‘壹’ 地球物理探测方法
常用的地球物理方法与探测垃圾填埋场所使用的方法基本相同,有直流电阻率法(DC)和甚低频电磁法(VLF-EM),瞬变电磁法(TEM),激发极化法(IP)。探地雷达(GPR),浅层地震反射,井中CT(跨孔电阻率成像法)等方法的应用也逐渐增加。从国内外大量成功事例来看,直流电阻率法(含高密度电阻率法)仍然是应用最广泛,效果最显着的方法之一。电阻率法是测量地下物体电性特征的方法,它与孔隙度、饱和度、流体的导电性密切相关,电阻率法已被广泛应用于地下水、土的污染调查。特点是垂向分辨率高,探测深度有限。
实例一
土耳其某垃圾场地下水污染电阻率法调查。场地地质情况:露天垃圾堆放场位于土耳其某市东南,这一地区是土耳其重要的水源地之一。第四纪的冲积层厚达100 m,主要以渗透性良好的卵砾石、沙和粘土组成,是当地的主要含水层,地势西南高,东北低。垃圾未经任何处置,直接露天堆放在上面。垃圾堆下面也没有任何的渗漏液收集系统。据调查,有2/3的含水层已受到不同程度的污染。水中NO3的含量是世界卫生组织限定的饮用水标准的5倍以上。电法勘察的目的是调查污染的范围,为布置监测孔提供最佳的位置。采用的方法有电阻率法(DC)和甚低频电磁法(VLF-EM)。在垃圾场的下游垂直地下水流向的方向布置了11条剖面,每条剖面200~250 m长不等(图8.3.4)。剖面间隔40 m,斯伦贝格排列,试验了从0.5~30 m 6种电极距的效果。从图8.3.5看出,0.5 m极距的视电阻率测量结果以很高的视电阻率为特征,主要反应的是表层的较大的卵砾石层,含水量少。极距为1 m和5 m的视电阻率结果主要反应了饱气带内地下水不饱和情况的电场特征,与0.5 m也没有太大差别,只是在横向上有一点不同。10~25 m电极距反应了地下污染源的电场特征,在图的东北角,视电阻率降为10 Ω·m,是污染的发源地,而表层的视电阻率在1000 Ω·m以上,视电阻率差异十分显着。
图8.3.4 测线布设位置示意图
图8.3.5 不同极距的视电阻率测量平面图
实例二
中国北方某市的两处垃圾填埋场渗出液的实测电阻率分别为0.39 Ω·m和0.40 Ω·m,远远低于自来水的电阻率23 Ω·m(表8.3.7)。与日本Boso Peninsula垃圾场的测量
表8.3.7 垃圾填埋场渗漏液电阻率测试结果
结果很相近。与清洁的自来水电阻率32.040 Ω·m相比,二者相差80多倍。含水土层的视电阻率在10 Ω·m左右,与上述土耳其的例子相当,这就为电阻率测量提供了充分依据。测量装置见图8.3.6,计算公式如下:
环境地球物理学概论
式中:S为水样的横截面积;I为电流;V为电压;L为MN间的距离。
(1)北京阿苏卫垃圾填埋场渗漏检测
这是北京兴建的第一个大型垃圾卫生填埋场,位于北京市昌平县沙河镇北东约6 km,地处燕山山脉以南的倾斜平原地带,山前冲洪积扇的中上部位,是城区地下水及地表水的上游部位。该区基底为第四纪洪积层,有粘土、粉质粘土、沙土、中细沙层。粘土层渗透系数为1.0×10-8 cm/s~9.42×10-7cm/s,隔水性好,但局部有渗透系数达1.84×10-3cm/s的粉沙土透水层,区域地下水由北西流向南东。日处理垃圾2000 t,全机械化操作,属现代化卫生填埋场,底部为不透水的粘土层,厚度0.4~1.4 m不等,反复压实作为隔水层,设有渗沥液收集系统,周围设有观测井。堆场向下深4 m,计划垃圾堆高40 m。
在北京市政管理委员会的支持下,第一次利用地球物理探测方法进行渗漏检测,在同一条剖面上选用了高密度电阻率法、瞬变电磁法、探地雷达法、地温法及化学分析法。
测线布置在地下水下游方向,填埋场的南侧,南围墙外面,并与南墙平行,相距8 m,测线长660 m(图8.3.7,彩图)。
用美国SIR-10A探地雷达仪,100 MHz屏蔽天线,时窗400 ns。地温法采用日本UV-15精密测温仪,仪器精度0.1℃。化学分析样取1.5 m深土样,实验室用气相色谱分析三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯等有机污染物。这三种方法的测量结果,都没有异常显示。说明该区地表粘土层比较致密,渗透性不好。
高密度电阻率法,使用E60B仪器,电极距3 m,斯伦贝格排列,同时沿剖面布置60个电极。数据经预处理后,进行二维反演。勘测深度15 m。视电阻率的水平距离深度剖面见图8.3.8(彩图)。
由图可见,在4~8 m深度有一层高阻(>30 Ω·m)层,但并不连续,反应了本区粘土层的特征。垃圾渗沥液由局部透水层渗入深部。在220~240 m处9 m深度以下的低阻(<10 Ω·m)体,经钻井证实为垃圾渗漏液污染的结果。已于2002年开始施工,做地下水泥防渗墙处理。
图8.3.6 测定垃圾渗漏液电阻率的装置
(2)北京某垃圾填埋场的渗漏探测
垃圾填埋场是近年兴建的大型卫生填埋场,底部铺设有塑胶衬底的防漏层,有渗沥液收集装置,有效填埋面积19.6×104 m2(300亩强),日填埋垃圾2500 t,设计封顶高度为30m。基底为第四纪松散沉积物,厚度在100 m左右,第一含水层顶深10~20 m,厚度5~10 m,粗沙到细沙;第二含水层顶深20~30 m,厚度9~25 m,沙砾石层,渗透系数40~200 m/d。第三含水层顶深38~60 m,厚度8~15 m,以中粗沙和砾石为主。地下水由西北流向东南。现已下降形成漏斗。浅层水质较差,不能饮用。
根据渗沥液的电阻率值差异,主要使用高密度电阻率、瞬变电磁法以及探地雷达方法。考虑到地下水流方向,三条测线布置在填埋场的东南方向,测线I位于东侧,距填埋场平均27.5 m(长400 m);测线Ⅱ和测线Ⅲ在填埋场南侧,测线Ⅱ距填埋场平均35.5 m(长741 m);测线Ⅲ距填埋场15 m左右(长700 m)。测线Ⅱ高密度电阻率法距离深度剖面结果示于图8.3.9(彩图)。垃圾填埋场地表深5~10 m主要是干砂质粘土层,电阻率比较高,向下测到的电阻率低(<15 Ω·m),应当是垃圾渗漏液。根据阿尔奇法则ρ土=ρ液·a·φ-m,式中:a=1;m=2;ρ液=0.39。土壤孔隙度φ取30%,则ρ土=4.4与剖面中ρ视=5是很接近的。说明低阻区是渗漏液的地下分布。在垃圾场东边,剖面I10~15 m以下有渗漏区(A1.1;A1.2)。在垃圾场南边,10 m以下有渗漏区,剖面Ⅱ(图8.3.9)中可划分出3个较大的异常段(A2.0,A2.1,A2.2)及几个小异常体。渗漏液异常分布清晰可见。
电磁法(EM):电磁法一般用来圈定淡水和咸水的界限,对地下水研究应用较多的是瞬变电磁法(TEM法)和探地雷达法(GPR法)。在我国北方某市垃圾填埋场渗出液检测证明TEM是有效的,瞬变电磁法沿测线Ⅱ进行的,仪器为长沙白云仪器开发公司研制的MSD-1脉冲瞬变电磁仪,采用20 m×20 m供电线圈工作,目的在于了解较深部情况。测量结果如图8.3.10(彩图)所示。在深40 m以下,有三个异常区段,即A2.0(0~15 m);A2.1(50~60 m);A2.2(80~100 m)。揭示了渗漏液污染范围在向深部扩展。
实例三
废弃物填埋场为了防止渗漏,常用塑料作为衬底,形成隔离层,比单纯的依靠粘土层作为隔离层要有效。但由于废弃物中常混有尖硬物质或在堆放废弃物时层层压实,遇到局部软(硬)土而受力不均,使污水由漏洞流出。常规的标准方法是污水示踪,或监测污水压力变化,这样做时间长,而且要大流量时,才是有效的,也很难提供进行修补的确切位置。
应用适当布置电极位置的电阻率法,可以准确测定漏洞位置(Willianl Frongos,1997)。有塑料膜衬底的废物填埋场,正在使用,两个供电电极,一个放在填埋场内(A),一个放在塑料膜之外(B),可以放置在足够远处,如图8.3.11所示。驱动电流流过漏洞,漏洞就是电流源。填埋场内废物的电阻率由于正在填埋,很不稳定,一般为2~10 Ω·m。面积为1 m2,厚度为1 mm埋入地下的聚乙烯膜的电阻率为10000 Ω·m,衬底外土壤是导电的,电阻率为20 Ω·m。对于一个漏孔的平面塑料膜而言,在均匀半空间的表面上,点源用格林函数可以描述通过漏孔流过电流引起的电位。如果孔径不大,则电流(U)可写为
环境地球物理学概论
式中:I为通过漏孔的电流(为总电流的一个分量);ρ为基底土壤电阻率,R是漏孔与源之间的距离;c为常数,代表参照电极的任意电位。
图8.3.11 漏洞探测观测系统工作原理图
图8.3.12 点源(漏孔)电流归一化电位图
图8.3.12是漏孔上的电位函数的图示,其观测网为30 m×24 m,观测点间距1 m。孔位(点源):x=14 m,y=11 m,z=0,电极进深0.5 m。
用这个方法在斯洛伐克一个填埋场,发现6个漏洞,其中5个较小,属点源异常;一个较大的裂口,6个异常都被开挖证实。进行了修补(修补后异常消失),观测确定的漏孔位置平均误差约为30 cm。
如果填埋场衬底塑料膜不是一层,而且漏洞不在同一位置,要测定每层塑料膜漏洞位置,难度要大一些。如图8.3.11所示,可以分层跨层分别布置电极,如在测第一层塑料膜漏洞时应当将B电极放在第一层与第二层塑料膜之间的导电物质之中。
实例四
澳大利亚北部有一个铀矿山,1980年开始开采,计划于2005年关闭。在开采过程中,大量的废渣和废液被滞留在尾矿坝中。现在发现尾矿坝中富含Mg2+和的废水,沿着地下裂隙和断裂,发生渗漏,在周围一些地表的植物中已检测出上述离子浓度有明显增加。从钻孔水文调查结果发现,废液的渗漏是广泛和无规律的。这已对当地的自然环境构成严重危害。矿业公司为调查渗漏情况,采用了多种物探方法:自然电位法(SP)(也称氧化 还原法)、激发激化(IP)法、直流电阻率法(DC)、瞬变电磁法(TEM)。研究区的地质构造情况和测线布置见图8.3.13。已有的测量结果表明:在河床地带的片麻岩的电阻率在1900~8300 Ω·m,地表沉积物的厚度在2~5 m之间,粉砂质粘土和粘土的电阻率在0.1~600 Ω·m范围。对当地的水文地质情况的调查结果发现,主要有两个含水层:第一含水层是地表粘土和风化后的岩石,厚度在20 m;第二含水层实际就是基岩中的断裂带。两套含水系统是互相连通的。地下水位的升降随季节而变化,在干燥季节,水位的日下降幅度在12~14 mm。在丰水季节,地下水位的日上升幅度在14~40 mm之间。枯水期与丰水期地下水位的相对落差为2~3 m。
图8.3.13 研究区位置及主要的地质构造分布
在测线1、测线2、测线3分别进行了自然电位、直流电阻率法、激发激化法测量,并重点分析了测线的直流电阻率法、激发激化法测量结果以及二维(2D)自然电位的结果。
激发激化法测量:斯伦贝格排列,31个接收电极,由一根电缆与接收机相连。极距10 m,一个发射电极距测线1.7 km(视为无穷远),另一个发射电极置于两接收电极之间,随测线一同向前移动。电极排列见下图8.3.14,剖面布置见图8.3.15(彩图)。发射电极AB和接收电极MN以n×a的距离同时向两边移动,获得测线上电阻率随深度的测深剖面。
在图 8.3.16(彩图)中,有三个比较大的近地表异常,中心位置分别是 8370 E,8525 E,8650 E。前两个异常是由粘土和粉砂质粘土层引起的,第三个异常紧邻南北向的2 a断裂,认为是渗漏引起的异常。其次,可以看出,从西到东,激电异常有增加的趋势,从距测线1(距测线3约150 m)的钻孔地下水的化验结果发现地下水中Mg2+和的浓度向东逐渐升高,证实了激电的结果。
图8.3.17(彩图)是电阻率观测结果,在8250E、8300E和8350E处呈低电阻率异常。前一个异常与片麻岩和眼球状片麻岩地质单元的交界处对应,视为地层差异引起的异常。8300E异常正好位于一个灌溉用的水管下面。8350E和8500E的低阻异常都与当地的灌溉有关。8550E处的高阻异常正好对应于片麻岩地层。
从激电法和直流电阻率法的测量结果来看,激电法对地表污染(2~5 m)的反应没有电阻率法灵敏,这是由于在很小的极距下(10 m)地表污染还不足以产生明显的激电效应,相对于地下含有高浓度的污染物而言,被污染的粘土层和地下水更容易产生明显的激电效应。
图8.3.14 斯伦贝格排列
图8.3.18(彩图)是在不同的时间观测到的自然电场变化,尽管图形在形状上略有差异,但基本上保持了很好的一致性。为了避免其他方法的干扰,测量是在激电法和直流电阻率法结束后进行。对自然电法的解释需结合实际进行,因为自然电场的场源不固定,受地下水水力梯度,水中离子浓度的综合影响。在靠近断层的地方,显示高电位。其次,还进行了电磁法测量:50 m单线圈,25 m点距。视电阻率的反演精度小于1%(图8.3.19,彩图),与电阻率法、自然电位法有良好的对应关系。
‘贰’ 地球物理勘探知识
地球物理勘探是利用地球的物理特性与原理,根据各种岩石及其他矿物之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异,选用不同的物理方法和物理勘探仪器,探测工程区域内的地球物理场的变化,以研究不同物理场的地质内涵,了解区域内水文地质和工程地质条件和矿藏分布的勘探和测试方法。
地球物理勘探一般分为重力勘探、磁力勘探、电法勘探和人工地震勘探几类。地球物理勘探,它是运用物理学原理勘查地下矿产、研究地质构造的一种方法和理论,简称物探。地球物理勘探是地质调查、地质学研究、矿产勘查当今不可或缺的非常实用的一种最常用手段和方法。
实际探测的区域重力场、航磁场是区域内地质构造在地球物理场中的反映,这些物理场与区域成矿作用、矿产富集与成矿区带的形成、分布也是相关的,并且也能互为因果。地球物理勘探主要用于了解地下的地质构造、圈闭、断层发育情况、有无矿床生成的可能、有无矿床保存条件,矿体是否具备开发的条件等。相对于钻井勘探,它是着眼于较为宏观的或称战略方面的勘探。钻探则是侧重于点上勘探。地震勘探也需借助于区域内已有钻探成果如录井、测井、测试资料进行标准层的确定和标准层地质属性确定,从而展开对剖面分析与解释。物探与钻探的结合,共同推进地质找矿研究工作的进展。因此,在勘探界,有“地质指路,物探先行,钻探验证”之说。学习物探的人,也需了解钻探知识,它们是紧密相依的相关学科。
(一)人工地震勘探知识
人工地震,是地球物理勘探中的主要手段,在石油和天然气勘探、煤田勘探和工程地质勘探以及地壳和上地幔深部结构探测中发挥着重要作用。它是利用炸药人工激发产生地震波在弹性不同的地层内传播规律来探测地下的地质情况。炸药爆炸产生地震波在地下传播的过程中,遇到不同岩石或其他物质时其弹性系数发生变化,从而引起地震波声的变化,产生反射、折射和透射现象,再通过仪器接收变化后的地震波数据,利用地震波速度和岩石矿物的相关性,对地震波进行处理、解释后,反演出地下情况的知识。
在油气田勘探中,人工地震用于寻找有利于油气聚集的构造圈闭。其工作主要程序分为:地震波和与地震波相关数据的野外采集、采回的数据室内处理和对处理数据的数据解释三个环节,相应产生了野外采集的原始地震资料、室内计算机数据的处理资料和数据的解释成果资料三个部分。
野外数据采集是人工地震勘探的基础工作,其产生的数据也是基础资料也称原始资料,主要是地震测线和地震波数据;人工地震勘探中的数据处理环节,是将野外采集到的地震数据波去粗取精去伪存真工作过程,通过“去噪”和“校正”技术处理,提高原始数据分辨率,这个过程就形成处理数据,再由处理数据形成可视的地震剖面图和一些其他成果图件及文字性的处理报告。
(1)二维地震资料处理过程:原始资料的解编和观测系统的定义→振幅补偿、双向去噪→单炮去噪→野外静校正→地表一次性预测反褶积→速度分析→剩余校正→叠前去噪→速度分析→最终叠加→叠后去噪→偏移处理→最终二维处理显示剖面。
(2)三维地震资料处理过程:原始资料的解编和观测系统的定义→高通滤波→野外静校正→三折射静波校正→三维地表的一致性振幅补偿→三维地表一次性反褶积→抽CDP 道集→速度分析①→三维剩余静校正→三维 DMO→速度分析②→三维DMO叠加→三维去噪→三维道内插→三维进一步法时间偏移→三维修饰处理→三维数据图像显示。
解释环节是前期数据处理环节产生的成果,运用相关知识,结合钻井等其他勘探资料,通过用计算机工作站技术进行分析研究,推断地层沉积、地下构造特征、岩性和含流体等地质结构情况。这种分析研究和推断结论产生的资料,称解释成果。解释成果主要有:断面识别成果、特殊地质现象解释、构造图和厚度图成果、三维可视立体解释构造图和文字性的解释报告。
地震数据解释阶段的工作,一般将其归纳为四项工作:构造解释;地层解释;岩性解释和矿产检测;综合解释。
地质科技人员阅读解释资料,最好能要了解解释程序和解释结论产生的过程,如二维资料解释,是在收集工区内已有地质资料基础上进行的,剖面解释首先是选择区域内有代表性的剖面,确定标准层和标准层的地质属性,然后在进行非标准层的追踪;进行时间剖面的对比,断面的识别与解释;不整合面、超覆、古潜山等特殊地质现象的解释;构造图、厚度图、等厚度图的编制过程。了解它的解释工序和过程,就能深度看懂和彻底消化这些解释资料,而不是一知半解、囫囵吞枣。
近几年来随着时代的发展,人工地震勘探技术有了新的进展,储层预测和油藏描述技术方法已被油田类企业广泛利用。其中油藏描述中圈闭描述、地层沉积描述、储集体描述、油气储量计算技术在不断发展和深化,水平分辨率和垂直分辨率区分地质特征的识别能力也在不断提高,地震层析成像技术初步运用,人工神经网络技术也在酝酿发展。三维可视化技术的利用等方面的知识都应了解或掌握。四维地震就是在三维地震的基础上加上时间推移,用于监测油气开采动态情况,油田开发的采收率一般在25%~30%之间,三维地震技术用于油田开发后采收率可提高到45%,据报道,将四维地震技术方法用于油田开发后采收率可提高到65%以上。
了解这些人工地震知识后,对于利用这些物探资料作用非凡。如我们在看解释报告结论有怀疑时,可查看数据处理资料,看看它的“去噪”和“校正”过程中是否有瑕疵,了解一下标准层及其地质属性的确定是否准确。看看解释过程和解释观念。而不懂处理技术方面的知识是发现不了其中的问题的,而有时候发现了一个瑕疵就发现了一个矿藏构造或是纠正了一个对地层的认识;学习物探类学科的学生或刚刚从事其他学科的技术工作的人员只有了解和系统掌握了这一学科知识,才能看懂这些物探资料,而要利用这些资料,首先是读懂它,然后才能发现其中蕴含的价值。即使你是工作多年的技术人员,你也得注意积累,因为人工地震在不同环境下的取得的数据,也会有巨大差距。如在沙漠地区因巨厚的地表浮沙形成低速层厚度横向变化很大,对数据采集中的激发和接收一致性影响较大,与此相应,它对地震波的能量衰减较为严重,对地震波的高频成分吸收强烈,对“静校正”提出了更高要求。同理,水网地区的人工地震与一般陆地人工地震“静校正”要求又有区别。处理与阅读这些资料奥妙无穷。
人工地震产生的物探资料主要有:
二维地震资料统计表
续表
三维地震资料统计表
二维、三维地震资料品种很多,但主要需看懂的资料是:
处理报告、解释报告及图件。尤其是图件中的“时间剖面”。
人工地震工程得到的是地震波数据,技术人员对数据的处理与解释结果体现在时间剖面上,而解释报告是对剖面的解读和总结的结论。一般表现为:推断地层分布、构造特征及流体性质,圈闭描述、地层沉积描述、储集体描述、矿产储量计算等。这些推断和描述是否准确,就得看推断和描述的依据和过程,得出自己独立的见解或对推断和描述给予赞成与否的结论。
(二)重力勘探知识
重力勘探是地球物理中的又一种勘探方法。它是利用组成地壳的各种岩石及其介质的密度差异引起的重力场变化原理,在野外通过重力仪器测量,对重力数据进行观测,研究其重力的变化,推断地下构造的一种物理勘探的方法。由于重力异常区场与区域内地质构造、深部地壳构造以及地形、地貌均呈相关性,通常能反映出断裂构造带断裂构造的重力异常梯度带与矿产资源分布具有密切关系。而且,从成矿理论到勘探实践看来,矿床往往是成群出现的,在一定范围内会集中出现矿体。研究区域内的重力情况,也是认识地质构造和发现矿产的又一个重要途径,地质资料馆中主要珍藏的是围绕重力异常产生的资料。
重力勘探产生的主要资料统计表
续表
要求能看懂的最主要的重力资料:
布格重力异常图。
布格重力剩余异常图。
趋势面分析报告。
重力勘探项目处理成果报告。
(三)电磁感应法勘探
电磁感应勘探法,分为电法勘探和磁法勘探。电法勘探,是利用地壳中多种岩石或其他固态、液态、气态介质的电学性质的不同,引起的电磁场在空间分布状态发生相应变化实际差异,来研究地质构造和寻找矿藏的一种物探方法。产生相关电法勘探图件和勘探文字报告。
磁法勘探是根据区域内各种岩石和其他介质的磁性不同,利用仪器发现和研究地球磁场及异常,进而寻找磁性矿体和研究地质构造的又一种地球物理勘探方法。磁异常是磁性地质体引起的,磁异常的分布与对应的区域地面及地下地层、岩层磁性相关。通常火山岩和变质岩易引起磁性异常,这种异常的变化激烈往往表明磁性体浅,意味着结晶体基底浅,反之,表示结晶体基底深。这样就能划分出隆起区和坳陷区,进而发现伴随火山岩活动的深大断裂带。
电法与磁法勘探,实践中通常不是各自独立进行的,而是利用电磁感应理论结合进行的勘探,它是在地质目标或矿体与相邻岩体存在电磁学性质差异时,通过观测和研究由地质目标或矿体引起电磁场空间和时间分布规律,寻找地质目标或矿体的方法。
电磁法勘探形成的地质资料统计表
续表
需要读懂的主要资料:
电法、磁法或电磁法勘探报告,测线大地电磁测深Ρyx/Ρxy剖面图、测线大地电磁测深曲线与断层关系对比图、测线地质——物探解释参考剖面图、测线大地电磁测深地质解释剖面图、大地电磁测深仪野外处理结果曲线、大地电磁测深仪对比曲线册、大地电磁测深及解释研究报告、大地电磁测深勘探报告。
(四)遥感技术
遥感技术,是指地质学科里运用的遥感探测技术,又称遥感地质或称地质遥感。遥感地质是综合应用现代遥感技术来研究地质规律、进行地质调查和资源勘察的一种方法。从宏观的角度,着眼于由空中取得的地质信息,即以各种地质体对电磁辐射的反应作为基本依据,结合其他各种地质资料及遥感资料的综合应用,以分析、判断一定地区内的地质构造情况。遥感技术对地质学研究和探矿方面的作用:
(1)能了解各种地质体和地质现象在电磁波谱上的特征。
(2)能了解地质体和地质现象在遥感图像上的判别特征。
(3)可以通过对地质遥感图像的光学及电子光学处理和图像及有关数据的数字处理和分析,得出相关认识。
遥感技术在地质制图、地质矿产资源勘查及环境、工程、灾害地质调查研究中广泛运用。
遥感技术在地质勘探上运用成果,得到遥感图像。它相当于一定比例尺缩小了的地面立体模型。能全面、真实地反映了各种地物(包括地质体)的特征及其空间组合关系。遥感图像的地质解译包括对经过图像处理后的图像的地质解释,即运用用遥感原理、地学理论和相关学科知识,以目视方法揭示遥感图像中的地质信息。遥感图像地质解译的基本内容包括:
(1)岩性及地层解译。解译的标本有色调、地貌、水系、植被与土地利用特点等。
(2)构造的解译。在遥感图像上识别、勾绘和研究各种地质构造形迹的形态、产状、分布规律、组合关系及其成因联系等。
(3)矿产解译及成矿远景分析。这是一项复杂的综合性解译工作。通常在大比例尺图像上,有的可以直接判别原生矿体露头、铁帽和采矿遗迹。但大多数情况下是利用多波段遥感图像(特别是红外航空遥感图像)的解译与成矿相关的岩石、地层、构造以及围岩蚀变带等地质体。除目视解译外,还经常运用图像处理技术获取区域矿产信息。
成矿远景分析工作是以成矿理论为指导,在矿产解译基础上,利用计算机将矿产解译成果与地球物理勘探、地球化学勘查资料进行综合处理,从而圈定成矿远景区,提出预测区和勘探靶区。利用遥感图像解译矿产已成为一种重要的找矿手段。
主要资料就是遥感图像——胶片和照片。对图像解译是阅读遥感资料的基本功。实践中阅读图片时,往往对照地面已开展的地质工作认识成果,可对遥感图像有更深入的解读。
‘叁’ 什么是地球物理测量技术
是指运用先进的仪器测量地球某些物理性质的变化,从而得出海底以下的地质构造和矿产分布的一种测量技术。在海上,使用最广的物探方法有地震勘探、重力测量、磁力测量和热量测量等。重力的变化能反映地质或地理位置的变化。
重力测量在海洋矿产资源勘探、天然地震预报和地震灾害预测、卫星空间轨道设计及轨道预报方面都有重要意义。其设备如德国产的KSS25和KSS230型海洋重力仪,其中KSS25型属于杠杆型重力仪,KSS230型属于弹簧垂直荷载型重力仪。
海洋磁力测量是勘测水域磁场的分布和随时间的变化或发现异常磁场。目前海洋磁力勘探主要用核子旋进磁力仪,其中美国森尼维尔大地测量公司G801海洋质子核子旋进式磁力仪应用较多。
海底热力测量不仅可以发现地热资源,而且可以应用其得到的海底地热资料详细考察海底地壳、地幔、板块构造及热过程(如岩浆侵入、热液环流)。海洋有源电磁探测系统测量可以直接测定地壳内熔融物质的存在和温度及岩石的孔隙度,用于热液或岩浆活动的海洋扩张中心的地质作用过程的调查和研究。几十年来,我国先后研制和生产了重力仪、结构核子旋进式磁力仪、质子磁力梯度仪及多种地质取样设备,在国际海洋地质调查和地球物理勘探中发挥了重要作用,尤其是海洋石油地球物理勘探技术和资源综合评价方面已基本达到国际先进水平,并在地震勘探作业方面具备了国际市场的竞争能力。
20世纪80年代以来随着科学的发展,许多新技术包括三维勘探、高分辨率勘探、子波处理和波动理论等反演技术,也逐渐被应用在测量技术上,使信号质量、信息的准确性、分辨能力和穿透力等方面都有了明显的提高,也使得物探技术有了较大的进展。近年来,人们还研究海底声学特征和沉积物理特征之间的直接联系,并通过声速、声吸收、声反射率与海底沉积物类型、颗粒度和孔隙度的关系,建立起海底地质声学模型,从而为判断和分类海底地质结构提供定量分析的依据。其中精密回声测深仪、深浅地层剖面仪、旁侧声呐先进仪器的应用最为广泛。我国在水声技术研制方面也取得重大进展,现已研制成功具有世界先进水平的唯一可在2米浅海作业的高分辨率浅地层剖面仪和彩色双频率垂直鱼探仪,还有走航式声字多普勒海流剖面仪,这些技术广泛应用在海洋科学研究、海洋资源勘探和开发以及军事活动等各个领域。