播特征，非常容易调动学生的学习兴趣和求知欲望，可以收到事半功倍的教学效果。一般来说，地震波模拟可分为物理模拟和数值模拟两种方法。物理模拟是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的比例制作成物理模型，然后利用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟；数值模拟就是利用有限差分、有限元等数值方法求解波动方程，从而获得已知模型的地震波传播。采用物理模拟方法存在费用高、选材困难等缺点，并且不适合于课堂理论教学；而数值模拟只需要一台较高计算速度的计算机就可全部解决问题，既简单方便，成本又低，且非常适合于课堂理论教学。

地震波场数值模拟方法主要有几何射线法和波动方程法。几何射线法也称为射线追踪法，其主要理论基础是，在高频近似条件下，地震波的主能量沿射线轨迹传播，即根据地震波的传播规律确定地震波在实际地层中传播的射线途径，并运用惠更斯原理和费马原理来重建射线路径，利用程函方程等计算射线的旅行时间。射线法的主要优点是概念明确、显示直观、运算方便、适应性强，缺点是旅行时的计算在一定程度上是近似的，特别是对复杂构造进行三维射线追踪时繁琐且误差较大。波动方程数值模拟方法是以弹性（粘弹性）理论及牛顿力学为基础的，求解双典型偏微分方程-波动方程为手段的一种数值模拟方法。这种方法不仅能保持地震波的运动学特征，而且还能保持地震波的动力学特征。根据地震波场数值模拟所采用的这两种不同方法的特点，我们在地震勘探原理课程讲授过程中采用波动方程弹性波数值模拟方法，这种方法的模拟结果可以使学生更好地了解地震波在传播过程中的运动学和动力学特征。目前用于波动方程数值模拟的方法主要有限差分法、有限元法、虚谱法等，在这些方法中有限差分法在计算精度、计算效率上都占有较大的优势，因此我们在数值模拟时采用了有限差分模拟方法[5]。

二、应用实例

地震波数值模拟在地震勘探原理课程教学中的应用比较广泛，在大部分的知识点讲解中都可采用数值模拟来对一些方法原理进行动态演示。在本文中主要通过两个知识点的应用来说明数值模拟方法在地震勘探原理课程教学中的效果。

（一）地震波的传播及界面处的反射、折射、透射和波形转换

在讲解地震波场的基本知识一节中，主要讲解地震波的传播特点，其中一些名词如波前、波后、球面波、平面波等，学生理解起来比较抽象，一些概念只能靠死记硬背。在讲解地震纵、横波的传播特点时，对于波在界面处发生的反射、透射、折射以及波形转换等，由于学生对波场的概念没有直观的认识，所以老师讲解起来也非常抽象和费力。在这种情况下，我们将数值模拟技术引入到课堂教学中，通过开发地震波场实时模拟软件，只需设置好模型和参数，软件将以动画的形式动态展示波场传播的全过程。

下面以两层介质为例进行说明：模型大小为600m×300m，网格大小为，时间采样间隔为。模型上层纵波波速为3 000m/s，横波波速为1 732m/s，密度为1.8g/cm3；下层纵波波速为4 000m/s，横波波速为2 300m/s，密度为2.0g/cm3 。图1 为两层介质模型波场传播快照（t=20～100ms），从图中可见，当t=20ms 时纵波和横波以震源为中心向下传播，此时由于传播时间较短，P 波（纵波）和S 波（横波）在图上还不能完全分清楚。当t=40ms 时，从图中可以看出，由于P 波波速较快传播在前，S 波在后，P、S 波都是以震源为圆心的同心半圆。根据波场快照很容易让学生理解波前和波后的概念。当t=40ms 时，从图1(d)中可以看出，P 波到达界面后发生反射和透射，同时产生转换S 波。当t=80ms 时，从图1(g)中可以看出，此时S 波到达分界面后也发生反射和透射，同时产生转换P 波。在图1(h)中对于不同类型的地震波做了相应的标识，从图中可以看出对于两层介质中弹性波传播时波场也比较复杂，有直达P 和S波、透射P 和S 波、反射P 和S 波、PS 转换波和SP 转换波。由于上述波场较为复杂，在学生认识波场特征时容易混淆，鉴于这种情况，我们对于数值模拟技术做了相应的改进，在模拟过程中对P 波和S 波进行了分离，图2 为两层模型t=90ms 时分离后的P 波和S 波波场快照，从图2 中可以看出分离后的波场快照波场更加清晰，学生在认识波场传播特性时也会更加容易理解和掌握。

（二）瑞雷波传播特性

瑞雷波方法是近年来发展较为迅速的一种工程地球物理方法，在讲解瑞雷波传播特点时主要是通过其传播速度、能量衰减和频散特点等三个方面展开的。由于瑞雷波属于面波，与纵、横波所属的体波相比其传播特点有较大的差别。在瑞雷波传播特性这一节课程的讲解过程中，我们就充分运用了数值模拟方法[6]。图3 为均匀半空间模型下利用数值模拟方法获得的t=260ms 时瑞雷波波场传播快照，其中模型参数为：纵波速度Vp=1000ms，横波速度Vs=577m/s，密度ρ =2.0g/cm3。从图3 中可以看出，瑞雷波沿地表传播，其传播速度和横波波速比较接近。从波场传播快照中计算可得瑞雷波的传播速度为Vr≈ 531m/s，而模型中已知的横波速度为Vs=577m/s，瑞雷波速度和横波速度两者相比为0.92倍。由于所给模型为泊松体，从理论上分析可知，瑞雷波传播速度和横波传播速度比值为0.92，这样通过数值模拟，就很容易将瑞雷波和横波的关系讲解清楚，学生理解起来非常方便。

而对于瑞雷波传播深度的知识点，从理论分析可知，瑞雷波的传播深度为一个波长且波的能量呈指数衰减。对于瑞雷波的这个性质，由于和体波传播特性差别较大，学生们理解起来存在一定的困难。我们通过数值模拟，从波场传播快照上就可以对这个问题给予清楚说明。从图3 的快照中可以测量出瑞雷波在模型空间中的传播深度约为50m，在50m 以下基本上看不到瑞雷波的存在，通过计算模拟时瑞雷波传播的最大波长为44.2m，这充分说明瑞雷波的传播深度为一个波长。为了说明瑞雷波能量呈指数衰减的问题，我们从波场快照上提取了一道瑞雷波数据并进行指数拟合，得到该模型瑞雷波的能量衰减公式为：，其拟合曲线如图4 所示。从图中可见，在深度为44.2m 处能量衰减到原来的0.8%，在22.1m（即半个主波长）处能量衰减到原来的7.9%。因此，对于瑞雷波用于工程地质勘察中，通常取二分之一波长为其有效勘探深度，就可以得到较合理的解释了。

参考文献：

[1] 孙建国.浅论地球物理专业本科阶段的创新能力培养[J].中国大学教育，2011(10)：29-31.

[2] 张娟霞，郭献章，周秀艳.数值试验在材料力学课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2009，18(3)：128-130.

[3] 刘鹏程.采取多种教学措施提高“油藏数值模拟”课程的教学效果[J].中国地质教育，2010(3)：114-116.

[4] 黄成玉，刘德国.《电磁场与电磁波》课程教学的改革与创新[J].创新与创业教育，2012，3(2)：90-93.

[5] 马在田，曹景忠，王家林，等.计算地球物理学概论[M].上海：同济大学出版社，1997：1-10.

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【关键词】深部金属矿勘察；方法；应用效果

1 常用深部金属矿勘察方法

随着找矿勘探工作程度的不断深入， 许多露天的和近地表的金属矿产资源已基本上被查明， 在地表浅部（第一深度空间：0 ～ 500 m 深度）找到大型或超大型金属矿床的难度将必越来越大， 而金属矿产资源的短缺已在日益加剧.为了缓解当今的资源危机， 必须进行深部找矿勘探（第二深度空间：500～ 2000 m 深度）.这是因为在地壳深部具有良好的成矿环境和找矿潜力， 地球物理勘探技术的发展与成效已使得深部找矿成为可能.本文通过分析和讨论国内外典型金属矿产资源找矿过程的实践表明：地球物理勘探方法发挥着重要作用， 因为它具有大探测深度、高精度和高分辨率的特点， 可为深部金属矿勘查提供有效信息， 是第二深度空间找矿勘探的有力手段.近年来， 国内外的实践表明， 深部矿产资源的地球物理勘探取得了尚在不断取得重要成效.传统中，我国对金属矿产的勘探主要依靠“矿产地图”[2]，所谓矿产地图是指在多年矿产勘探事业中逐步累积绘制的包括各种金属矿产资源大致分布情况、金属矿地质特点等在内的矿产分布资料。然而，对于深部矿产来说，由于对其的勘查是近几年新兴起的，因此利用矿产地图我们很难了解其分布现状、地质特征的实际情况。对此，矿产勘查人员一般采用以下几种方式。

1）地球化学勘查法。地球化学勘查法，顾名思义其具体工作原理是利用岩层、地下水系、生物圈内的化学元素来分析金属矿产地球深部的分布及变化特征。金属矿产在形成、发展、变化过程中会影响其周围地质、水体中的化学元素分布，尤其是一些金属化学元素分布，因此只要查明地球深部岩层、水系内的金属化学元素含量以及分布特征等，就可以快速准确的确定深部金属矿源。目前，地球化学勘查法在金属矿产勘探工作中已经有了初步应用，例如：新疆萨热阔布铁米尔特矿田在勘查金属矿源时使用的即是地球化学勘察法[3]。

2）吸附电、N等化探方法。电吸附、烃吸附是一种特殊的化学勘探方法，但是相比于普通化学勘探方法，这种方法可以探测深部地层中微弱的成矿元素，因而有较高的灵敏度。众所周知，金属矿产在成矿过程中其中的成矿元素或者伴生元素会转变成为可溶性离子，随时间推移这些离子会聚集在深部地层岩石与土壤中，而采用常规化学勘探方法很难捕捉到这些离子，对此相关研究学者提出了电吸附、吸附烃等方法。电吸附方法的原理是：利用特殊的化学试剂对所采集的岩土样本进行处理，并对其进行通电，利用电对可溶性离子的吸附性捕捉这些离子，从而判断深部矿源。吸附烃的方法原理与电吸附原理相似，只不过该方法利用样本中有机质对烃类气体的吸附性捕捉提取矿化信息，从而准确判断深部是否有金属矿产。

3）地球物理勘探方法。地球物理勘探是指利用物理学原理对矿产分布情况进行勘查的方法，在勘探过程中会涉及到大量的磁场、重力以及声波传播等物理知识。地球物理勘探方法是目前最常用的方法之一，具体包括以下几类。①重力找矿。重力找矿法是目前我国矿产勘查行业中应用最广泛的方法，十分适合勘查密度大以及与超基性岩层伴生的金属矿产资源。其具体工作原理是：首先勘查人员勘探目标地质体与周围岩体的密度是否存在差异，然后使用精密重力仪对重力异常进行测量，随后工人员结合相关物探资料、当地地质条件以及重力异常结果分析推断矿体的分布情况，最后确定金属矿体的分布位置。②磁法找矿。不同的金属矿石会产生不同磁场，因此只要掌握不同金属矿石磁场分布规律，并通过对比分析所探测到的磁场就能确定探测目标的实际情况。相比于其他物探方法，磁法找矿的探测范围大、分辨率高、定位准确，因此磁法找矿的精度较高。目前，关于磁法找矿的理论研究基本完备，且方法应用趋于成熟，成为深部金属矿产勘查工作中常用的方法之一。③电法找矿。电法找矿的原理是利用矿石的导电性、矿石的电学性质探讨目标地质体的构造，确定金属矿产位置的方法。电法找矿法是一种应用较早的方法，从20 世纪80 年代起，陆续出现了激发极化法、瞬变电磁法、可控音频大地电磁法等方法，并且在金属矿产勘查工作中得到广泛应用。电法是过去几十年我国应用最广泛的金属矿产勘查方法之一，并且经过多年的发展，电法找矿的理论、设备以及技术等有了很大进步，因此电法在未来深部金属矿产勘查工作中具有广阔的应用前景。④地震反射技术。地震反射技术是一种时间较长的地质勘探方法，然而一直以来囿于理论、技术以及设备的限制，地震反射技术在金属矿产勘查中的应用并不成熟。直到20 世纪90年代起，地震反射技术开始被大范围的应用在金属矿产勘查工作，关于地震反射技术的研究应用也进入了新的阶段[4]。地震反射技术相比于其他物探勘查技术，其勘查深度可达数千米，因此在勘探深度普遍超过500 米的金属矿产时，地震反射技术有其独特的优势，发展前景良好。

2 深度金属勘查技术的应用效果探讨

本文结合安徽铜陵冬瓜山地区深部金属矿产的勘察工作实例对地震反射技术的应用效果进行了初步探讨。在本次勘探工作中，勘探人员使用ARIES 24 位数字地震仪以及REFTEK-125便携式地震仪采集数据，然后利用工作站对采集数据进行去噪以及静校正处理，最后根据采集数据制作地层数据图像，并根据图像分析确定矿产位置。本次勘查大体勾画出了冬瓜山矿床的分布形状，并确定了矿床大致深度与位置，虽然矿体的深度、位置等精度不足，但是此次工作仍然证明了地震反射技术可以被用来探测深部金属矿产，并且探测结果可以直接作为矿产开采的参考资料。这些都充分说明了深部金属矿产勘查常用技术在未来存在广阔的发展应用前景。

3 结束语

在矿产资源日益紧缺的今天，向深处找矿成为解决矿产资源不足的主要方法，因此研究探讨深部金属矿产的勘察方法十分必要。本文研究了深部金属矿产勘查工作中常用的化学勘探方法、物理勘探方法以及吸附电、N化探方法等，并且重点分析了物理勘探方法的主要类型，最后文章结合勘探工作实例以地震反射技术为代表，对深部金属矿产勘查常用方法的效果进行简单探讨，说明了深部金属矿产勘查方法在未来的发展应用有着广阔前景。

参考文献：

[1]陈志强，鄂阿强.金属矿产深部产出特征及勘查技术方法[J].科技传播，2011，16（3）：144-145.

[2]丁健，董坤鹏.深部金属矿产资源地球物理勘查与研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012，29（27）：118-119.

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[关键字]地球物理学 地球物理勘探 综合应用

[中图分类号] P3 [文献码] C [文章编号] 1000-405X（2013）-4-151-1

地球是一个庞大而复杂的系统。这一系统在几十亿年不断发展演变的过程中记录下了大量的信息。而地球物理就是应用物理学的理论将这些蕴含于地球内部的宝贵信息发掘出来，以供人类使用的一门学科。

地球物理学通过研究目的的不同可分为理论地球物理学和应用地球物理学，前者目的在于研究地球内部结构及其发展演化，后者则是利用理论地球物理学发展过程中总结的方法来勘探有用矿床和石油，或应用于工程地质勘探、工程检测，环境探测和监测及环境保护等方面。

由于笔者所学专业偏重应用，故下文主要介绍勘探地球物理的有关信息。

地球物理学，顾名思义与物理学息息相关，正是基于物理学领域中取得系统规律性认识的力学、磁学、电学、波动学、热学和原子物理学等分支学科，相应的产生了重力、地磁、地电、地震、地热和放射性等分支学科及勘探方法。下面一一给出介绍。

重力勘探的物理基础是万有引力定律。它根据观测的地球重力的变化研究地球的构造，勘探与开发矿产资源，进行灾害的预测与防治，以及解决一些力所能及的地质问题。这种方法的基本原理简单地说就是通过重力仪测量出地表各处的重力异常（即实际重力值与正常重力值之差），然后根据地下不同密度的介质及不同的密度分界面在地表产生的万有引力（其竖直方向的分量即为重力分量部分）不同这一关键，推断地下构造的几何形态，岩石性质等。

磁法勘探则是基于磁学理论。它通过观测和分析由岩矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源等探测对象分布规律的一种方法。所谓磁异常，即实际观测到的磁场值与正常磁场值（认为地磁场是一个处于地球中心，轴向南北的磁偶极子导致的均匀磁化球场）之差。实际工作中，利用磁力仪可观测出磁异常。在应用方面，它已成功应用于直接寻找磁铁矿及其共生矿床；广泛应用于固体矿产、石油天然气构造的普查和不同比例尺的地质填图及深部，区域，全球构造的研究；与其他勘探方法配合应用于煤田火烧区探测、地热远景预测、考古、探雷与探潜、核电及为大型水电建设提供基础稳定性评价资料；探索性地应用于水文工程地质学问题中的圈定裂隙与滑坡监测、油气藏标志的磁异常、磁性检测和金属矿成因的剩磁应用等。

由电学理论发展而来的勘探方法称为电法勘探。由于实际工作的自然条件多种多样，故这一类勘探方法变种、分支方法也较多。它的原理比较复杂，简单的说就是通过地表电极供电，在地下建立电场，这时由于地下构造及不同物性岩层的存在，电场分布将呈现出一定的规律，我们在地表通过对不同位置电场值的测量，便可推断出地下构造及岩性，从而达到勘探目的。电法勘探通常用以勘查石油与天然气和煤田地质构造，寻找金属与非金属矿产，进行水文工程地质、城市环境与建筑基础及地下管线铺设情况的勘察等。

地震勘探是基于波动学理论的勘探方法。它依据地震波在地球内部的传播规律来推断地下介质的结构和岩性，从而达到勘探目的。简单地说，地震勘探就是通过某种方式激发地震波，激发的方式有天然地震、火山爆发等自然现象，也可以是人工爆炸、冲击、可控震源或其他人工震动源。当地震波产生后经地球内部介质传播到地表，由我们事先布置好的检波器接收记录。而地震波在不同物性的介质中传播规律有所不同，所以根据所记录到的信号，便能推断出地下构造的几何形态及岩性。地震勘探在石油勘探开发中具有举足轻重的地位，几乎所有石油公司都依赖地震解释来布设钻井。此外，地震勘探还能确定其他沉积矿床储集带（如煤、盐岩）的位置；在寻找地下水资源、地热资源、工程勘测、研究地壳和上地幔深部结构，测定大型建筑物、水坝、高速公路和海港结构的基岩深度，确定建筑物地下是否存在潜在的危险，是否在隧道或矿床钻探中会遇到岩石中的充填水等方面，地震勘探都发挥了重要作用。

建立在原子物理及核物理基础上的勘探方法被称为放射性勘察。它的物质基础是地壳中存在的天然放射性元素，其衰变放出α、β、γ射线，穿过物质时，将产生游离、荧光等物理现象，我们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器（如辐射仪、射气仪等）测量放射性元素的射线强度来寻找放射性矿床，及解决有关地质问题。多年来，放射性勘察在寻找地下裂隙水、油气田、多金属矿产及探查滑坡、地裂缝、塌陷、地震预报等多领域作出了贡献。

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关键词：地质 勘探 物探

中图分类号：F407文献标识码： A

现阶段的开发利用，大部分属于浅层资源开发，但是随着浅层资源的枯竭，找矿重心将逐步向深部第二找矿空间转移，深井矿产资源也随之备受关注。同时，由于资源埋藏深度更深，因此，找矿难度也在逐渐增加，找矿对探测技术的要求也越来越高。要想取得从浅部过渡到中深部的找矿突破，传统的物探和化探勘探技术将起到至关重要的作用，特别是地球物理勘探便于控制，分辨力较高，也比较方便，在资源勘探中应用很广泛。因此，熟练掌握地质矿产知识，深入了解物探技术与方法，同时探索与发展新的物探技术手段，更好地服务于深部矿产资源的勘探与开发。

1 物探原理与分类

1． 1 物探原理

地球物理勘探又称物探，其原理就是应用物理学勘查和探索地球本体以及近地空间地下矿产资源、地质结构组成及形成与演化的一种方法与理论。它在资源勘探、工程建设、环境保护以及地质研究和灾害预测方面应用相当广泛。物探是借助不同的物探仪器测出地下各种地质体对地球物理场所产生的异常而得到的物理数据，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关的地质资料推断地下一定深度范围内地质体的分布规律等。在煤田地质勘探中利用不同的物探方法圈定含煤地层分布范围，确定被掩盖区煤层的位置，控制地质构造及解决其它地质问题。地球物理勘探的主要工作内容就是利用地质仪器对研究区域进行测量、接收测量区域的全部物理信息，通过适当有效的处理方法从这些信息中提取出我们所需要的信息，并根据地下矿体构造和围岩的物性差异，再结合地质条件进行分析，推测探测对象在地下的具置、分布范围和储量大小，以及反映相应物性特征的物理量等，作出相应的解释推断的图件。物探是地质调查和研究的重要手段和方法之一。

1． 2 物探的分类

物探按探测空间不同可以分为地面物探、航空物探、海洋物探和地下物探。其中地面物探应用最为广泛。根据探测物物性参数的不同，物探又可划分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震和放射性勘探。这些方法在固体矿产与油气资源勘查方面应用很广。

2物探方法的应用

2． 1 重力勘探

重力勘探根据地所处的空间位置的不同，可分为: 地面重力勘探、地下重力勘探、海洋重力勘探、航空重力勘探和卫星重力勘探。重力勘探的过程可分为三个阶段: 1) 根据承担的地质任务进行现场踏勘和编写技术设计; 2) 进行野外测量，采集有关的各种数据; 3) 对实测数据进行必须的处理和解释、编写成果图件及其报告。重力勘探常用于区域地质调查、矿产普查和勘探。其应用条件有: 1) 被探测的地质体与围岩的密度有一定的差异; 2) 被探测的地质体有足够大的体积和有利的埋藏条件; 3) 干扰水平低。

2． 2 磁法勘探

磁法勘探是利用地壳内岩石之间的磁性差异所引起的磁场变化来寻找有用矿产资源和查明隐藏地质构造的一种物探方法。通常借助各种仪器发现和研究岩石间的磁异常，常用的仪器有磁秤、磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、高精度测量用的光泵磁力仪以及超异磁力仪。磁法勘探应用于地质调查的各阶段。在地质填图时，磁法勘探可划分沉积岩、喷出岩、基性岩、超基性岩及变质岩的分布范围; 可研究沉积岩下面的基底构造; 查明各种控制成矿的构造。普查找矿时，磁法勘探可直接寻找磁铁矿床，与其他物探法配合间接寻找金属、油气等资源。在勘探磁铁矿时，可推断矿体的形状，指导布置钻孔和寻找钻孔旁侧及深部的盲矿。此外，还可用于研究深部地质构造和解决一些地质问题以及应用研究于考古方面。

2． 3 电法勘探

根据地壳性质及其时间特性和分布规律，我们可以推断矿体和地质构造的开关、大小、位置、产状和埋藏深度等物性参数，从而达到勘探的目的。电法勘探就是利用矿体与岩石的电磁学和电化学性质的差异，通过观测和研究人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性，来发现和寻找矿产资源和查明地质结构。其特点有: 得用物性参数多，场源装置形式多，观测内容或测量要素多及应用范围广等。岩石与矿石的物性参数主要有电阻率( ρ) 、导磁率( μ) 、极化特性包括人工体极化率η 和面极化系数λ 以及自然极化的电跃变Δε 和介电参数( ε) 。常见的电法勘探有岩土体电阻率测试法、三维直流电法和高密度电法。

2． 4 地震勘探

地震勘探的原理: 首先要人工激发地震波，利用其向地下传播过程中遇到不同弹性的物质会产生反射与折射波，用检波器接收这种波。通过分析与计算这些波的特点、传播时间、振动形状，推测判断地下岩层的性质、形态以及埋藏深度。在油气勘探方面应用极广，是直接找油的主要物探法，还可用于煤炭勘探、盐岩矿__床勘探、金属矿床勘探以及解决水文地质工程地质问题。

2． 5 放射性勘探

放射性勘探是随着原子能的发现及利用而迅速发展起来的，以研究岩石的放射性差异为基础，由于岩石中所含的放射性元素不同，含量也不同，因此这些放射性物质原子核衰变时放出的射线也不同，通过专业仪器观测与分析研究这些射线，达到寻找矿产资源的目的。同时还能解决水文、工程、环境地质在内的地质问题。由于放射性元素的衰变不受自身化学状态、温度、压力和电磁场的影响，因此其探测成果比较直观，容易解释，成本低、效率高、方法简便、不受环境干扰等突出优点。放射性探测可分为两大类: 天然放射性方法和人工放射性方法，前者有γ 测量法和α测量法，后者有χ 射线荧光法、中子法、光核反应法。

2． 6 综合物探

综合物探的发展与电子信息技术的发展同广泛应用密切相关。采用先进的精密电子仪器对地质结构进行探测，同时为了达到更好的勘探效果，信息更准确，采用两种和两种以上的物探方法组合，大大提高勘探效率和勘探信息的可靠性。其在地质灾害的探测、水文地质探测、工程质量的检测以及考古行业方面应用广泛，发展很快。

2.7 三维地震勘探

三维地震勘探技术是从二维地震勘探逐渐发展起来的，它把沿测线观测的二维地震勘探方法扩展到三维空间，由水平方向的X、Y 和深度方向的Z 构成三维空间，通过面积测量技术把观测系统布置在一定面积内，利用炮点和检波点的灵活组合获得与地下地质体相应的三维数据体，具有数据采集量大，对地质体的控制精度高，平面摆动位置基本可靠，具有很强的实用性。由于三维地震勘探获得的信息量丰富，能大大提高地下共炮点的数量和更真实地给出地下地质形态。所以它在探测小断层、褶曲、岩浆岩侵入、陷落柱、采空区、煤层赋存形态等方面具有很好的地质效果，为煤矿的合理开发，巷道、综采面的合理布置提供可靠的地质依据。

通过三维地震勘探方法可以了解盖层厚度、煤层分布及埋藏情况、地质构造情况等。在地震勘探的基础上利用电法勘探方法，尤其是采用瞬变电磁勘探方法可以了解煤层顶板、底板含水层的富水情况和断层的含水、导水情况等。物探成果可为煤矿建设和开发、地下水防治工作、优化矿井设计、合理布置采区和工作面、减少井巷工程浪费、提高资源回收，保障安全生产等方面提供重要的地质保证。

2.8瞬变电磁勘探

瞬变电磁法是以接地线源或不接地回线通以脉冲电流作为场源，激励探测目的物感生二次电流，在脉冲的间隙测量二次场随时间变化的响应。不同的岩层具有不同的电阻率，电法勘探就是通过测定地下不同地点不同深度的电阻率的差异来达到寻找目标地质体的目的。瞬变电磁法不受高阻屏蔽层的影响。瞬变电磁场的扩散距离随时间的推进而增加，扩散速度受介质电阻率影响，低阻扩散速度慢，高阻扩散速度快。它对低阻响应敏感且不受地形影响等特点。近年来用于探测煤层顶、底板富水区，探测老窑采空积水区等，成为一种有效的勘探方法。

3 结语

现代勘探技术需要集多门学科于一体，它的发展离不开先进的电子信息技术，高精密的探测仪器和高分辨率的图像处理技术，同时加强理论研究与建设，特别是反演理论。逐步提高勘探信息的完整性、准确性，提高探测效率，降低探测成本。努力发展与完善多分量地震勘探技术、井间地震技术、四维地震技术和叠前深度偏移技术。

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关键词：《工程物探》；教学改革；教学方法；学习的主动性

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）15-0114-03

《工程物探》是工程物理勘探的简称，是物理勘探技术在工程上的应用[1]，同时《工程物探》又是地质工程专业一门重要的专业技术课程。这门课程主要讲解地震勘探、电法勘探和重力勘探几种常用的勘查方法及在工程上的应用。其他勘探方法，比如磁法勘探、地热勘探为辅助方法，只是做简单介绍。对于地质工程专业的学生，学习这门课程就是要掌握各种勘探方法技术，丰富知识结构，提高专业素养，为将来就业打下坚实的基础。作为本门课程的授课教师，要改进教学方法，优化教学内容[2]，努力提升学生学习的积极性，为社会培养有能力、有技术的高质量的应用型人才。本文从教材改革、增加野外实习内容、教学方法改革和激发学生学习的主动性几个方面展开对工程物探教学改革的探讨，旨在提高教学质量。

一、教材改革

教材在学生学习过程中起着关键性的作用。一本合适的教材可以帮助学生进行系统的学习，对教师教学也起到了一臂之力的作用。教材的建设是本门课程亟待解决的一个重要问题。由于工程物探发展较晚，目前可选用的教材有限，在这些教材中，有的只是单独介绍某一种勘探方法在工程上的应用，如单娜琳主编的《工程地震勘探》[3]，主要讲述浅层地震勘探；有的是关于地球物理学原理的介绍，太过简略，不够通俗易懂；还有的只涉及一些普适性的理论与方法，针对性不强。这些教材都不能满足我校地质工程专业学生的学习。

在之前的教学过程中，本门课程所用的教材戎赜诮樯艿厍蛭锢硌У睦砺郏工程上的浅层勘探讲得不多，比较适合固体地球物理专业学生的学习，但不太适合地质工程专业学生的学习，而且教材编写年代久远，许多章节内容也需要更新。

根据以上情况以及本专业的特点、学校的政策要求和课程内容体系，本校工程物探课程需要一本既能详细介绍地球物理学理论，又能重点介绍地震勘探、电法勘探和重力勘探这几种常用的勘探方法及在工程上的应用的教材。另外，本门课程实践性较强，实验课程内容多、仪器多，在课堂上光听教师讲解不容易全部理解知识点和仪器的操作使用，而实验课内容又是学习的重点，因此需要编写相应的实验教材，这样才能让学生更好地进行学习。

二、增加野外实习内容

《工程物探》这门课程的特点是实践性强，要求学生掌握常见的勘探方法及原理，掌握工程上常用的勘探仪器的操作，学生还能够应用相应软件对野外收集的数据、资料等进行处理。传统教学中本门课程分理论教学和实验教学，其中重点是实验教学。实验教学为每周上一次课，通常一次实验课为两节课连上，一节课是50分钟的时间。在实验课上，通常前面一半的时间教师要给学生介绍仪器，教会学生如何操作，后面一半的时间学生自己练习使用仪器。但是由于学生人数多、实验仪器少（比如本校工程物探实验室只有一台地质雷达）、时间紧张，每个学生真正使用仪器的时间少之又少，不能够达到让学生真正掌握实验内容的要求和目的，更谈不上让学生能够使用仪器独立的解决相应的地质问题。

介于这样的现状，为了响应学校的号召，更好的培养应用型人才，在《工程物探》这门课程的教学内容中，增加野外实习内容就很有必要了。野外实习是一次完整的实践性教学环节，通过野外实习，可以使学生加深对物理勘探方法概念的理解，巩固已学的理论知识，加强学生的动手能力和团队意识，使学生能够使用仪器独立的解决相应的地质问题。例如，增加工程地震的野外实习，可以使学生在实习中掌握数字仪的使用和仪器工作参数的选择；掌握地震勘探激发条件的选择、检波器的安置条件；掌握折射波法、反射波法野外资料的采集技术及方法，并进行资料的整理与解释；了解地震勘探野外工作施工的过程以及组织管理工作[4]。

三、教学方法的改革

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在自然条件下，煤层一般是不含水的，煤矿发生突水，必须具备一定的条件，这就是要有充足的充水水源、导通水源与煤层的涌水通道和一定的水压。

1．1充水水源矿

床充水水源包括自然的大气降水、地表水、地下水及人为的老窑水等，将大气降水作为主要充水水源的矿井，突水具有明显的季节性和周期性特征，而地表水、地下水作为主要充水水源的矿井突水时，突水水量比较稳定，老窑水是指矿床体开采结束后，封存于采矿空间的地下水，属于酸性的强腐蚀水，能破坏矿山设备，且这种水突水特点是短时间内大盆涌入矿井，具有很大危害性，而且比较隐蔽，不好排查，遇到以这种水为充水水源，则开采成本就要提高。

1．2涌水通道

涌水通道是沟通水源与煤层的桥梁，主要包括点状的岩溶陷落柱通道、线状的断层线以及窄条状的隐伏露头通道等。涌水通道是矿床充水的最主要的因素，也是最难以确定的要素，发生矿床涌水事件的大部分都是由于未探明导水通道导致的。

2煤层突水危险性预测研究现状

为有效解决矿井水害问题，对煤层突水危险性进行准确及时的预测评价，不同学者从不同角度出发，提出了一些行之有效的方法和理论，其中脆弱性指数法、突水系数法、Bp神经网络判别法等均在现实中取得了有效的应用，对煤矿的安全开采起到了很好的指导作用。这些方法关键都在于将采集到的突水因素数据经过一定的数据模型进行数据挖掘分类，进而判断是否会发生突水。为准确获矿井突水因素数据，主要物探方法有钻井勘探、电法勘探以及地震勘探。其中钻井勘探能直接获取一手的详细的地质数据，但价格高昂，且在井田范围内分布密度低，无法准确获取钻孔之间岩体的变化情况，钻井与钻井之间的地质现象只能通过模拟获得，难以有效、精确地控制井田内整个煤系地层的水文地质条件；目前，主要是利用电磁勘探方法进行煤矿地面水文地质调查工作，主要有电阻率法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)等，可以有效地确定低阻水异常的部位，但是电磁勘探方法存在的主要问题是具有体积勘探效应，无论是纵向分辨率还是横向分辨率均较低，同时受地面电磁干扰的影响较严重，并且在井田范围内，欲达到足够高的密度和分辨率是不切实际的；地震勘探具有大面积密集采集信息的优势，利用纵向高分辨率的测井信息，地震勘探可以从平面和立体角度研究地层的构造、岩性变化，从而对水文地质异常做出判断，进而研究导水裂隙的分布及发育规律，为防治水提供决策依据。

3地震勘探技术的应用

3.1地震勘探原理

在第二节的充水条件分析中可以看到，煤层防治水的关键在于探明矿区老窑水及涌水通道的分布。突水前的一个基本征兆是发生震耳的声响，这是突水通道最终贯通失稳的前兆信息，其实就是该区的岩层断裂和薄弱区域(已知和未知断层、陷落柱等)活化，岩石破裂过程的试验表明，岩体破裂过程是一个能量逐渐释放的过程，将在岩体中产生弹性波，而对失稳前破裂信号的采集，是我们获得失稳前兆信息并进行预测预报的物理基础。地震勘探通过对采动岩体进行大范围的监测、高精度震源定位和时空序列的描述，可以实时监测并反演破裂发生的空间位置、能量和发展动态，结合水源分布信息，实现突水危险性的预警。

3．2微地震基本定位方法

忽略深度后，近震三维空间微地震定位可作为平面微地震定位问题，在已知三个监测点坐标和地层介质传播速度情况下，通过到达三个点的时间，采用三点定位几何方法，就可确定震源位置。由于具有实时监测的优势，针对既定突水危险区实施临场预警的最为直接的手段之一即微震监测及突水预测。下图描述的是突水危险区超前预测与突水危险性临场预警的研究思路。

4结语

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关键字：非地震勘探；重要；发展；应用

Abstract:Non seismic exploration refers to other geophysical techniques in seismic technology outside. Since ninety's in last century, the development of non seismic exploration technology, application such as a new instrument, the exploration accuracy has been greatly improved. Plus implantation of seismograph electromagnetic instrument a mature technology, and computer technology and data processing continues to progress, make the application of non - seismic exploration technology more widely. Because the instrument accuracy, application of non-seismic exploration from the oil and gas day survey and census gradually expanded to sift and fine test, non seismic exploration of low cost, high efficiency, plays an irreplaceable role in oil and gas exploration. In the international oil volatile environment, rational development and use of non seismic exploration technology, to improve the exploration efficiency, reduce the strategic significance of risk.

Keywords: non seismic exploration; development; application;

中图分类号： TE1 文献标识码：A

非地震勘探的方法和原理

非地震勘探包括重力勘探、磁力勘探、连续电磁剖面法（CEMP）勘探、大地电磁（MT）勘探，还有近几年的三维非地震勘探，时频电磁勘探等很多方法，而且在国内外，海陆的应用各有不同。

重力勘探是一种很常见的地球物理方法，它是根据地球内部的岩石的一些物理或者化学性质不同引起重力异常对地下进行构造或能源的勘探。在石油勘探上，重力勘探有着很高的应用价值。通过重力勘探能够精确的对油气层的储集层孔隙度、储集层封闭条件、裂隙的孔隙度进行评价，也能够发现矿场水的孔隙层，可以为新发现的油气层进行正确的评价，并做出生产计划评价，同时可以观察储集层的流体的状态。

磁力勘探是根据各种矿物和岩石的磁性的不用，在地面测定各个部位的磁力强弱来研究地下矿物的分布情况以及地质构造。在油气田区，会由于烃类向地面的渗透而形成还原性环境，可以把岩石或者是土壤中的氧化铁最终还原成磁铁矿，磁力仪就可以测出磁力异常，加上其他的手段方法就可以发现油气田的存在。

电磁法勘探是石油物探的一个重要的分支，随着石油需求的增加电磁法勘探的作用也逐渐的被认可和关注。电磁勘探法可以分为大地电磁（MT）勘探、连续电磁剖面法（CEMP）勘探。大地电磁测探法师用原有的交变电磁场做为场源的地球物探的一种方法。在交变电磁场以波的形式往地下传播时，不同的介质内会发生折射和反射现象，从而得知地下介质的电阻率情况。因为电磁场的趋肤作用，各种电磁波因周期不同会有不同的穿透深度。因此通过对地表的大地电磁场进行观测，研究它的响应频率就能知道它垂直地下的电阻率的分布情况。连续电磁剖面法（CEMP）勘探是大地电磁测探派生出的方法，它是根据预期探测深度选择一个或者多个固定的频率，对剖面同步进行磁场和电场的测量并求值，用于研究断面的横向变化。

非地震勘探的重要作用

1具有普查的导向作用

非地震勘探技术的主要应用是对区域进行普查。在时代进步，科技发展的新世纪，仪器和技术进一步提高，也加强了非地震勘探技术的普查导向作用。非地震勘探技术的主要优势在于它的周期较短，并有很高的精度，而成本低能够适应不同的条件，能够更准确的更有效的解决地质问题。国内外的实践证明，非地震技术在解剖新区上是最快捷而且便宜的技术方法，其中焉耆盆地的宝浪油田的勘探发现就是非地震技术应用，快速的导向，从而提高了经济效益。焉耆盆地位于塔里木盆地的北边，是一个小型盆地。最初的地质资料上甚至没有明确的轮廓。但是，在1993年四月到年底的时间内，重磁勘探队就完全的查清了该地区的基底构造、地层分布、断裂特征、隆坳分布等基本的地质情况。在测得的二次导数异常图中，可以清楚的了解到这个地区的地质构造分布情况。然后根据这些已知的构造上部署一些地震剖面，进一步探测构造形态和埋深情况。这种探测向导使得从新区启动到发现新油田只用了18个月。通过重磁的普查 扫面，在用户电法进行落实，让地震测线有一个很好的地质资料基础，能 够实现最快捷和经济的勘探。

2对勘探中的油田进行预测和评价

在地震技术或者是三维地震技术精确查明构造位置和形态的情况下，探井的部署成功率也只有40%~50%，主要是因为构造虽然落实了，但含油气的实际情况还是不清楚的。这是非地震技术就会发挥很好的作用。非地震技术能够为含油气情况提供非常重要的信息，为部署钻探提供有利参考，进而太高探井部署的成功率。在一个油气藏周围，由于油气的聚集或者运移等过程中必然会发生一些物理或者化学变化，形成不同于其他围岩的异常综合体。而这些变化主演表现在磁性、电性或是化学性质的渐变性，并不能呈现出很明显的物性界面，所有地震方法很难起到效果。然非地震技术是从油气异常的宏观整体特征出发的，能够非常有效的找到油气富集的所在，圈定这类异常体。

还有很多非地震技术能够发挥预测和评价的作用，比如油气的化探、复电阻率法、电场差分法、建场激电测探法等。其中的复电阻率法是国内应用最多的，也有很好的效果，对油气主体的很多参数异常特征研究。这种方法适合干井和商业油流井的评价。非地震勘探技术对油气田的预测和评价在我国的油气开发中起到了重要作用。

3镶补和替代在地震勘探困难地区的地震勘探

我国的油田勘探有很多的地区地质构造复杂，这是现在和将来都要面对的问题。但是技术在进步，勘探复杂地区的方法和技术也在不断的更新，适应。复杂地区的一些难题已经在新的方法和技术中的到了一定的解决，并取得了一定的成果，但是还有很多问题亟待解决。如，复杂的地表地区（碳酸盐区、地表砾岩覆盖区等）以及复杂地质构造区（高陡构造带、山前逆掩推覆带）面临着信号能量弱，成像困难等问题，是勘探的困难区。

在这些地震勘探困难区，地表是能量衰减很快的高速层，所以有效反射的信噪比比较的低。因此需要寻找一种能够穿透高速层的物理场做代替。而电磁波法整合具有这种穿透性，这就和地震法勘探形成了很好的互补。但是，电磁法也有缺点，它的分辨率没有地震法高，对构造的主要电性界面反映不会有太大的差距。因此，电磁法可以为地震法做镶补。在依奇克里克地区进行的CEMP勘探就是成功的一例。这个地区受到了南天山的构造带的强烈挤压变形，形成逆掩带，背斜地层倾角大而且地表为山区。地震勘探投入大，依然存在问题，因此该区布置了CEMP实验测线做剖面产状。为该区无资料的部分做出了很好的镶补。随后此法也成了该区的有效勘探方法之一。

4对开发中的油田的储集层有监测作用

在一项研究中表明，孔隙度、饱和度和温度变化都会对电阻率产生影响，而且变化很灵敏，因此人们逐渐把电法或者电磁法应用到油田的开发上。具有对储集层进行描述和监测的一些非地震技术有井地直流电阻率法、大功率充电电位法、井间电磁层析成像法、井地建场激电法以及井中重力法等。

在国内，利用大功率充电电位法监测油藏的范围，有很好的效果和经验。作法是注水后采用井套管进行供电，地面布置监测网，通过观测注水引起的电位变化进行指导油田开采。西方主要应用夸孔电磁层析成像法，通过反演的成像监测两井间的电阻率变化和分布，这样可以动态监测油田开采的变化或寻找剩余的油气。这种方法的发展正处于起步阶段，并有着良好的应用前景。

结语：

非地震勘探技术多种多样，根据不同的原理可以在不同的地质条件下应用，能够很好的降低成本，提高勘探效益。也为复杂的勘探困难地区提供了新的方法，促进生产。非地震技术也在逐步的完善进步，在石油勘探事业中发挥着不可替代的作用，以后会发挥更大的作用。

参考文献：

[1]何展翔.非地震勘探技术的进步与发展趋势[J].石油地球物理勘探.2006(07)

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【关键词】 三分量 数字检波器检波器 信噪比

我国现有的以单分量纵波为主的勘探地球物理技术，在构造成像、裂缝检测以及油气预测等领域，还难以满足隐蔽性油气藏勘探开发以及老油田进一步增储上产的需要，因此，加快发展多波多分量地震勘探技术，并使我国在未来勘探技术的竞争中占有一席之地，成为油气勘探技术发展的当务之急。

1 数字检波器与常规检波器参数对比

数字检波器是指利用MEMS技术生产的加速度传感器；与此相对应的称为常规检波器或模拟检波器，本文中对比的常规检波器主要是陆上勘探常用的动圈式检波器。

衡量模拟检波器性能指标的主要指标有自然频率、阻尼系数、灵敏度、谐波失真、假频等；相关参数有直流电阻、阻抗、噪声、漏电、极性；其它物理参数还有悬体质量、线圈最大位移、允许倾斜角度等。

检波器的幅频响应是高通的，目前采用的动圈式检波器的幅频响应可分成2段：在低于自然频率的频段上，以大约12dB/OCT的陡度向低频方向下降；在高于自然频率的频段上，趋于固定值。因此对动圈式检波器而言，只有存在低于自然频率的部位，才有高频补偿作用。涡流式检波器的幅频响应在低于自然频率的频段上，以18dB/OCT的陡度向低频方向下降，在高于自然频率的频段上，以6dB/OCT的陡度向高频方向上升，2段陡度都比动圈式增加了6dB，因此其高频补偿作用优于动圈式检波器。在实际工作中，高分辨率地震勘探对检波器性能的要求总是倾向于高频地震检波器。

检波器假频对有效频带有效波产生影响时，会使地震信号产生严重畸变。目前，检波器的假频已从150Hz扩展到250-350Hz左右。

检波器的谐波失真影响接收的动态范围。由于磁路、阻尼存在非线性的特点，使得检波器的谐波失真（0.2%）远大于仪器的谐波失真（0.0003%）。关于检波器的动态范围论述较少，一般认为以检波器谐波失真为主要标准。检波器的这项指标实际上是影响高分辨勘探资料品质的关键参数。

模拟检波器从检波器输出到采集站的是模拟信号，因此不可避免地会出现能量损耗、干扰等不利因素；数字检波器直接输出的是数字信号，且具有内在的、较高的矢量精度和优良的低频信号响应特性。

三分量数字检波器是利用MEMS传感器原理生产的，它具有一定的方向性，由两个水平分量（X，Y）和一个垂直分量（Z）组成。三个分量的方向两两垂直，所以只要有一个水平分量的方向一致，那么另外一个水平分量的方向也会相同。

2 数字检波器与常规检波器采集资料对比

地震勘探是为了采集有效地震波资料作为资料处理和资料解释的原始依据，数据采集是地震勘探工作的基础，采集资料可以简单分为单炮资料和剖面资料，评价检波器性能的优劣，也可以从分析单炮，特别是剖面资料的好坏来区分。

2.1 单炮资料分析

提高资料品质关键在于提高地震信号的信噪比，因此分析了数字检波器和模拟检波器在同一点的记录环境噪音情况。数字检波器记录的噪音干扰明显比模拟检波器强。这是由于数字检波器是单只检波器接收，对于干扰波没有压制，干扰明显比检波器组合强。但同时数字检波器记录的随机干扰不论频率还是能量都强于模拟组合，频率高对于有效记录地震波高频信息有利，干扰能量强则需要想办法压制。

数字检波器的有效波频率并没有想象的那么高，模拟检波器组合的记录好于数字检波器。分析其原因，数字检波器由于采用单只接收，对环境噪音的几乎零压制限制了本身动态范围的发挥；而模拟检波器由于是组合埋置，对环境噪音的压制效果较好，因此在单炮记录上显示出有效波信噪比比单只数字检波器高的结果。由于用模拟检波器进行高分辨勘探已经有了比较成熟的方法，而且对于中浅层的扫描频率也已经达到了70Hz左右，因此要考察数字检波器的好坏，不仅要考虑更高的频率段，而且要考虑施工方法的进一步更新，同时进行单炮和剖面处理综合分析，尤其在处理过程中注意保护高频成份。

从单炮记录的分析可以得出如下结论：模拟检波器组合信噪比较高，记录层次清晰；数字检波器记录层次比较清晰，记录频率也比较高，但干扰强，且单炮记录信噪比较模拟检波器组合低。

2.2 剖面分析

P波分频扫描剖面上看，BP（45 90）Hz、BP（55 110）Hz数字检波器与模拟检波器基本相近，在较高频段扫描时，如BP（65 130）Hz以上，在一般的目的层T2层以下模拟检波器出现明显的干扰，而数字检波器的干扰比较轻微。这种干扰是在资料处理的过程中产生的，但考虑到处理流程是一致的，说明二者的原始资料本身就存在一定的差异。

3 结语

（1）地震检波器性能的好坏将直接影响勘探数据采集的质量，相对目前常用的模拟检波器，三分量MEMS数字检波器在技术指标上：数字地震检波器的动态范围可达到105dB以上（常规60dB）；噪音指标优于-147dBg2/Hz；具有极高的向量保真度；输出频带十分平坦；抗干扰能力强的；实现倾斜角度的自动测量的优点，有利于地震资料弱信号的提升，进步一实现高分辨地震采集。

（2）通过分析三分量数字检波器与模拟检波器的单炮记录和剖面记录，分析表明数字检波器频带宽，动态范围大。单炮记录上，单只数字检波器的记录在能量和频率方面与模拟检波器组合相比有一定的差异；剖面分辨能力则数字检波器高于模拟检波器，而且层间信息丰富，转换波剖面与纵波剖面对应较好。

参考文献：

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【关键词】地质勘探；应用

经济的快速发展，地质勘探工作的进步，社会发展对矿产资源的需求越来越大，这也使得矿产资源的稀缺性日益明显。为了缓和矿产品供需的矛盾，发现和勘查新的矿产资源是必然的选择，地质勘探工作在矿产资源中的重要性也愈发突出，

地质勘探是通过各种手段和方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。地质勘探可以帮助发现有工业意义的矿床，并通过资料分析为该矿床提供最佳的开采技术条件，有利于矿山建设的进行。通常情况下，地质勘探以钻探工程和坑探工程为主，加以地球物理勘探和地球化学勘查。

1、地震勘探技术及其应用

地震勘探技术是是一种地球物理方法，通过利用岩石的弹性性质来研究地下矿床和解决工程地质，环境地质问题。通常情况下，地震勘探通过布置在井中或地面的地震检波器及专门仪器来记录地震波的传播途径。这些记录的信息反应了地震波所经过地层的地质信息，加以计算机处理分析，地层的空间分布情况、岩土特性、地质构造甚至地层中含有各种资源的情况就可以清楚的展现出来，同时工程中潜在的危险区地质问题也可以及时发现。

地震勘探技术在石油工业以及工程物探上得到了很好的应用。首先，地震勘探的发展起源于石油和天然气的寻找。通过地震资料来确定探井位置仍是每一个石油公司寻找石油的最佳手段，地震勘探在石油工业中的应用有着举足轻重的地位。其次，地震勘探在工程物探领域得到了广泛应用。例如在水文、工程、环境地质中测定覆盖层厚度及基岩界面起伏形态，在区域和场地稳定性调查评价中判定砂土液、场地土地震效应分析及反应谱，以及工程质量检测及人文调查中地基基础检测和岩土弹性力学参数测定等。

2、地质雷达勘探技术及其应用

地质雷达检测技术通过地质雷达向物体内部发射高频电磁波并接收相应的反射波来判断物体内部异常情况的一种高精度、连续无损、经济快速、图像直观的高科技检测技术。地质雷达勘探技术是目前精度较高的一种物理探测技术，较之现有的各种物探方法，它在地表上探测岩溶最有效的方法之一。因此地质雷达检测技术在工程地质、地基工程、岩土工程、文物考古等领域得到广泛应用。例如：探测滑坡体时，电磁波在表面覆盖层与风化破碎带之间传播时会产生不同形态的反射波。我们通过对这些反射波的图像进行分析处理，分辨出不同的地层分界面的位置，根据电磁波的传播速度计算出分界面的深度；探测库区溶洞时，我们同样可以通过反射波的图像特征，得到探测岩溶的目的，并根据电磁波的传播速度计算出岩溶的埋深。

3、瞬变电磁技术及其应用

瞬变电磁法是时间域电磁法的一种，它的主要原理是利用不接地回线或接地线源向地下发送电磁脉冲，地下导体内部在一次电磁场的激励下产生感应涡旋电流。一次脉冲电磁场的间隙期间，涡流电流产生的二次磁场与一次场之间有一个瞬变过程，地下导体的电性分布结构及空间形态等的就是通过线圈或接地电极观测二次磁场，研究其与时间的变化关系来确定的。随着仪器设备的不断进步，理论方法及数据处理手段更加先进，瞬变电磁法的探测深度越来越大，施工效率也越来越高，它的应用范围也随之更为广泛。地质矿产行业中寻找金属矿产资源的重要手段之一就是瞬变电磁法。煤矿行业中的应用瞬变电磁技术较之其在其他行业的应有更为广泛，它是保障煤矿安全的一种手段，对减少煤矿安全事故有积极作用。在石油行业中的应用在石油行业中，将瞬变电磁技术应有到地震勘探或者其他物探方法难以解决困难的地方，会达到意想不到的效果。然而对于目前对于瞬变电磁技术在这方面的应有大多停留在理论研究阶段。

4、无线电波透视技术

无线电波透视法也称为坑透法，它是一种通过观测向地下地质体发射高频无线电波在传播过程中场强的衰减情况来确定地质异常体的位置和形态的勘探方法。

随着科技的进步，地质勘探技术也在发展，新技术的出现如雨后春笋。地质勘探工作的进步，可以极大程度上满足社会发展对矿产资源的需求。常用的勘探技术在其应有领域中各具优势的同时也有其不足之处，加之地质勘探工作在矿产资源中的重要性愈发突出，各种勘探手段的正确合理运用，才能保证勘探任务全面、高效、经济的完成。

参考文献

[1]王有新,王延光.地震勘探技术概述.油气地球物理，2007

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1三维地震勘探技术简述

三维地震勘探技术是综合物理、数学、计算机等学科为一体的应用技术，通过三维地震勘探技术的应用，能使勘探区地质结构更加清晰、勘测位置更加准确，为石油、天然气、煤炭等能源的开采和探测提供了技术支持，并发挥着积极作用。通过三维地震勘探资料的分析利用，能了解煤层的地质结构、空间赋存等情况，提高采矿设计准确性和科学性，提高煤矿作业安全性。通过对研究区进行三维地震勘探，获取地震数据体如图1，通过图1能详细看出，勘探区内煤层的起伏状态及断层处煤层变化的情况。对地震勘探资料进行了精细解释，并通过获取的三维数据体进行了全方位地质结构分析，加强了研究区地质情况的科学分析，提高了采矿设计的合理性和安全性。

2三维地震勘探资料解释新方法原理

2.1小波变换20世纪80年代，小波分析逐渐发展起来，从最开始的处理数字信号到地震数据处理，形成了科学系统的理论成果，在石油、煤矿勘探中有广阔发展前景，取得了良好的经济、技术价值。经过多年研究实践，小波分析在图像处理和故障诊断方面有了重大技术突破，通过小波变化可将任意一种信号映射到通过伸缩和平移方式形成的小波函数中，实现信号实时分离，且能保证数据的完整性和科学性。小波变换功能的实现，提高了机械设备频率分析和故障排除，提高了信号稳定性，提高了机械设备工作效率。传统信号分析主要方法是Fourier变换（傅立叶变换是一种分析信号的方法，它可分析信号的成分，也可用这些成分合成信号。许多波形可作为信号的成分，比如正弦波、方波、锯齿波等，傅立叶变换用正弦波作为信号的成分），它属于全局变换分析，具有信号不稳定、局部分析能力弱的缺陷，为解决信号稳定性问题，人们在Fourier分析的基础上，发展出能满足信号平稳性要求的新的信号分析理论，包括短时Fourier变换、时频分析、小波变换等分析方法[2]。其中，短时Fourier变换采用固定的短时函数，其信号分辨率较为单一，具有严重使用缺陷。小波变换是Fourier分析、调和分析等技术的结合体，是一种局部时频分析法，能在时间和频域变换中获取有效信息，克服了传统信号分析理论的不稳定性和局部分析缺陷，提高了信号对局部地区的反应能力。在实际三维地震勘探中，重点观察部分是地震信号局部范围内的特征。运用小波分析时，其窗口大小不发生变化，形状可根据用户要求自行调节变化，通过不断伸缩和平移，实现勘测信号精细分析，无论是处于低频部分或是高频部分，都能清晰显示出局部范围内的时频特征[3]。由于小波分析的精确性和高分辨率，被广泛应用于信号处理、图像处理和语音处理等学科领域。同时，利用小波变化，针对三维地震资料，编制出科学的计算机程序，提高三维地震勘探资料的精细化处理，提高地震勘探资料质量[4]。

2.2三维数据体属性分析与图象分析三维数据体属性分析是根据三维地震一步法偏移的数据为依据，利用可视化解释软件为操作平台，提取相关地震参数，利用三维地震勘探数据信息，结合图像处理技术，实现三维地震勘探图高分辨率，从而实现煤炭矿区地质结构精细解释。三维地震勘探中地震层拉平剖面与平衡剖面相似，通过层拉平后的三维地震数据，能有效消除局部断代层对数据准确性的影响，并将煤层反射波波组拉平，能提高地震层位的可靠性和科学性，如图2所示。同时，通过观察，可了解到不同层位在不同时间的结构变化，对断层结构的展示更加具体，为三维地震勘探资料精细解释提供了良好技术支持[5]。图2水平切片图三维立体显示能通过不同角度和不同颜色更加直观地展现出地质结构的形态，具有较高灵活性和可操作性，且能及时准确反映出勘探区周围地质结构变化，提高了对勘探区地质状态的动态了解，丰富了勘探区的地震数据和资料，提高了三维地震勘探资料精细解释。

2.3方差体解释三维地震数据体能准确反映规则网格反射情况。当断层或局部地层变化连续性较差时，三维地震数据体反映出规则网格的反射情况出现一些偏差，地震反射道与周围所反射出的数据出现差异，通过地震道之间的差异检测，能检测出断层和不连续变化的信息。方差体技术是求得所有数据体样点的方差值，通过周围地震道时窗中的所有样点计算出平均主值的方差，最后加权归一化计算出方差值。方差体参数的选取理论上主要有以下原则：根据所要预测的断层走向选择加法模式或乘法模式。乘法模式的计算结果不受预测断层走向的影响，效果较好，但参与运算的数据量大，运算速度较慢。而加法模式由于只是主线和联络线方向的数据参与运算，因此对走向既不垂直于主线又不垂直于联络线的断层效果相对差一点[6]。所以，在预测断层走向与主线或联络线的问题时，可利用加法模式，提高运算准确度。其中，必须严格根据预测体大小决定运算所需参数，当预测体为大断层时，可选择大参数，相反，小断层应选择相对较小的参数，提高运算参数准确计算，否则会影响结果精确性。另外，在选择计算时窗时，根据地层倾角大小，选用适当比例的时窗，如果地层倾角较大，应选择大比例时窗，相反，选择比例较小时窗，结合实际提高参数准确性，降低对方差体技术的人为因素干扰，提高方差体解释的科学性和准确性。

3结语