物探——地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同,物探技术又分为三大分支,即石油物探、固体矿物探和水工环物探(简称工程物探),我们使用的为工程物探。 工程物探技术方法门类众多,它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同,随着科学技术的进步,物探技术的发展日趋成熟,而且新的方法技术不断涌现,几年前还认为无法解决的问题,几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某种程度上讲,它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。
应用地球物理学的原理进行工程地质、水文地质调查的勘探和测试方法。它是地球物理勘探的一个分支,简称工程物探。由于各种岩石或地质体在密度、磁性、导电性、弹性、放射性等物理性质上存在着差异,人们用不同方法和不同仪器,测量其天然或人工的地球物理场,并分析研究由于这些物理性质差异而引起物理场的变异,再经推断解释,以了解地下地质情况;或利用仪器直接测定岩体的物理特性,提供工程设计需要的参数。水利工程地质勘察中广泛而正确地运用工程物探,可加快勘测速度,降低成本,还可得到岩体原位的物性参数,对工程地质条件的定量评价起到促进作用。中国水利工程地质勘察中应用工程物探始于20世纪50年代初。常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、弹性波测试和测井,此外还有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。
地球物理测井 地球物理方法在钻井中的应用。工程物探中常用的有视电阻率测井、自然电位测井、天然放射性测井、声波测井等。综合分析几条测井曲线可划分钻孔地层岩性剖面。用中子-伽玛测井或声波测井方法可以测定地层的孔隙度。自然电位测井方法还可以在泥浆钻孔中分层测定地下水的矿化度。利用井液电阻率测井或井中流速仪可以研究钻井中地下水的运动。井中摄影和井中光学电视可以获得钻井剖面的实际图像,而超声电视测井则可以在泥浆中获得清晰的孔壁图像,可区分岩性、查明裂隙、溶穴、套管的裂缝等,甚至可以确定岩层的产状。不同测井方法的井下探测器各有其特点。但是所测量的参数均将转换成电讯号,通过电缆传输到地面测井仪中并记录在像纸、纸带或磁带上。
折射波法 当地震波遇到上下速度v1、v2)不同的界面时,有一部分波将透过界面形成透射波,其透射角β与入射角α的关系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。对于sinα=v1/v2)的入射波可产生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。这种滑行波又引起个介质中质点的振动而产生可传到地面的折射波(也称首波)。图4是折射波的传播示意图,在B点以前不形成折射波,称为盲区。因v大于v1在C点以外,折射波可比直达波先到达检波器。根据折射波时距曲线,可算出v1及v,从而推算出界面的深度、产状等。v的变化反映了界面以下岩性的变化,配合地震波振幅衰减的资料,可确定界面以下岩层软弱带或断层破碎带。但是折射波法在盲区得不到记录,因此需要加大检波距。当下层速度v2)小于上层速度v1时,不可能形成折射波。