物探技术在地下资源勘探中的应用与发展

一、引言

随着全球资源需求的持续攀升，高效探寻地下资源成为关键。物探技术凭借独特优势，在地下资源勘探中扮演着愈发重要的角色。它借助岩石导电性、磁性、密度等物理性质差异，运用物理方法探测地下结构与资源分布，为资源勘探带来全新视角，有力推动着地下资源勘探迈向更精准、高效的新阶段。

二、物探技术的原理及分类

2.1 重力勘探

重力勘探依据牛顿万有引力定律，利用地壳中岩体、矿体间的密度差异引发的地表重力加速度值变化来开展地质勘探。精密的重力测量仪器可找出重力异常，通过结合地质及其他物探资料进行定性、定量解释，便能推断地下矿体与岩层的埋藏状况。在沉积盆地中，不同岩性地层密度有别，重力勘探能借此确定沉积盆地范围，为后续资源勘探奠定基础。

2.2 磁力勘探

自然界岩石和矿石磁性各异，会使地球磁场在局部地区产生地磁异常。磁力勘探通过仪器探测这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造。在寻找铁矿等磁性矿产时，由于矿体与围岩磁性差异显著，磁力勘探可有效圈定矿体范围，确定其性质，在金属矿勘探中应用广泛。

2.3 电法勘探

电法勘探基于岩石和矿石电学性质差异，如导电性、电化学活动性等找矿和研究地质构造。通过观测人工或天然的电场、交变电磁场，分析其特点和规律实现勘探目的。在油气勘探中，与油气相关的沉积岩通常导电性良好，电法勘探可借此寻找和确定这类地层，是油气勘探的重要手段之一。

2.4 地震勘探

地震勘探利用人工激发的地震波在不同弹性地层内的传播规律勘探地下地质情况。地震波遇不同弹性地层分界面会产生反射波或折射波返回地面，通过专门仪器记录并分析这些波，能准确测定界面深度和形态，判断地层岩性。在石油勘探领域，地震勘探是确定含油气构造甚至直接找油的主要物探方法，发挥着关键作用。

三、物探技术在地下资源勘探中的应用实例

3.1 石油与天然气勘探

在塔里木盆地，原有的地震波激发技术难以穿透至深层复杂岩层，获取的地震波信号也不够清晰。东方地球物理勘探有限责任公司研发的“两宽一高”（宽频、宽方位、高密度）地震勘探技术，使深层探测能力从 5000 米提升至上万米，成功攻克深层油气勘探难题。应用该技术后，塔里木盆地 8000 米至9000 米深地的钻井成功率提高了 20 个百分点，有力推动了我国油气重大发现和持续增储上产。

3.2 金属矿勘探

在山东齐河 — 禹城地区，科研人员运用航空地球物理探测技术，通过飞行器搭载的航空重力、磁力和电磁等专用物探仪器，捕捉地球磁场、重力场中的微弱波动，对采集数据信号中的异常信息进行解译，成功在近千米厚的覆盖层下圈定 7 处亿吨级富铁矿的找矿靶区，展现了物探技术在金属矿勘探中的强大能力。

3.3 煤田勘探

在煤田勘探中，地震勘探可查明煤层的厚度、埋深及地质构造等情况。例如，通过地震波反射数据处理与解释，能够清晰呈现煤层的起伏变化，为煤田开采规划提供准确的地质资料，保障煤炭资源的高效开采。

四、物探技术面临的挑战及发展趋势

4.1 面临的挑战

一方面，地下地质结构复杂多样，不同地区地质条件差异极大，这种复杂性给物探数据的采集与解释带来了诸多难以克服的困难。由于地质体的物理性质受多种因素影响，同一物理异常可能对应多种地质现象，导致数据处理和反演结果的多解性问题十分突出，增加了准确判断地下资源分布的难度。比如在一些沉积岩与火成岩交互发育的区域，单纯依靠某一种物探方法获取的数据，往往难以准确区分不同岩性的分布范围和接触关系，需要结合多种方法反复验证才能降低误差。另一方面，随着勘探深度的不断增加，物探信号在传播过程中衰减严重，同时受到地表噪声、人文活动等多种干扰因素的影响，使得深部探测的精度与分辨率大打折扣。在深部资源勘探中，原本就微弱的目标体信号经过长距离传播后变得更加微弱，极易被干扰信号淹没，如何有效剔除干扰、增强有效信号，提高深部探测的精度与分辨率，获取更清晰、准确的地下信息，成为当前物探技术发展中亟待解决的关键难题，这也在一定程度上限制了对深部隐伏矿产资源的勘探开发进程。

4.2 智能化发展趋势

人工智能在物探行业的应用前景极为广阔，正从多个环节深刻改变着物探工作的模式。在野外数据采集环节，人工智能技术的应用带来了效率的大幅提升，通过智能传感器实时监测采集设备的运行状态，能够自动识别数据中的异常值并进行质量控制，同时根据采集区域的地形、气候等条件智能调度设备和人员，避免了传统人工质控和调度的滞后性与主观性，使野外作业的整体效率提高了 30% 以上。在数据处理和解释环节，面对复杂地质情况，人工智能算法展现出强大的处理能力，它可以通过对海量历史数据的学习，快速识别地震剖面、重力异常图等资料中的有效信息，自动划分地层界面、识别构造特征，甚至能够预测资源的赋存状态，给出高品质的成像结果。以东方物探研发的新一代软件平台 GeoEast-iEco 为例，该平台全面支持人工智能模块的高效开发与集成，将原本需要数周时间的三维地震数据处理流程缩短至几天，不仅大大提高了数据处理的速度，还提升了解释结果的准确性，推动着物探流程的全面再造和行业模式的深刻变革，为物探技术的智能化发展提供了坚实的技术支撑。

4.3 多技术融合发展趋势

为了进一步提升勘探效果，打破单一技术的局限性，物探技术正加速朝着与其他相关技术深度融合的方向发展，形成了一系列高效的综合勘探技术体系。例如，航空地球物理探测技术与地球化学技术的有机结合，在资源勘探中发挥出了 1+1>2 的协同效应。在云南红河哈尼族彝族自治州的稀土矿勘探中，科研人员创新性地将微纳米地球化学勘查技术与航空物探技术相结合，航空物探技术能够快速圈定大范围的地球物理异常区，为找矿提供宏观的靶区范围，而微纳米地球化学技术则通过对土壤、岩石中稀土元素的微纳米级分析，精准揭示稀土元素的时空分布规律和迁移路径，两者相互印证、互为补充，最终成功发现了超大规模的中重稀土矿，其资源储量较传统单一技术勘探提高了近一倍。

五、结论

物探技术在地下资源勘探中已取得显著成效，重力、磁力、电法、地震等多种物探方法在石油、金属矿、煤田等资源勘探中发挥着重要作用。尽管面临诸多挑战，但随着智能化、多技术融合等发展趋势，物探技术将不断创新突破，在未来地下资源勘探中，有望进一步提高勘探精度与效率，为全球资源开发提供更有力的技术支撑，助力解决资源短缺问题，推动资源勘探行业迈向新高度。

参考文献：

[1] 李向红 . 物探技术在地质找矿与资源勘查中的运用 [J]. 新疆有色金属 ,2024,47(06):24-25.

[2] 陈兴聪 , 吴正昆 . 干河泵站地下厂房区岩溶勘察及物探技术应用 [J].水利技术监督 ,2025,(06):237-240.

[3] 王宁 . 基于综合物探信息融合技术的土石坝渗漏隐患探测研究 [J]. 水利技术监督 ,2025,(07):46-49+108.