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在地震勘探工作中，檢波器主要的作用為接收地震信號，屬于對地震信號進(jìn)行接收的前段環(huán)節(jié)，投入應(yīng)用能夠以直接的方式感知大地質(zhì)點振動。但是，從實際工作來看，倘若不能了解地震勘探檢波器的原理和特性，那么在使用過程中將會出現(xiàn)一些問題，從而影響地震勘探效果[1]?；诘卣鹂碧焦ぷ鞯男侍嵘嵌瓤紤]，本文便有必要對地震勘探檢波器原理和特性及有關(guān)問題進(jìn)行分析。
1.地震勘探檢波器原理及特性分析
1.1地震勘探檢波器原理
對于地震勘探檢波器來說，屬于一種振動傳感器，其工作原理和振動傳感器相同，為一個單自由度的振動系統(tǒng)。以感應(yīng)振動信號的物理量差異，可細(xì)分為三類傳感器，即：位移傳感器、速度傳感器以及加速度傳感器。但是，不論哪一類型的振動傳感器，均對當(dāng)中的一個物理量感應(yīng)，切主要以輸出的電信號和哪個物理量成正相關(guān)為準(zhǔn)則[2]。此外，從地震檢波器的機(jī)電轉(zhuǎn)換來看，其主要作用為把振動系統(tǒng)感應(yīng)的振動信號等比例地轉(zhuǎn)換成電信號。根據(jù)轉(zhuǎn)換原理角度來看，涵蓋的檢波器較多，如：電磁感應(yīng)檢波器、電容檢波器以及壓電檢波器等。
1.2地震勘探檢波器特性
從地震勘探檢波器的特性來看，主要有兩類：其一為動態(tài)特性；其二為靜態(tài)特性。兩方面的特性對檢波器的品質(zhì)有非常重要的影響。對于動態(tài)特性參數(shù)來說，涵蓋了固有頻率、阻尼系數(shù)、頻率響應(yīng)范圍以及頻率特性等等。對于靜態(tài)特性參數(shù)來說，涵蓋了有線性度、靈敏度、分辨率以及穩(wěn)定性等。
檢波器動態(tài)特性，指的是檢波器對隨著時間改變輸出量的響應(yīng)特性，其由傳感器自身決定，同時和被測量的改變方式也存在相關(guān)性。深入分析，動態(tài)特性是由檢波器的振動方程與力學(xué)特性決定的，經(jīng)解振動方程能夠獲取系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，進(jìn)一步將幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)函數(shù)求解出來，而決定響應(yīng)特性的參數(shù)主要包括檢波器的自然平率以及阻尼比。
2.地震勘探檢波器相關(guān)問題及排除方法分析
在上述分析過程中，對地震勘探檢波器原理及特性有了初步了解。但在實際應(yīng)用過程中，地震勘探檢波器還涉及相關(guān)問題。為了地震勘探檢波器的應(yīng)用價值得到有效提高，有必要對其問題及排除方法進(jìn)行分析。
2.1常規(guī)檢波器問題
基于地震勘探過程中，將20DX作為代表的檢波器統(tǒng)稱為常規(guī)檢波器，其自然頻率通常為10Hz。此類檢波器雖然能夠在常規(guī)地震勘探中發(fā)揮作用，但是也存在一些較為明顯的問題，主要包括：（1）指標(biāo)參數(shù)允差偏大，檢波器一致性差，進(jìn)而使地震資料的分辨能力下降。為此，處于高精度地震勘探過程中，需使用性能參數(shù)允差較小的檢波器。從現(xiàn)狀來看，允差在±2.5%的檢波器已投入市場，但成本費(fèi)用相對增多。（2）存在較大的失真度，會對動態(tài)范圍造成影響，進(jìn)一步發(fā)生信號畸變。為此，需將常規(guī)檢波器的失真度控制在合理范圍內(nèi)，使其動態(tài)范圍滿足勘探要求，進(jìn)一步避免地震信號畸變的發(fā)生。（3）假頻低，會對頻帶范圍造成影響，進(jìn)而使橫向干擾產(chǎn)生較大的影響。因此，有必要控制假頻，消除造成的橫向干擾，進(jìn)而使勘探效果增強(qiáng)。
2.2自然頻率問題
對于自然頻率來說，屬于地震勘探中一大關(guān)鍵的檢波器參數(shù)，如果檢波器的自然頻率偏高，將會使地震信號的頻寬降低，這是一大問題。倘若無特殊的抑制低頻干擾，或者無增強(qiáng)某高頻段信號，可使用頻帶比較寬的檢波器?？偠灾瑢τ跈z波器來說，具備比較寬的頻帶范圍為宜。
2.3Ρ仁匝槲侍
檢波器對比試驗主要問題包括：其一，試驗?zāi)康牟粔蛎鞔_，在選取檢波器過程中，存在一些個人方面的因素，當(dāng)檢波器人對檢波器不夠熟悉的情況下，試驗便會出現(xiàn)問題。其二，試驗內(nèi)容不夠具體；其三，試驗資料分析針對性不夠強(qiáng)。針對上述問題，需明確檢波器對比試驗的目的，同時明確試驗內(nèi)容，采取合理、科學(xué)的分析方法，進(jìn)一步提升檢波器試驗的效果。
3.結(jié)語
通過本文的探究，認(rèn)識到地震勘探檢波器在地震探勘過程中的應(yīng)用價值較高。為了正確使用地震勘探檢波器，需了解地震勘探檢波器的原理及特性，進(jìn)一步對其實際應(yīng)用問題進(jìn)行分析，并采取有針對性的解決方法。相信在正確使用地震勘探檢波器，并結(jié)合地震資料采集成果分析的條件下，地震勘探工作的效率及質(zhì)量將能夠得到有效提高，進(jìn)一步為地震勘探的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
地震波模擬是根據(jù)給定地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)物理參數(shù)來模擬地震波的傳播過程，從而研究地震波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律。由于模擬過程中可直觀、形象、動態(tài)地顯示地震波動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)傳播特征，非常容易調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，可以收到事半功倍的教學(xué)效果。一般來說，地震波模擬可分為物理模擬和數(shù)值模擬兩種方法。物理模擬是在實驗室內(nèi)將野外的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)體按照一定的比例制作成物理模型，然后利用超聲波或激光超聲波等方法對野外地震勘探方法進(jìn)行模擬；數(shù)值模擬就是利用有限差分、有限元等數(shù)值方法求解波動方程，從而獲得已知模型的地震波傳播。采用物理模擬方法存在費(fèi)用高、選材困難等缺點，并且不適合于課堂理論教學(xué)；而數(shù)值模擬只需要一臺較高計算速度的計算機(jī)就可全部解決問題，既簡單方便，成本又低，且非常適合于課堂理論教學(xué)。
地震波場數(shù)值模擬方法主要有幾何射線法和波動方程法。幾何射線法也稱為射線追蹤法，其主要理論基礎(chǔ)是，在高頻近似條件下，地震波的主能量沿射線軌跡傳播，即根據(jù)地震波的傳播規(guī)律確定地震波在實際地層中傳播的射線途徑，并運(yùn)用惠更斯原理和費(fèi)馬原理來重建射線路徑，利用程函方程等計算射線的旅行時間。射線法的主要優(yōu)點是概念明確、顯示直觀、運(yùn)算方便、適應(yīng)性強(qiáng)，缺點是旅行時的計算在一定程度上是近似的，特別是對復(fù)雜構(gòu)造進(jìn)行三維射線追蹤時繁瑣且誤差較大。波動方程數(shù)值模擬方法是以彈性（粘彈性）理論及牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的，求解雙典型偏微分方程-波動方程為手段的一種數(shù)值模擬方法。這種方法不僅能保持地震波的運(yùn)動學(xué)特征，而且還能保持地震波的動力學(xué)特征。根據(jù)地震波場數(shù)值模擬所采用的這兩種不同方法的特點，我們在地震勘探原理課程講授過程中采用波動方程彈性波數(shù)值模擬方法，這種方法的模擬結(jié)果可以使學(xué)生更好地了解地震波在傳播過程中的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征。目前用于波動方程數(shù)值模擬的方法主要有限差分法、有限元法、虛譜法等，在這些方法中有限差分法在計算精度、計算效率上都占有較大的優(yōu)勢，因此我們在數(shù)值模擬時采用了有限差分模擬方法[5]。
二、應(yīng)用實例
地震波數(shù)值模擬在地震勘探原理課程教學(xué)中的應(yīng)用比較廣泛，在大部分的知識點講解中都可采用數(shù)值模擬來對一些方法原理進(jìn)行動態(tài)演示。在本文中主要通過兩個知識點的應(yīng)用來說明數(shù)值模擬方法在地震勘探原理課程教學(xué)中的效果。
（一）地震波的傳播及界面處的反射、折射、透射和波形轉(zhuǎn)換
在講解地震波場的基本知識一節(jié)中，主要講解地震波的傳播特點，其中一些名詞如波前、波后、球面波、平面波等，學(xué)生理解起來比較抽象，一些概念只能靠死記硬背。在講解地震縱、橫波的傳播特點時，對于波在界面處發(fā)生的反射、透射、折射以及波形轉(zhuǎn)換等，由于學(xué)生對波場的概念沒有直觀的認(rèn)識，所以老師講解起來也非常抽象和費(fèi)力。在這種情況下，我們將數(shù)值模擬技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，通過開發(fā)地震波場實時模擬軟件，只需設(shè)置好模型和參數(shù)，軟件將以動畫的形式動態(tài)展示波場傳播的全過程。
下面以兩層介質(zhì)為例進(jìn)行說明：模型大小為600m×300m，網(wǎng)格大小為 ，時間采樣間隔為 。模型上層縱波波速為3 000m/s，橫波波速為1 732m/s，密度為1.8g/cm3；下層縱波波速為4 000m/s，橫波波速為2 300m/s，密度為2.0g/cm3。圖1為兩層介質(zhì)模型波場傳播快照（t=20～100ms），從圖中可見，當(dāng)t=20ms時縱波和橫波以震源為中心向下傳播，此時由于傳播時間較短，P波（縱波）和S波（橫波）在圖上還不能完全分清楚。當(dāng)t=40ms時，從圖中可以看出，由于P波波速較快傳播在前，S波在后，P、S波都是以震源為圓心的同心半圓。根據(jù)波場快照很容易讓學(xué)生理解波前和波后的概念。當(dāng)t=40ms時，從圖1（d）中可以看出，P波到達(dá)界面后發(fā)生反射和透射，同時產(chǎn)生轉(zhuǎn)換S波。當(dāng)t=80ms時，從圖1（g）中可以看出，此時S波到達(dá)分界面后也發(fā)生反射和透射，同時產(chǎn)生轉(zhuǎn)換P波。在圖1（h）中對于不同類型的地震波做了相應(yīng)的標(biāo)識，從圖中可以看出對于兩層介質(zhì)中彈性波傳播時波場也比較復(fù)雜，有直達(dá)P和S波、透射P和S波、反射P和S波、PS轉(zhuǎn)換波和SP轉(zhuǎn)換波。由于上述波場較為復(fù)雜，在學(xué)生認(rèn)識波場特征時容易混淆，鑒于這種情況，我們對于數(shù)值模擬技術(shù)做了相應(yīng)的改進(jìn)，在模擬過程中對P波和S波進(jìn)行了分離，圖2為兩層模型t=90ms時分離后的P波和S波波場快照，從圖2中可以看出分離后的波場快照波場更加清晰，學(xué)生在認(rèn)識波場傳播特性時也會更加容易理解和掌握。
（二）瑞雷波傳播特性
瑞雷波方法是近年來發(fā)展較為迅速的一種工程地球物理方法，在講解瑞雷波傳播特點時主要是通過其傳播速度、能量衰減和頻散特點等三個方面展開的。由于瑞雷波屬于面波，與縱、橫波所屬的體波相比其傳播特點有較大的差別。在瑞雷波傳播特性這一節(jié)課程的講解過程中，我們就充分運(yùn)用了數(shù)值模擬方法[6]。圖3為均勻半空間模型下利用數(shù)值模擬方法獲得的t=260ms時瑞雷波波場傳播快照，其中模型參數(shù)為：縱波速度 =1000ms，橫波速度 =577m/s，密度 =2.0g/cm3。從圖3中可以看出，瑞雷波沿地表傳播，其傳播速度和橫波波速比較接近。從波場傳播快照中計算可得瑞雷波的傳播速度為 531m/s，而模型中已知的橫波速度為 =577m/s，瑞雷波速度和橫波速度兩者相比為0.92倍。由于所給模型為泊松體， 從理論上分析可知，瑞雷波傳播速度和橫波傳播速度比值為0.92，這樣通過數(shù)值模擬，就很容易將瑞雷波和橫波的關(guān)系講解清楚，學(xué)生理解起來非常方便。
而對于瑞雷波傳播深度的知識點，從理論分析可知，瑞雷波的傳播深度為一個波長且波的能量呈指數(shù)衰減。對于瑞雷波的這個性質(zhì)，由于和體波傳播特性差別較大，學(xué)生們理解起來存在一定的困難。我們通過數(shù)值模擬，從波場傳播快照上就可以對這個問題給予清楚說明。從圖3的快照中可以測量出瑞雷波在模型空間中的傳播深度約為50m，在50m以下基本上看不到瑞雷波的存在，通過計算模擬時瑞雷波傳播的最大波長為44.2m，這充分說明瑞雷波的傳播深度為一個波長。為了說明瑞雷波能量呈指數(shù)衰減的問題，我們從波場快照上提取了一道瑞雷波數(shù)據(jù)并進(jìn)行指數(shù)擬合，得到該模型瑞雷波的能量衰減公式為： ，其擬合曲線如圖4所示。從圖中可見，在深度為44.2m處能量衰減到原來的0.8%，在22.1m（即半個主波長）處能量衰減到原來的7.9%。因此，對于瑞雷波用于工程地質(zhì)勘察中，通常取二分之一波長為其有效勘探深度，就可以得到較合理的解釋了。
三、結(jié)論
通過以上兩個實例充分說明了數(shù)值模擬方法在地震勘探原理課程講解過程中的作用，對于學(xué)生掌握知識要點領(lǐng)確實有很大的幫助。通過數(shù)值模擬技術(shù)，可以將一些抽象的地震波動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)傳播理論進(jìn)行直觀、形象、動態(tài)的展示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠較好地理解和扎實地掌握地震勘探的基本理論。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 張娟霞，郭獻(xiàn)章，周秀艷.數(shù)值試驗在材料力學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等建筑教育，2009，18（3）：128-130.
[3] 劉鵬程.采取多種教學(xué)措施提高“油藏數(shù)值模擬”課程的教學(xué)效果[J].中國地質(zhì)教育，2010（3）：114-116.
油氣勘探 技術(shù)方法
隨著我國對油氣供給需求量的增大，供給缺口也不斷增大，因此對油田油氣勘探的研究變得至關(guān)重要。顯然在現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的趨勢下，傳統(tǒng)的勘探技術(shù)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代油田油氣開發(fā)需要，所以用現(xiàn)代科技新方法取締傳統(tǒng)的舊方法是延長油田油氣勘探研究的必然趨勢，本文對幾種重大技術(shù)勘探方法進(jìn)行了介紹，希望可以對延長油田的油氣勘探研究上做出新的指導(dǎo)方向，為油田油氣的開發(fā)做出貢獻(xiàn)。
1油田油氣勘探的原理
要找到新方法有利于延長油田的油氣勘探研究首先就要了解油氣勘探的原理，其原理主要包括三大方面：地震地層學(xué)、數(shù)值模擬學(xué)、和油氣檢測學(xué)。
1.1地震地層學(xué)
地震地層學(xué)是做出合理系統(tǒng)解釋的一種方法，主要是指將地層學(xué)與含有巖性與巖相方面的沉淀學(xué)，運(yùn)用到地震解釋的工作中去，再將地震的資料含有的地層和沉淀的特點信息有效的利用，使之高效結(jié)合，從而給出的系統(tǒng)解釋的方法。
地震地層學(xué)還包括：地震層序、層序地層學(xué)、地震相以及合成地震記錄；其中合成地震記錄不僅是在研究地震模型時應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)，更是油藏描述的工作基礎(chǔ)。
1.2數(shù)值模擬技術(shù)
數(shù)值模擬技術(shù)主要指的是油氣盆地的數(shù)值模擬技術(shù)，是從盆地石油地質(zhì)的成因機(jī)制方面出發(fā)考慮，將油氣的產(chǎn)生、移動最后到聚集和在一起變成一個整體，充分研究其中各個地質(zhì)的參數(shù)用以建立數(shù)字化的動態(tài)模型，利用現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)將其形成從一維立體描述到三維立體描述的電腦軟件，從各個角度全面立體的描述整個盆地的油氣資源的形成以及地方地質(zhì)的演變過程。
此過程中包括：多次覆蓋、水平疊加剖面、疊加偏移剖面、垂直地震坡面以及地震資料解釋。其中地震資料解釋是做出構(gòu)造、地層、巖性和烴類檢測以及綜合解釋并由此繪制相關(guān)圖件的基礎(chǔ)理論，更是對測區(qū)做出含油氣的評價和鉆井位置的主要依據(jù)。
1.3油氣檢測技術(shù)
油氣檢測技術(shù)是一種綜合利用烴類存在的多種地震特性參數(shù)（速度、頻率、振幅、相位等）來確定油氣富集帶的方法。這類技術(shù)有許多種，目前常用的有亮點技術(shù)和AVO技術(shù)等。
油氣檢測技術(shù)包括：儲集層預(yù)測技術(shù)和地震橫波勘探。其中地震橫波勘探在我國還不是很成熟，還處在研究與是當(dāng)中。
2延長油田的油氣主要勘探方法
油田油氣勘探方法有很多種：地震勘探、重力勘探、磁力勘探、電法勘探、地球化學(xué)勘探和地球物理測井。
2.1地震勘探
地震勘探是油氣勘探中被應(yīng)用的最廣泛的方法，地震勘探可以分為：二維地震，三維地震，四維地震和井間地震。
二維地震是指沿著一維測線測地震信息，在（x，T）平面內(nèi)采集數(shù)據(jù)和處理地震資料的一種方法。
三維地震是在一個平面上采集地震信息，并在（x，Y，T）三維空間里進(jìn)行處理的勘探方法。
四維地震是相對于二維與三維勘探的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，通過三維空間與時間的結(jié)合，組成新的總體，隨著勘探時間描述時間的對勘探數(shù)據(jù)的影響，并以此差異來描述地質(zhì)目標(biāo)本體的屬性變化過程。
井間地震是新的物探方法，主要是將震源與檢波器一起放入井中對地震波進(jìn)行觀測，這種方法很大程度上降低了鉆井的風(fēng)險。
2.2重力勘探
各種巖石和礦物的密度（質(zhì)量）是不同，根據(jù)萬有引力定律，其引力也不相同。根據(jù)此研究出重力測量儀器，測量地面上各個部位的地球引力（即重力），排除區(qū)域性引力（重力場）的影響，就可得出局部的重力差值，發(fā)現(xiàn)異常區(qū)，這一方法稱重力勘探。
2.3磁力勘探
各種巖石和礦物的磁性是不同的，測定地面上各部位的磁力強(qiáng)弱以研究地下巖石礦物的分布和地質(zhì)構(gòu)造，稱作磁力勘探。在油氣田區(qū)，由于烴類向地面滲漏而形成還原環(huán)境，可把巖石或土壤中的氧化鐵還原成磁鐵礦，用高精度的磁力儀可以測出這種磁異常，從而與其它勘探手段配合，發(fā)現(xiàn)油氣田。
2.4電法勘探
電法勘探的實質(zhì)是利用巖石和礦物（包括其中的流體）的電阻率不同，在地面測量地下不同深度地層介質(zhì)間電性差異，用以研究各層地質(zhì)構(gòu)造的方法，對高電阻率巖層如石灰?guī)r等效果明顯。
2.5地球化學(xué)勘探
根據(jù)大多數(shù)油氣藏的上方都存在著烴類擴(kuò)散的“蝕變暈”的特點，用化學(xué)的方法尋找這類異常區(qū)，從而發(fā)現(xiàn)油氣田，就是油氣地球化學(xué)勘探。
2.6地球物理測井
地球物理測井簡稱測井，因為各種地質(zhì)條件和鉆孔條件不同，采用不同的鉆孔探入的方法，來辨別地下的巖石和流體的不同性質(zhì)的方法，這同樣也是油田油氣勘探和開發(fā)的重要方法。
3延長油田的油氣勘探所面臨的問題及解決方法
3.1艱難的增加儲量壓力
要減輕增儲減產(chǎn)的壓力首先要突出工作重點，努力實現(xiàn)油氣規(guī)模增儲；還要牢固樹立科學(xué)的找油找氣觀，努力發(fā)現(xiàn)油氣煤鹽勘探大場面；同時更要將勘探資源與精細(xì)勘探增儲量相結(jié)合。
3.2巨大的資源拓展壓力
要解決巨大資源拓展的壓力首先要立足于科技上的不斷創(chuàng)新，強(qiáng)力推動工藝技術(shù)進(jìn)步。不僅要加快勘探開發(fā)重要技術(shù)的創(chuàng)新，更要提高核心技術(shù)能力持續(xù)提高攻關(guān)力度，并且積極的推進(jìn)科技把科技成果轉(zhuǎn)化實踐應(yīng)用。
3.3較大的技術(shù)創(chuàng)新壓力
要解決加大的技術(shù)創(chuàng)新壓力，強(qiáng)化勘探管理是關(guān)鍵。不僅要切實的提高勘探整體效益更要找準(zhǔn)市場變化與勘探管理有效結(jié)合，更要了解把握計劃的制定與方案實施的關(guān)鍵，大力尋找并控制投資與提高效益的著力處，找出提高勘探效率與降低勘探成本的新方法。
3.4新區(qū)地質(zhì)認(rèn)識的挑戰(zhàn)
創(chuàng)新人才培養(yǎng)，全面提升科技隊伍素質(zhì)，是解決問題的關(guān)鍵。要建設(shè)一支高素質(zhì)的勘探技術(shù)人才隊伍，提高技術(shù)人員自主創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)油氣藏能力和解決現(xiàn)場問題的能四是創(chuàng)新人才培養(yǎng)，全面提升科技隊伍素質(zhì)能力。不僅要建設(shè)一支與勘探發(fā)展相適應(yīng)的測錄井、試油氣、資料解釋等方面的專家隊伍，來提高資料解釋和綜合研究能力。更要建設(shè)一支綜合素質(zhì)過硬的現(xiàn)場監(jiān)督隊伍，提高現(xiàn)場指揮和處理問題的能力。
4油田油氣勘探過程中對環(huán)境的保護(hù)
1 常用深部金屬礦勘察方法
隨著找礦勘探工作程度的不斷深入， 許多露天的和近地表的金屬礦產(chǎn)資源已基本上被查明， 在地表淺部（第一深度空間：0 ～ 500 m 深度）找到大型或超大型金屬礦床的難度將必越來越大， 而金屬礦產(chǎn)資源的短缺已在日益加劇.為了緩解當(dāng)今的資源危機(jī)， 必須進(jìn)行深部找礦勘探（第二深度空間：500～ 2000 m 深度）.這是因為在地殼深部具有良好的成礦環(huán)境和找礦潛力， 地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展與成效已使得深部找礦成為可能.本文通過分析和討論國內(nèi)外典型金屬礦產(chǎn)資源找礦過程的實踐表明：地球物理勘探方法發(fā)揮著重要作用， 因為它具有大探測深度、高精度和高分辨率的特點， 可為深部金屬礦勘查提供有效信息， 是第二深度空間找礦勘探的有力手段.近年來， 國內(nèi)外的實踐表明， 深部礦產(chǎn)資源的地球物理勘探取得了尚在不斷取得重要成效.傳統(tǒng)中，我國對金屬礦產(chǎn)的勘探主要依靠“礦產(chǎn)地圖”[2]，所謂礦產(chǎn)地圖是指在多年礦產(chǎn)勘探事業(yè)中逐步累積繪制的包括各種金屬礦產(chǎn)資源大致分布情況、金屬礦地質(zhì)特點等在內(nèi)的礦產(chǎn)分布資料。然而，對于深部礦產(chǎn)來說，由于對其的勘查是近幾年新興起的，因此利用礦產(chǎn)地圖我們很難了解其分布現(xiàn)狀、地質(zhì)特征的實際情況。對此，礦產(chǎn)勘查人員一般采用以下幾種方式。
1）地球化學(xué)勘查法。地球化學(xué)勘查法，顧名思義其具體工作原理是利用巖層、地下水系、生物圈內(nèi)的化學(xué)元素來分析金屬礦產(chǎn)地球深部的分布及變化特征。金屬礦產(chǎn)在形成、發(fā)展、變化過程中會影響其周圍地質(zhì)、水體中的化學(xué)元素分布，尤其是一些金屬化學(xué)元素分布，因此只要查明地球深部巖層、水系內(nèi)的金屬化學(xué)元素含量以及分布特征等，就可以快速準(zhǔn)確的確定深部金屬礦源。目前，地球化學(xué)勘查法在金屬礦產(chǎn)勘探工作中已經(jīng)有了初步應(yīng)用，例如：新疆薩熱闊布鐵米爾特礦田在勘查金屬礦源時使用的即是地球化學(xué)勘察法[3]。
2）吸附電、N等化探方法。電吸附、烴吸附是一種特殊的化學(xué)勘探方法，但是相比于普通化學(xué)勘探方法，這種方法可以探測深部地層中微弱的成礦元素，因而有較高的靈敏度。眾所周知，金屬礦產(chǎn)在成礦過程中其中的成礦元素或者伴生元素會轉(zhuǎn)變成為可溶性離子，隨時間推移這些離子會聚集在深部地層巖石與土壤中，而采用常規(guī)化學(xué)勘探方法很難捕捉到這些離子，對此相關(guān)研究學(xué)者提出了電吸附、吸附烴等方法。電吸附方法的原理是：利用特殊的化學(xué)試劑對所采集的巖土樣本進(jìn)行處理，并對其進(jìn)行通電，利用電對可溶性離子的吸附性捕捉這些離子，從而判斷深部礦源。吸附烴的方法原理與電吸附原理相似，只不過該方法利用樣本中有機(jī)質(zhì)對烴類氣體的吸附性捕捉提取礦化信息，從而準(zhǔn)確判斷深部是否有金屬礦產(chǎn)。
3）地球物理勘探方法。地球物理勘探是指利用物理學(xué)原理對礦產(chǎn)分布情況進(jìn)行勘查的方法，在勘探過程中會涉及到大量的磁場、重力以及聲波傳播等物理知識。地球物理勘探方法是目前最常用的方法之一，具體包括以下幾類。①重力找礦。重力找礦法是目前我國礦產(chǎn)勘查行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的方法，十分適合勘查密度大以及與超基性巖層伴生的金屬礦產(chǎn)資源。其具體工作原理是：首先勘查人員勘探目標(biāo)地質(zhì)體與周圍巖體的密度是否存在差異，然后使用精密重力儀對重力異常進(jìn)行測量，隨后工人員結(jié)合相關(guān)物探資料、當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件以及重力異常結(jié)果分析推斷礦體的分布情況，最后確定金屬礦體的分布位置。②磁法找礦。不同的金屬礦石會產(chǎn)生不同磁場，因此只要掌握不同金屬礦石磁場分布規(guī)律，并通過對比分析所探測到的磁場就能確定探測目標(biāo)的實際情況。相比于其他物探方法，磁法找礦的探測范圍大、分辨率高、定位準(zhǔn)確，因此磁法找礦的精度較高。目前，關(guān)于磁法找礦的理論研究基本完備，且方法應(yīng)用趨于成熟，成為深部金屬礦產(chǎn)勘查工作中常用的方法之一。③電法找礦。電法找礦的原理是利用礦石的導(dǎo)電性、礦石的電學(xué)性質(zhì)探討目標(biāo)地質(zhì)體的構(gòu)造，確定金屬礦產(chǎn)位置的方法。電法找礦法是一種應(yīng)用較早的方法，從20 世紀(jì)80 年代起，陸續(xù)出現(xiàn)了激發(fā)極化法、瞬變電磁法、可控音頻大地電磁法等方法，并且在金屬礦產(chǎn)勘查工作中得到廣泛應(yīng)用。電法是過去幾十年我國應(yīng)用最廣泛的金屬礦產(chǎn)勘查方法之一，并且經(jīng)過多年的發(fā)展，電法找礦的理論、設(shè)備以及技術(shù)等有了很大進(jìn)步，因此電法在未來深部金屬礦產(chǎn)勘查工作中具有廣闊的應(yīng)用前景。④地震反射技術(shù)。地震反射技術(shù)是一種時間較長的地質(zhì)勘探方法，然而一直以來囿于理論、技術(shù)以及設(shè)備的限制，地震反射技術(shù)在金屬礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用并不成熟。直到20 世紀(jì)90年代起，地震反射技術(shù)開始被大范圍的應(yīng)用在金屬礦產(chǎn)勘查工作，關(guān)于地震反射技術(shù)的研究應(yīng)用也進(jìn)入了新的階段[4]。地震反射技術(shù)相比于其他物探勘查技術(shù)，其勘查深度可達(dá)數(shù)千米，因此在勘探深度普遍超過500 米的金屬礦產(chǎn)時，地震反射技術(shù)有其獨特的優(yōu)勢，發(fā)展前景良好。
2 深度金屬勘查技術(shù)的應(yīng)用效果探討
本文結(jié)合安徽銅陵冬瓜山地區(qū)深部金屬礦產(chǎn)的勘察工作實例對地震反射技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了初步探討。在本次勘探工作中，勘探人員使用ARIES 24 位數(shù)字地震儀以及REFTEK-125便攜式地震儀采集數(shù)據(jù)，然后利用工作站對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪以及靜校正處理，最后根據(jù)采集數(shù)據(jù)制作地層數(shù)據(jù)圖像，并根據(jù)圖像分析確定礦產(chǎn)位置。本次勘查大體勾畫出了冬瓜山礦床的分布形狀，并確定了礦床大致深度與位置，雖然礦體的深度、位置等精度不足，但是此次工作仍然證明了地震反射技術(shù)可以被用來探測深部金屬礦產(chǎn)，并且探測結(jié)果可以直接作為礦產(chǎn)開采的參考資料。這些都充分說明了深部金屬礦產(chǎn)勘查常用技術(shù)在未來存在廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
3 結(jié)束語
在礦產(chǎn)資源日益緊缺的今天，向深處找礦成為解決礦產(chǎn)資源不足的主要方法，因此研究探討深部金屬礦產(chǎn)的勘察方法十分必要。本文研究了深部金屬礦產(chǎn)勘查工作中常用的化學(xué)勘探方法、物理勘探方法以及吸附電、N化探方法等，并且重點分析了物理勘探方法的主要類型，最后文章結(jié)合勘探工作實例以地震反射技術(shù)為代表，對深部金屬礦產(chǎn)勘查常用方法的效果進(jìn)行簡單探討，說明了深部金屬礦產(chǎn)勘查方法在未來的發(fā)展應(yīng)用有著廣闊前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳志強(qiáng)，鄂阿強(qiáng).金屬礦產(chǎn)深部產(chǎn)出特征及勘查技術(shù)方法[J].科技傳播，2011，16（3）：144-145.
一、前言
目前來說，地震方法是在進(jìn)行水溫、工程、環(huán)境、地址調(diào)查的主要的勘察方法，這種方法的工作原理主要是通過在人工方面進(jìn)行地震波的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的激發(fā)的方法用來解決在地質(zhì)上的難題。這種方法在生產(chǎn)運(yùn)用的過程中非常的常見，所以我們需要進(jìn)行深入的研究。我們在進(jìn)行地震方法研究的時候，首先要知道這種方法的主要工作原理是利用地震波，地震波會通過人工爆破產(chǎn)生，當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ趥鞑サ降叵掠龅搅说讓拥慕缑娴臅r候，就會按照波所產(chǎn)生的反射和折射原路返回到產(chǎn)生地震波的地方，這些返回的地震波會被我們在不同位置上所放置的驗波器所接收，從而在機(jī)器中被記錄，這些所記錄的數(shù)據(jù)是呈現(xiàn)出一個規(guī)律的，所記錄的數(shù)據(jù)再有我們進(jìn)行處理，得到的資料可以用在我們需要的勘測地質(zhì)的方面，方便我們在地質(zhì)方面的生產(chǎn)活動。在以往的進(jìn)行高分辨率在地震勘探中中的使用越來越頻繁，幾乎成為了地質(zhì)勘探的主要的工具，在進(jìn)行基巖的起伏和含水層等各種不同的地下構(gòu)造的時候，積累了很多的經(jīng)驗。而礦井地質(zhì)的工作上卻很少用高分辨率解決煤礦中的問題，在煤礦的生產(chǎn)過程中，幾乎還是使用傳統(tǒng)的解決方法進(jìn)行煤礦生產(chǎn)的問題。但是由于最近煤礦的生產(chǎn)對于礦井地質(zhì)的工作的要求可以說是越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的工作方式已經(jīng)無法滿足我們對于生產(chǎn)上的需求，怎樣將高分辨率運(yùn)用在礦井的工作中，提高礦井工作的效率是當(dāng)今礦井地質(zhì)工作的當(dāng)務(wù)之急。
二、高分辨率地震勘探原理和方法
地震在我們的日常生活中并不陌生，僅僅幾年的時間就發(fā)生了大大小小十幾起的地震時間，從汶山地震到玉樹地震，地震似乎是我們生活中的隨處可見的，然而高分辨率地震勘探原理就是利用這種地震波，所謂地震波就是利用爆炸或者是其他的人工方法使地面發(fā)生震動，這種震動就是通過波的形式向各個方向進(jìn)行傳播，這種波就是我們所說的地震波。波在同一種介質(zhì)中可以以相同的速度進(jìn)行傳播，但是地下巖層的由各種各樣不同的性質(zhì)組成，這也就造成了這種地震波碰到他們的界面的時候會發(fā)生反射和折射，由于這種反射和折射就造成了有一部分的波返回到地面上，這種回到地面上的波可以通過驗波器接收并且總結(jié)各種數(shù)據(jù)資料。地震勘探就是利用這種原理，將人工所激發(fā)的地震波向地下進(jìn)行傳播，遇到巖層的分界面的時候進(jìn)行反射波和折射波，計算這其中的時間，地震勘探就可以通過這個時間來確定界面埋藏的深度和其基本形狀。地震勘探的目的就是根據(jù)人工所發(fā)射的地震波的到達(dá)的時間，還有其頻率和波形來進(jìn)行地下的巖層的形狀和構(gòu)造的信息的分析。近幾年，我國的地震勘探技術(shù)在不斷的提高，高分辨地震勘探方法逐漸的變得成熟，傳統(tǒng)的地震勘探的方法已經(jīng)過時。高分辨地震勘探主要是分別從垂向和橫向這兩個方面進(jìn)行了煤礦的巖層和斷裂的構(gòu)造的形狀進(jìn)行分辨的能力。本篇文章通過對于一個企業(yè)中的實例的描述進(jìn)行對于高分辨地震勘探方法的發(fā)展前景進(jìn)行分析。
三、高分辨率地震勘探的應(yīng)用
安徽某煤礦具有非常悠久的歷史，其地質(zhì)工作在1958年的時候就開始了工作，分別有五個隊進(jìn)行鉆探的工作，鉆探工作主要是進(jìn)行普查、詳查和精查，在1960年的時候和1973年時分別提交了其進(jìn)行的191個鉆孔的普查和警察的勘探報告。這次進(jìn)行的地震勘探區(qū)是在六采區(qū)之內(nèi)，其延伸的控制面積在2.1千米的范圍之內(nèi)，地質(zhì)勘探任務(wù)主要有兩個，其一是要對于六采區(qū)內(nèi)落差在十米以上的斷層進(jìn)行查明，其十米以上的精確度應(yīng)該在三十米以內(nèi)，而且還要對于落差在十米以下的那些斷點給予一個合理的解釋。其二是在主要的采取煤層2號和煤層9號的埋藏的深度和其形狀特點進(jìn)行查明，對于深度的誤差不能小于百分之二以上。我們在進(jìn)行地震勘探的時候所使用的鉆孔有二十一個，這二十一個鉆孔對于其地震的資料定性和定量的解釋提供了非常重要的依據(jù)。此次高分辨率的勘探任務(wù)是有安徽的物測地質(zhì)隊完成的，在1994年進(jìn)行了地震勘探的野外施工。其完成質(zhì)量還是很高的，測線的長度為23.065千米，所測的物理點一千五百個，其中合格的物理點有一千四百九十六個，合格率達(dá)到了百分之九十九點七三。在進(jìn)行工程的布置的時候考慮到實際情況，北東走向的地震測線是垂直地層的走線和構(gòu)造，要盡可能的通過已有的鉆孔，并且和北西走向的地震測線形成了網(wǎng)狀的形狀。網(wǎng)之間的間距是130米和160米。在野外進(jìn)行工作的時候必須要在地震勘探施工之前在D8線上進(jìn)行試驗和研究，經(jīng)過試驗資料和實際情況的分析確定好野外的工作的方法，需要的一起是48道DFS-V型地震儀，兩臺M10型可控震源，二乘六次震動臺，驅(qū)動電瓶至少有百分之五十，掃描的頻率應(yīng)該在25-109hz，掃描的長度是十四秒，除此之外還需要5串TZBS-60型的高頻檢波器，觀測系統(tǒng)為道具10米。十二次單邊激發(fā)。應(yīng)用這些試驗儀器所進(jìn)行的高分辨地震勘探在全區(qū)內(nèi)一共獲得由一千五百個地震記錄，其中包括一千四百七十個生產(chǎn)記錄，還有三十張實驗記錄。生產(chǎn)記錄中的甲級有百分之九十三點五，乙級有九十一張，廢品四張，其中記錄的成品率就有百分之九十九點七三。經(jīng)過安徽省的每天地質(zhì)局的評論組對勘探的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查和評價合格率在百分之九十七點八。能夠達(dá)到這樣的一個勘測結(jié)果已經(jīng)是說明勘測的結(jié)果非常的準(zhǔn)確了，通過對于地震勘探我們查明了安徽地區(qū)的斷裂結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的發(fā)育程度和其平面分布的主要情況，對其二煤層和九煤層這兩個主要的煤層的煤礦埋藏的深度和其構(gòu)造的形態(tài)特點都取到了一個比較好的地質(zhì)效果。這次地震的勘探對于地下的斷層的控制和對于斷點的解釋是在平面上發(fā)現(xiàn)組合斷層一共有七條其中有正斷層有六條，另外一個是逆斷層，而鼓勵的斷點是九個，在這些斷電中其中的斷點產(chǎn)生的落差是十三米，而其他的斷點的落差都小于十米的距離。
四、對于高分辨率的地震勘測的評價對于其發(fā)展前景的展望
通過對于安徽的地震勘探的實例的描述，我們可以看出，高分辨地震勘探對于礦質(zhì)生產(chǎn)特別是對于煤礦的生產(chǎn)具有非常重要的作用，其利用高分辨地質(zhì)勘探可以對于煤層埋藏的深度和其具體的形狀都可以勘探的非常的準(zhǔn)確，其準(zhǔn)確性是比以往的傳統(tǒng)的勘測的準(zhǔn)確性要高的，而且對于斷層的存在與否的解釋也是比較準(zhǔn)確的。如果高分辨地質(zhì)勘探如果運(yùn)用到真正的煤礦企業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中的話，會對于生產(chǎn)作業(yè)起到非常大的作用。雖然高分辨地震勘探對于定量的解釋上還應(yīng)該進(jìn)一步的提高技術(shù)，但是高分辨地質(zhì)勘探相對于傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探還是具有非常大的益處。高分辨地震勘探和其他的地震勘探的方法相比的話其具有很多其他的地質(zhì)勘探所沒有的優(yōu)點，比如說具有探測能力強(qiáng)和解決的問題較多、成本低而且效率也很高。所以高分辨地震勘探對于礦質(zhì)構(gòu)造探測手段來講具有很光明的發(fā)展前景的。
參考文獻(xiàn)：
一、課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)
地震勘探新方法課程是在常規(guī)地震勘探技術(shù)基礎(chǔ)上，使學(xué)生系統(tǒng)了解目前實際生產(chǎn)中正在或?qū)⒁獞?yīng)用的新技術(shù)，課程改革的目標(biāo)是將地震勘探領(lǐng)域主流及前沿的理論和技術(shù)及時地、更好地融入授課內(nèi)容中，使學(xué)生能夠及時了解學(xué)科前沿知識，把握學(xué)科發(fā)展方向。引導(dǎo)學(xué)生理解實際油田勘探開發(fā)過程中的多種關(guān)鍵地震方法，為今后開展實際油田勘探生產(chǎn)以及相關(guān)方法研究打下良好基礎(chǔ)。具體目標(biāo)和要求包括掌握地震勘探新技術(shù)的概念與特點，把握新技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。理論聯(lián)系實際，正確理解地震勘探新技術(shù)的研究意義與技術(shù)要點。學(xué)會文獻(xiàn)檢索與查新，開展與專業(yè)相關(guān)的中英文文獻(xiàn)閱讀、分析與總結(jié)活動，提高學(xué)生實際文獻(xiàn)檢索、總結(jié)和獨立思考的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。
二、課程教學(xué)背景分析
1.地震勘探新方法課程教學(xué)內(nèi)容特點分析。地震勘探新方法課程作為地震勘探原理的補(bǔ)充和延伸，與目前油田實際勘探開發(fā)緊密相關(guān)。課程涉及范疇較寬，內(nèi)容繁多，包括VSP、井間地震技術(shù)、多波多分量地震技術(shù)、時移地震油藏監(jiān)測技術(shù)、微地震技術(shù)等。課程中除新方法所對應(yīng)基本物理方法的描述外，還涉及大量的形式復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式及數(shù)學(xué)描述，以及多種地球物理信息和手段的分析、融合，甚至是多學(xué)科知識的交叉結(jié)合。此外，地震勘探新方法隨計算機(jī)發(fā)展和學(xué)科間交叉融合快速發(fā)展。同時，地震勘探是基于基本地球物理勘探理論、方法與認(rèn)識，并將數(shù)學(xué)物理方法應(yīng)用于計算機(jī)實踐的一門課程。實踐性強(qiáng)是勘探地球物理方法課程共同的特點，本課程教學(xué)也不例外。實踐注重培養(yǎng)學(xué)生動手解決實際問題的能力，在實踐中加強(qiáng)對專業(yè)知識的理解和掌握，從而對每一種技術(shù)有較直觀和深入的認(rèn)識。地震勘探新方法課程授課時間較短，而該課程的教學(xué)目標(biāo)是希望學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)、研討和課下文獻(xiàn)調(diào)研總結(jié)，以及實際資料實踐，理解課程教授地震勘探新方法的基本原理、適用條件和發(fā)展趨勢等，為從事地震勘探科研與生產(chǎn)工作奠定基礎(chǔ)?？傊?，地震勘探新方法課程教學(xué)內(nèi)容豐富，實踐性強(qiáng)，對學(xué)生科研能力與實際工作能力的培養(yǎng)具有重要意義。
2.地震勘探新方法課程授課對象的特點分析。本課程的授課對象是勘查技術(shù)與工程專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)高年級本科生，該階段的本科生既要完成預(yù)定課程的學(xué)習(xí)，同時還面臨著就業(yè)或者考研的壓力，可謂時間緊、任務(wù)重。因此，有效掌握地震勘探新方法是一個不小的挑戰(zhàn)。同時在我們的大學(xué)校園里，還有部分大學(xué)生學(xué)習(xí)勁頭不足，有明顯的厭學(xué)現(xiàn)象。另外教學(xué)內(nèi)容陳舊、課程理論性強(qiáng)、實用性差、教學(xué)過程單調(diào)、教學(xué)方法單一以及作業(yè)太重等因素都加劇了學(xué)生的厭學(xué)情緒。針對目前復(fù)雜多樣的學(xué)生心理，教師如何最大程度地提高學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)更好地掌握所學(xué)知識是教學(xué)過程中的重點，也是本課程以及類似課程的教學(xué)難點。
三、教學(xué)方法改革與課程優(yōu)化實踐
1.精心備課，構(gòu)建實際問題導(dǎo)向型的課堂教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在我國的教學(xué)活動中，教師長期處于知識代言人的地位，掌握著話語主動權(quán)，這就導(dǎo)致了無法構(gòu)建起平等、和諧的師生關(guān)系，也無法促使學(xué)生自由探索知識，無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此要調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，教師就要努力構(gòu)建合作機(jī)制的課堂氛圍。首先教師應(yīng)精心備課，包括必要的板書和多媒體教學(xué)課件。多媒體輔助教學(xué)將文字、圖片、聲音、動畫視頻圖像融為一體，提供的信息量大，能生動形象地展示抽象的知識點，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識。同時要準(zhǔn)備具有代表性的勘探實例與勘探實際難題，引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生也可以通過實際問題的解決獲得成就感，從而更加喜歡該課程。再次，本著“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才”的目標(biāo)，構(gòu)建實際問題導(dǎo)向型的課堂教學(xué)模式。問題導(dǎo)向式教學(xué)突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，它用問題激發(fā)學(xué)生主動探索，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。教師由講授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)者、組織者和探索者。將討論式、互動式、啟發(fā)式以及案例式教學(xué)法運(yùn)用進(jìn)來，教師提出問題，請學(xué)生事先查閱文獻(xiàn)，進(jìn)行總結(jié)，初步提出解決方法，在課堂上一起討論其可行性，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，提高其自信心，開拓思維，激發(fā)其研究興趣。最后優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，用更多的時間引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，協(xié)助學(xué)生開展實踐。
2.加強(qiáng)實踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨立閱讀總結(jié)，培養(yǎng)動手能力。地震勘探新方法課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程。需要學(xué)生進(jìn)行實際操作，教師準(zhǔn)備實際油田資料和相關(guān)軟件與程序模塊，讓學(xué)生自己動手，進(jìn)行實際數(shù)據(jù)的分析、處理與解釋，并對其中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時解決和問題總結(jié)，加深體會，并培養(yǎng)良好的協(xié)作精神。安排學(xué)生分組進(jìn)行相關(guān)問題文獻(xiàn)的查閱、分析與總結(jié)，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會以問題為導(dǎo)向進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，培養(yǎng)必要的文獻(xiàn)整理、總結(jié)等基本科研素養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生的報告能力，提供充足機(jī)會并鼓勵學(xué)生對自己所做的文獻(xiàn)調(diào)研和實際問題解決方案、效果進(jìn)行報告。教師的講授要在學(xué)生自求自得而又遇到困難時，要以畫龍點睛式的手法去貫通學(xué)生的思維，提高學(xué)生的認(rèn)知能力，引導(dǎo)其深入理解研究問題，提高地震勘探新方法的教學(xué)效果。
3.關(guān)心、關(guān)愛學(xué)生，加強(qiáng)與學(xué)生的交流，給學(xué)生減負(fù)。國外在概說中國教育的特點，確切的說是缺點時認(rèn)為：大學(xué)教育是知識的教育。正因如此，大學(xué)生成了世界大學(xué)生群體中學(xué)得最辛苦的一部分，他們要完成的課程數(shù)量多，所學(xué)知識過于專業(yè)化，過深、過難，考試呆板且頻繁，知識學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)過重，使其主動學(xué)習(xí)的積極性不高，學(xué)習(xí)效率低，獨立思考的能力差。地震勘探新方法課程的教學(xué)安排，充分分析了大四學(xué)生面臨的畢業(yè)、考研及就業(yè)壓力和處境，考慮到目前大學(xué)生的普遍心理情況和課程所針對高年級同學(xué)時間緊、壓力大的特點，不能增加過多的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，而應(yīng)減輕學(xué)生學(xué)習(xí)的壓力。地震勘探新方法課程減負(fù)具體實施措施包括注重學(xué)生能力的培養(yǎng)和對地震勘探新技術(shù)的認(rèn)識與理解，減少作業(yè)量，尤其是死記硬背的知識點，通過生動、形象的教學(xué)材料和實實在在的勘探實例，鼓勵學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，盡力做到在課堂上理解教學(xué)內(nèi)容。在實踐教學(xué)過程中，為學(xué)生提供實踐工作所需的成熟軟件和程序模塊，并認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生使用。同時在課程授課中幫助學(xué)生加深對地震勘探原理、資料處理等相關(guān)基礎(chǔ)知識的理解，減輕考研同學(xué)專業(yè)復(fù)習(xí)的壓力。
[中圖分類號] P3 [文獻(xiàn)碼] C [文章編號] 1000-405X（2013）-4-151-1
地球是一個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在幾十億年不斷發(fā)展演變的過程中記錄下了大量的信息。而地球物理就是應(yīng)用物理學(xué)的理論將這些蘊(yùn)含于地球內(nèi)部的寶貴信息發(fā)掘出來，以供人類使用的一門學(xué)科。
地球物理學(xué)通過研究目的的不同可分為理論地球物理學(xué)和應(yīng)用地球物理學(xué)，前者目的在于研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其發(fā)展演化，后者則是利用理論地球物理學(xué)發(fā)展過程中總結(jié)的方法來勘探有用礦床和石油，或應(yīng)用于工程地質(zhì)勘探、工程檢測，環(huán)境探測和監(jiān)測及環(huán)境保護(hù)等方面。
由于筆者所學(xué)專業(yè)偏重應(yīng)用，故下文主要介紹勘探地球物理的有關(guān)信息。
地球物理學(xué)，顧名思義與物理學(xué)息息相關(guān)，正是基于物理學(xué)領(lǐng)域中取得系統(tǒng)規(guī)律性認(rèn)識的力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、波動學(xué)、熱學(xué)和原子物理學(xué)等分支學(xué)科，相應(yīng)的產(chǎn)生了重力、地磁、地電、地震、地?zé)岷头派湫缘确种W(xué)科及勘探方法。下面一一給出介紹。
重力勘探的物理基礎(chǔ)是萬有引力定律。它根據(jù)觀測的地球重力的變化研究地球的構(gòu)造，勘探與開發(fā)礦產(chǎn)資源，進(jìn)行災(zāi)害的預(yù)測與防治，以及解決一些力所能及的地質(zhì)問題。這種方法的基本原理簡單地說就是通過重力儀測量出地表各處的重力異常（即實際重力值與正常重力值之差），然后根據(jù)地下不同密度的介質(zhì)及不同的密度分界面在地表產(chǎn)生的萬有引力（其豎直方向的分量即為重力分量部分）不同這一關(guān)鍵，推斷地下構(gòu)造的幾何形態(tài)，巖石性質(zhì)等。
磁法勘探則是基于磁學(xué)理論。它通過觀測和分析由巖礦石或其他探測對象磁性差異所引起的磁異常，進(jìn)而研究地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源等探測對象分布規(guī)律的一種方法。所謂磁異常，即實際觀測到的磁場值與正常磁場值（認(rèn)為地磁場是一個處于地球中心，軸向南北的磁偶極子導(dǎo)致的均勻磁化球場）之差。實際工作中，利用磁力儀可觀測出磁異常。在應(yīng)用方面，它已成功應(yīng)用于直接尋找磁鐵礦及其共生礦床；廣泛應(yīng)用于固體礦產(chǎn)、石油天然氣構(gòu)造的普查和不同比例尺的地質(zhì)填圖及深部，區(qū)域，全球構(gòu)造的研究；與其他勘探方法配合應(yīng)用于煤田火燒區(qū)探測、地?zé)徇h(yuǎn)景預(yù)測、考古、探雷與探潛、核電及為大型水電建設(shè)提供基礎(chǔ)穩(wěn)定性評價資料；探索性地應(yīng)用于水文工程地質(zhì)學(xué)問題中的圈定裂隙與滑坡監(jiān)測、油氣藏標(biāo)志的磁異常、磁性檢測和金屬礦成因的剩磁應(yīng)用等。
由電學(xué)理論發(fā)展而來的勘探方法稱為電法勘探。由于實際工作的自然條件多種多樣，故這一類勘探方法變種、分支方法也較多。它的原理比較復(fù)雜，簡單的說就是通過地表電極供電，在地下建立電場，這時由于地下構(gòu)造及不同物性巖層的存在，電場分布將呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，我們在地表通過對不同位置電場值的測量，便可推斷出地下構(gòu)造及巖性，從而達(dá)到勘探目的。電法勘探通常用以勘查石油與天然氣和煤田地質(zhì)構(gòu)造，尋找金屬與非金屬礦產(chǎn)，進(jìn)行水文工程地質(zhì)、城市環(huán)境與建筑基礎(chǔ)及地下管線鋪設(shè)情況的勘察等。
地震勘探是基于波動學(xué)理論的勘探方法。它依據(jù)地震波在地球內(nèi)部的傳播規(guī)律來推斷地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和巖性，從而達(dá)到勘探目的。簡單地說，地震勘探就是通過某種方式激發(fā)地震波，激發(fā)的方式有天然地震、火山爆發(fā)等自然現(xiàn)象，也可以是人工爆炸、沖擊、可控震源或其他人工震動源。當(dāng)?shù)卣鸩óa(chǎn)生后經(jīng)地球內(nèi)部介質(zhì)傳播到地表，由我們事先布置好的檢波器接收記錄。而地震波在不同物性的介質(zhì)中傳播規(guī)律有所不同，所以根據(jù)所記錄到的信號，便能推斷出地下構(gòu)造的幾何形態(tài)及巖性。地震勘探在石油勘探開發(fā)中具有舉足輕重的地位，幾乎所有石油公司都依賴地震解釋來布設(shè)鉆井。此外，地震勘探還能確定其他沉積礦床儲集帶（如煤、鹽巖）的位置；在尋找地下水資源、地?zé)豳Y源、工程勘測、研究地殼和上地幔深部結(jié)構(gòu)，測定大型建筑物、水壩、高速公路和海港結(jié)構(gòu)的基巖深度，確定建筑物地下是否存在潛在的危險，是否在隧道或礦床鉆探中會遇到巖石中的充填水等方面，地震勘探都發(fā)揮了重要作用。
關(guān)鍵詞:
煤礦開采;巷探工程;地質(zhì)雷達(dá)法;槽波地震法;地震勘探
煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占有重要比例，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。在煤礦生產(chǎn)中，運(yùn)用地質(zhì)勘探技術(shù)查明各種地質(zhì)問題，對煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。
1煤礦地質(zhì)勘查技術(shù)
1．1巷探工程
利用礦井中的巷道來探測斷裂構(gòu)造、陷落柱等地質(zhì)異?，F(xiàn)象稱為巷探。巷探在礦井地質(zhì)工作中應(yīng)用廣泛。如圖1，為了探測斷層F1的位置和走向，向斷層F1掘進(jìn)探巷a、b、c。
1．2地球物理勘探技術(shù)
地球物理勘探指利用巖層密度、傳播速度、彈性波、電性等物理性質(zhì)的不同，進(jìn)行地質(zhì)勘查的一種技術(shù)方法。井巷二維地震勘探、震波超前探測、槽波勘探法、地質(zhì)雷達(dá)勘探方法、高密度電阻率法和坑透法是目前最常用的物探技術(shù)。
1．2．1二維地震勘探
地震勘探是利用地下介質(zhì)彈性和密度的不同，對人工激發(fā)地震波的響應(yīng)進(jìn)行觀測、記錄和分析，推測地下巖層的形態(tài)和性質(zhì)的一種物探方法。通過沿測線布置炮點和檢波點，對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、解釋和處理。
1．2．2震波超前探測
煤礦震波超前探測也是一種地震勘探技術(shù)，由于煤礦井下空間條件的限制，可供觀測利用的空間十分有限，為充分利用井下空間，震波超前探測技術(shù)主要采用反射地震方法。即在巷道內(nèi)盡可能多布置激發(fā)裝置和接收裝置，采集大量的地震波數(shù)據(jù)，以提高探測效果，更好地為煤礦生產(chǎn)服務(wù)。
1．2．3槽波勘探法
槽波地震勘探是煤礦探測斷裂構(gòu)造、陷落柱等地質(zhì)異常體的常用方法。原理是利用地震波在不同密度介質(zhì)中傳播速度的差異，在密度大的介質(zhì)中傳播速度大于密度低的介質(zhì)中傳播速度。巖石密度大于煤層，因此地震波在巖層中傳播速度大于煤層中傳播速度。所以，在煤層中的地震波將有一部分在煤層底板與頂板接觸面上發(fā)生全反射，形成一個沿煤層傳播的槽波(導(dǎo)波或煤層波)。槽波在介質(zhì)接觸面會發(fā)生透射和反射，當(dāng)槽波的變化被儀器探測到時，即可確定接觸面的位置和大小。槽波地震勘探有透射波法與反射波法兩種，透射波法分別在兩條巷道中激發(fā)和接收槽波，根據(jù)槽波的變化，確定地質(zhì)構(gòu)造體是否存在，如圖2。反射法在一條巷道中布置激發(fā)點與接收槽波，根據(jù)槽波反射信號，確定地質(zhì)構(gòu)造置，如圖3。
1．2．4地質(zhì)雷達(dá)勘探方法
地質(zhì)雷達(dá)勘探是利用地層電性參數(shù)的不同，應(yīng)用高頻電磁脈沖波的反射作用，探測目標(biāo)地層和地質(zhì)現(xiàn)象的一種勘探方法。原理為利用雷達(dá)接收在不同地質(zhì)界面上反射的電磁波，并根據(jù)反射電磁波的特征，對異常地質(zhì)體探測和識別。對井下巖漿侵入體、斷層、老窯和陷落柱等的探測具有良好的效果。在山西、河南、山東、安徽等地礦井應(yīng)用廣泛。
1．2．5高密度電阻率法
電阻率法指利用巖土的導(dǎo)電性，通過觀測地層中電流場的分布規(guī)律，來分析地層中地質(zhì)現(xiàn)象的一種地質(zhì)勘探方法。高密度電阻率法是在煤礦勘探中應(yīng)用的一種新的技術(shù)方法。
1．2．6坑透法
坑透法指應(yīng)用發(fā)射器向地質(zhì)異常體發(fā)射高頻率無線電波，并監(jiān)測電磁波在傳播過程中的強(qiáng)弱情況，以確定地質(zhì)異常體的位置和范圍的一種勘探方法。其原理為不同電性巖層對電磁波能量吸收作用具有差異性，電阻率高的巖層對電磁波吸收作用強(qiáng)，電阻率低的巖層對電磁波能量吸收作用弱。同時，電磁波在地層斷裂面會發(fā)生反射、折射和散射，電磁波能量也會減弱，一些地質(zhì)異常體(如導(dǎo)水?dāng)鄬?也吸收電磁波。因此，可設(shè)計電磁波的發(fā)射點和接收點，電磁波通過地質(zhì)異常體時，接收點無線電波明顯減弱，設(shè)計多個發(fā)射點和接收點位置對地質(zhì)異常體多次觀測，即可確定其范圍。
2煤礦開采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向
煤礦地質(zhì)勘查是一項復(fù)雜的工作，除了傳統(tǒng)鉆探工程、巷探工程、地質(zhì)雷達(dá)勘探和坑透法等勘探技術(shù)外，還應(yīng)該發(fā)展地質(zhì)勘查新技術(shù)，如三維地震、瞬變電磁等，綜合利用多種地質(zhì)勘查技術(shù)。并且將地質(zhì)勘探技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，建立多元煤礦信息集成系統(tǒng)，實現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化，實現(xiàn)對煤礦地質(zhì)條件的精準(zhǔn)評價、生產(chǎn)地質(zhì)工作高效管理和突發(fā)性煤礦地質(zhì)災(zāi)害的有效防治。
3結(jié)論
我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育對煤礦的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，易引發(fā)煤礦生產(chǎn)事故。對于煤礦生產(chǎn)中遇到的各種地質(zhì)問題，不但需要采用傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術(shù)，還要發(fā)展新技術(shù)，對各種地質(zhì)因素進(jìn)行動態(tài)分析，綜合應(yīng)用多種勘探技術(shù)手段，為煤礦的安全高效生產(chǎn)提供地質(zhì)預(yù)測預(yù)報保障。
參考文獻(xiàn):
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1.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
從80年代至現(xiàn)在，高分辨率地震、三維地震、發(fā)展開始成熟，而且井間地震、四維地震、多波多分量勘探等的新技術(shù)及方法方法開始應(yīng)用，和勘探技術(shù)對應(yīng)的檢波器的型號也不斷的發(fā)展，例如高性能壓電檢波器、四分量檢波器、渦流檢波器、四分量檢波器等。初步統(tǒng)計得出，當(dāng)前一共12個系列25種型號的檢波器在油氣資源地震勘探中使用。
國內(nèi)地震檢波器大約有五十多年的歷史。五六十年代國內(nèi)基本仿制蘇聯(lián)還有美國的檢波器；七十年代國內(nèi)自行研制地震檢波器；八十年代主要為引進(jìn)階段，例如西安石油勘探總廠等。90年代以后，以增加高分辨率勘探為目的，物探局儀器總廠、西安石油勘探儀器總廠推出了一系列檢波器，是的地震檢波器的勘探得到擴(kuò)展。近年來，MEMS技術(shù)發(fā)展很快，采用MEMS技術(shù)的數(shù)字地震檢波器開始出現(xiàn)。ION公司以及SERCEL公司在2000年前后分別推出地震檢波器，并且具有全數(shù)字的特點，開始在野外不斷應(yīng)用。數(shù)字檢波器實質(zhì)上是分辨率很高的微加速度計，國內(nèi)對其研究還處于開始階段。
2.高分辨率地震勘探對地震檢波器的要求
2.1 地震勘探的基本原理
地震勘探基本原理如圖1所示，激發(fā)之后地震波在遇到不同地層的分界面發(fā)生反射，設(shè)置在地面上的地震檢波器把振動信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號被地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測，進(jìn)行數(shù)字化并記錄，通過分析地震數(shù)據(jù)就得到地震波運(yùn)行的時間還有速度信息，進(jìn)而得到地層分界面油氣資源的埋藏深度。
圖2為遙測地震油氣資源勘探中的慣性傳感器采集部分的結(jié)構(gòu)，其采用24位的作為數(shù)據(jù)采集單元。
（1）信號只需要前一級的簡單模擬過濾器，采用24位A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，大大縮短模擬信號通道，有利于降低信號的失真度提高信噪比；
（2）對去假頻（即防混疊）濾波器大大簡化，提高濾波性能。
2.2 地震波的形成和衰減
將作業(yè)地層看成系統(tǒng)對待，震源激發(fā)出現(xiàn)的激發(fā)波形看成系統(tǒng)的輸入信號，那么傳輸?shù)竭_(dá)地面的地震波為系統(tǒng)的輸出信號。輸出信號主要由輸入信號還有系統(tǒng)特性決定，即地震波波形為震源還有地層共同作用的產(chǎn)生的。地層對震波振幅、頻率特性產(chǎn)生影響主要有三種。
2.3 分辨率公式
通常垂直分辨率的極限約等于主波長的1/4。當(dāng)前使用的近似的時間分辨率公式，也就是“時間厚度”：
其中，—層速度，—視波長，—可分辨厚度。
以上公式前提是地震子波為理想的Ricker子波。相關(guān)證明得到：上述分辨厚度下，子波的過零點出現(xiàn)互相重合情況，疊加的合成波形在兩個波峰位置產(chǎn)生波谷，波谷振幅為零，而且兩個波峰分開。實際上地震子波不可能產(chǎn)生嚴(yán)格意義零相位的，并且反褶積沒有將它其壓縮成正峰。
3.動圈式檢波器的討論
3.1 檢波器的動力學(xué)模型
檢波器的動力學(xué)模型如下圖，彈簧在檢波器外殼上進(jìn)行固定，彈簧上懸掛質(zhì)量體，當(dāng)存在地震信號時，外殼和大地一起振動，質(zhì)量體通過彈簧帶動做阻尼振動，力學(xué)方程如下：
3.2 噪聲
在所有噪聲源當(dāng)中，一般環(huán)境噪聲幅度最大，如刮大風(fēng)檢波器的噪聲輸出強(qiáng)度約20～80，小風(fēng)達(dá)到為。安靜地區(qū)大地振動的速度噪聲峰峰值只，相應(yīng)的噪聲電壓峰峰值。除了外界噪聲源，檢波器噪聲包括慣性體的布朗噪聲還有電阻熱噪聲。對于克量級的檢波器，大地振動噪聲高于布朗噪聲4-5倍，因此檢波器的布朗噪聲能夠忽略。電阻熱噪聲的噪聲密度計算方法如下：
k—玻爾茲曼常數(shù)；T—絕對溫度；R—線圈電阻值；檢波器；線圈電阻；計熱噪聲密度只有。
3.3 常用的檢波器組合方式
地震道通常是2-4個串檢波器串并聯(lián)，串并組合的方式及相關(guān)特點一般和石油勘探的目的相關(guān)。不同組合目的在于，利用有效波還有干擾波的不同，來干擾波進(jìn)行抑制，并突出有效波。下表給出了不同檢波器組合的性能特點。不同的檢測波組合性能參數(shù)表如表1所示。
其中：n—檢波器的總個數(shù)；—并聯(lián)子串?dāng)?shù)；—子串檢波器個數(shù)；；—為串組合的增益；—阻抗比（串組合和單只檢波器的阻抗比值）；—為動態(tài)增量，在具體勘探當(dāng)中，要按照油氣藏探區(qū)的干擾波類型還有其頻率特性以及勘探目的層深度和其它因素來對檢波器的組合方式進(jìn)行設(shè)計，目的是找到適合此藏區(qū)的特定通頻帶的組合。具體的組合點數(shù)根據(jù)施工區(qū)的表層特點來決定，當(dāng)表層干擾十分嚴(yán)重時，采用點數(shù)的數(shù)量比較大，例如沙漠區(qū)勘探組合點數(shù)一般大于30個。
中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
現(xiàn)階段的開發(fā)利用，大部分屬于淺層資源開發(fā)，但是隨著淺層資源的枯竭，找礦重心將逐步向深部第二找礦空間轉(zhuǎn)移，深井礦產(chǎn)資源也隨之備受關(guān)注。同時，由于資源埋藏深度更深，因此，找礦難度也在逐漸增加，找礦對探測技術(shù)的要求也越來越高。要想取得從淺部過渡到中深部的找礦突破，傳統(tǒng)的物探和化探勘探技術(shù)將起到至關(guān)重要的作用，特別是地球物理勘探便于控制，分辨力較高，也比較方便，在資源勘探中應(yīng)用很廣泛。因此，熟練掌握地質(zhì)礦產(chǎn)知識，深入了解物探技術(shù)與方法，同時探索與發(fā)展新的物探技術(shù)手段，更好地服務(wù)于深部礦產(chǎn)資源的勘探與開發(fā)。
1 物探原理與分類
1． 1 物探原理
地球物理勘探又稱物探，其原理就是應(yīng)用物理學(xué)勘查和探索地球本體以及近地空間地下礦產(chǎn)資源、地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成及形成與演化的一種方法與理論。它在資源勘探、工程建設(shè)、環(huán)境保護(hù)以及地質(zhì)研究和災(zāi)害預(yù)測方面應(yīng)用相當(dāng)廣泛。物探是借助不同的物探儀器測出地下各種地質(zhì)體對地球物理場所產(chǎn)生的異常而得到的物理數(shù)據(jù)，通過分析和研究物理場的變化規(guī)律，結(jié)合有關(guān)的地質(zhì)資料推斷地下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體的分布規(guī)律等。在煤田地質(zhì)勘探中利用不同的物探方法圈定含煤地層分布范圍，確定被掩蓋區(qū)煤層的位置，控制地質(zhì)構(gòu)造及解決其它地質(zhì)問題。地球物理勘探的主要工作內(nèi)容就是利用地質(zhì)儀器對研究區(qū)域進(jìn)行測量、接收測量區(qū)域的全部物理信息，通過適當(dāng)有效的處理方法從這些信息中提取出我們所需要的信息，并根據(jù)地下礦體構(gòu)造和圍巖的物性差異，再結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行分析，推測探測對象在地下的具置、分布范圍和儲量大小，以及反映相應(yīng)物性特征的物理量等，作出相應(yīng)的解釋推斷的圖件。物探是地質(zhì)調(diào)查和研究的重要手段和方法之一。
1． 2 物探的分類
物探按探測空間不同可以分為地面物探、航空物探、海洋物探和地下物探。其中地面物探應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)探測物物性參數(shù)的不同，物探又可劃分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震和放射性勘探。這些方法在固體礦產(chǎn)與油氣資源勘查方面應(yīng)用很廣。
2物探方法的應(yīng)用
2． 1 重力勘探
重力勘探根據(jù)地所處的空間位置的不同，可分為: 地面重力勘探、地下重力勘探、海洋重力勘探、航空重力勘探和衛(wèi)星重力勘探。重力勘探的過程可分為三個階段: 1) 根據(jù)承擔(dān)的地質(zhì)任務(wù)進(jìn)行現(xiàn)場踏勘和編寫技術(shù)設(shè)計; 2) 進(jìn)行野外測量，采集有關(guān)的各種數(shù)據(jù); 3) 對實測數(shù)據(jù)進(jìn)行必須的處理和解釋、編寫成果圖件及其報告。重力勘探常用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)普查和勘探。其應(yīng)用條件有: 1) 被探測的地質(zhì)體與圍巖的密度有一定的差異; 2) 被探測的地質(zhì)體有足夠大的體積和有利的埋藏條件; 3) 干擾水平低。
2． 2 磁法勘探
磁法勘探是利用地殼內(nèi)巖石之間的磁性差異所引起的磁場變化來尋找有用礦產(chǎn)資源和查明隱藏地質(zhì)構(gòu)造的一種物探方法。通常借助各種儀器發(fā)現(xiàn)和研究巖石間的磁異常，常用的儀器有磁秤、磁通門磁力儀、質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀、高精度測量用的光泵磁力儀以及超異磁力儀。磁法勘探應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查的各階段。在地質(zhì)填圖時，磁法勘探可劃分沉積巖、噴出巖、基性巖、超基性巖及變質(zhì)巖的分布范圍; 可研究沉積巖下面的基底構(gòu)造; 查明各種控制成礦的構(gòu)造。普查找礦時，磁法勘探可直接尋找磁鐵礦床，與其他物探法配合間接尋找金屬、油氣等資源。在勘探磁鐵礦時，可推斷礦體的形狀，指導(dǎo)布置鉆孔和尋找鉆孔旁側(cè)及深部的盲礦。此外，還可用于研究深部地質(zhì)構(gòu)造和解決一些地質(zhì)問題以及應(yīng)用研究于考古方面。
2． 3 電法勘探
根據(jù)地殼性質(zhì)及其時間特性和分布規(guī)律，我們可以推斷礦體和地質(zhì)構(gòu)造的開關(guān)、大小、位置、產(chǎn)狀和埋藏深度等物性參數(shù)，從而達(dá)到勘探的目的。電法勘探就是利用礦體與巖石的電磁學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)的差異，通過觀測和研究人工或天然電場、電磁場或電化學(xué)場的空間分布規(guī)律和時間特性，來發(fā)現(xiàn)和尋找礦產(chǎn)資源和查明地質(zhì)結(jié)構(gòu)。其特點有: 得用物性參數(shù)多，場源裝置形式多，觀測內(nèi)容或測量要素多及應(yīng)用范圍廣等。巖石與礦石的物性參數(shù)主要有電阻率( ρ) 、導(dǎo)磁率( μ) 、極化特性包括人工體極化率η 和面極化系數(shù)λ 以及自然極化的電躍變Δε 和介電參數(shù)( ε) 。常見的電法勘探有巖土體電阻率測試法、三維直流電法和高密度電法。
2． 4 地震勘探
地震勘探的原理: 首先要人工激發(fā)地震波，利用其向地下傳播過程中遇到不同彈性的物質(zhì)會產(chǎn)生反射與折射波，用檢波器接收這種波。通過分析與計算這些波的特點、傳播時間、振動形狀，推測判斷地下巖層的性質(zhì)、形態(tài)以及埋藏深度。在油氣勘探方面應(yīng)用極廣，是直接找油的主要物探法，還可用于煤炭勘探、鹽巖礦__床勘探、金屬礦床勘探以及解決水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題。
2． 5 放射性勘探
放射性勘探是隨著原子能的發(fā)現(xiàn)及利用而迅速發(fā)展起來的，以研究巖石的放射性差異為基礎(chǔ)，由于巖石中所含的放射性元素不同，含量也不同，因此這些放射性物質(zhì)原子核衰變時放出的射線也不同，通過專業(yè)儀器觀測與分析研究這些射線，達(dá)到尋找礦產(chǎn)資源的目的。同時還能解決水文、工程、環(huán)境地質(zhì)在內(nèi)的地質(zhì)問題。由于放射性元素的衰變不受自身化學(xué)狀態(tài)、溫度、壓力和電磁場的影響，因此其探測成果比較直觀，容易解釋，成本低、效率高、方法簡便、不受環(huán)境干擾等突出優(yōu)點。放射性探測可分為兩大類: 天然放射性方法和人工放射性方法，前者有γ 測量法和α測量法，后者有χ 射線熒光法、中子法、光核反應(yīng)法。
2． 6 綜合物探
綜合物探的發(fā)展與電子信息技術(shù)的發(fā)展同廣泛應(yīng)用密切相關(guān)。采用先進(jìn)的精密電子儀器對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測，同時為了達(dá)到更好的勘探效果，信息更準(zhǔn)確，采用兩種和兩種以上的物探方法組合，大大提高勘探效率和勘探信息的可靠性。其在地質(zhì)災(zāi)害的探測、水文地質(zhì)探測、工程質(zhì)量的檢測以及考古行業(yè)方面應(yīng)用廣泛，發(fā)展很快。
2.7 三維地震勘探
三維地震勘探技術(shù)是從二維地震勘探逐漸發(fā)展起來的，它把沿測線觀測的二維地震勘探方法擴(kuò)展到三維空間，由水平方向的X、Y 和深度方向的Z 構(gòu)成三維空間，通過面積測量技術(shù)把觀測系統(tǒng)布置在一定面積內(nèi)，利用炮點和檢波點的靈活組合獲得與地下地質(zhì)體相應(yīng)的三維數(shù)據(jù)體，具有數(shù)據(jù)采集量大，對地質(zhì)體的控制精度高，平面擺動位置基本可靠，具有很強(qiáng)的實用性。由于三維地震勘探獲得的信息量豐富，能大大提高地下共炮點的數(shù)量和更真實地給出地下地質(zhì)形態(tài)。所以它在探測小斷層、褶曲、巖漿巖侵入、陷落柱、采空區(qū)、煤層賦存形態(tài)等方面具有很好的地質(zhì)效果，為煤礦的合理開發(fā)，巷道、綜采面的合理布置提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。
通過三維地震勘探方法可以了解蓋層厚度、煤層分布及埋藏情況、地質(zhì)構(gòu)造情況等。在地震勘探的基礎(chǔ)上利用電法勘探方法，尤其是采用瞬變電磁勘探方法可以了解煤層頂板、底板含水層的富水情況和斷層的含水、導(dǎo)水情況等。物探成果可為煤礦建設(shè)和開發(fā)、地下水防治工作、優(yōu)化礦井設(shè)計、合理布置采區(qū)和工作面、減少井巷工程浪費(fèi)、提高資源回收，保障安全生產(chǎn)等方面提供重要的地質(zhì)保證。
2.8瞬變電磁勘探
瞬變電磁法是以接地線源或不接地回線通以脈沖電流作為場源，激勵探測目的物感生二次電流，在脈沖的間隙測量二次場隨時間變化的響應(yīng)。不同的巖層具有不同的電阻率，電法勘探就是通過測定地下不同地點不同深度的電阻率的差異來達(dá)到尋找目標(biāo)地質(zhì)體的目的。瞬變電磁法不受高阻屏蔽層的影響。瞬變電磁場的擴(kuò)散距離隨時間的推進(jìn)而增加，擴(kuò)散速度受介質(zhì)電阻率影響，低阻擴(kuò)散速度慢，高阻擴(kuò)散速度快。它對低阻響應(yīng)敏感且不受地形影響等特點。近年來用于探測煤層頂、底板富水區(qū)，探測老窯采空積水區(qū)等，成為一種有效的勘探方法。
3 結(jié)語
[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）08-0146-02
“煤炭黃金十年”大大地推動煤炭地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展，尤其是煤田地震勘探技術(shù)的應(yīng)用和煤田三維地震勘探技術(shù)的普及推廣，為煤礦開采提供了更為有效的勘探手段和可靠的地質(zhì)依據(jù)。[1]同時也推動了煤田地震勘探課程教學(xué)的改革與發(fā)展。我校資源勘查工程、地質(zhì)工程、水文及水資源工程、地球信息科學(xué)與技術(shù)及煤與煤層氣工程先后增加了煤田地震勘探教學(xué)內(nèi)容或煤田三維地震勘探課程。[2]受“卓越計劃”啟發(fā)，就傳統(tǒng)的煤田地震勘探教學(xué)談?wù)勛约旱目捶ā?/p>
一、細(xì)化專業(yè)理論教學(xué)，掌握知識點
針對二維地震勘探觀測系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)，主要知識點包括以下幾方面：其一，深刻理解觀測系統(tǒng)概念、設(shè)計相關(guān)參數(shù)及相關(guān)參數(shù)的計算公式。其二，理解地面的觀測方式與地下勘探的反射點對應(yīng)關(guān)系，掌握利用綜合平面圖示法繪制觀測系統(tǒng)圖的要領(lǐng)，目的是對已知的觀測系統(tǒng)參數(shù)通過圖示的方法表達(dá)觀測系統(tǒng)中炮點、檢波點和排列的所有道，并確定滿覆蓋次數(shù)起止位置，會計算滿覆蓋次數(shù)的范圍。其三，設(shè)計的觀測系統(tǒng)在生產(chǎn)中如何實施。
（一）勘探深度與勘探的排列長度之間的關(guān)系
勘探排列長度與勘探深度一般是0.5～1.5倍的關(guān)系，視具體情況而定，主要依據(jù)以下計算公式來確定排列的參數(shù)。
設(shè)激發(fā)點移動道數(shù)為r，覆蓋次數(shù)為n，儀器接收道數(shù)為N，S為與觀測系統(tǒng)有關(guān)的常數(shù)，單邊激發(fā)S=1，雙邊激發(fā)S=2；則有
r=NS / 2n
這里著重強(qiáng)調(diào)以下幾點：
1.雙邊激發(fā)就是一個排列不動的情況下先后分別在兩端激發(fā)；
2.中間激發(fā)時S=2；儀器接收道數(shù)為N，與排列長度有關(guān)，排列長度≈目的層埋深；
3.煤田二維地震勘探在淺層地震地質(zhì)條件好的地區(qū)一般覆蓋次數(shù)n=12次；
4.煤田地震勘探目的層比較淺，故道距一般采用10米。
（二）地面觀測點與地下勘探目的層反射點之間的關(guān)系
大家知道地震勘探就是在地面進(jìn)行人工炸藥激發(fā)地震波向地下傳播，遇界面反射回地表，檢波器接受到信號傳輸儀器記錄下來。那么地面觀測點與地下界面的反射點之間的關(guān)系就是觀測系統(tǒng)。綜合平面圖是反映觀測系統(tǒng)關(guān)系的表達(dá)方式。
綜合平面圖示法是沿測線標(biāo)出若干炮點和第一個排列的檢波點。將檢波點投影到過炮點的45度線上，過任一個檢波點做垂線，垂線相交的炮線條數(shù)，即該CDP點的疊加次數(shù)。[3]
概念比較抽象，采用綜合平面圖示法畫出相應(yīng)的地下反射點就一目了然了。偏移距為0，采集道為12道3次覆蓋觀測系統(tǒng)圖如圖1所示。第一個反射點與地面測點橫向位置一致，地面測點間距就是道距10米，而地下反射點CDP間距是5米。
從圖1不難看出，測線50米處是滿3次覆蓋起點，放6炮所觀測滿3次覆蓋的范圍是75米。通過觀測系統(tǒng)的制作可以了解到反射點CDP間距是5米，是接收道距10米的一半。
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圖1 12道3次覆蓋觀測系統(tǒng)圖
（三）觀測系統(tǒng)在工程勘探中的移動方式
地震勘探野外數(shù)據(jù)采集施工是按放炮的順序，對于一個固定的觀測系統(tǒng)排列，簡單理解看似整體搬家一樣，炮和排列的相對位置不變，而實際施工起來為了省時省力，施工采用滾動的方式，放完一炮，相應(yīng)下一炮的接收排列往施工前方滾動，收起后面不用的地震道，增加前面的備用道。
通過以上知識點的學(xué)習(xí)，把知識點聯(lián)系起來就形成了對二維地震勘探由觀測系統(tǒng)設(shè)計到工程實施過程的了解。
二、勘探工程觀測系統(tǒng)設(shè)計
通過對二維地震勘探觀測系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生們基本上理解和掌握了觀測系統(tǒng)設(shè)計的概念、參數(shù)和步驟。如果不聯(lián)系實際或解決具體的地質(zhì)問題，就難以與生產(chǎn)實際結(jié)合起來，所以理論學(xué)習(xí)結(jié)束后應(yīng)布置課程設(shè)計一次，讓同學(xué)們針對煤礦生產(chǎn)需求做一個煤田二維地震勘探的觀測系統(tǒng)設(shè)計，讓他們知道學(xué)有所用之道。
實例：某煤礦開采過程中，煤層（埋深500米，煤厚6米）突然缺失，無法繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，請問采用什么技術(shù)手段解決這一地質(zhì)問題？請?zhí)峁┛尚行苑桨浮?/p>
課程設(shè)計初步方案：生產(chǎn)礦井煤層突然缺失初步判斷為前方出現(xiàn)斷層（斷距應(yīng)大于6米）導(dǎo)致煤層缺失，如何判斷斷層性質(zhì)、斷距大小最有效的技術(shù)手段應(yīng)為二維地震勘探方法，因為目前地震勘探主要就是解決地質(zhì)構(gòu)造問題。那么根據(jù)已知煤層埋深可以分析判斷以下觀測系統(tǒng)參數(shù)：
1.根據(jù)目的層埋深可以判斷排列長度是500米左右，由于煤層埋深淺，一般采用道距10米，滿覆蓋次12次就可以解決地質(zhì)構(gòu)造問題，那么根據(jù)炮間距與覆蓋次數(shù)的計算關(guān)系式，初步確定排列長度為480米比較適宜。
2.在地層傾角不大或是單斜地層時，最好采用單邊下傾激發(fā)，這里S=1。
3.如果要確定地下煤層缺失區(qū)構(gòu)造，至少地面要勘探1000米（滿12次覆蓋），并且測線布置方向垂直構(gòu)造走向。
4.采用綜合平面圖示法畫出觀測系統(tǒng)圖可知這次地震勘探施工參數(shù)如下：加上附加段測線長度為1580米，偏移距為0，道距10米，48道采集道，總計地震生產(chǎn)物理點51個，測點159個。
總之，通過理論學(xué)習(xí)，了解觀測系統(tǒng)設(shè)計是二維地震勘探工程觀測系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，覆蓋次數(shù)、接收道數(shù)的多少決定炮點移動道數(shù)的多少，即決定炮間距，同時也決定地震勘探的工作量的大??；掌握綜合平面圖示法，可以位置畫出觀測系統(tǒng)圖，可直觀地看出目的層界面上地震觀測次數(shù)，并可判斷滿覆蓋次數(shù)的起止和范圍及觀測系統(tǒng)生產(chǎn)實施過程的滾動方式。
三、結(jié)束語
通過“卓越計劃”培養(yǎng)模式的實施，應(yīng)試教學(xué)過渡為動手解決問題能力培養(yǎng)模式，不僅了解了二維地震勘探原理、概念、基本的觀測系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)、計算公式及能解決什么樣的地質(zhì)問題，而且了解了針對煤礦生產(chǎn)遇到的具體問題，采用二維地震勘探方法是如何設(shè)計制作觀測系統(tǒng)，并能夠應(yīng)用于生產(chǎn)的。這樣，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)煤田地震勘探的興趣及創(chuàng)新能力，增強(qiáng)了為勘探服務(wù)的信念。
[ 注 釋 ]
