第三节　资源与工程物探的应用

1.探测条件

物探不同于钻探，在使用上要正确理解其含义。因此，利用物探方法解决各种地质问题时，必须有一定的地球物理条件才能取得满意的效果。这些条件主要如下。

（1）地质目的体与围岩物理性质的差异程度

有关未知地质目标（如构造、各种岩石的接触带、构造破碎带、金属矿体等）和周围岩石（围岩、上覆和下伏岩层）的物理性质（密度、磁化率、电阻率、极化率、热导率等）的最充分的信息，对于评价任何一种地球物理方法的适用性都有特别重要的意义。这类信息适用于地质勘探过程的所有阶段。

不同的地球物理方法对目的体与围岩物理性质的差异程度的要求是不同的。例如，在寻找大多数金属矿时，为了有效地应用重力勘探，要求矿石和围岩的密度差异为0.3～0.4g/cm3；对于解决构造问题，甚至有0.1g/cm3 （级次）的差异就够了；而对磁法和电法勘探来说，矿石和围岩的磁化率和电阻率必须相差几倍到几十倍。例如，对感应法电法勘探来说，岩石和矿石的电阻率比值应当为100左右。

岩石的物理性质除了取决于矿物成分与结构外，还与岩石形成的条件以及内力和外力对岩石的后期改造作用有关。

在普查金属矿床时，研究热液交代作用对岩石物理性质的影响具有特别重要的意义。这些作用经常使围岩的物理性质产生很大的变化，因而可作为金属矿区内的一种找矿标志。例如，完全蛇纹石化的超基性岩的密度大约降低0.8g/cm3 （表0-1）。

硅化和糜棱岩化使岩石密度急剧减小。钠长石化一方面对密度较低的岩石（凝灰砂岩、凝灰粉砂岩）实际上没有影响，另一方面则使致密岩石如辉长岩的密度急剧减小，从2.85降到2.64g/cm3。强钠长石化花岗闪长岩的孔隙度是4.5%～6.5%，而未蚀变花岗闪长岩的孔隙度是0.7%～1.5%。

蛇纹石化和滑石菱镁片岩化使孔隙度增大。变质岩和侵入岩的糜棱岩化使孔隙度明显增大（达2～4倍）。在一般情况下，孔隙度增大是大多数热液交代作用的特征，在这种情况下通常是密度减小；磁化率既可能增高，也可能降低。由于机械风化和化学风化等地表风化作用以及主要由于地表水的作用，岩石成分及其物理性质有很大变化，可同时观测到磁化强度、密度、电阻率和弹性波传播速度的降低以及天然放射性强度的变化。

在对测区的目的体与围岩的物理性质的差异程度进行分析前，需收集测区岩矿石的物性参数，收集测区岩矿石物性参数方法有三种途径。一是收集该地区已有的物性数据；当缺乏已知资料时，还可以采用下述两种途径：或是采集标本进行实验室物性测量，或是在测区选择露头好的地区进行实地测量。由于岩石物理性质取决于多种地质因素（时代、埋藏深度、变质作用等），即使相同的岩性组合，其物理性质在不同地区有很大差别，所以在使用区域岩石物性资料时应当十分慎重，必须对测区的地质情况加以足够考虑。

（2）引起异常的目的体的几何参数

待查目的体的异常不仅取决于目的体与围岩的物性差异，也取决于目的体的几何参数（规模、形状、产状及其空间的相互位置）。

当几个目的体靠得很近时，目的体相对距离决定着异常特征。当几个目的体形成只有一个极值整体异常时，那么应用这一地球物理方法无法将几个异常体区分开来。当同样大小、强度一致的相距为2l的两个水平圆柱处在同一深度H时，对磁场垂直分量，区分开两个圆柱的条件是2l>0.82H；对垂向微商为2l>0.64H。对两个相距为l的垂直极化球体，沿着通过球心剖面的自然电位异常表明，随着两个球体之间距离靠近，自然电位异常由两个极值组成的异常合并为只有一个极值的异常（图0-2）。

（3）能正确区分干扰场带来的异常

地球物理测量仪器在接收目的体的信号的同时也接收到与目的体无关的干扰。引起干扰的原因有三类：一是地质成因，二是非地质成因，三是测量误差。只有当来自目的体的测量信号大于干扰时，才能保证应用地球物理解决地质问题的成功。

（4）克服多解性带来的偏差

2.拟解决问题

尽管物探方法具有许多应用先决条件，但高速度和低成本性的特点仍然是被广泛采用的重要勘探手段，概括起来在资源与工程领域可以解决如下问题。

①测定覆盖层、风化层厚度及基岩面起伏状态；

②探测断层、裂隙带、溶洞、采空区等地质体的空间分布；

③测定岩石的动弹性参数，利用波速划分岩石、建筑场地类型、地基土的分层与评价；

④滑坡、泥石流的探测、路基病害及水库渗漏评价；

⑤地下管线、不明埋设物分布探测；

⑥地下水资源的勘察与评价；

⑦矿产资源的勘查与评价；

⑧利用伟晶岩脉探测，评价微量金属矿床的空间分布；

⑨桩基无损探测及建筑物常时微动观测。

据以上介绍可以看出，资源与工程物探应用是十分广泛的，可以预见，随着经济和科学技术的不断发展，物探工作的应用深度、广度都将不断发展，新的仪器设备、探测方法、新参数将会不断涌现，定量解释将会更加完善和准确。