深部地质勘探技术的研究进展

一、引言

地球浅部资源经过长期开发利用，储量逐渐减少，而深部地层蕴含着丰富的矿产资源和地质信息。开展深部地质勘探，不仅有助于发现新的矿产资源，缓解资源短缺压力，还能为研究地球深部构造、板块运动、地质演化等重大科学问题提供关键数据。然而，深部地质环境复杂，具有高温、高压、高应力等特点，对勘探技术提出了极高要求。近年来，随着科学技术的不断进步，深部地质勘探技术取得了一系列重要进展，在提高勘探效率、准确性和安全性等方面发挥了重要作用 。

二、深部地质勘探主要技术

2.1 钻探技术

钻探技术是深部地质勘探获取岩芯样本的直接手段，在深部勘探中占据核心地位。绳索取芯钻探技术通过特殊的钻杆内管打捞装置，无需将整个钻杆提出孔外即可获取岩芯，大大提高了钻探效率，减少了钻杆磨损，适用于深部复杂地层的岩芯采集。定向钻探技术能够按照设计要求，使钻孔轨迹在地下进行弯曲，实现对深部目标区域的精准钻探，有效避开地下障碍物，提高勘探成功率。随钻测量技术（MWD）和随钻测井技术（LWD）在钻探过程中实时测量钻孔的倾角、方位角、地层参数等信息，并将数据传输至地面，帮助勘探人员及时调整钻探方案，确保钻探工作准确、高效进行 。

2.2 地球物理勘探技术

地球物理勘探技术通过研究地球物理场的变化来推断地下地质结构和地质体分布。在深部勘探中，地震勘探技术利用人工激发的地震波在地下传播时遇到不同地质界面产生反射、折射等现象，获取地下深部地层的结构信息，可清晰揭示深部地质构造、断裂带分布等，是深部地质构造研究的重要手段。大地电磁测深技术基于电磁感应原理，通过测量天然电磁场在地下产生的感应电流，反演地下电阻率分布，从而了解深部地层的电性结构，对寻找深部金属矿、地热资源等具有重要意义。重力勘探和磁力勘探则分别利用地下地质体的密度差异和磁性差异引起的重力场和磁场变化，探测深部地质体的分布，为深部地质勘探提供基础资料 。

2.3 地球化学勘探技术

地球化学勘探技术通过分析岩石、土壤、水系沉积物等样品中的化学元素分布特征，寻找深部矿体的地球化学异常信息。在深部勘探中，深穿透地球化学技术突破传统地球化学勘探受覆盖层影响的局限，能够探测深部矿体向地表迁移的指示元素，有效识别深部隐伏矿体。地气测量技术利用气体在土壤孔隙中的扩散和迁移，收集来自深部地质体的气体信息，分析其中的微量元素和同位素组成，推断深部地质体的性质和分布，为深部地质勘探提供新的线索 。

三、深部地质勘探技术面临的挑战

3.1 复杂地质环境的限制

深部地层高温、高压、高应力的复杂环境，对勘探设备和技术提出了严峻挑战。高温会导致钻探设备的钻头、钻杆等部件材料性能下降，加速磨损和老化；高压可能造成钻孔坍塌、卡钻等事故；高应力环境下，岩石的力学性质复杂多变，增加了钻探和地球物理探测的难度。此外，深部地质构造复杂，断裂带、破碎带发育，进一步加大了勘探工作的不确定性和风险 。

3.2 勘探精度与深度的矛盾

随着勘探深度的增加，地球物理信号在地下传播过程中会逐渐衰减，导致信号分辨率降低，影响勘探结果的准确性。同时，深部地球化学异常信息在向地表迁移过程中容易受到多种因素干扰，使得深部矿体的识别难度加大。目前的勘探技术在保证一定勘探深度的前提下，难以实现高精度的地质信息获取，如何平衡勘探精度与深度之间的关系，是深部地质勘探技术亟待解决的问题 。

3.3 勘探成本与效率问题

深部地质勘探工作需要使用特殊的设备和技术，设备购置、维护成本高昂，且钻探过程中耗材消耗量大，导致勘探成本居高不下。此外，深部勘探工作效率相对较低，复杂的地质条件和严格的安全要求，使得钻探速度缓慢，地球物理勘探数据采集和处理周期长，限制了深部地质勘探工作的大规模开展 。

四、深部地质勘探技术发展趋势

4.1 多技术融合与协同勘探

未来，深部地质勘探将更加注重多种技术的融合与协同应用。将钻探技术、地球物理勘探技术和地球化学勘探技术相结合，充分发挥各自优势，实现优势互补。例如，通过地球物理勘探确定深部地质构造和潜在矿体位置，再利用钻探技术获取岩芯样本进行验证；结合地球化学勘探信息，进一步优化勘探方案，提高深部地质勘探的准确性和效率 。

4.2 智能化与自动化技术应用

随着人工智能、大数据、机器人等技术的发展，深部地质勘探将向智能化、自动化方向发展。研发智能钻探设备，实现钻探过程的自动控制和故障诊断；利用人工智能算法对地球物理和地球化学数据进行快速处理和分析，自动识别地质异常信息；开发智能勘探机器人，在复杂危险的深部环境中代替人工进行勘探作业，提高勘探工作的安全性和效率 。

4.3 新型勘探技术研发

不断探索和研发新型深部地质勘探技术，以满足深部勘探的需求。例如，开发耐高温、高压的新型钻探材料和设备，提高钻探技术在深部复杂环境下的适用性；研究基于新原理的地球物理勘探方法，提高深部地质信息的探测精度和分辨率；创新地球化学勘探技术，增强对深部微弱地球化学信号的识别能力 。

五、结论

深部地质勘探技术在近年来取得了显著进展，钻探技术、地球物理勘探技术和地球化学勘探技术等在深部地质资源勘查和地质研究中发挥了重要作用。然而，深部地质勘探仍面临复杂地质环境限制、勘探精度与深度矛盾、勘探成本与效率等问题。未来，通过多技术融合与协同勘探、智能化与自动化技术应用以及新型勘探技术研发等方向的发展，深部地质勘探技术将不断创新和完善，为深部地质资源的开发利用和地球科学研究提供更有力的技术支撑，推动深部地质勘探事业迈向新的高度 。

参考文献

[1] 尹帅,张子阳,王濡岳,等. 中国深层/超深层油气勘探储层地质力学研究进展、挑战及展望[J]. 天然气工业,2025,45(4):33-47. DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2025.04.003.

[2] 张智辉. 稀有金属矿勘探技术与方法的新进展研究[J]. 中国金属通报,2025(5):145-147. DOI:10.3969/j.issn.1672-1667.2025.05.049.

[3] 桑树勋,郑司建,刘世奇,等. 煤系气及深部煤层气高效勘探开发若干研究进展[J].中国矿业大学学报,2025,54(1):1-25. DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20240375.