早在17世纪人们便尝试用罗盘寻找磁铁矿,20世纪初,各种物探方法才广泛地用于找矿勘探与工程勘察。60年代以来,由于物理学、数学、特别是电子技术、计算机技术的发展,大大促进了各种物探方法以及仪器设备的发展与改革。例如,50年代工程物探常用的光点地震仪已被信号增强型地震仪以及轻便的数字磁带地震仪所替代。地球物理场的观测空间已从地面发展到地下(如地下物探)、水域(如海洋物探)、低空(如航空物探)以至空间的遥感技术等。
反射波法
反射波形成的条件是界面两侧的波阻抗(地层速度与密度的乘积)有差异,差异越大反射波越强。图5是反射波传播示意图。由S点激发的地震波遇到 RR′界面时将产生反射波。根据反射波从激发点到检波器的传播时间,以及地层的速度,便可计算从激发点S到反射界面RR′的垂直距离以及界面的倾向和倾角。由于采用信号叠加技术以及轻便的可控振动器做振源,已经可以获得深度约50米,甚至更浅的浅层反射记录。
以上所涉及的激发方式主要产生纵波(压缩波)。在测定岩石动弹性模量时,常用垂直于测线方向水平激发的方式产生横波(剪切波)。水是不传递横波的,故在水文地质、工程地质勘察中发展横波技术是有前景的。
井中无线电波透视法
无线电波是指频率在几十万赫至几十兆赫电磁波。当它在地下介质中传播遇到低阻的地质体时常被强烈吸收而大大衰减。在岩溶地区,用它探测溶洞效果甚好。工作时,将发射机和接收机分别置于相隔一定距离的两个钻孔内,若两孔之间都是均质的高阻灰岩时,沿井轴各点接收到的无线电波信号较强,如果在透视剖面上有低阻的充水溶洞等存在时,则在低阻体的背面形成一个无线电波信号被强烈衰减的阴影。运用“交会法”即可圈定被测异常体的位置和轮廓。
常用物探方法及特点
①电法勘探:包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法等;
②探地雷达:可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等;
③地震勘探:包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法;
④弹性波测试:包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等;地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等;
⑤层析成像:包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等;