泛论物探设备的精准度.docx

泛论物探设备的精准度 郑州地象科技有限公司 寇伟 地球物理勘探（简称物探）是通过在地表采集地下介质对不同信号源反应的数据、来获取地下地质结构及异常信息的。目前常用来勘探找水找矿找油的物探方法有直流电法、磁法、地震法、瞬变电磁法、大地电磁法及可控源法等。这些物探方法基本上都是国外发明的、最少的都有六七十年的历史了，且都是经历了引进设备、消化吸收仿制、局部创新发展的过程。虽然说不同的物探方法各有特长、同类方法中不同的设备亦优劣不等，目前尚无统一的评判标准，但无论是什么原理方法的物探设备，只要具备能够“准确”拾取地下各层介质对信号源的真实物性反应信息和能够“精确”采集介质物性参数信息、精密描绘地下地质结构及目标异常区域的物探设备，就是精准度高的好物探设备。 一般欲购买物探设备的客户都会问销售者设备的准确性高吗而被问者则肯定都会回答我们设备的准确性很高究竟准确性何为高、何为低有没有一个能被大家认可的判断标准呢我认为，只要是具备上面所说“准确”和“精确”两条性能的都是好的物探设备。下面具体谈一下物探设备达到“准确”和“精确”的内涵 一、准确性高的物探设备应该能够做到四不变 一是地下岩层物质是固定不变的，物探结果反映出的地质构造基本轮廓和结构不能变。无论是采集何种信号的物探设备，都会因外部不可控因素、干扰和仪器本身存在问题的影响，造成在同一点采集数据的不一致性。若只是在一点采集一个综合值的话，采集数据的不一致变化比例不会大；若是在一点采集地下成百上千个分层序列信号值的话，就不好评价采集数据的一致性高低。最能说明物探设备一致性高低的做法，是在一个典型张性断裂构造剖面上进行重复性勘探，比较每次勘探成果所形成剖面图上显示的断裂构造的位置、形态、高低值分布等特征是否基本一致，若是能够做到基本一致的就是好的物探设备。 二是勘探结果不能随着时间季节变化而改变。有些物探方法或设备把太阳黑子活动、太阳风、天空中的雷电、磁爆和磁层亚爆引起的磁层扰动、地磁脉动、甚至是宇宙射线及其背景噪声等等，都视为影响勘探结果准确性的主要因素，来解释导致物探设备在勘探过程中采集数据会随着季节不同、早晚时间变化等产生的明显差异。由于对物探设备最基本的要求就是要能够反映地下介质结构的真实情况，不能因为现实自然存在的这些干扰因素的影响来解释勘探结果的不确定性和随机性，为勘探结果的不准确性、多解性找理由。 三是勘探结果不能随着地形地貌的变化而改变。不同的物探方法因其信号源不同、导致有些方法存在一定痼疾难以克服，如直流电法遇到低阻层或高阻区后对地电流遇阻就很难继续下馈、导致采集不到阻层之下的地层介质信号；地震法遇到厚沙层或厚土层，地震波无法向下传导；传统大地电磁法在水泥地或岩石上无法插埋电极就不能勘探施工，这些都是物探方法本身存在的问题，很难解决且也无可厚非。然而，若是某一物探设备只能在平地勘探、不能在山区施工，在低海拔地区正常、到高海拔地区就失灵，在沉积岩地层好用、但在侵入岩或土层沙层或某些岩层就不好用，其勘探结果总是受地形地貌或地下岩层影响而变化，那么这一物探设备的准确性肯定会大打折扣。 四是对同一个剖面采集数据的分析结果不能因反演分析方法不同或分析员不同而改变。现有物探方法对于一个剖面的勘探数据分析时，大多都会通过不同的反演软件生成一个二维的综合解释推断剖面图，即通过分析人员凭借各自的技术水平和经验积累，先对每个测点的测深数据及其形成的测深曲线进行评价，找出认为有错的数据进行删除、调整、平滑处理，再在对于地质定性解释基础上、借助于各种反演软件对于处理过的勘探数据进行定量解释，生成综合解释推断剖面图。往往是面对同一剖面采集的数据集，使用不同的反演软件、由不同的分析员来操作，最终的分析结果及形成的综合解释推断剖面图却各不相同。而勘探成果报告中往往都会提出由于地质构造的复杂性导致勘探结果存在一定的多解性，其实都是对最终勘探成果的准确性没有把握的推脱之言。 二、高精度的物探设备应该具备的四高特征 1、硬件技术性能要高。由于地下介质对于信号源的反应信息十分微弱，要求物探设备硬件必须具备较高的技术性能才能确保拾取到真实的有用信息。主要包括高性能的微弱信号超低频放大系统，高信噪比、高抗干扰能力的接收器电路设计，高灵敏度且防干扰的信号感应器。只要采用现行高端硬件技术设计制造，这些都不难做到。令人难以想象的是，早些年我国很多地质单位花费几百万元进口的美国和加拿大公司生产的多功能电法仪，使用的还是九十年代中期Intel公司生产的Pentium（奔腾）586处理器（CPU），主频仅有100MHZ；而现在普通的笔记本电脑使用的已是Intel酷睿I7处理器，主频能够达到4.0GHz。 2、测深分辨率要高。一般物探剖面的横向分辨率可以通过缩小采集点的点间距来实现，而纵深分辨率的高低则是物探设备可达精密度的关键。由于采集时间域单个综合数据的物探设备，只能像做X光透视一样从测值大小来判断有没有、有多少，但无法知道是在多深处有、分别有多少，所以不存在纵向分辨率的问题。直流电法虽然每次只能采集一个综合数据，其通过不断增加对地馈电电极极距的方法来获取不同深度的测值，虽然可以间接实现点测深，但其可达深度有限、测深分层不可能很细。就频率域的物探方法而言，理论上勘探深度较大、纵向分辨率较高的有地震法和大地电磁法。因频率域方法都存在深度越大分辨率越低的问题，目前进口的高分辨率地震勘探设备深层分辨率较高，大地电磁MT探测设备纵深分辨率稍差，其中V8物探仪中的AMT法一个测深点仅能采集60个频点对应深度的测值、CCSAMT可控源法发射一次最多可采集46个频点的数据。国内研制的高分辨率地震勘探设备纵向分辨率目前能够达到多少尚不了解，我们地象科技公司研制的MT-VCT大地电磁镜像测深法深层探测仪已经实现深度4000米之上纵向分辨率为5米/层。 3、实际验证吻合度要高。不同物探方法的原理不同、反映介质的物性参数不同；即使是原理相同的物探方法，各自基于对理论的认识不同，实现的方法、采集数据的硬件及反演分析软件亦不相同，用其分析所得结果也会存在较大的差异。由于每一种物探方法都有自己特定反映介质物性的参数及其测值区间、都有自己相对独立的区分不同介质的物性参数体系，我们没有必要去追求不同物探方法用于找水找矿找油时反映某一介质的物性参数的一致性，而是要确实能够反映出地下目标介质的物性异常，并且勘探结果的一致性要高、与实际钻井或采矿后验证结果的吻合度要高。找水定井或找油时要能精确说出钻孔遇到含水层或含油储层的数量、位置，验证后即使是浅中层差几米、深层差几十米都属于吻合度高；找矿时要能精确说出钻孔遇到矿脉层的数量、位置，钻探验证后即使是不成矿的石英脉或蚀变岩也算是吻合度高。准确验证过三千米的勘探结果，按图索骥再向下延伸预报到四五千米内的勘探成果仍算是有科学依据；若是连2000米的地热水井都勘探不准连续打干眼的物探设备，却用其勘探研究地下15～40 km深度的中下地壳层、40km之下的岩石圈地幔层，就纯属忽悠、令人难以置信。 4、勘探效率要高。地质勘探工作具有较强的目的性，一般物探方法都是通过地下介质的物性异常反应来寻找可能的目标物。无论是找水找矿找油，物探技术发展改进技术追求的目标就是高效准确地找到勘查寻找的目标介质，如今的三维地震勘探设备一次采集记录数据的通道数量已经达到一万道，目的就是为了在节省时间和成本的同时增加采集点的密度、提高勘探成像的分辨率，然而这也是在庞大的一次性设备投入基础上才能实现的，也只能用在价值高的油气资源勘探上。而在找矿勘探工作中，大部分物探工作是靠磁法和直流电法来完成的；尤其是技术落后的直流电法的工作量浩大、效率低下、成效很差，已经不适合用于矿产勘探工作。有时候一个矿山花费几千万或几亿元的勘探费用，折腾几年或十几年还没有把矿体分布搞清楚，主要是先期物探工作效率低下、效果不佳所致。 2022年4月19日