周文亚　焦杰松

【摘 要】伴随着我国科学技术的不断发展，地球物理勘探方法的重要性就显得日益突出，尤其在水文地质的勘探工作中，已经广泛使用地球物理勘探方法。所以，清楚并熟练应用地球勘探方法，对水文地质工作的建设及发展都有重要的意义。本文详尽的对地球物理勘探方法进行分析，简述其勘探依据及在水文地质工作中的应用。

【关键词】地球物理勘探方法；水文地质工作；应用分析

地球物理勘探在水文地质方面的勘探工作属于工程物理勘探，是依据勘探反应对地下岩石层在物理上的不同表现，如电磁性能、密度、弹性及放射性等数据，应用相关仪器及物理方法，对地球水文地质进行勘探工作。水文地质的勘探工作，就是应用地球物理勘探方法，对所勘探位置的水文条件进行检测，并予以科学的评估方法对该区域可利用的地下水资源进行开发与利用，进而便于对该地区进行总体规划及建立水源地。伴随着我国科技水平的不断提高，地球物理勘探的方法及技术逐渐增多，许多新技术、新设备、新思路被广泛应用到地球的水文地质勘探工作中。因此，对水文地质的勘探工作来说，就应该深入了解地球的物理勘探方法，并结合实际，应用科学方法合理有效的利用资源。

一、地球物理勘探技术的依据

地球物理勘探技术在水文地质工作的应用中，需要对地下岩石层在物理方面的差异特性进行调查与分析，因为这些差异的存在，所以地球物理勘探的方法才可以进行地下岩石层水文地质的工作。在水文地质的一般勘测中，需要依靠一些列物理勘测仪器对地下的岩石层及水文条件进行测定工作，进而对地下岩石层的特性、结构及含水量进行分析与推断。在勘探过程中主要应用的数据表现为以下三个方面：其一，地下岩石层的含水率。地下岩石层的水资源富含众多的矿物质，发生了一系列的矿化作用，并具有良好的导电性能，对地下岩石的电阻率上产生力较大的影响。例如：在探测仪器勘探到岩石层较厚并且没有水资源的情况时，仪器的仪表盘上显示的ps值应该不低于500Ω.m，远远大于含水地域的数值反应。其二，地下岩石层的电磁性能。因为岩石结构之间含有不同数量与类别的金属离子，因此其表现的电磁特性也有很大的区别。例如：大多数岩石浆体中富含大量的金属离子，表现为很强的电磁性能；相反，一些沉积岩中缺乏金属离子，因而在检测中不会有电磁的波动现象。其三，地下岩石层的放射热性能。对地下岩石层之间不同种类的岩石来说，其表现的放射性能及热辐射性能都有很大差别，尤其在富水及贫水的岩石之间，变现的差异性更加明显。一般说来，断裂岩石层周边的贫水地带表现的放射热性能要高于断裂岩石层富水地区，平均在7℃-10℃之间。

二、地球物理勘探技术及其在水文地质工作中的应用

地球物理勘探方法在水文地质中的应用方法主要分为两个类别：地面物理勘探法及地球物理测井法。应用地球物理勘探方法中的这两个分类可以很好的解决水文地质勘探中的大多数问题，为水文地质的勘探工作提供了方便。

（一）地面物理勘探法在水文地质工作中的应用

绝大多数的物理勘探方法是针对地下岩石层、裂缝及空洞的物理特性进行检测，从而分析判断出地下岩石层中是否含有地下水资源或富水岩石。在水文地质的应用方面，许多勘探应用技术在物理特性上有明显的差异性、并可以稳定的、强烈的进行显示，并不受环境与人为条件的干扰。在地面物理勘探法中，比较常用的有：自然电磁场法、激发极化法、交变电场法及放射物勘探法。

1.自然电场法及其在水文地质工作中的应用

自然电场法指的是应用地下岩石层及地下矿石的氧化还原反应、地下水的渗透情况、岩石颗粒之间的扩散运动或吸附运用的作用从而产生自然电磁场来开展水文地质的勘探工作。由于天然形成的电磁场具地下水资源有一定的缝隙，地下裂缝使水资源会发生渗漏，吸附周围离子运动，发生电磁反应。

应用：在水文地质勘测工作中可以利用地面监测水资源电场的方法进行地下水文地质的勘探工作，监测地下水的位置、埋深及运动状态。这种自然电场法可以很好的用于古河道或表面岩石层含水率的勘测工作中，进而分析出河道、水库或防护堤坝的渗漏方向，决定使用什么半径的钻孔机进行钻孔工作。

2.激发极化法及其在水文地质工作中的应用

激发极化法指的是对断开电源后地下岩石层同地下水所形成的放电电场效果降低的特点进行分析，得出勘探地下水资源的一种监测方法。通过对效果降低的数值及降低时间进行计算可以判断出地下水的位置及电场效能。效果的降低时间指的是地下水进行放电过程中，电位值下降到规定数值所用的时间。效果降低的数值可以反应地下水放电的速度。因为地下岩石层中富含的水分子之间矩力在不断增加，而且一般地下水在放电过程中其效果降低数值都偏低，所以会产生效果降低数值同降低时间存在数值差。

应用：地质学家应用比较广泛的水文勘测方法就是激发极化法，主用运用在勘探地下岩石层的结构、周边溶洞的富水带上，推断出地下水资源的分布及深度。由于激发极化法产生的电场数值比较小，因此在岩石层厚度超过8000cm或工业生产建筑比较集中的地区不适宜用这种方法。激发极化法还存在电源质量重、工作效率低、成本投入高等缺点。

3.交变电场法及其在水文地质工作中的应用

交变电场法指的是利用勘探岩石层、矿物质及地下水资源的良好导电性、介电性在物理空间及时间上分布的差异，进而检测出藏在地下岩石层中的水资源。交变电场法是近些年地质勘探专家们新研制出的一种物理探测方法。

应用：在水文地质勘探过程中，普遍应用的交变电场法包括：电场频率检测法、低频电场勘探法及地质雷达勘探法等。电场频率检测法应用于对地下岩石层及地下水中游离电子的检测，进而发现地下水资源；低频电场勘探法可以准确的检测出岩石及地下水等低电阻的物体；地质雷达勘探法应用于辨别岩石层、水资源的物理性能，例如其结构形状、面积及分布等。

4.放射物勘探法及其在水文地质工作中的应用

地下岩石层及地下水中富含丰富的放射性元素，主要包括U、Ra、Rn、Th和K等。自然界中放射性元素在进行衰变时通常对放射出α、β、γ等射线。

应用：水文地质勘探时，可以对其辐射射线的强度进行检测，从而确定出水资源的地理位置。特别要注意的是，当前水文勘探工作主要勘测的放射性元素为Rn，其它元素所产生的射线因其强度低，所以起到的作用相对较小。放射物勘探法是勘探岩石基层及地下水资源的有力方法。

（二）地球物理测井法在水文地质工作中的应用

地球物理测井法可以很有效的检测地球的水文地质数值，从而勘探出地下水的位置及流向等。地球物理测井法主要对地下岩石进行分层钻孔，对钻孔的深度及以往周边水文地质勘探资料进行整理、分析，从而推断出地下富水带、咸淡水的边界、岩石熔浆的发育带及周边水文参数。地球物理探井法在没有钻芯或钻芯不深的情境下是不可替代的水文勘探方法。地球物理探井法对水文地质的勘探准确度远远强于地面物理勘探法。地球物理测井法可分为电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井及地层测试测井。电法测井主要包含电阻率测井、微电极测井、侧向测井、感应测井、介电测井及自然电位测井等。声波测井又分为声速测井、声幅测井、声波变密度测井及声波电视测井等。

三、总结

在水文地质的勘探过程中，地球物理勘探方法是不可或缺的检测方法，其有助于对水文地质环境的了解，从而推断出地下岩石层结构及地下水资源，并为未来的建设及规划提供了全面的数据支持。所以，地球物理勘探方法在水文地质工作中的应用值得相关工作者进行探讨与推广。

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