摘要：目前我国的地质勘查单位对地球物理勘查方法在水文地质中作用的研究仍存在不足，在今后的工作中需更深一步的研究。本文重点介绍了地球物理勘查方法在水文地质中应用的情况，供相关从业者提供参考。
关键词：水文地质；地球物理；勘查方法
一、地球物理勘查法原理
地球物理勘查法简称物探，其主要原理是利用地球物理，根据各种岩石之间的密度、磁性和电性以及弹性和放射性等物理性质之间的差异，采用不同的物探仪器和物理方法对工程区的地球物理场进行测量，从而解决地质问题的一种物理勘探方法。通常在地下单元含有地下水后，它的含水量与电导率和渗透率以及地层孔隙度和矿化度等很多因素相关，另外，在水位地质的实际工作中，放射异常、弹性波阻抗异常和磁异常等方法都可以应用。在实际的水文地质工作能够可以采用很多种类的地球物理勘探方法。
二、地球物理的勘探方法在水文地质中的应用
目前，在水文地质中有很多的勘探方法，本文对其中几种主要的方法进行介绍，如高密度电阻率法、（TEM）瞬变电磁法、（SNMR）地面核磁共振法、激发极化法以及地质雷达等方法。
1、高密度电阻率法
岩石电阻率是由多种因素共同决定的。这些因素包括含水量及水的矿化度、孔隙度、颗粒结构、矿物成分等。在同一层岩石中有没有含水，会在很大的限度上决定电阻率的数值。运用电阻率物探方法进行水文地质勘查，其实就是通过测定含水层的电阻率在其空间的分布规律，探查和发现含水岩层的储水条件、空间展布，最终进行水文地质勘查，这种方法是一种间接找水的方法。高密度电法实际上是电剖面法和电测深法相结合的产物。其基本原理与普通电阻率法相同，异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。当对地下地质体供入一直流脉冲，在供电电流不变的情况下，可观测到如下现象地面上两个测量电极的地位差随时间增加而趋于饱和值。在供电电流断开之后，会发现电极间电位差将快速的衰减，在衰减带一定的数值后，衰减的速度将开始变慢，经过一点时间后，其可衰减为零。这种在放电和充电过程中会产生的附加电场现象，被称为激发极化效应。
在实际地质应用方面，初期的激电法主要用于勘查硫化金属矿床，后来此方法逐渐在很多领域应用，如工程地质问题、非金属矿床和氧化矿床等。随着科技的发展，激电法在找水效果上具有很大的优势，被誉为找水新法。同时利用激电法可以确定地层的含水性，如果这种方法与高密度电阻率法相结合，这样就可以提高找水的成功率，从而降低地球物理解释的多解性。
2、（TEM）瞬变电磁法
TEM是运用接地线或者不接地线源向地下发送一次场，在一次场的间歇期间，测量出电磁场随时间的变化，依据二次场的曲线衰弱特征判断出地下不同深度地质体的规模大小及电性特征等。因为瞬变电磁法是观测纯二次场，消除了由一次场而产生的装置偶合噪音，其有着受旁侧地质体影响小、与探测地质体有最佳偶合、对低阻反映灵敏、探测深度深、横向分辨率高、体积效应小等优点。TEM与其他测深方法进行比较，它具有探测深度大工作效率高的优点。近年来，该方法得到迅速发展，特别是对探测低阻覆盖层下的良导电地质体取得了显著的地质效果。由于上述特点，针对水文地质问题，TEM不仅仅可以确定水文地质构造类型和在冲积层地区估算基岩的埋深和地下水位。还可以在滨海含水层中查明绘制人为和自然发生的海水入侵分布图以及咸淡水界面监测和圈定地下水污染通道。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3、（SNMR）地面核磁共振法
地面核磁共振的找水方法是目前世界上唯一的直接找水的方法，此方法对水文地质勘查具有重要的作用，此方法通过运用不同物质原子核弛豫的性质，进一步产生了地面核磁共振的效应，通过SNMR效应找到水仪器，进一步研究地层中水质子产生的核磁共振信号的变化规律，从而探测地下水的时空赋存和存在性的特征。
地面核磁共振法找水的原理决定了可以找多少水，尤其是淡水。在SNMR方法的探测范围之内，只要有自由水存在，就可以感应到核磁共振信号响应，反之就没有响应。另外地面核磁共振方法受到地质因素的影响比较小，这样就可以用来区别电磁测深法的电阻率和间接找水法的电阻率的异常地质。当前，地面核磁共振法不足之处在于不能用来探测埋藏深度在150m以下的地下水，并且易受电磁噪声的干扰。
4、地质雷达（GPR）
地质雷达是由地面的发射天线将电磁波送入地下，经地下目标体反射被地面接收天线所接收，通过分析接收到电磁波的时频、振幅特性，可以评价地质体的展布形态和性质。由于雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可达0.05米以下。早期，地质雷达只能探测几米内的目标体，应用范围比较狭窄。目前，地质雷达探测深度最大可达100米，使之成为水文和工程地质勘察中最有效的地球物理方法。地质雷达因具有分辨率高，成果解释可靠的特点，在浅层地质勘探中，有着非常广泛的应用。
5、高密度电法
高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点，是一种阵列勘探方法。我国是从20世纪末期开始研究高密度电法及其应用技术，从理论方法和实际应用的角度进行了探讨并完善。高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。高密度电法具有以下优点：
（1）电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率。
（2）能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面的信息。
6、激发极化法
激发极化法就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。激电法是20世纪50年代末在我国开始研究和推广的，早期是以直流（时间域）激电法为主，20世纪70年代初开始研究交流（频率域）激电法——主要是变频法，20世纪80年代初又开始对频谱激电法进行研究，也就是研究复视电阻率随频率的变化，即复视电阻率的频谱。由于该方法测量的是二次场，具有不受地形起伏和围岩电性不均匀的影响、可测量的参数多等优点。利用激电法找水或确定地层的含水性，最好与高密度电阻率法相结合，这样可以降低地球物理解释的多解性，提高找水的成功率。高密度电阻率法在确定高阻或低阻地质体具有优越性，但低阻地质体并不代表富含地下水，可能是由于泥岩引起地层的电阻率下降。
三、结语
目前，我国已成为水资源严重匮乏的国家，水资源成为社会发展和国民经济发展的重要制约因素，因此，水文地质工程是当前地质工作的主要任务。从我国地球物理勘查的方法看，总体上地球物理勘探方法一直在进步，从高密度电阻率法、激发极化法到可控源音频大地电磁法，瞬变电磁法，再到地面核磁共振法，虽然有很多中地球物理勘查方法，但是，没有一种方法是万能的，因此，在进行地质勘查时要根据不同的地质条件和工作要求，有针对性的采用几种方法，从而提高成果的解译程度，更加精确地完成地球物理勘探工作。
参考文献：
[1]袁桂琴，等.几种地球物理勘查方法技术应用研究新进展[J].物理化探计算技术，2013，35（6）.
[2]常铮.地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用研究[J].广东科技，2014（8）.
论文作者:甘以津
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：电阻率论文; 方法论文; 地质论文; 水文地质论文; 地球物理论文; 核磁共振论文; 质体论文; 《基层建设》2017年第21期论文;