国外地质勘探技术研究现状论文题目有哪些及答案解析

国外地质勘探技术研究现状论文题目有哪些及答案解析

（一）物探探测研究现状自20世纪60年代开始，我国科学家积极探索应用地面物探方法探测地下煤火技术，并取得较好效果。在磁法探测方面，1964年张秀山在新疆、宁夏等地使用ΔZ异常圈定着火区范围和采用定期观测同一条剖面磁异常特征点移动方法监测火区燃烧方向及速度。1996年，万兆昌、董守华采用二维最优化反演确定地下烧变岩分布，进而圈定火区边界。2001年，宁靖在宁夏利用高精度磁测剖面进行磁场磁导小波函数和磁导成像方法得到地下磁性体分布图像，并与已知火区分布相一致。在电法探测方面，1964年，张秀山通过样品试验及野外观测发现煤层高温燃烧区有明显的自然电位负异常。在放射性探测方面，主要采用测氡法。测氡法是核物探的一种，近年来在煤火探测方面很受欢迎。刘洪福等在20世纪90年代中期研究了测氡法探测煤层自燃火源位置及范围的机理；建立了天然放射性介质测氡试验台；研究了氡析出与温度之间的关系；开发出了CDTH（测氡探火）专用软件；并在山东枣庄矿业集团公司柴里矿等15个矿局推广应用。太原理工大学、原长春科技大学、宁夏煤炭地质勘查院河北邢台矿务局葛泉煤矿、石圪节煤矿等单位对测氡法圈定地下煤层着火范围做了不少研究，并在实际生产中取得了很好的效果。其他方面有效的方法有测温法，包括米测温和红外测温。测温法的主要优点是直观、易测。温度是火灾的敏感指标，它是着火区的直接反映，是一种较为有效的着火区测量方法。荷兰有关部分（ITC）和我国宁夏有关地质勘查部门合作在宁夏汝箕沟地区使用地面高分辨地电阻率法探测已燃烧区的空洞，取得了一些成果。Fugro公司曾经使用直升机电磁测量法进行过地下煤层自燃探测。德国地质调查局（BGR）从事地球物理勘探的技术人员在欧洲用地面少量物探剖面测量圈定煤层地下燃烧的范围，认为磁法和电法在确定死火区和活火区方面比较有效。（二）物探探测中存在的主要问题由于煤田火区地下情况十分复杂，煤层燃烧后塌陷严重，活火区温度往往达到几百度，地面勘探十分危险，大部分活火区无法进行地面物探工作。以往地面物探工作还存在一些问题：①矿区及科研院所基本是各自为战，缺少不同探测方法间横向对比。②国内外还没有在煤火探测方面投入比较多的物探工作量，区域性物探资料缺乏，获得的一些研究结果缺乏验证。

随着勘探领域的扩大与深入，遇到的地质条件越来越复杂，地球物理勘探将面临多种多样的问题。其中主要问题可以概括为以下3个方面，今后的发展也将围绕克服这些问题而开展。提高微弱地球物理信号的采集与处理水平地球物理勘探技术是依据对观测的地球物理场数据的分析来实现探测目的的。因此，数据采集是地球物理工作的基础。历史的发展充分说明，数据采集精度的提高，使得地球物理探测的应用效果、应用范围不断扩大。例如重力仪的精度从20世纪50年代的(2～4)×10-5m/s2提高到目前的(01～03)×10-5m/s2，使得重力勘探的能力和应用范围大大加强和拓宽。地球物理方法和理论的进展，需要数据采集技术的进步作保证才能得以实现。世界上所有地球物理技术发达的国家，都有强大的仪器研究与制造业做后盾。为了使我国地球物理工作的发展居于世界先进水平，也必然要加强仪器的研制。其中包括：①高性能探测换能器的研制，如新型地震检波器和核射线探测器等；②高性能人工源的研制，在地球物理方法中，除观测重力场和磁场等天然场的方法之外，有许多是借助人工场激发的物理场进行的，如地震勘探和大部分电法勘探，为了获得更多的地质信息，场源往往起很大作用，因此，各种场源的研究，也会是今后发展的一个重要方面，如高性能的震源、大功率的电源、高产额的射线源等；③高性能数据记录系统的研制，随着方法的进步，数据量的加大，要求记录系统有更高的性能，例如三维地震和高密度电法，都要求仪器的道数增加。为了提高探测的分辨率，则要求记录系统的带宽和动态范围加大等。地球物理数据处理的目的是消除各种干扰因素，突出所需的地质信息。这些干扰因素包括：与测量技术有关的影响因素、环境影响因素以及非研究目标的其他地质因素的影响等。不同地球物理方法，受各种因素的影响程度不同，因而处理的重点和方法也不相同。以地震勘探为例，为了提高数据的精度，需要消除近地表因素对一致性的影响；为了有效地提高分辨率，需要进行提高信噪比处理；在反射倾角比较大时，为了减少空间假频，需要进行道内插处理；为了提高解释精度，需要进行提高地震数据的保真处理等。非均匀地质体的探测与描述几何形体简单、物性分布均匀、埋藏深度较浅且易于发现的矿产资源，今后将越来越少，物探人员面对的将是岩性不均匀、结构与构造复杂、物理性质在纵向和横向上均有较大变化，并且埋藏较深、地质条件复杂的勘探对象。为了查明空间上不均匀变化的对象，必须获得足够的能表征地下内部结构和性质的参数，才有可能比较细致地勾画出对象的复杂特征。所谓足够的参数，一是指参数的种类，二是指每种参数的数量。为了清晰显示研究对象的空间特征，近20年来各种物理场的成像研究取得很大进展，包括地震波成像、电磁波成像和位场成像等。地震波成像可以在地面、井间和井地之间进行。在已知速度的情况下可以进行几何结构成像，或已知几何结构的情况下进行物性结构成像。地震波成像在石油天然气勘探中已取得一些实用的效果，其中突出的实例如利用叠前深度偏移清楚地获得了古潜山的内幕(杨长春等，1996)，但是目前地震勘探实际观测的主要还是纵波的垂直分量，多波多分量的观测与应用研究还只是开始。另外，实际地下介质不仅具有纵向和横向的不均匀性，而且具有纵向横向的各向差异性。只有充分地利用地震波的多种信息，才能够对岩性变化、裂隙的发育状况和孔隙中流体的性质有更准确的了解。井向地震波层析成像比地面地震的分辨率高，随着井下设备的发展，将成为开发地震的重要工具。单井地震波成像即保持井下地震波不受表层干扰的优点，同时不受需要两口井的限制，有可能得到较大发展。超声波井壁成像是成像技术在油田勘探中的另一项重要应用，它可以划分裂缝发育层段，从而有效地圈定裂缝储层，目前它的分辨率还比较低，定量解释技术有待开发。电磁波成像包括低频的电磁感应法和大地电磁测深，以及高频的探地雷达成像等。电磁波成像也可以在地面、井下、井间或井地间进行。相对于地震波成像，电磁波成像的方法理论和技术还处于发展的初始阶段，许多地方沿用了地震波成像的方法技术。但是由于描述电磁波传播过程的方程中含有扩散项，且其传播常数为复数，因此采用地震波成像方法和技术处理电磁波成像问题，往往得不到理想的效果。目前，低频电磁波成像的应用还处于萌芽阶段(何继善1997)，因此，电磁波成像的进一步发展，必须根据自身的特点探索新的路子。由于高频电磁波方程可以简化为类似于弹性波的波动方程，所以探地雷达的数据处理和解释多采用反射地震的方法技术，主要修改在于尺度标定和参数选择。跨孔的高频电磁波成像，当井间距离不大时，在探测高导金属矿体和溶洞方向已取得一些成功实例。为了提高高频电磁波法对几何结构的分辨率，发展针对其动力学特征的处理技术势在必然(王妙月等，1998)。随着数据采集技术的改进，直流电阻率法成像方法近年来也取得了一些进展。在理论上，直流电阻率法成像与地震波和电磁波成像方法不同，直流电场由拉普拉斯方程描述。由于直流电阻率法观测设备与野外作业方法简单、探测深度较大，因此在油气勘探、金属矿勘探和工程勘查中应用前景更广阔。地球物理对复杂对象的探测，是在计算机技术迅猛发展的带动下才得以实现的。成像技术的特点是未知数多，观测数据量大，只有观测信息对每个未知数的覆盖次数足够多，才能使解出的未知数比较可靠。同样，地球物理勘探结果可视化的需求也推动了计算机技术的进步，并且计算机将在今后的地球物理数据的运算中起主要作用。综合利用多种信息，减少地球物理反问题的多解性地球物理勘探是通过在地表、空中或井下局部地球物理场的观测结果，去分析推断地下不能直接观测部分物质的性质和形态。由于物质形态和性质变化对地球物理场影响的等效现象，使得反问题解答不唯一。如果再考虑观测误差和干扰等因素的影响，以及描述物理场的数学表达和计算方法的不精细，问题就进一步复杂化。从某种意义上讲，地球物理探测技术就是围绕着如何减少多解性的影响，给出更可靠的地质答案这一目的向前发展的。今后仍将沿这个方向继续前进。地球物理探测的对象越复杂，表征其性质、结构和构造的变数越多。另外，不同的地质对象可能具有某些相同的物理性质。因此，为准确描述一个复杂的探测对象，或区分不同的研究对象，都应该综合利用多种信息，这已成为广大研究人员的共识。例如在油气勘探中，除地震、测井数据综合外，综合使用其他勘探数据，如重磁勘探和电法勘探数据，在处理复杂地质条件的问题时，也是非常重要的。随着多种信息综合应用的进展，油气勘探研究思路也在发生变化。油储地球物理的发展就是一个很好的说明(刘光鼎等，1998)。可以预计，随着复杂探测对象的不断出现，将推动综合信息找矿方法进一步发展。同时，将推动下列几个方面的研究向前发展。1)新方法和新参数的探索：地球物理勘探理论和方法在客观需要的推动下，始终是在不断完善已有方法和探索新的方法两个方面同时前进的。新的物理参数的应用，将减小多解性的影响，例如，当地震波被利用之后，通过纵横波综合利用，大大减小了对岩性判断的不确定性。地震勘探中对多波多分量的研究，电法勘探中地电化学法和电磁导弹的研究，以及震电效应和震磁效应的研究等，都是为探索新方法和新参数所做努力的一部分。当地球物理数据中不含有足够的地质信息时，只依靠数据处理是达不到目的的，必须增加新的物性参数以补充和丰富地球物理数据中携带的地质信息，再通过适当的数据处理方法才有可能获得可靠的地质结论。2)“直接”找矿和“间接”找矿相结合(孙文珂，1991；赵文津，1991)：“直接”找矿是根据矿体或矿体群产生的地球物理场异常直接指出矿体或矿体群的属性、具体位置或其他有关情况。“间接”找矿是根据矿床的直接控矿因素及近矿围岩引起的异常现象指出矿床可能的分布地段。为了正确确定物探的任务是“直接”找矿还是“间接”找矿，就需要正确了解勘探对象的地质、地球物理特点，建立目标物的地质-地球物理模型。地球物理勘探的目的是要对地质单元作精细的刻画，因此模型首先是以地质模型为基础。通过模型建立将得出最佳的勘探工作程序和方法组合，即勘查工作模式，以及识别目标物的标志，即预测目的物的准则(孙文珂，1988，1991)。预测准则就是能指示或圈出矿产资源目的物存在的有效标志信息组合或系统。在这个系统中，如果既包括“直接”找矿信息，又包括“间接”找矿信息，将会大大减小解的非唯一性的影响。通过矿床成因模式的研究，使人们对不同的成矿地质背景下不同类型矿床的成因及矿床赋存条件，能有一个比较清楚的了解。因此，借助于矿床成因模式，人们可以获得清楚的找矿思路和找矿工作方向。地球物理工作者在矿床成因模式的基础上，结合地球物理场的特征分析，逐步形成了比较完整的综合找矿模式，用以指导勘查工作和作为资料解释的依据。按照“模式找矿”的思路，国内外都有许多成功的找矿实例(何继善，1997；赵文津，1991)。然而，矿床模式只能代表人们当时对已取得的矿床特征、矿床成因认识的总和。地质情况的变化是十分复杂的，完全相同的情况是很难遇到的。因此，既要重视模式找矿，同时又要考虑到会不会有未包括在已概括的找矿模式之内的新类型矿床或新的矿产资源。特别是在一个新的地区不要拘泥于某一种模式。3)正反演方法的改进：地质现象十分复杂，其物理场特征的数学表述不够准确，往往是造成正反演不准确的原因。例如，一个非线性问题，往往由于不恰当的用线性近似处理，得不到好的结果。因此，地球物理工作者应不断吸收数学等相关学科的最新成果，来改进地球物理正反演方法，以取得可靠的地质效果。4)多参数联合反演：对同一研究对象的两种以上物理场的观测结果，或同一种物性参数两种以上不同观测方式得到的结果进行联合反演，是减小解非唯一性影响的有效途径之一(王家映，1997)。5)数据综合管理：为了有效地实现多种信息综合应用，数据的综合管理是关键因素之一。地球物理与地质数据类型的多样性和数据量的不断增大，使得数据管理的任务更加复杂。为了能有效地存储和管理大量的勘探数据，提出了数据仓储概念，以便为多种数据集成创造条件。小结通过简单的介绍物探方法的分类、实质、特点及地球物理勘探在资源勘查中的作用，地球物理勘探面临的任务、问题及发展趋势，激励学生学习热情，树立信心，努力掌握物探技术。复习思考题何谓地球物理勘探?地球物理勘探面临的任务?地球物理勘探在资源勘查中的作用?

1 地质灾害形成机理与调查评价科技研究（1）降雨诱发型滑坡和泥石流的形成机理近30年来，降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一，其核心是通过研究降雨与滑坡的各种关系，预测可能的滑坡状态。据初步统计，全球至少有23个国家的学者对降雨型滑坡进行了不同程度的研究，美国、意大利、日本、英国、澳大利亚、新西兰以及中国香港和内地学者发表的研究论文较多。1984年后，中国香港政府加大了对降雨型滑坡的研究力度。除每年进行降雨滑坡的调查外，特别加强从更深层次上研究滑坡与降雨的关系，降雨滑坡分布发育规律，降雨入渗的水文地质模型，以及应用概率统计和其他数学方法建立更精确的滑坡—降雨关系。随着研究程度的深入，研究者一致认为香港火成岩风化层的非饱和土和残积土特有的性质控制着浅层降雨型滑坡的形成机理。研究结果表明，降雨型滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡。因而，从理论上解释雨水入渗后斜坡应力的变化过程，以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程，是降雨型滑坡成因机理研究的关键。（2）岩溶塌陷发育机理和判据研究日本学者Nogushi（1970）、苏联学者Xоменко（1986）、美国学者Ralphj Hodek（1984）和Thom-as MTharp（1995）、俄罗斯学者Anikeev（1999）等，先后采用物理模型试验或数值分析的方法，系统研究了非黏性土潜蚀塌陷的过程。国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验，如：Borms和Bennermark（1967），Marir（1984），Bertin（1978），Howell和Jenkins（1984），Sterling和Ronayne（1984），Craig（1990），Abdulla和Goodings（1996），运用离心机模拟塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件，重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度和厚度、上覆砂层的厚度，以及地表荷载的关系。美国、意大利、英国开展的基于GIS技术的地质灾害的风险评价工作中，包含了岩溶塌陷危险性评价。（3）区域滑坡和泥石流调查与危险性评价早期的地质灾害空间预测主要依据野外调查与航空相片解译情况，由专家进行地质灾害敏感性判断和评价，故称之为专家评价法（Aleotti和Chowdhury，1999）。该方法评价结果精度取决于野外调查的详细程度和专家的知识与经验，评价中运用的隐含规则使结果分析与更新困难，而且不同调查者与专家得出的结果无法进行比较。20世纪70年代，以美国加利福尼亚旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表，利用多参数图的加权（或不加权）叠加得到区域滑坡灾害预测图的方法得到大力推广。该方法的优点是克服了使用隐含规则的问题；缺点是权重的确定仍保持主观性，模型的推广应用有一定困难。20世纪80年代，受统计回归分析和判别分析在石油运移与矿床预测中应用的启发，Carrara（1983）将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中，并使该技术在世界各国得到迅速发展与推广。如Haruyama和Kawakami（1984）利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引发的滑坡灾害进行了危险度评价。Baeza和Corominas（1996）利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估，其斜坡破坏的正确预测率达到4%，说明了统计预测的适用性。Carrara，Cardinali和Guzzetti等（1991）将统计模型与GIS结合，应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估，结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。20世纪90年代以来，随着计算机技术和信息科学的高速发展，以处理和分析地理空间数据为主要特点，具有属性数据库与图形库动态连接功能的地理信息系统（GIS）技术得到了空前发展，其与定量化的地质灾害空间预测模型方法的结合也成为地质灾害研究的新领域。Mario Mejia-Navarro和Ellen EWohl（1994）在哥伦比亚的麦德林（Medellin）地区分析滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上，利用GIS技术将两者合成产生了风险评价分区图。Anbalagan和Bhawani Singh（1996）在Anbalagan（1992）关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础上，提出了风险评价制图的新方法——风险评价矩阵（RAM）。Aleollt（2000）采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的皮埃德蒙特（Piedmont）地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及综合风险进行了区划性制图研究。Michael-Leiba等（2000）在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中，把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体，以GIS软件为技术平台，分别采用平面和三维评价系统，对凯恩斯（Cairns）地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究。Ragozin（2000）从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性。提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素的概率乘积表示；对于区域性滑坡灾害评估，用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。2 监测预报技术方法研究（1）诱发滑坡和泥石流的临界降雨量与气象预警研究在诱发地质灾害的降雨临界值研究方面，各国学者用来确定降雨诱发滑坡临界值的方法很多，其不同点在于考虑的因素不同。Glade（1997）建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的三个模型，并在新西兰的惠灵顿地区进行了验证。三个模型要求的基本数据为：日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量（通过Thornthwaite method方法计算得到）。模型建立的前提是：①假设最大日降雨量的地区，蒸发量最小；②滑坡由最大降雨量诱发。这三个模型基本概括了当前确定诱发滑坡的降雨临界值的方法。在对美国旧金山湾地区1986年2月12～21日的滑坡和泥石流灾害预警工作中，首先由美国地质调查局分析确定，通过当地电台、电视台以及美国国家气象中心的特别预报方式来进行预警。这次滑坡泥石流灾害的预警分为两个阶段：第一次是2月14日的6个小时灾害危险期，另一次是17～19日之间的60小时的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化，这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区，而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡泥石流灾害发生后的调查，10处滑坡泥石流灾害发生点有目击者能提供精确的时间，其中有8处滑坡泥石流所发生的时间与预警的时间段一致。据研究，旧金山湾地区的6小时降雨量达到4英时（即6mm）时，就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水位的变化，他们还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水位变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式，实时雨量监测数据，国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。1984年开始，香港地区采用雷达图像解译小范围地质构造，用于确定滑坡发生的潜在区域。进而建立了用于滑坡灾害的降雨量监测网络，其中自动雨量计1999年由48个扩展为86个。将雨量资料定时传给管理部门。如预测24小时内降雨量达到175mm或60分钟内市区内雨量超过70mm，即认为达到滑坡预报阈值，即由政府发出通报。香港平均每年约发出三次山洪滑坡暴发警报。（2）滑坡和泥石流灾害监测技术方法研究对于滑坡和泥石流的监测，在美国、瑞士、意大利、日本、韩国等发达国家已经做了很多工作，特别是单体滑坡已经达到真正实时监测的阶段。监测内容包括地面位移、地裂缝、地下位移、地下水位（水压力）和水温、地声等。监测技术采用常规监测、自动观测、GPS和卫星通信等相结合（图1，2）。在我国的香港特别行政区，也建立了比较完善的基于降雨监测的地质灾害监测网络。图1 使用太阳能无线遥控系统（左图）和变形计（右图）图2 瑞士南部Canton Ticino地区的滑坡实时监测（据h）（3）地面沉降监测预测新技术新方法研究在美国、荷兰、日本等发达国家，地下水水位往往与基岩标、分层标布设在同一孔内同时进行自动化监测（图3）。一是可以判明是否是由于过量抽取地下水所致，即地面沉降的形成原因；二是可以与监测到的地面沉降数据进行动态的耦合分析，得出地下水开采量（水位）与地面沉降量的相关关系；再通过水流模型可对地面沉降进行预报预测。同时，作为地下水位的实时监测数据，能够直接成为地下水资源管理的可靠依据。图3 分层标自动监测系统及原理示意图（据Amelung等，1999）在美国加利福尼亚州萨克拉门托，GPS测量已经取代了区域性的地面标高的水准测量。1986年在该区建了38个GPS监测站，1989年后达到了68个。采用严格的测量程序，其大地高程的精度可达到毫米级。我国上海经过近两年应用Ashtech Z12双频GPS信号接收机测定大地高程，于1999年也取得了大地高程精度达3mm的好成果。其优点是对于区域性地面沉降的大范围监测具有事半功倍的效果。根据美国地调局资料，美国用于探测地面沉降的干涉合成孔径雷达（InSAR）技术还处于开发和试验之中（图4）。Gabriel等率先于1989年发表了《测绘大区微小高程变化：雷达干扰测量法》的文章。1993年，Massonet等利用雷达干扰测量法测绘了着陆器地震的地面形变场区。Van der Kooij等用太空飞船干涉卫星孔径雷达资料调查研究了荷兰格洛宁根（Groningen）天然气开采区的地面沉降问题。Marco等利用美国实验研究学会干涉卫星孔径雷达资料对美国贝尔瑞吉（Belridge）油田1992～1996年的地面沉降进行了详细的研究。由于这种探测技术的使用，地面沉降测量的精度已达毫米级，其探测结果能很好地处理成平面二维沉降等值线图。而且该方法可以省去常规水准标石测量的许多人力和物力的投入。因此，不能低估这一新技术的开发应用前景，在目前情况下可以参照国外成功的经验在我国进行试验。（4）岩溶塌陷监测技术研究美国学者Benson（1987）提出利用地质雷达进行监测预报的方法，并在美国北卡罗来纳州威尔明顿（Wilmington）西南部的一条军用铁路进行了试验，监测周期为半年，取得了良好的效果。2002年，在国土资源大调查项目的支持下，中国地质科学院岩溶地质研究所在广西桂林柘木镇建立了我国第一个岩溶塌陷灾害监测站，为深入系统地研究岩溶塌陷预测预报方法提供了良好的条件。图4 合成孔径雷达干涉测量获得的内华达州拉斯维加斯谷地（5）地质灾害监测预警信息传输处理与发布系统研究发达国家和地区已经越来越重视地质灾害监测的信息化工作。例如美国、日本、意大利、法国和韩国等建立了地质灾害实时监测系统，在实际应用中可以做到实时预警。针对单种地质灾害开展监测预警方面的研究工作较多，多灾种的集成系统尚不多见。3 地质灾害治理工程技术研究（1）地质灾害防治理论重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究。如日本针对温泉地区的滑坡特点，研究采用排气工程和地下水截水工程进行滑坡综合防护；法国针对降雨诱发的粘土滑坡采用虹吸排水技术；美国和日本在研究植被覆盖好的地区发生的浅层滑坡，开展采用调整植物类型的生物措施研究等。在地质灾害的防治工程中，普遍采用生物防护系统，注重生态环境保护，日本在滑坡治理中，抗滑桩和建筑地基结合，实现防治工程与土地开发利用相结合。（2）地质灾害防治工程设计技术方法国外对于复杂支挡结构设计技术、地下水排水技术设计，基于环境和景观设计的技术规程和实用的计算机软件开发等方面，都进行了大量研究，形成了比较配套的设计计算理论方法和产业化软件。如：美国开发了三维连续体的快速拉格朗日分析软件——FLAC3D，三维模拟离散元程序——3DEC；加拿大开发的地质工程问题和地质环境模拟分析的软件包——GEO-SLOPE Office（GEO-SLOPE Office 0 for Windows），已经广泛应用于世界上许多国家的滑坡等地质灾害防治工程设计，形成了模块化的设计软件和方法。（3）地质灾害治理工程技术在治理技术上，广泛应用土工织物、预应力复杂支挡结构、地下水排水技术。尤其以美国、西欧、日本和我国的香港特别行政区在地质灾害治理方面投入大，成就显著。如日本地附山滑坡治理工程，耗资达150亿日元（约15亿人民币），可算得上地质灾害防治工程的博物馆。国外对崩塌和滑坡灾害治理的常见技术工程包括：①冲刷防护工程：防冲坝、沉积坝、护岸、防波坝、丁坝；②减重和反压工程；③地面排水工程：地面排水沟、防渗工程；④地下排水工程：地下排水沟、泄水洞、水平钻孔、集水井和虹吸排水工程；⑤地下截水工程：隔渗芯墙截水，灌浆截水，化学固化法截水；⑥支挡工程：挡土墙、格栅墙、抗滑桩、岩石锚杆；⑦排气工程：用于治理温泉地区的滑坡；⑧生物护坡技术和轻型网状防护系统结合用于崩塌和小型滑坡灾害的治理。由于水是形成滑坡的重要诱发因素，地面排水工程和地下排水工程总是被首先考虑的治理技术，也是在大型滑坡防治中首选采用的治理技术。美国、日本、新西兰等国在滑坡治理中广泛应用地下排水工程技术，采用水平钻孔排水和排水井、排水隧洞联合排水技术治理滑坡。法国采用虹吸排水技术治理100多处降雨诱发的粘土滑坡。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。该技术的最大优点是可以自流排水，降低滑坡的地下水位。在支挡工程技术应用方面，研究应用大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型钢架桩加锚索、微型桩群等多种支挡结构，并在锚索防腐技术、通用的计算方法、设计软件和技术标准方面取得明显进展。减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的工程措施。英国Huchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。近年来，发达国家在地质灾害防治工程实践中，在崩塌和小型滑坡灾害治理中应用轻型网状防护系统与生物护坡系统的配合技术，使防治工程进一步向轻型化和美观化方向发展。如SNS柔性支护系统和生物护坡系统，在欧洲许多国家应用比较普遍。4 国际地质灾害防治科技研究发展趋势分析地质灾害防治科技未来总体发展趋势是：重视地质灾害早期预测、预警能力建设，提高地质灾害领域防灾减灾科技水平和能力，建立3S（即：RS——遥感，GPS——全球定位系统和GIS——地理信息系统）技术平台，发展和建立区域地质灾害动态实时监测网站和预测预警信息系统，建立地质灾害信息系统平台和共享通道，提高地质灾害减灾防灾技术的支撑能力。对地质灾害形成机理的深入研究一直是国际地质灾害研究的难点，而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一，重点是研究诱发泥石流、浅层滑坡的临界降雨量随区域和气候变化而变化，揭示降雨与滑坡的各种关系，预测可能的滑坡状态。应用GIS技术开展地质灾害的区域特征分析和灾情空间制图正成为热点。通过计算机高技术手段（GIS，GPS，RS等）将灾情分析与危险性评价、风险性预测有机结合起来，形成实时预警决策体系将成为灾害地质研究的一个重要趋势。在各种监测技术方面，发达国家在加强各类地质灾害实时监测台站建设的同时，均十分重视高新技术的应用，高科技空间对地观测技术在地质灾害方面的应用研究也是发达国家的重要研究方向。各种更为先进的遥感探测系统的应用逐步深入，美国、法国、意大利和日本等国都将GPS、干涉雷达遥感在滑坡、地面沉降等动态调查和监测中的应用作为重点研究方向。近年来，发达国家在地质灾害治理工程技术方面具有如下特点和发展趋势。在防治理论上：重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究；注重防治工程与生态环境保护和土地利用结合；形成模块化的设计软件和方法，研究开发新的治理技术方法。在灾害信息处理方面：各种高速的数值预报已逐步实现；高速、智能化、综合化的通信网络技术、分布式数据库技术和海量数据操作技术的发展，又使灾害通信、计算机网络和信息开发处理融为一体，形成了综合的灾害信息网络系统，使各种分散的灾害信息真正做到资源共享；人工智能、多媒体和三维模拟技术的发展，推动了灾害信息产品的应用和再加工。

国外地质勘探技术现状论文题目有哪些及答案解析

当今，人们已经广泛地运用信息。信息技术从来没有像今天这样，以巨大的生命力影响着人类的发展。我们清晰地看到，信息化把人类带进辉煌的21世纪，信息系统建设在地质工作的各个领域也起着越来越重要的作用。随着信息技术的快速发展，西方发达国家大多已经基本完成国家基础信息化体系的建设，并服务于政府、企业、商业等不同层面。地理信息系统、虚拟现实、海量网络数据仓库与互操作、知识挖掘等技术的广泛应用，迫切要求大量的基础信息和综合信息。而地质灾害防治工作，由于涉及国民经济建设诸多领域，其对基础信息的需求尤为明显。面对全球信息化的竞争格局，对于我国而言，最大限度地利用信息资源和现代信息技术，加快建设并实现数据信息化势在必行，其意义不仅在于促进国民经济的发展，而且还关系到国家的安全、现代化建设和经济全球化的战略。在国民经济信息化体系中，信息化工程是其中重要和不可缺少的组成部分。信息化工程对于我国21世纪的经济发展战略以及宏观决策具有重要现实意义。地质灾害防治工作是一个信息高度集成、数据高速传递和需要综合分析的过程。随着工作的不断深入，这个过程将是一个循环往复的过程。在这个循环过程中，既有大量的历史信息汇集，也有不断产生的新的信息。这些信息来源于调查、监测工作的各个阶段和各个部门。因此，必须利用当今先进的信息技术，将地质灾害数据信息进行有效的集合及合理的部署，以达到信息的二次重组，充分发挥计算机技术对信息的综合处理能力，为地质灾害信息及其各类相关信息提供海量存储；为多源、异构信息的多目标综合分析和管理提供分布网络操作环境；为各级政府部门及广泛的专业单位的信息传输和共享提供高速有效的数据通道。1 国外地质工作信息化现状（1）各种信息技术已广泛应用于地质调查全过程掌上计算机、手写识别技术、数字制图技术、数据库技术、地理信息系统技术、遥感信息处理技术等，已经在属性数据的描述管理、地质调查成果图件的出版、数据的一体化综合管理、野外数据采集等方面，得到了比较充分的应用。（2）地质信息的综合应用已经得到比较广泛的应用对于多源异构数据进行一体化管理，实现跨系统、跨平台的数据交换与共享技术，基本成熟。世界上多数发达国家的信息技术应用，已经从单一的数据库、简单的应用系统建设，逐步过渡到分布式大型数据库技术、大型地理信息系统技术、基于互操作的Web服务技术的综合应用。（3）支持数据共享和数据互操作的标准化体系已经形成国际标准化组织ISO，为统一对地理信息的理解、促进地理信息的共享所制定的地理信息描述、处理、管理、服务等方面的标准共有25项，已经基本形成了可以支持地理信息和地球空间信息共享和互操作的标准体系。（4）基于数据、标准、网络及管理机制的各种应用体系正在形成目前，英国、加拿大、澳大利亚、新西兰、荷兰、马来西亚、日本、韩国等国家先后开始实施国家空间数据基础设施（National Spatial Data Infrastructure简称NSDI）建设。美国联邦数据委员会提出了空间数据框架的概念，目的是要提供一个通用的基础，从便使各种信息可以在此基础上进行精确的采集、配准或集成。资源工作部门和资源工作信息对建立国家空间基础设施具有举足轻重的作用。事实上，建立NSDI已成为领域信息化的重要内容，并已成为地质工作信息化的重要基础。（5）网络正在成为地质信息传输与获取的重要基础设施随着信息技术的发展，特别是网络技术、元数据技术的开发和应用，信息服务的方式已发生了革命性变化。网络技术，特别是Internet的发展，为在世界范围内发布信息提供了基础设施。元数据技术已成为在浩如烟海的信息资源中有效地寻找、存取所需信息的重要技术手段。尤其在网络上不仅仅是提供简单的数据，而是更加注重对信息的二次开发，提供基于知识的深层次的应用。（6）信息技术在地质灾害监测、调查、防治领域得到应用目前，国外主要发达国家（美国、加拿大、日本、法国等）已经开展了地质灾害监测预警方面的工作，形成了一定规模的地质灾害监测预警体系，但是覆盖面积比较大的系统尚不多见。在部分地质灾害的自动监测、无线传输、信息发布的全过程实现了数字化和自动化。但是，只有少数国家建立了集监测、工程信息、预测与决策的综合性信息系统平台。在国外，这类监测系统一般都是以基于空间信息的专业数据库为主，配合以专用的数据库平台系统和监测系统而形成的专业监测网络。2 国内地质工作信息化现状（1）基础数据库建设全面开展，数据资源积累大幅度提高在几十年的地质勘查工作中，积累了大量的地学空间数据和格式化地学文本与图件资源。近年来，围绕信息化建设总体目标，以地理信息系统技术、数据仓库技术等为基础，全面开展了地学基础数据库的建设工作。（2）地质调查野外数据采集的数字化技术已经成熟区域地质调查野外数据采集系统已经成熟，并开始推广应用。目前，由掌上计算机、GPS、地理信息系统等信息技术集成一体化的“数字区域地质调查野外采集系统”已经建成，是具有创新性的信息技术成果，该成果已经具备实用化。（3）国家地质调查骨干网络系统初步形成经过近几年的信息化工程建设，初步形成了分布全国六大区的地质调查骨干网络，通过2M数字通信电路，构成了地质调查Internet系统。为地质调查网络体系的全面建设奠定了基础。（4）制定了一批信息化工作标准通过各项工作的部署和实施，制定了一批指导数据库建设、网络建设及应用软件开发的标准。已经实施应用的标准包括：地质图空间数据库建设工作指南，矿产地数据库建设工作指南，固体矿产钻孔数据库工作指南，自然重砂数据库建设工作指南，地质调查元数据标准等。正在制定的标准有：地质调查数字制图技术规程，GIS在矿产资源评价中的应用指南，区域地质调查野外数据采集工作指南，国家地质调查网络系统建设技术规程，地质调查软件开发配置管理规程，地质调查软件开发测试管理及工作指南等。（5）开发了一批应用软件配合信息化建设及信息资源的利用，开发了涉及地质调查不同领域的软件系统，主要包括：地学常用算法工具包，地学可视化工具，区域矿产资源评价系统，西北地下水资源评价系统，地质数据安全发布系统，人力资源管理系统，公文运转系统等。（6）建设资源环境空间信息共享与应用系统配合国家“863”项目，基于空间信息栅格技术（SIG）的示范应用取得初步进展，正在构建基于SIG技术的国家地质空间数据共享服务体系。

【摘要】20世纪末期以来，监测理论和技术方法有长足发展，常规技术方法趋于成熟，设备精度、设备性能已具较高水平，并开发了部分高精度（微米级位移识别率）、自计、遥测、自动传输的监测设施。未来，将充分综合运用光学、电学、信息学、计算机和通信等技术（诸如光纤技术—BOTDR、时域反射技术—TDR、激光扫描技术、核磁共振技术、NUMIS、GPS技术、合成孔径干涉雷达技术—InSAR及互联网通讯技术等），进一步开发经济适用、有效可行的地质灾害监测新技术，提高精度、准确性和及时性，最大程度地减小地质灾害造成的损失。【关键词】地质灾害　监测　技术方法　新技术　优化集成20世纪80年代以来，我国地质灾害时空分布特点呈现新的变化。随着人类工程活动越来越强，人为地质灾害日趋严重，规模、数量和分布范围呈增加趋势；人口密集、经济发达地区地质灾害造成的损失越来越大。崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大，地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围逐渐增加。据相关统计资料显示，1995～2002年，地质灾害共造成9000多人失踪或死亡，突发性地质灾害共造成直接经济损失524亿元，缓慢性地质灾害造成直接经济损失590亿元，间接经济损失2700亿元。地质灾害已经成为严重制约我国经济发展的重要因素之一。为了摸清我国地质灾害的分布情况，我国系统地开展了地质灾害调查工作，先后出台了《地质灾害防治管理办法》和《地质灾害防治条例》，明确指出：防治地质灾害，实行“以人为本，防治结合，统筹规划，突出重点，分期实施，逐步到位”的方针。并于2003年4月启动了全国性地质气象预报。对已经查明的地质灾害体，特别是对生产建设、人民生命财产安全构成严重威胁的地质灾害，若能运用适当、有效、经济可行的监测措施，作出科学的监测预报，则可最大程度地减小灾害损失。滑坡监测在不同条件、不同时期其作用不同，总的来说有以下几个方面：（1）通过综合分析多种监测方法的监测数据，确定地质灾害稳定状态及发展趋势，及时作出预测，防止或减轻灾害损失。（2）研究导致灾害体变形破坏的主导因素、作用机理，为防治工程设计提供依据。（3）在防治工程施工过程中，监测、分析灾害体变形发展趋势及工程施工的扰动，保障施工安全。（4）施工结束后，进行工程效果监测。（5）综合利用长观监测资料，分析灾害体变形破坏机制和规律，检验在防治工程设计中所采用的理论模型及岩土体性质指标值的准确性，对已有的监测预报理论及模型进行验证改进，改善、提高监测预测预报技术方法。1　地质灾害监测技术综述地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息（包括形变、地球物理场、化学场）、诱发因素等，最大程度获取连续的空间变形数据，应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。地质灾害的形成机理是开展地质灾害监测工作的基础；监测仪器是开展工作的手段；更为重要的是只有充分利用时空技术，才能有效发挥地质监测的作用；预测预报是开展地质灾害监测的最终目的。崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害，具有爆发周期短、威胁性及破坏性显著、成因复杂等特点，因此，当前地质灾害的监测技术方法的研究和应用多是围绕突发性地质灾害进行的。1　监测方法监测方法按监测参数的类型分为四大类：即变形、物理与化学场、地下水和诱发因素监测（见表1）。表1　主要地质灾害监测方法一览表1 变形监测主要包括以测量位移形变信息为主的监测方法，如地表相对位移监测、地表绝对位移监测（大地测量、GPS测量等）、深部位移监测。该类技术目前较为成熟，精度较高，常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息，特别是位移形变信息，往往成为预测预报的主要依据之一。2　物理与化学场监测监测灾害体物理场、化学场等场变化信息的监测技术方法主要有应力监测、地声监测、放射性元素（氡气、汞气）测量、地球化学方法以及地脉动测量等。目前多用于监测滑坡等地质灾害体所含放射性元素（铀、镭）衰变产物（如氡气）浓度、化学元素及其物理场的变化。地质灾害体的物理、化学场发生变化，往往同灾害体的变形破坏联系密切，相对于位移变形，具有超前性。3　地下水监测地下水监测主要是以监测地质灾害地下水活动、富含特征、水质特征为主的监测方法。如地下水位（或地下水压力）监测、孔隙水压力监测和地下水水质监测等。大部分地质灾害的形成、发展均与灾害体内部或周围的地下水活动关系密切，同时在灾害生成的过程中，地下水的本身特征也相应发生变化。4　诱发因素监测诱发因素类主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法，如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素；降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害（特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别）的主要判别指标之一；人类工程活动是现代地质灾害的主要诱发因素之一，因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。2　监测仪器1　按从监测仪器同灾害体的相对空间关系分为接触类和非接触类（1）接触类：是指必须安装于灾害体现场或进行现场施测的监测仪器系列。如滑坡地表或深部位移监测、物理和化学场监测等。该类仪器所获得的信息多为灾害体细部信息，信息量丰富。（2）非接触类：是指于现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器系列。该类监测方法多以获得灾害体地表的绝对变形信息为主，易采用网式施测；特别是突发性地质灾害的临灾前后，具有安全、快捷等特点。如激光微位移监测、测量机器人、遥感雷达监测等。2　按监测组织方式分为简易监测、仪表监测、控制网监测、自动遥测（1）简易监测：采用简易的量测工具（皮尺、钢尺、卡尺）对灾害体地表的裂缝等部位进行监测。（2）仪表监测：采用机测或电测仪表（安装、埋设传感器）对滑坡进行地表及深部的位移、应力、地声、水位、水压、含水量等信息监测。（3）控制网监测：在滑坡变形破坏区及周边稳定地带，布设大地测量或GPS卫星定位测量控制点网，进行滑坡绝对位移三维监测。（4）自动遥测：利用有线和无线传输技术，对仪表监测所得信息进行远距离遥控自动采集、传输，可实现全天候不间断监测。2　地质灾害监测方法技术现状地质灾害监测技术是集多门技术学科为一体的综合技术应用，主要发展于20世纪末期。伴随着电子技术、计算机技术、信息技术和空间技术发展，国内外地质灾害调查与监测方法和相关理论得到长足发展，主要表现在：（1）常规监测方法技术趋于成熟，设备精度、设备性能都具有很高水平。目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测，高精度位移监测方法可以识别1mm的位移变形。（2）监测方法多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比校核以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，使得综合判别能力加强，促进了地质灾害评价、预测能力的提高。（3）其他领域的先进技术逐渐向地质灾害监测领域进行渗透。随着高新技术的发展和应用的深入，卫星遥感、航空遥感等空间技术的精度逐渐提高，一些高精度物探（如电法、核磁共振等技术）的发展，使得地质灾害的勘查技术与监测技术趋于融合，通过技术上的处理、提升，该类技术逐渐适用于区域性的地质灾害和单体灾害的监测工作。“八五”以来，我国在地质灾害监测技术研究方面取得了丰硕的成果，并积累了丰富的经验，使我国的地质灾害监测预警水平得到很大程度的提高；但是还存在一定的局限性，主要表现在：（1）地质灾害监测技术、仪器设施多种多样，应用重复性高，受适用程度、精度、设施集成化程度、自动化程度和造价等因素的制约，常造成设备资源浪费，效果不明显。（2）所取得的研究成果多侧重于某一工程或某一应用角度，在地质灾害成灾机理、诱发因素研究的基础上，对各种监测技术方法优化集成的研究程度较低。（3）监测仪器设施的研究开发、数据分析理论同相关地质灾害目标参数定性、定量关系的研究程度不足，造成监测数据的解释、分析出现较大的误差。因此，要提高地质灾害预警技术水平，必须在地质灾害研究同开发监测技术方法相结合的基础上，进行地质灾害监测优化集成方案的研究。3　地质灾害监测技术方法发展趋势1　高精度、自动化、实时化的发展趋势光学、电学、信息学及计算机技术和通信技术的发展，给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机；能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富，同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高；充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度；同时提高科技含量，降低成本，为地质灾害的经济型监测打下基础。监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及，以及国家政府的地质灾害管理职能的加强，灾害信息将通过互联网进行实时发布，公众可通过互联网了解地质灾害信息，学习地质灾害的防灾减灾知识；各级政府职能部门可通过所发布信息，了解灾情的发展，及时做出决策。2　新技术方法的开发与应用1　调查与监测技术方法的融合随着计算机的高速发展，地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高，可以实现高分辨率、高采样技术的应用；地球物理技术将向二维、三维采集系统发展；通过加大测试频次，实现时间序列的地质灾害监测。2 智能传感器的发展集多种功能于一体、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发，将逐渐改变传统的点线式空间布设模式；由于可以采用网式布设模式，且每个单元均可以采集多种信息，最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。3　新技术新方法1　光纤技术（BOTDR）光导纤维监测技术又称布里渊散射光时域光纤监测技术（BOTDR），是国际上20世纪70年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程及地质灾害防治等领域的应用才刚刚开始，并受到各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分广阔。通过合理的光纤敷设，可以监测整个灾害体（特别是滑坡）的应变信息。2　时间域反射技术（TDR）时间域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）是一种电子测量技术。许多年来，一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代，美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期，国外的研究人员将时间域反射测试技术用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。90年代中期，美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究，针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究，国内研究人员已经开始该方法的研究工作，并已经在三峡库区投入试验应用阶段，同时开展了与之相关的定量数据分析理论研究。所埋设电缆即是传感器，又可传输测试信号；该方法相对于深部位移钻孔倾斜仪监测具有安装简单、使用安全和经济实用等特点。3　激光扫描技术该技术在欧美等发达国家应用较早，我国近期开始逐渐引进。主要是用于建筑工程变形监测以及实景再现，随着扫描距离的加大，逐渐向地质灾害调查和监测方向发展。该技术通过激光束扫描目标体表面，获得含有三维空间坐标信息的点云数据，精度较高。应用于地质灾害监测，可以进行灾害体测图工作，其点云数据可以作为地质灾害建模、地质灾害监测的基础数据。4　核磁共振技术（NUMIS）核磁共振技术是国际上较为先进的一种用来直接找水的地球物理新方法。它应用核磁感应系统，通过从小到大地改变激发电流脉冲的幅值和持续时间，探测由浅到深的含水层的赋存状态。我国于近期开始引进和研究，目前已经在三峡库区的部分滑坡体进行了应用试验，效果较好。应用于地质灾害监测，可以确定地下是否存在地下水、含水层位置以及每一含水层的含水量和平均孔隙度，进而可以获知如滑坡面的位置、深度、分布范围等信息，从而对滑坡体进行稳定性评价，并对滑坡体的治理提出科学依据。5　合成孔径干涉雷达技术（InSAR）运用合成孔径雷达干涉及其差分技术（InSAR及D-InSAR）进行地面微位移监测，是20世纪90年代逐渐发展起来的新方法。该技术主要用于地形测量（建立数字化高程）、地面形变监测（如地震形变、地面沉降、活动构造、滑坡和冰川运动监测）及火山活动等方面。同传统地质灾害监测方法相比，具有如下特点：（1）覆盖范围大；（2）不需要建立监测网；（3）空间分辨率高，可以获得某一地区连续的地表形变信息；（4）可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息；（5）全天候，不受云层及昼夜影响。但由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响，精度及其适用性还不能满足高精度地质灾害监测。为了克服该技术在地面形变监测方面的不足，并提高其精度，国内外技术人员先后引入了永久散射点（PS）的技术和GPS定位技术，使InSAR技术在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高，在一定的条件下精度可达到毫米级。永久散射（PS）技术通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点，克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题。随着卫星雷达系统资源的改进和发展，以及相应数据处理软件的提高，该技术在地质灾害监测领域的应用将趋于成熟。4　地质灾害监测技术的优化集成1　问题的提出（1）监测方法的适应性。对于各种监测方法所使用的监测仪器设施，均有各自的应用方向和使用技术要求；针对不同地质灾害灾种、类型，其使用技术要求（包括测点布设模式、安装使用技术要求等）不同。（2）地质灾害不同的发展阶段。对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害，不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异，监测数据采集周期频度不同。（3）监测参数与监测部位。实践证明，一方面，不同的监测参数（地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等）在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势；另一方面，同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同，即存在反映灾害体关键部位特征的监测点，又存在仅反映局部单元（不具有明显的代表性，甚至是孤立的）特征的监测点。因此，监测要素（监测参数、监测部位）的优化选择，是整个监测设计工作的基础。（4）自动化程度。决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化程度和信息发布方式。（5）经济效益。决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。2　设计原则地质灾害监测技术优化集成方案遵循以下原则：（1）监测技术优化原则：针对某一类型地质灾害，确定优势监测要素，进行监测内容、监测方法优化组合，使监测工作高效、实用。（2）经济最优原则：首先，不过于追求高、精、尖的监测技术，而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术；其次，对于危害程度较大的大型地质灾害体，可选择专业化程度较高的监测技术方法，由专业人员进行操作、维护，对于危害程度低，规模小的灾害体，可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术，由群测群防级人员进行操作。3　最终目标根据不同种类地质灾害和不同类型地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素，研究适用于不同类型地质灾害的监测要素（监测参数、监测点位的集合）、监测方法、监测点网的时空布置模式、监测技术要求，建立典型地质灾害监测的优化集成方案。

国外地质勘探技术研究现状论文题目大全及答案解析

浅谈煤田地质勘探前沿发展趋势摘要：本文根据中国煤炭生产方针、煤田地质特点及世界先进技术发展现状，讨论了中国煤田地质勘探前沿问题，从提高勘探精度，开展动态地质研究等方面加以论述。并且展望了煤田地质勘探技术发展的趋势。关键词：地质勘探勘探技术发展趋势0引言20世纪，煤炭在世界能源中占主要地位，进入21世纪，煤炭在世界一次能源中仍将占主要地位，在我国尤其如此。在我国，1500m左右的煤炭总资源量约4万亿吨，已探明保有储量达1万亿吨。而石油、天然气，由于资源赋存条件与勘探、开发困难等原因，一个时期内难于大幅度增产。但是，随着开放与市场经济发展，煤炭要有竟争力才能在市场上站住脚，经济、安全、高效采煤就成为煤炭工业发展的关键。因此，世界上所有采煤国家都需要继续开展煤田地质勘探工作，而且，煤田勘探技术要迅速发展才能满足生产要求。1我国煤田地质勘探前沿问题从我国煤田地质特点及世界先进技术的发展现状来看，我们可以看出，近年来我国煤田地质勘探前沿问题可概括为以下几个方面。1从完善矿井水防治与保水采煤研究方面来看我国东部一些矿井，随着采深增大，突水事故经常出现，突水量也日益增大。由于这些煤田水文地质条件特别复杂，加之采深不断增大，浅部矿井水治理获得的一些认识往往不适应深部矿井水动力条件。因此，我国煤矿水害防治技术的发展趋势是：深入研究矿区深部岩溶水形成与运移特征，深部矿井底板岩溶水突出机理，开发突水预测预报技术；开发适应现代机械化开采的采掘区无水险水害防治技术。2从开展动态地质研究方面来看常见的岩煤突出、瓦斯突出、冲击地压、突水、井筒破裂等井下灾害，实际上是一种动力地质现象。这些现象均与岩体应力场有关。主要起因于岩煤采掘后，原有自然条件下各种地质因素之间的平衡遭受破坏，岩体应力再分配，从而引发或诱发出这类灾害性地质现象。通过研究这些现象形成的地质机理，事先测定出采掘阶段岩体应力随时空的动态变化，就有可能预测上述动力地质现象是否会形成，确定并采取消除或减弱这些灾害的措施。3从加强环境地质勘查与灾害地质防治方面来看由于矿区在天然条件下以及因开发而使地质体系遭受破坏，从而可能形成一系列环境问题，如耕地破坏、水源污染、沙化，粉尘、一氧化碳、二氧化硫造成的大气污染等以及更具破坏性的灾害地质现象，如地裂、地表塌陷、滑坡乃至诱发地震。由于历史原因及煤矿不断开发，旧帐未清，新帐纷至，所产生的问题相当严重，煤矿环境问题是制约煤炭工业可持续发展的关键因素之一，今后矿区环境评价与治理将成为开发部门重要的工作内容。4从提高勘探精度来看连续作业是煤炭工业现代化或采掘机械化和自动化的特点。这要求开发前查明所采煤层的细微变化，如煤层厚度、结构和灰分的局部细小变化。煤层及其顶底板岩石物理力学性质的局部变化等。但是，世界各国的煤炭证实储量及我国的探明储量均只主要说明煤炭的原地埋藏数量，并未充分甚至没有提供满足现代开采技术要求的开采地质信息，为适应现代机械化开采，普遍需要补充勘探。5从攻克煤层气开发难关来看近年来许多国家正在把煤层气作为一种能源进行研究，已有20多个国家开展了煤层气研究、勘探和开发活动。在煤层气试验开发中，目前所遇到的问题是：多数井煤层气产率低、衰减快，钻井冲洗液污染煤层，完井后坍塌堵孔，水力压裂效果不明显，裂缝短，所占比例低，完井后采气效果差等。显然，研究我国煤层渗透率低的原因、渗透率变化规律、煤层气富集和高产因素、煤层力学稳定性和破坏规律，开发适于我国低渗率煤层的钻井、完井、采气和增产实用技术，探索我国煤层气开发有利区段的评价选择模式就成为技术攻关的重点。2煤田地质勘探技术发展趋势用发展眼光看，近年来钻探仍将成为获取“第一性”地质资料的重要手段。物探仪器日新月异，性能改进与更新迅速，向高灵敏度、高分辨率、高精确度、遥控、计算机实时控制、处理、数据分析和三维图形显示方向发展;物探方法向多维、多参数测量、多方法组合发展;计算机和信息技术将普及到地质勘探的各个专业、各个作业单元，乃至管理整个勘探系统。近年来，值得注意的煤田地质勘探技术发展趋势如下。1开发井下勘探技术根据国内外资料，落差小于5m、长度小于150m的小断层及小型褶曲，近期不可能用地面勘探方法查明。因此，国内外普遍认为，应在采区开采前，在井下开展采区勘探或工作面勘探，其方法包括矿井物探和沿煤层钻进。基于煤层密度比上下围岩小，煤层是一个明显的低速槽，国外在70年代末首先采用槽波地震勘探技术在井下探测煤层构造。近年来，探地雷达技术发展迅速。最近南非开发出一种Rock雷达系统，能定量研究岩体，准确确定断裂带深度、巷道周围裂隙带特征。显然，煤矿井下物探技术将大有作为，是一重要发展方向。2发展水平钻进技术20世纪80年代以来，技术先进的采煤国家愈来愈重视采用水平钻进方法沿煤层钻进，并采用与之相配合的随钻测斜技术。水平钻进技术是由受控定向钻进发展而来的。近年来，这种钻进技术发展迅速，不仅能在井下沿煤层钻进，还能在地面沿垂直一圆弧一水平线轨迹进入煤层钻进。地面水平钻进，在煤炭部门是80年代后期才从石油部门引进的。3加强综合勘探据有关材料说明，英国煤矿区尽管用三维地震勘探曾解释出小至煤厚落差的断层，但英国深部煤矿公司仍然重视钻孔研究。近年来，他们在已经评价的赋存经济可采储量的井田，按400一500m网度布无心孔，用组合测井方法勘探。他们开发了一种岩层显微扫描仪，通过人机联作能解释几十厘米落差的断层、裂隙、沉积和构造特征，以及应力方向。借助专用软件，用组合测井可确定出岩石类型、岩石强度、孔隙度或渗透率、倾角、孔径、分析水和烃等。据说，通过这一综合勘探方法，“可提供一份详细、实用的构造及应力场图”“，从而使矿山设计切实可行”，可提供最佳施工方向和合理地选定开采方法。这表明，选用合适手段、采用多手段综合勘探，是深部煤矿勘探的发展方向。4研究动态地质勘探技术如前所述，危害矿井安全的动力地质现象由采掘活动诱发而形成。它们具有动态特性。因此，预测动力地质现象的形成及其强度，不能简单地只凭反映原始地质条件的静止数据，而应主要分析基于岩煤层应力或其物性随时间变化的动态特征资料。高产高效采煤推进速度快，进行动态勘探，即在采掘期间连续多次勘探采区的应力或物性随时间变化很有必要。5加快发展信息技术计算机和信息技术现已在煤田地质勘探各个专业推广应用，发展较快。由于引入了许多高新技术，如并行分布式处理、大容量存储、工作站、多媒体、人工智能和神经网络技术等，目前已能用人机对话方式处理、分析、解释和显示地质勘探数据，一些物探仪器自动化程度高，能在现场作预处理，控制各项操作和质量，选择有关参数。3结语根据相关资料分析表明，除少数几个发展中国家外，各主要产煤国家的煤田地质勘探工作量自80年代以来均明显减少，但用于开发勘探、工作面勘探的工作内容和工作量却明显增多，勘探精度大大提高。从煤炭现代化生产要求角度看，我国煤田地质勘探技术与世界先进技术相比尚存在较大差距，因此，必须把握时机，加快我国煤田地质勘探技术的发展，才能满足我国高产高效采煤的需求。参考文献：[1]储绍良矿井物探应用北京:煤炭工业出版社[2]李夫忠走向精确勘探的道路[M]北京:石油工业出版社146~

（一）物探探测研究现状自20世纪60年代开始，我国科学家积极探索应用地面物探方法探测地下煤火技术，并取得较好效果。在磁法探测方面，1964年张秀山在新疆、宁夏等地使用ΔZ异常圈定着火区范围和采用定期观测同一条剖面磁异常特征点移动方法监测火区燃烧方向及速度。1996年，万兆昌、董守华采用二维最优化反演确定地下烧变岩分布，进而圈定火区边界。2001年，宁靖在宁夏利用高精度磁测剖面进行磁场磁导小波函数和磁导成像方法得到地下磁性体分布图像，并与已知火区分布相一致。在电法探测方面，1964年，张秀山通过样品试验及野外观测发现煤层高温燃烧区有明显的自然电位负异常。在放射性探测方面，主要采用测氡法。测氡法是核物探的一种，近年来在煤火探测方面很受欢迎。刘洪福等在20世纪90年代中期研究了测氡法探测煤层自燃火源位置及范围的机理；建立了天然放射性介质测氡试验台；研究了氡析出与温度之间的关系；开发出了CDTH（测氡探火）专用软件；并在山东枣庄矿业集团公司柴里矿等15个矿局推广应用。太原理工大学、原长春科技大学、宁夏煤炭地质勘查院河北邢台矿务局葛泉煤矿、石圪节煤矿等单位对测氡法圈定地下煤层着火范围做了不少研究，并在实际生产中取得了很好的效果。其他方面有效的方法有测温法，包括米测温和红外测温。测温法的主要优点是直观、易测。温度是火灾的敏感指标，它是着火区的直接反映，是一种较为有效的着火区测量方法。荷兰有关部分（ITC）和我国宁夏有关地质勘查部门合作在宁夏汝箕沟地区使用地面高分辨地电阻率法探测已燃烧区的空洞，取得了一些成果。Fugro公司曾经使用直升机电磁测量法进行过地下煤层自燃探测。德国地质调查局（BGR）从事地球物理勘探的技术人员在欧洲用地面少量物探剖面测量圈定煤层地下燃烧的范围，认为磁法和电法在确定死火区和活火区方面比较有效。（二）物探探测中存在的主要问题由于煤田火区地下情况十分复杂，煤层燃烧后塌陷严重，活火区温度往往达到几百度，地面勘探十分危险，大部分活火区无法进行地面物探工作。以往地面物探工作还存在一些问题：①矿区及科研院所基本是各自为战，缺少不同探测方法间横向对比。②国内外还没有在煤火探测方面投入比较多的物探工作量，区域性物探资料缺乏，获得的一些研究结果缺乏验证。

随着勘探领域的扩大与深入，遇到的地质条件越来越复杂，地球物理勘探将面临多种多样的问题。其中主要问题可以概括为以下3个方面，今后的发展也将围绕克服这些问题而开展。提高微弱地球物理信号的采集与处理水平地球物理勘探技术是依据对观测的地球物理场数据的分析来实现探测目的的。因此，数据采集是地球物理工作的基础。历史的发展充分说明，数据采集精度的提高，使得地球物理探测的应用效果、应用范围不断扩大。例如重力仪的精度从20世纪50年代的(2～4)×10-5m/s2提高到目前的(01～03)×10-5m/s2，使得重力勘探的能力和应用范围大大加强和拓宽。地球物理方法和理论的进展，需要数据采集技术的进步作保证才能得以实现。世界上所有地球物理技术发达的国家，都有强大的仪器研究与制造业做后盾。为了使我国地球物理工作的发展居于世界先进水平，也必然要加强仪器的研制。其中包括：①高性能探测换能器的研制，如新型地震检波器和核射线探测器等；②高性能人工源的研制，在地球物理方法中，除观测重力场和磁场等天然场的方法之外，有许多是借助人工场激发的物理场进行的，如地震勘探和大部分电法勘探，为了获得更多的地质信息，场源往往起很大作用，因此，各种场源的研究，也会是今后发展的一个重要方面，如高性能的震源、大功率的电源、高产额的射线源等；③高性能数据记录系统的研制，随着方法的进步，数据量的加大，要求记录系统有更高的性能，例如三维地震和高密度电法，都要求仪器的道数增加。为了提高探测的分辨率，则要求记录系统的带宽和动态范围加大等。地球物理数据处理的目的是消除各种干扰因素，突出所需的地质信息。这些干扰因素包括：与测量技术有关的影响因素、环境影响因素以及非研究目标的其他地质因素的影响等。不同地球物理方法，受各种因素的影响程度不同，因而处理的重点和方法也不相同。以地震勘探为例，为了提高数据的精度，需要消除近地表因素对一致性的影响；为了有效地提高分辨率，需要进行提高信噪比处理；在反射倾角比较大时，为了减少空间假频，需要进行道内插处理；为了提高解释精度，需要进行提高地震数据的保真处理等。非均匀地质体的探测与描述几何形体简单、物性分布均匀、埋藏深度较浅且易于发现的矿产资源，今后将越来越少，物探人员面对的将是岩性不均匀、结构与构造复杂、物理性质在纵向和横向上均有较大变化，并且埋藏较深、地质条件复杂的勘探对象。为了查明空间上不均匀变化的对象，必须获得足够的能表征地下内部结构和性质的参数，才有可能比较细致地勾画出对象的复杂特征。所谓足够的参数，一是指参数的种类，二是指每种参数的数量。为了清晰显示研究对象的空间特征，近20年来各种物理场的成像研究取得很大进展，包括地震波成像、电磁波成像和位场成像等。地震波成像可以在地面、井间和井地之间进行。在已知速度的情况下可以进行几何结构成像，或已知几何结构的情况下进行物性结构成像。地震波成像在石油天然气勘探中已取得一些实用的效果，其中突出的实例如利用叠前深度偏移清楚地获得了古潜山的内幕(杨长春等，1996)，但是目前地震勘探实际观测的主要还是纵波的垂直分量，多波多分量的观测与应用研究还只是开始。另外，实际地下介质不仅具有纵向和横向的不均匀性，而且具有纵向横向的各向差异性。只有充分地利用地震波的多种信息，才能够对岩性变化、裂隙的发育状况和孔隙中流体的性质有更准确的了解。井向地震波层析成像比地面地震的分辨率高，随着井下设备的发展，将成为开发地震的重要工具。单井地震波成像即保持井下地震波不受表层干扰的优点，同时不受需要两口井的限制，有可能得到较大发展。超声波井壁成像是成像技术在油田勘探中的另一项重要应用，它可以划分裂缝发育层段，从而有效地圈定裂缝储层，目前它的分辨率还比较低，定量解释技术有待开发。电磁波成像包括低频的电磁感应法和大地电磁测深，以及高频的探地雷达成像等。电磁波成像也可以在地面、井下、井间或井地间进行。相对于地震波成像，电磁波成像的方法理论和技术还处于发展的初始阶段，许多地方沿用了地震波成像的方法技术。但是由于描述电磁波传播过程的方程中含有扩散项，且其传播常数为复数，因此采用地震波成像方法和技术处理电磁波成像问题，往往得不到理想的效果。目前，低频电磁波成像的应用还处于萌芽阶段(何继善1997)，因此，电磁波成像的进一步发展，必须根据自身的特点探索新的路子。由于高频电磁波方程可以简化为类似于弹性波的波动方程，所以探地雷达的数据处理和解释多采用反射地震的方法技术，主要修改在于尺度标定和参数选择。跨孔的高频电磁波成像，当井间距离不大时，在探测高导金属矿体和溶洞方向已取得一些成功实例。为了提高高频电磁波法对几何结构的分辨率，发展针对其动力学特征的处理技术势在必然(王妙月等，1998)。随着数据采集技术的改进，直流电阻率法成像方法近年来也取得了一些进展。在理论上，直流电阻率法成像与地震波和电磁波成像方法不同，直流电场由拉普拉斯方程描述。由于直流电阻率法观测设备与野外作业方法简单、探测深度较大，因此在油气勘探、金属矿勘探和工程勘查中应用前景更广阔。地球物理对复杂对象的探测，是在计算机技术迅猛发展的带动下才得以实现的。成像技术的特点是未知数多，观测数据量大，只有观测信息对每个未知数的覆盖次数足够多，才能使解出的未知数比较可靠。同样，地球物理勘探结果可视化的需求也推动了计算机技术的进步，并且计算机将在今后的地球物理数据的运算中起主要作用。综合利用多种信息，减少地球物理反问题的多解性地球物理勘探是通过在地表、空中或井下局部地球物理场的观测结果，去分析推断地下不能直接观测部分物质的性质和形态。由于物质形态和性质变化对地球物理场影响的等效现象，使得反问题解答不唯一。如果再考虑观测误差和干扰等因素的影响，以及描述物理场的数学表达和计算方法的不精细，问题就进一步复杂化。从某种意义上讲，地球物理探测技术就是围绕着如何减少多解性的影响，给出更可靠的地质答案这一目的向前发展的。今后仍将沿这个方向继续前进。地球物理探测的对象越复杂，表征其性质、结构和构造的变数越多。另外，不同的地质对象可能具有某些相同的物理性质。因此，为准确描述一个复杂的探测对象，或区分不同的研究对象，都应该综合利用多种信息，这已成为广大研究人员的共识。例如在油气勘探中，除地震、测井数据综合外，综合使用其他勘探数据，如重磁勘探和电法勘探数据，在处理复杂地质条件的问题时，也是非常重要的。随着多种信息综合应用的进展，油气勘探研究思路也在发生变化。油储地球物理的发展就是一个很好的说明(刘光鼎等，1998)。可以预计，随着复杂探测对象的不断出现，将推动综合信息找矿方法进一步发展。同时，将推动下列几个方面的研究向前发展。1)新方法和新参数的探索：地球物理勘探理论和方法在客观需要的推动下，始终是在不断完善已有方法和探索新的方法两个方面同时前进的。新的物理参数的应用，将减小多解性的影响，例如，当地震波被利用之后，通过纵横波综合利用，大大减小了对岩性判断的不确定性。地震勘探中对多波多分量的研究，电法勘探中地电化学法和电磁导弹的研究，以及震电效应和震磁效应的研究等，都是为探索新方法和新参数所做努力的一部分。当地球物理数据中不含有足够的地质信息时，只依靠数据处理是达不到目的的，必须增加新的物性参数以补充和丰富地球物理数据中携带的地质信息，再通过适当的数据处理方法才有可能获得可靠的地质结论。2)“直接”找矿和“间接”找矿相结合(孙文珂，1991；赵文津，1991)：“直接”找矿是根据矿体或矿体群产生的地球物理场异常直接指出矿体或矿体群的属性、具体位置或其他有关情况。“间接”找矿是根据矿床的直接控矿因素及近矿围岩引起的异常现象指出矿床可能的分布地段。为了正确确定物探的任务是“直接”找矿还是“间接”找矿，就需要正确了解勘探对象的地质、地球物理特点，建立目标物的地质-地球物理模型。地球物理勘探的目的是要对地质单元作精细的刻画，因此模型首先是以地质模型为基础。通过模型建立将得出最佳的勘探工作程序和方法组合，即勘查工作模式，以及识别目标物的标志，即预测目的物的准则(孙文珂，1988，1991)。预测准则就是能指示或圈出矿产资源目的物存在的有效标志信息组合或系统。在这个系统中，如果既包括“直接”找矿信息，又包括“间接”找矿信息，将会大大减小解的非唯一性的影响。通过矿床成因模式的研究，使人们对不同的成矿地质背景下不同类型矿床的成因及矿床赋存条件，能有一个比较清楚的了解。因此，借助于矿床成因模式，人们可以获得清楚的找矿思路和找矿工作方向。地球物理工作者在矿床成因模式的基础上，结合地球物理场的特征分析，逐步形成了比较完整的综合找矿模式，用以指导勘查工作和作为资料解释的依据。按照“模式找矿”的思路，国内外都有许多成功的找矿实例(何继善，1997；赵文津，1991)。然而，矿床模式只能代表人们当时对已取得的矿床特征、矿床成因认识的总和。地质情况的变化是十分复杂的，完全相同的情况是很难遇到的。因此，既要重视模式找矿，同时又要考虑到会不会有未包括在已概括的找矿模式之内的新类型矿床或新的矿产资源。特别是在一个新的地区不要拘泥于某一种模式。3)正反演方法的改进：地质现象十分复杂，其物理场特征的数学表述不够准确，往往是造成正反演不准确的原因。例如，一个非线性问题，往往由于不恰当的用线性近似处理，得不到好的结果。因此，地球物理工作者应不断吸收数学等相关学科的最新成果，来改进地球物理正反演方法，以取得可靠的地质效果。4)多参数联合反演：对同一研究对象的两种以上物理场的观测结果，或同一种物性参数两种以上不同观测方式得到的结果进行联合反演，是减小解非唯一性影响的有效途径之一(王家映，1997)。5)数据综合管理：为了有效地实现多种信息综合应用，数据的综合管理是关键因素之一。地球物理与地质数据类型的多样性和数据量的不断增大，使得数据管理的任务更加复杂。为了能有效地存储和管理大量的勘探数据，提出了数据仓储概念，以便为多种数据集成创造条件。小结通过简单的介绍物探方法的分类、实质、特点及地球物理勘探在资源勘查中的作用，地球物理勘探面临的任务、问题及发展趋势，激励学生学习热情，树立信心，努力掌握物探技术。复习思考题何谓地球物理勘探?地球物理勘探面临的任务?地球物理勘探在资源勘查中的作用?

国外地质勘探技术发展现状论文题目有哪些及答案解析

刘 树 臣一、对当前国内外地质工作总体形势的基本判断地质工作作为国民经济和社会发展的重要先行性和基础性工作，在保障资源安全、保护生态环境、提供工程基础和防治地质灾害等方面，起着非常重要的作用。 全球地质工作进入新一轮快速发展时期地质工作的发展随着社会需求和经济发展，以及技术水平的提高而发生周期性的变化，19 世纪 30 ～40 年代和 20 世纪 50 ～60 年代都曾出现过快速发展时期，自20 世纪 90 年代中期以来，全球地质工作逐渐走出低谷，近几年更是进入了新一轮的快速发展时期。在 19 世纪 30 ～40 年代，西方发达国家工业化快速发展，对矿产资源的需求以前所未有的速度增长，需要大量开采矿产资源，并为各项建设提供地质信息，但这一时期的地质工作主要是地质填图和矿产评价。20 世纪 50 ～ 60 年代，航空遥感、地球物理和地球化学等现代地质技术的发展使得人们能够从整体认识地球，同时许多新方法、新技术的发展也促进了矿产资源的开发与利用，特别是对油气资源的旺盛需求，掀起了地质工作和地质科学大发展的浪潮。这一时期地质工作的重点是油气地质、矿产地质、海洋地质等。20 世纪 70 ～ 80 年代以来，主要发达国家相继进入后工业化阶段，对资源消耗强度有所减缓，而环境问题的重要性日益凸现，地质工作的重点由 “矿产型”拓展或调整为 “环境型”。国际地质调查机构随之出现结构性调整，重新确定国家地质调查工作的定位和发展方向，美国、加拿大、澳大利亚等国将地质调查机构定位于科学研究和信息机构，为资源保护和合理利用提供服务，以美国地质调查局为代表的发达国家地质调查机构在经历了 “生死”考验之后，重新确立了地质工作在国家经济社会发展中的地位和作用，并得到了新的发展。进入 21 世纪后，全球地质工作和矿业进入新一轮的快速发展时期。主要表现在: 一是能源和矿物原材料需求旺盛，资源成为影响世界经济发展的重要因素，以石油、金等为代表的矿产品价格飞速攀升，拉动地质工作和矿业快速发展; 二是矿产资源全球化趋势明显加快，全球矿产品贸易活跃，资源安全成为全球共同关注的焦点，国际矿业和地质工作合作与竞争并存、机遇与挑战同在; 三是全球矿产勘查市场活跃，勘查投资迅速增加，新的储量和重要矿床不断发现，世界主要矿产保证程度提高，如石油和天然气可采储量在最近 10 年 ( 1996 ～2006 年) 都增长了 20% 以上，1995 ～ 2005 年，铁矿石、铜、金储量分别增长了61% 、54% 和 48% ; 四是高新技术引领世界地质工作，信息技术、现代地球物理和地球化学技术、遥感技术广泛应用。 我国地质工作总体上与全球地质工作发展同步随着我国经济的快速发展，对矿产资源的需求日趋旺盛，地质工作越来越受到重视。特别是国务院 《关于加强地质工作的决定》的出台，危机矿山找矿计划和地质勘查基金等的实施，使我国地质工作总体上与全球地质工作呈现同步快速发展的态势。可以概括为: 地质工作正在走出低谷，地勘经济快速发展，矿业行业利润增长迅速; 地质找矿深受重视，勘查投入主体多元化，勘查经费快速增长; 矿产勘查新发现不断，储量有新的增长，国内矿产生产和供应能力增强; 地质工作融入地方，与经济社会的联系更加密切，服务领域不断拓展。矿业总体走向繁荣，地质工作进入了新的快速发展时期。正是由于地质勘查投资的大幅增长，中国重要矿产的储量最近有了较大幅度的增长。2001 ～2006 年，中国 45 种查明资源储量的主要矿产中，36 种矿产储量增长，45 种主要矿产中查明资源储量增长的占80%。其中，煤炭查明资源储量增长 7%，石油剩余技术可采储量增长 6%，天然气剩余技术可采储量增长 6% 。基本扭转了本世纪初期出现的储量入不敷出的局面。矿产品生产增长加速，国内供应能力增强。全国一次能源生产总量由2001 年的 09 亿吨标准煤增加到 2006 年的 1 亿吨标准煤，年均增长 8%; 同期一次能源消费总量由 09 亿吨标准煤增加到 6 亿吨标准煤，年均增长 4% 。石油保持稳定增长态势，天然气产量连续 3 年增长幅度在 20% 左右，带动了我国清洁能源的发展和利用。2006 年，全国主要矿产品生产继续较快增长，其中，氧化铝、铁矿石、天然气、生铁、钢材、粗钢、10 种有色金属和水泥产量等增幅均高于全国工业生产增幅。一些主要消耗钢材、铜、铝等行业，如汽车、工程机械等增长幅度均在 20%以上，继续拉动主要矿产品需求扩大。铁矿石价格连续大幅上涨，刺激了国内铁矿行业的投资和开发，铁矿石产量大幅度上升，远高于同期粗钢产量。2006 年，我国铁矿石和粗钢累计产量分别为 88 亿吨和 23 亿吨，同比分别增长 0% 和 7% ，其中铁矿石产量增幅比 2005 年上升 7 个百分点，大量低品位和超贫铁矿的开采利用，有效地缓解了我国铁矿石供应紧张的状况。但是，地质工作发展存在的体制不顺、机制不活、功能不强和人才缺乏等实质性问题，仍未从根本上得到解决，地质工作体制仍然与经济社会发展的要求不相适应，难以满足工业化、城镇化、全球化快速发展的需要，难以满足全面建设小康社会对资源日益增长的需求。地质工作作为资源基础、环境基础、工程基础的多功能作用尚未充分发挥出来。他山之石，可以攻玉，我们从下文所述世界地质工作的发展趋势中可以得出一些启示。二、世界地质工作发展的基本态势随着经济的快速发展、人口的迅速增长，资源产品需求旺盛，能源和原材料价格不断攀升，对地质工作影响巨大，致使世界地质工作的驱动机制、运行体制、主要任务、技术手段、服务意识等都发生了很大变化。总体趋势表现为: 需求驱动、领域拓宽、技术先导、服务优先、政企合力、大小分工。 需求驱动———公益性地质工作驱动机制由供给驱动型向需求驱动型转变20 世纪 80 年代中后期以来，各国地质调查工作的驱动机制逐渐发生了根本性变化，由供给驱动型转变为需求驱动型: 以满足不同用户需求为目的，以社会经济发展和人类生活质量提出的新要求为基点，以国家需求为主导、社会需要为动力。面向经济社会发展的需要，提供全面的地质信息和产品。以往的地质调查工作基本上是 “供给驱动型”，公益性地质调查机构根据自己拥有的技术、人才和设备等能力，提供相应产品， “用户”的需求从属于地质调查人员的条件和能力等。无论是工作内容，还是成果的表达形式，都难以满足社会的需求。像英国、美国等工业化国家或传统地质工作发源的国家，在地调机构成立百年后，传统地质工作的社会作用正在削弱，传统地质领域的投资不断萎缩，这正是自 20 世纪 80 年代中期至世纪末世界地质工作不景气的根本原因。为此，各国公益性地质调查机构及时转变驱动机制，从自己能做什么就做什么的供给机制，转变为社会要求什么、用户需要什么就做什么的驱动机制，最大限度地实现和体现地质工作的价值，以求得到政府的支持、社会的承认。现在，用户的需求决定了地质工作的重点和方向，世界多数公益性地质调查机构定位于地学研究和信息机构，主要任务是: 基础地质 ( 调查和研究) ，矿产资源 ( 包括油气等) 调查评价，地质环境与地质灾害，资源管理和地球管护。这实际上是公益性地质调查机构面对压力和挑战而做出的重大战略调整。 领域拓宽———地质工作涉及领域不断拓展，从以找矿为主的矿产资源型，转变为兼顾资源与环境保护、灾害减轻的资源与环境并重的社会型地质工作重点发生变化，特别是发达国家正由矿产资源型拓宽或转向社会 －环境型，越来越关注环境问题。地质学向 “大地学、大资源、大环境”方向发展，不断扩展研究方向及多学科交叉研究领域。工作重点向环境和灾害领域拓展。面对经济社会发展提出的各种需求，公益性地质调查机构的工作重点正在发生变化，灾害地质、城市地质、水文地质等迅速发展。如美国地质调查局工作重点转移的战略思想是: 从以往重点研究调查非再生资源转移到水文和灾害等方面，把重点放在经过精心挑选的 7 项工作上，即水量和水质、灾害、地理和制图信息、环境污染、土地和水的利用、不可再生资源、环境对身体健康的影响。传统矿产资源勘查评价的指导思想发生了重大变化，由以资源技术评价为主，转变为环境评价、技术评价和经济评价相结合的综合评价。为了保证美国经济安全和生态安全，实现矿产资源的可持续供应，美国国会责成地质调查局制定国家矿产资源调查计划，其目标不仅要解决 21 世纪矿产资源供需问题，而且要解决矿产资源开发带来的环境与土地利用方面的问题。该计划明确是一项可供国家土地利用、环境保护与矿产供应决策使用的矿产资源与环境研究计划。战略重点由以往重点调查研究矿产资源的分布和数量，转移到矿产资源的质量和可供性。具体来说，要满足用户在如下方面对矿产资源信息的需求: ① 土地利用的明智管理; ② 公共卫生和安全; ③ 保护和改善环境质量; ④ 矿产供应与国家安全;⑤ 保持繁荣和提高生活质量。地质工作的重点在发达国家已经转移，但在发展中国家，解决矿产资源问题仍然是相当一段时期的工作重点。 技术先导———地质工作的技术手段发生了根本性变化，高新技术正在引领和推动发现更多的矿产资源矿产勘查的难度越来越大，成本越来越高。为此，人们不断探索新的技术方法，特别是在复杂地质条件下寻找深部矿、隐伏矿和难识别矿的新技术新方法。现代矿产勘查技术的发展和应用，特别是信息技术等高新技术已引起矿产勘查手段的巨大变革，大大提高了矿产勘查的工作效率，提高了在大陆深部、深水等寻找矿床的能力，技术先导的作用日益显现。现代矿产勘查的成功在很大程度上取决于高分辨率遥感技术、高精度的地球物理技术和高灵敏度的地球化学技术，而这些技术综合的成功核心是信息技术。澳大利亚联邦科学与工业研究组织 ( CSIRO) 开展了一项雄心勃勃的计划，称为 “玻璃地球计划”，目的是研制在线技术方法，特别是三维可视化技术和地质模拟技术，“使澳大利亚大陆地表 1000 米及其发生的地质过程变得透明，以便可以发现澳大利亚下一代巨型矿床”。澳大利亚采矿工业和研究团体形成了一个合作联盟，即矿产预测发现合作研究中心，以解决澳大利亚矿产勘查预测相关问题，研发预测矿床位置的新方法。加拿大地质调查局自1989 年开始实施的勘探技术计划 ( EXTECH) ，旨在通过开发综合的区域和矿床尺度的地质模型以及地球物理和地球化学方法和设备，改进应用于勘探的概念和技术，从而促进矿产勘查新技术新方法的发展。加拿大安大略省实施矿产勘探技术计划 ( OMET) ，目的是研制可以帮助在复杂地质区发现下一代矿床的新技术和新方法。 服务优先———公益性地质工作信息服务意识和能力不断增强，并从以采集基础地质信息向传播信息和提供服务方向转移地质工作是一项涉及经济社会发展各个领域的基础性工作。地质工作必须为经济社会可持续发展提供各种各样的地学信息和资源保障，促进地学有关产业的发展。这方面的信息主要包括: ① 降低商业性矿产勘查风险的地学信息，公益性地质工作引导商业性地质工作的突破口是开展关键地段大中比例尺地质填图及特殊需要的多目标地质填图; ② 促进地质工程市场发展的地学信息，城市建设和城市化、重大工程、水利、水电、道路、桥梁、隧道等建设所需的地质条件和工程稳定性评价等基础地学信息; ③ 能源和矿产品供应、加工合成的冶金化工工业、建材工业及建筑和房地产业、矿泉水及特殊地质材料的医疗保健业、支撑特色农业的土壤地球化学工程等所需的地学信息。为了实现服务优先的宗旨，各国公益性地质调查机构在以下几方面做了巨大努力: 一是加强基础数据库建设，将海量的地质调查信息按照一定的标准进行存储、管理，并可以根据用户的需要随时出图; 二是加强网络建设，更加有效地传播和宣传地质科学和地质调查成果信息; 三是改革成果内容的表达方式，为公众和决策提供通俗易懂的信息。英国地质调查局战略思想的显著变化表现在: 将可持续发展思想贯彻于新战略之中; 强调应用知识比知识的积累更为重要; 强调通过 Internet 为客户提供新的服务，建立元数据索引。努力提供新的产品和服务，特别是通过 Internet 的电子信息进行传递。美国地质调查局实施用户服务政策，努力提高向用户提供的信息、服务和产品的水平，每年召开用户听证会，了解用户的需求，使服务更具针对性。研发 “按需出图”的地质信息系统，转变成果发布方式，有效地利用现代互联网技术和电视等通讯技术，广泛宣传地质调查成果。 政企合力———政府与企业共同推动地质工作不断发展从国际地质工作的发展情况来看，特别是对于矿业大国而言，一般呈现出中央政府、省 ( 州) 政府和企业以及高等院校等同心协力，共同推动地质工作的不断发展、促进矿业繁荣的局面。在美国、加拿大、澳大利亚等国，各级政府，特别是省 ( 州) 政府非常重视促进矿业发展的工作，重点是满足国家对矿产资源信息的需求及可持续发展的环境需求。一是开展并不断加强基础地质调查，为商业性地质工作提供基础地质信息和资料; 二是建立并不断完善地质工作法律法规体系，规范商业性地质工作行为，保护商业性地质工作者———探矿权人和采矿权人的合法权益; 三是开展开拓性科学研究和技术开发工作，提高保持地质工作的动力和技术支持能力。除了开展国家地质填图计划外，政府往往还开展一些重要的开拓性项目，如美国地质调查局在 20 世纪 90 年代开展了 “国家矿产资源调查计划” ( MRSP) ，最近又开展了 “矿产资源工程”( MRP) ，其长期目标是确保未发现的矿床潜力得到最新的定量评价; 确保有限考虑的联邦土地得到最新的地质环境评价; 确保得到可靠的地质、化探、物探和矿产地数据; 确保获得国家安全需要的矿产生产和消费长期数据。澳大利亚联邦工业、旅游与资源部 2002 年推出 “通往发现之路———矿产勘查行动议程 ( MEAA) ”，组织对矿产资源勘查状况进行调研，重点解决4 个问题:① 勘查区的土地准入; ② 勘查筹资; ③“竞争前”地质科学数据资料的质量和可得性; ④ 人才资源。围绕解决深部找矿问题开展了大量的研究工作，澳大利亚成立了矿产勘查技术中心 ( AMET) ，政府机构与企业和大学合作开展矿产勘查新技术研发。企业投入大量的地质勘查经费，不断发现新的矿床。国际商业性地质勘查费用不断提高，一些矿业公司在国际能源和原材料需求旺盛、价格不断增高的情况下，加大了对矿产勘查的投入，如2006 年戴比尔斯和英美集团矿产勘查的投资分别达到 9 亿美元和 7 亿美元，著名的三大铁矿石生产企业———淡水河谷公司、必和必拓公司、力拓公司勘查投入也都在 5 亿美元以上。在2002 年矿产勘查跌入谷底后，最近 4 年连续大幅度增长，2006 年比 2002 年增长了近 3 倍，约 295%。 大小分工———大型与小型公司在矿业发展中的作用不同，大型公司垄断地位加强，小型 ( 初级) 矿业公司在推动矿产勘查中发挥着重要作用从矿产勘查的主体———矿业公司来看，一方面公司兼并日趋活跃，大型矿业公司的垄断地位不断加强。1996 ～2005 年，全球贱金属和金并购额超过 1100 亿美元; 2005 年大型矿业公司并购达到顶峰，涉案金额 428 亿美元。矿业公司的大规模联合和兼并，使得全球矿业产业的集中度进一步提高，对全球资源的控制能力不断增强。如世界铁矿石前三大公司所占份额由 1975 年的 2% 增长到 2002年的 7%，前五大公司所占份额由 1975 年的 0% 增长到 2002 年的 3%( 表 1) 。表 1 铁矿石生产公司所占份额 ( 西方国家)另一方面，公司功能的分化日趋明显，大型矿业公司更加重视矿业开发和生产，小型 ( 初级) 矿业公司在矿产勘查中的作用不断加强，小型矿业公司 ( 勘查公司) 依靠自身的灵活机制而加强矿产勘查的投入，并在有了重大发现后，将矿权转让给大型矿业公司。全球矿产勘查投入创历史新高，初级勘探公司领衔勘查热潮，小型矿业公司在勘查投入中所占比例比大型矿业公司高 18 个百分点。大型矿业公司勘查投资所占比例由 2001 年的 5%降低到 2006 年的 4%，小型矿业公司勘查投资所占比例由 2001 年的 2%上升到 2006 年的 4% ( 图 1) 。图 1 各类矿业公司勘查投资占总投资比例的变化三、几点思考和建议 统筹规划和部署地质工作地质工作是经济社会发展重要的先行性、基础性工作，需要提前 2 ～ 3 个五年开展相关工作，需要有长远的规划。为此，温家宝副总理在新中国地质工作 50年暨中国地质学会成立 80 周年纪念大会上指出 “要搞好全国地质工作的统一规划，正确引导地质工作布局和结构调整”; 《国务院关于加强地质工作的决定》明确提出 “科学编制地质勘查规划，分别纳入国家和省级国民经济和社会发展综合规划”。目前有关规划尚未出台，需要进一步加快进程。另外，最近国土资源部正在加快编制新一轮 “全国矿产资源规划”，以指导全国矿产资源调查、开发利用和保护。为此建议，协调各种规划，统筹规划全国地质工作; 协调地质大调查、危机矿山找矿、地质勘查基金等工作部署，统筹安排中央资金; 协调不同部门 ( 部委之间) 、中央与地方之间、地勘单位与地方政府之间等的关系，协调中央公益性地质工作和地方公益性地质工作，统筹部署全国地质工作。 紧紧抓住矿产资源勘查的核心，力争找矿取得重大突破目前，世界地质工作和矿业的繁荣，在很大程度上是中国等新兴国家旺盛的资源需求所推动。尽管发达国家的地质工作重点已经发生转移，但对于我国而言，找矿在相当一段时期内仍然是第一位的，是核心工作。一方面需要在重点成矿区带上集中优势兵力和多种技术进行攻关，谋求突破; 另一方面需要加强技术集成示范，特别是对于深部找矿，要以提高精度为出发点，加强矿产勘查技术综合工作。矿产勘查正进入以技术为先导的新时代，未来大型矿床的发现将在很大程度上依赖于高新技术及多技术的综合。在我国已经有了比较好的技术方法基础上，应开展以提高地球化学、地球物理和遥感等技术精度为主的技术改造，有选择地针对矿集区开展技术融合和继承，为寻找新一代的巨型矿床探索最佳技术组合。 积极引导企业加快改革步伐，提高企业竞争力在市场经济国家，企业是矿产勘查的主体，必须发挥和使其能够发挥主体作用。在国际矿产资源竞争日益激烈与合作机遇并存的情况下，国土资源管理要在利用两种资源、两个市场方面发挥更大的作用; 需要在引导企业走出去、创造环境引进来上下功夫。一方面需要引导建立具有现代企业制度的大型矿业公司，提高参与国际竞争和合作的能力; 另一方面，借鉴国际经验，进一步活跃勘查市场，充分发挥小型矿业公司在勘查市场的作用。 不断提高地质工作的服务能力服务是地质工作的生命线，地质工作必须为经济社会可持续发展提供各种各样的地学信息和资源保障，促进地学有关产业的发展。这就需要，一是不断拓展地质工作领域，充分展现为环境保护、灾害减轻、城市建设、农业发展、土地利用、国土规划等方面服务的能力: 二是利用现代信息技术改进服务手段和方式，提高服务效率和水平; 第三是完善地质资料社会化服务法规，使服务上一个新的台阶。

随着勘探领域的扩大与深入，遇到的地质条件越来越复杂，地球物理勘探将面临多种多样的问题。其中主要问题可以概括为以下3个方面，今后的发展也将围绕克服这些问题而开展。提高微弱地球物理信号的采集与处理水平地球物理勘探技术是依据对观测的地球物理场数据的分析来实现探测目的的。因此，数据采集是地球物理工作的基础。历史的发展充分说明，数据采集精度的提高，使得地球物理探测的应用效果、应用范围不断扩大。例如重力仪的精度从20世纪50年代的(2～4)×10-5m/s2提高到目前的(01～03)×10-5m/s2，使得重力勘探的能力和应用范围大大加强和拓宽。地球物理方法和理论的进展，需要数据采集技术的进步作保证才能得以实现。世界上所有地球物理技术发达的国家，都有强大的仪器研究与制造业做后盾。为了使我国地球物理工作的发展居于世界先进水平，也必然要加强仪器的研制。其中包括：①高性能探测换能器的研制，如新型地震检波器和核射线探测器等；②高性能人工源的研制，在地球物理方法中，除观测重力场和磁场等天然场的方法之外，有许多是借助人工场激发的物理场进行的，如地震勘探和大部分电法勘探，为了获得更多的地质信息，场源往往起很大作用，因此，各种场源的研究，也会是今后发展的一个重要方面，如高性能的震源、大功率的电源、高产额的射线源等；③高性能数据记录系统的研制，随着方法的进步，数据量的加大，要求记录系统有更高的性能，例如三维地震和高密度电法，都要求仪器的道数增加。为了提高探测的分辨率，则要求记录系统的带宽和动态范围加大等。地球物理数据处理的目的是消除各种干扰因素，突出所需的地质信息。这些干扰因素包括：与测量技术有关的影响因素、环境影响因素以及非研究目标的其他地质因素的影响等。不同地球物理方法，受各种因素的影响程度不同，因而处理的重点和方法也不相同。以地震勘探为例，为了提高数据的精度，需要消除近地表因素对一致性的影响；为了有效地提高分辨率，需要进行提高信噪比处理；在反射倾角比较大时，为了减少空间假频，需要进行道内插处理；为了提高解释精度，需要进行提高地震数据的保真处理等。非均匀地质体的探测与描述几何形体简单、物性分布均匀、埋藏深度较浅且易于发现的矿产资源，今后将越来越少，物探人员面对的将是岩性不均匀、结构与构造复杂、物理性质在纵向和横向上均有较大变化，并且埋藏较深、地质条件复杂的勘探对象。为了查明空间上不均匀变化的对象，必须获得足够的能表征地下内部结构和性质的参数，才有可能比较细致地勾画出对象的复杂特征。所谓足够的参数，一是指参数的种类，二是指每种参数的数量。为了清晰显示研究对象的空间特征，近20年来各种物理场的成像研究取得很大进展，包括地震波成像、电磁波成像和位场成像等。地震波成像可以在地面、井间和井地之间进行。在已知速度的情况下可以进行几何结构成像，或已知几何结构的情况下进行物性结构成像。地震波成像在石油天然气勘探中已取得一些实用的效果，其中突出的实例如利用叠前深度偏移清楚地获得了古潜山的内幕(杨长春等，1996)，但是目前地震勘探实际观测的主要还是纵波的垂直分量，多波多分量的观测与应用研究还只是开始。另外，实际地下介质不仅具有纵向和横向的不均匀性，而且具有纵向横向的各向差异性。只有充分地利用地震波的多种信息，才能够对岩性变化、裂隙的发育状况和孔隙中流体的性质有更准确的了解。井向地震波层析成像比地面地震的分辨率高，随着井下设备的发展，将成为开发地震的重要工具。单井地震波成像即保持井下地震波不受表层干扰的优点，同时不受需要两口井的限制，有可能得到较大发展。超声波井壁成像是成像技术在油田勘探中的另一项重要应用，它可以划分裂缝发育层段，从而有效地圈定裂缝储层，目前它的分辨率还比较低，定量解释技术有待开发。电磁波成像包括低频的电磁感应法和大地电磁测深，以及高频的探地雷达成像等。电磁波成像也可以在地面、井下、井间或井地间进行。相对于地震波成像，电磁波成像的方法理论和技术还处于发展的初始阶段，许多地方沿用了地震波成像的方法技术。但是由于描述电磁波传播过程的方程中含有扩散项，且其传播常数为复数，因此采用地震波成像方法和技术处理电磁波成像问题，往往得不到理想的效果。目前，低频电磁波成像的应用还处于萌芽阶段(何继善1997)，因此，电磁波成像的进一步发展，必须根据自身的特点探索新的路子。由于高频电磁波方程可以简化为类似于弹性波的波动方程，所以探地雷达的数据处理和解释多采用反射地震的方法技术，主要修改在于尺度标定和参数选择。跨孔的高频电磁波成像，当井间距离不大时，在探测高导金属矿体和溶洞方向已取得一些成功实例。为了提高高频电磁波法对几何结构的分辨率，发展针对其动力学特征的处理技术势在必然(王妙月等，1998)。随着数据采集技术的改进，直流电阻率法成像方法近年来也取得了一些进展。在理论上，直流电阻率法成像与地震波和电磁波成像方法不同，直流电场由拉普拉斯方程描述。由于直流电阻率法观测设备与野外作业方法简单、探测深度较大，因此在油气勘探、金属矿勘探和工程勘查中应用前景更广阔。地球物理对复杂对象的探测，是在计算机技术迅猛发展的带动下才得以实现的。成像技术的特点是未知数多，观测数据量大，只有观测信息对每个未知数的覆盖次数足够多，才能使解出的未知数比较可靠。同样，地球物理勘探结果可视化的需求也推动了计算机技术的进步，并且计算机将在今后的地球物理数据的运算中起主要作用。综合利用多种信息，减少地球物理反问题的多解性地球物理勘探是通过在地表、空中或井下局部地球物理场的观测结果，去分析推断地下不能直接观测部分物质的性质和形态。由于物质形态和性质变化对地球物理场影响的等效现象，使得反问题解答不唯一。如果再考虑观测误差和干扰等因素的影响，以及描述物理场的数学表达和计算方法的不精细，问题就进一步复杂化。从某种意义上讲，地球物理探测技术就是围绕着如何减少多解性的影响，给出更可靠的地质答案这一目的向前发展的。今后仍将沿这个方向继续前进。地球物理探测的对象越复杂，表征其性质、结构和构造的变数越多。另外，不同的地质对象可能具有某些相同的物理性质。因此，为准确描述一个复杂的探测对象，或区分不同的研究对象，都应该综合利用多种信息，这已成为广大研究人员的共识。例如在油气勘探中，除地震、测井数据综合外，综合使用其他勘探数据，如重磁勘探和电法勘探数据，在处理复杂地质条件的问题时，也是非常重要的。随着多种信息综合应用的进展，油气勘探研究思路也在发生变化。油储地球物理的发展就是一个很好的说明(刘光鼎等，1998)。可以预计，随着复杂探测对象的不断出现，将推动综合信息找矿方法进一步发展。同时，将推动下列几个方面的研究向前发展。1)新方法和新参数的探索：地球物理勘探理论和方法在客观需要的推动下，始终是在不断完善已有方法和探索新的方法两个方面同时前进的。新的物理参数的应用，将减小多解性的影响，例如，当地震波被利用之后，通过纵横波综合利用，大大减小了对岩性判断的不确定性。地震勘探中对多波多分量的研究，电法勘探中地电化学法和电磁导弹的研究，以及震电效应和震磁效应的研究等，都是为探索新方法和新参数所做努力的一部分。当地球物理数据中不含有足够的地质信息时，只依靠数据处理是达不到目的的，必须增加新的物性参数以补充和丰富地球物理数据中携带的地质信息，再通过适当的数据处理方法才有可能获得可靠的地质结论。2)“直接”找矿和“间接”找矿相结合(孙文珂，1991；赵文津，1991)：“直接”找矿是根据矿体或矿体群产生的地球物理场异常直接指出矿体或矿体群的属性、具体位置或其他有关情况。“间接”找矿是根据矿床的直接控矿因素及近矿围岩引起的异常现象指出矿床可能的分布地段。为了正确确定物探的任务是“直接”找矿还是“间接”找矿，就需要正确了解勘探对象的地质、地球物理特点，建立目标物的地质-地球物理模型。地球物理勘探的目的是要对地质单元作精细的刻画，因此模型首先是以地质模型为基础。通过模型建立将得出最佳的勘探工作程序和方法组合，即勘查工作模式，以及识别目标物的标志，即预测目的物的准则(孙文珂，1988，1991)。预测准则就是能指示或圈出矿产资源目的物存在的有效标志信息组合或系统。在这个系统中，如果既包括“直接”找矿信息，又包括“间接”找矿信息，将会大大减小解的非唯一性的影响。通过矿床成因模式的研究，使人们对不同的成矿地质背景下不同类型矿床的成因及矿床赋存条件，能有一个比较清楚的了解。因此，借助于矿床成因模式，人们可以获得清楚的找矿思路和找矿工作方向。地球物理工作者在矿床成因模式的基础上，结合地球物理场的特征分析，逐步形成了比较完整的综合找矿模式，用以指导勘查工作和作为资料解释的依据。按照“模式找矿”的思路，国内外都有许多成功的找矿实例(何继善，1997；赵文津，1991)。然而，矿床模式只能代表人们当时对已取得的矿床特征、矿床成因认识的总和。地质情况的变化是十分复杂的，完全相同的情况是很难遇到的。因此，既要重视模式找矿，同时又要考虑到会不会有未包括在已概括的找矿模式之内的新类型矿床或新的矿产资源。特别是在一个新的地区不要拘泥于某一种模式。3)正反演方法的改进：地质现象十分复杂，其物理场特征的数学表述不够准确，往往是造成正反演不准确的原因。例如，一个非线性问题，往往由于不恰当的用线性近似处理，得不到好的结果。因此，地球物理工作者应不断吸收数学等相关学科的最新成果，来改进地球物理正反演方法，以取得可靠的地质效果。4)多参数联合反演：对同一研究对象的两种以上物理场的观测结果，或同一种物性参数两种以上不同观测方式得到的结果进行联合反演，是减小解非唯一性影响的有效途径之一(王家映，1997)。5)数据综合管理：为了有效地实现多种信息综合应用，数据的综合管理是关键因素之一。地球物理与地质数据类型的多样性和数据量的不断增大，使得数据管理的任务更加复杂。为了能有效地存储和管理大量的勘探数据，提出了数据仓储概念，以便为多种数据集成创造条件。小结通过简单的介绍物探方法的分类、实质、特点及地球物理勘探在资源勘查中的作用，地球物理勘探面临的任务、问题及发展趋势，激励学生学习热情，树立信心，努力掌握物探技术。复习思考题何谓地球物理勘探?地球物理勘探面临的任务?地球物理勘探在资源勘查中的作用?

当今，人们已经广泛地运用信息。信息技术从来没有像今天这样，以巨大的生命力影响着人类的发展。我们清晰地看到，信息化把人类带进辉煌的21世纪，信息系统建设在地质工作的各个领域也起着越来越重要的作用。随着信息技术的快速发展，西方发达国家大多已经基本完成国家基础信息化体系的建设，并服务于政府、企业、商业等不同层面。地理信息系统、虚拟现实、海量网络数据仓库与互操作、知识挖掘等技术的广泛应用，迫切要求大量的基础信息和综合信息。而地质灾害防治工作，由于涉及国民经济建设诸多领域，其对基础信息的需求尤为明显。面对全球信息化的竞争格局，对于我国而言，最大限度地利用信息资源和现代信息技术，加快建设并实现数据信息化势在必行，其意义不仅在于促进国民经济的发展，而且还关系到国家的安全、现代化建设和经济全球化的战略。在国民经济信息化体系中，信息化工程是其中重要和不可缺少的组成部分。信息化工程对于我国21世纪的经济发展战略以及宏观决策具有重要现实意义。地质灾害防治工作是一个信息高度集成、数据高速传递和需要综合分析的过程。随着工作的不断深入，这个过程将是一个循环往复的过程。在这个循环过程中，既有大量的历史信息汇集，也有不断产生的新的信息。这些信息来源于调查、监测工作的各个阶段和各个部门。因此，必须利用当今先进的信息技术，将地质灾害数据信息进行有效的集合及合理的部署，以达到信息的二次重组，充分发挥计算机技术对信息的综合处理能力，为地质灾害信息及其各类相关信息提供海量存储；为多源、异构信息的多目标综合分析和管理提供分布网络操作环境；为各级政府部门及广泛的专业单位的信息传输和共享提供高速有效的数据通道。1 国外地质工作信息化现状（1）各种信息技术已广泛应用于地质调查全过程掌上计算机、手写识别技术、数字制图技术、数据库技术、地理信息系统技术、遥感信息处理技术等，已经在属性数据的描述管理、地质调查成果图件的出版、数据的一体化综合管理、野外数据采集等方面，得到了比较充分的应用。（2）地质信息的综合应用已经得到比较广泛的应用对于多源异构数据进行一体化管理，实现跨系统、跨平台的数据交换与共享技术，基本成熟。世界上多数发达国家的信息技术应用，已经从单一的数据库、简单的应用系统建设，逐步过渡到分布式大型数据库技术、大型地理信息系统技术、基于互操作的Web服务技术的综合应用。（3）支持数据共享和数据互操作的标准化体系已经形成国际标准化组织ISO，为统一对地理信息的理解、促进地理信息的共享所制定的地理信息描述、处理、管理、服务等方面的标准共有25项，已经基本形成了可以支持地理信息和地球空间信息共享和互操作的标准体系。（4）基于数据、标准、网络及管理机制的各种应用体系正在形成目前，英国、加拿大、澳大利亚、新西兰、荷兰、马来西亚、日本、韩国等国家先后开始实施国家空间数据基础设施（National Spatial Data Infrastructure简称NSDI）建设。美国联邦数据委员会提出了空间数据框架的概念，目的是要提供一个通用的基础，从便使各种信息可以在此基础上进行精确的采集、配准或集成。资源工作部门和资源工作信息对建立国家空间基础设施具有举足轻重的作用。事实上，建立NSDI已成为领域信息化的重要内容，并已成为地质工作信息化的重要基础。（5）网络正在成为地质信息传输与获取的重要基础设施随着信息技术的发展，特别是网络技术、元数据技术的开发和应用，信息服务的方式已发生了革命性变化。网络技术，特别是Internet的发展，为在世界范围内发布信息提供了基础设施。元数据技术已成为在浩如烟海的信息资源中有效地寻找、存取所需信息的重要技术手段。尤其在网络上不仅仅是提供简单的数据，而是更加注重对信息的二次开发，提供基于知识的深层次的应用。（6）信息技术在地质灾害监测、调查、防治领域得到应用目前，国外主要发达国家（美国、加拿大、日本、法国等）已经开展了地质灾害监测预警方面的工作，形成了一定规模的地质灾害监测预警体系，但是覆盖面积比较大的系统尚不多见。在部分地质灾害的自动监测、无线传输、信息发布的全过程实现了数字化和自动化。但是，只有少数国家建立了集监测、工程信息、预测与决策的综合性信息系统平台。在国外，这类监测系统一般都是以基于空间信息的专业数据库为主，配合以专用的数据库平台系统和监测系统而形成的专业监测网络。2 国内地质工作信息化现状（1）基础数据库建设全面开展，数据资源积累大幅度提高在几十年的地质勘查工作中，积累了大量的地学空间数据和格式化地学文本与图件资源。近年来，围绕信息化建设总体目标，以地理信息系统技术、数据仓库技术等为基础，全面开展了地学基础数据库的建设工作。（2）地质调查野外数据采集的数字化技术已经成熟区域地质调查野外数据采集系统已经成熟，并开始推广应用。目前，由掌上计算机、GPS、地理信息系统等信息技术集成一体化的“数字区域地质调查野外采集系统”已经建成，是具有创新性的信息技术成果，该成果已经具备实用化。（3）国家地质调查骨干网络系统初步形成经过近几年的信息化工程建设，初步形成了分布全国六大区的地质调查骨干网络，通过2M数字通信电路，构成了地质调查Internet系统。为地质调查网络体系的全面建设奠定了基础。（4）制定了一批信息化工作标准通过各项工作的部署和实施，制定了一批指导数据库建设、网络建设及应用软件开发的标准。已经实施应用的标准包括：地质图空间数据库建设工作指南，矿产地数据库建设工作指南，固体矿产钻孔数据库工作指南，自然重砂数据库建设工作指南，地质调查元数据标准等。正在制定的标准有：地质调查数字制图技术规程，GIS在矿产资源评价中的应用指南，区域地质调查野外数据采集工作指南，国家地质调查网络系统建设技术规程，地质调查软件开发配置管理规程，地质调查软件开发测试管理及工作指南等。（5）开发了一批应用软件配合信息化建设及信息资源的利用，开发了涉及地质调查不同领域的软件系统，主要包括：地学常用算法工具包，地学可视化工具，区域矿产资源评价系统，西北地下水资源评价系统，地质数据安全发布系统，人力资源管理系统，公文运转系统等。（6）建设资源环境空间信息共享与应用系统配合国家“863”项目，基于空间信息栅格技术（SIG）的示范应用取得初步进展，正在构建基于SIG技术的国家地质空间数据共享服务体系。

国外地质勘探技术现状论文题目大全及答案解析

煤层气与煤岩是同体共生矿，煤炭资源丰富的国家也是煤层气资源丰富的国家。据BoyerⅡ C M（1995）估算，世界煤炭资源量为46×1012t。其中加拿大0×1012t，俄罗斯5×1012t，中国0×1012t，美国97×1012t，澳大利亚7×1012t。世界2000 m以浅煤层气资源量为（84～270）×1012m3，相当于常规天然气探明储量的2倍。其中加拿大（6～76）×1012m3，俄罗斯（17～113）×1012m3，中国（30～35）×1012m3，美国（32～24）×1012m3，澳大利亚（5～14）×1012m3。美国是煤层气资源丰富的国家，也是煤层气勘探开发最先取得成功的国家。20世纪初叶煤矿瓦斯抽放技术传播到美国。1915年进行了矿井巷道水平井试验。30年代开始在煤矿采空区上部砂岩抽放瓦斯。1952年取得了140m以浅煤层地面垂直井抽放瓦斯的成功，获得1100m3/d的单井产量。美国真正将煤层气作为矿产资源开发利用，是20世纪60年代以后，时值美国天然气储量下滑能源短缺时期，为了弥补天然气储量短缺而将煤层气列入能源矿产资源评价范围。1971年在沃里尔（黑勇士）盆地进行了五点式井网试验，经过压裂取得单井产量2800m3/d。1978年至1982年间，针对煤层气单井产量进行技术攻关，在沃里尔盆地浅煤层由单井2000m3/d提高到3000～4000m3/d，圣胡安盆地单井产量达42×104m3/d，累计产量5×108m3。1977年至1982年间，美国将煤层气勘探开发列入天然气开采计划，对13个含煤-煤层气盆地，面积158×104km2，埋深1829m（6000ft）以浅的含煤地层进行了远景资源评价。这些沉积盆地主要分布在东部的阿巴拉契亚褶皱带、西部的科迪勒拉褶皱带与中部陆块之间的相对稳定区。东部区有北阿巴拉契亚、中阿巴拉契亚、伊利诺斯、沃里尔、阿科马等石炭、二叠纪含煤-煤层气盆地。西部区有拉顿、圣胡安、皮申斯、犹他、大格林（绿）河、温德河、皮德河、华盛顿等白垩、第三纪含煤-煤层气盆地。其中尤以圣胡安、沃里尔盆地资源丰度高、资源前景好、勘探开发程度较高。80年代后期至90年代的十几年间，圣胡安、沃里尔等盆地开展了大规模的煤层气勘探开发，形成了相当可观的生产能力。目前，已由圣胡安、沃里尔盆地扩展为尤因塔、粉河、拉顿和阿巴拉契亚等六个盆地，并在尤因塔、粉河盆地上白垩统煤系地层取得勘探成功。据不完全统计，1988年美国煤层气钻井数仅为644口，1990年达2000余口，1999年钻井数已达10600口。美国的煤层气年产量1980年至1990年十年间，由不足1×108m3跃升到52×108m3，1990年至1993年间又达到200×108m3，1997年煤层气的年产量已占天然气总产量的6%，到1999年煤层气产量达350×108m3。1988年美国天然气研究所测算13个含煤-煤层气盆地资源量为32×1012m3，测算14个含煤-煤层气盆地1200 m以浅资源量为（32～24）×1012m3。1990年估算煤层气资源量为32×1012m3，可采地质储量为55×1012m3。1992年估算可采储量为（75～82）×1012m3，占天然气储量的5%。1994年测算18个含煤-煤层气盆地或区块资源量为19×1012m3，可采储量为3×1012m3，剩余探明可采储量占天然气储量的8%。据美国能源信息中心估算，1997年煤层气储量为3247×108m3，比前一年增长8%，是1990年的两倍，占天然气总储量的7%。加拿大与美国同处北美大陆，加拿大中部的陆块与西部科迪勒拉褶皱带之间发育了广阔的稳定沉积区，古生代以来的沉积岩系发育，晚古生代及中生代发育有含煤岩系。80年代以来在西部阿尔伯特盆地开展了煤层气勘探，评估煤层气资源量为19×1012 m3，可采资源量为7×1012m3。80年代初对煤层气资源进行了广泛的勘探评价，在阿尔伯特盆地施工的4口煤层气井测试见有良好的显示。大洋洲的煤层气勘探主要是澳大利亚和新西兰。澳大利亚煤层气资源量为（5～6）×1012m3。主要集中在东部的悉尼、冈尼达、博恩、加利利等二叠—三叠纪含煤盆地。澳大利亚为了寻找距东南部沿海经济发达城市更近的天然气资源，开展了煤层气勘探，从而成为煤层气勘探开发商业性突破较早的国家。在20世纪70年代末至90年代初，澳大利亚煤层气钻井已经运用了水力压裂技术，但是未能取得成功，直至90年代初，煤层气勘探试验都未能取得重大突破。澳大利亚煤层气勘探之所以较长时间未能成功的原因，是未能将引进的美国现代煤层气勘探开发技术更好地结合澳大利亚复杂的地质构造条件的实际。近年来，澳大利亚加大勘探力度，煤层气钻井已超过百口，勘探开发有了新的突破，由勘探转入开发生产，一些生产井区已经进行商业经营。澳大利亚的煤层气勘探主要集中在东部沿海的塔斯曼褶皱带与西部的澳大利亚陆块之间较为稳定的加利利盆地，近南北走向的博恩盆地、冈尼达盆地和悉尼盆地，以及克拉伦斯—莫顿、依普斯威奇、劳腊等二叠至三叠纪含煤-煤层气盆地，广泛发育的二叠系煤系地层是煤层气勘探的目标煤层。1994年在悉尼盆地有6口煤层气勘探井对3×104km2面积评估煤层气资源量为68×1012m3。冈尼达盆地在1993至1995年钻探2口评价井，测试渗透率达45×10-3μm2。加利利盆地面积4×104km2，钻探了8口探井及测试井，测试渗透率达（13～52）×10-3μm2，评价煤层气地质储量为400×108m3。近年来在博恩盆地取得了成功，1994年至1995年17口钻井经测试有2口井产量大于8×104m3/d，盆地东缘的2口井1×104m3/d和6×104m3/d。至1996年盆地中南部投产的单井产量达到4000m3/d，商业生产达58×104m3/d，同时投产的5口水平井，井深1000～1300 m，产量为（1～2）×104m3/d。欧洲是利用煤田瓦斯的始祖，但近代已经落伍，采用现代地面垂向钻井开采技术是在20世纪90年代之后。英国和中欧大陆国家同处北海-中欧盆地，石炭纪以来形成的煤系地层发育，有良好的煤层气资源前景。英国、西班牙、法国、比利时、捷克、波兰、匈牙利等都先后开展了煤层气勘探。1992年以来，在不同地域勘探试验，进行了资源评价。1992年初，英国完成了井深4 m的第一口煤层气井，钻遇煤层厚22 m，并进行了压裂处理。近期在中部煤区完成3口煤层气井，单井日产量超过1000 m3。比利时在东北部的凯平盆地建立了煤层气试验区，1992年曾经钻探一口煤层气井并进行了生产测试。捷克在俄斯特拉发-卡尔菲纳盆地石炭系煤系地层进行了煤层气勘探开发试验，测算3个区块资源量为（150～200）×108m3。在取得勘探试验成功后，1998年已有2×108m3/a的生产能力。俄罗斯及乌克兰等独联体国家横跨欧亚大陆，煤层气资源与煤炭资源均居世界之首。但是煤层气勘探开发起步较晚，尚处在资源评价阶段，1998年在乌克兰西南部里沃夫-沃伦煤田施工了3口400～500 m的煤层气井。印度近年也开展了煤层气勘探。印度板块大部分面积为古老地块（地盾），沉积盆地主要分布在北部及沿海周缘地区，目前开展煤层气勘探主要位于西部稳定陆块的裂谷盆地——坎贝盆地，白垩系、第三系煤系地层是主要目标煤层。印度煤层气资源量为8×1012m3，也具有相当的资源潜力。印度尼西亚群岛煤层气资源具有一定的潜力，煤炭储量为320×108t，石炭纪以来的沉积岩系都很发育，下第三系含煤岩系是较好的煤层气勘探目标煤层。印度尼西亚的煤层气勘探还刚刚起步。在南美洲，智利和阿根廷也开展了煤层气勘探。在麦哲伦盆地发育有第三纪湖相沉积，有可供煤层气勘探的目标煤层。在非洲南部开展煤层气勘探的有南非和津巴布韦。南非的煤层气资源量为72×1012m3，具有相当的资源潜力。津巴布韦含煤沉积盆地并不很大，石炭系卡鲁群和二叠系万基煤系发育了较好的含煤岩系。1994年以来已经施工了煤层气井，对沉积盆地一些区块进行勘探评价。中国是煤炭资源大国，也是煤层气资源丰富的国家。中国的成煤期与世界其它地区大体相似，主要是晚石炭世、二叠纪、晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗—早白垩世和第三纪。中国大陆基本构造单元是以陆块为代表的稳定区和以陆缘为代表的活动带。按板块构造划分，中国大陆及海域跨越了六个板块构造，其中范围较大的四个板块除藏滇板块外，含煤-煤层气盆地主要分布在塔里木-华北板块、华南板块和在中国境内的西伯利亚板块准噶尔-兴安活动带。根据煤层气盆地研究统计资料，中国含煤盆地煤层气资源总量为201205×108m3，其中煤层埋深<1500 m资源量为7×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为3×108m3。主要分布在三个板块构造单元：塔里木-华北板块，其中主要分布在华北陆块，煤层埋深<1500 m资源量为5×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为5×108m3，总计资源量为1×108m3；华南板块，主要分布在扬子陆块，煤层埋深<1500 m资源量为7×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为7×108m3，总计资源量为4×108m3。西伯利亚板块的准噶尔-兴安活动带（包括天山-赤峰活动带），煤层埋深<1500 m资源量为3×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为8×108m3，总计资源量为2×108m3。煤层气资源量按含煤盆地不同层位统计：石炭、二叠系，煤层埋深<1500 m资源量为7×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为2×108m3，总计资源量为9×108m3；上三叠统煤层埋深<1500m资源量为6×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为0×108m3，总计资源量为6×108m3；侏罗系煤层埋深<1500 m资源量为3×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为5×108m3，总计资源量8×108；下白垩统煤层埋深<1500 m资源量为3×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为3×108m3，总计资源量为6×108m3；第三系煤层埋深<1500 m资源量为8×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为4×108m3，总计资源量为2×108m3。煤层气资源量按含煤岩系不同煤级（阶）统计：无烟煤、贫煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为7×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为1×108m3，总计资源量为8×108m3；瘦煤、焦煤、肥煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为9×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为2×108m3，总计资源量为1×108m3；气煤、长焰煤阶，煤层埋深<1500 m资源量为1×108m3，煤层埋深1500～2000 m资源量为19×108m3，总计资源量为1×108m3。中国自20世纪80年代已经开始研究美国现代煤层气勘探开发技术，系统编译了煤层气勘探开发资料，在一些煤田矿区进行勘探试验，与外国公司合作直接引进勘探开发技术，取得了许多宝贵资料和经验。为了适应经济发展的需要和环境保护长远利益，政府十分重视煤层气工业的发展，90年代以来加快了勘探开发的进程。煤炭部组建了煤层气领导小组（1993年），将煤层气勘探开发利用列为三大发展战略之一，作为第二煤炭资源进行开发。煤炭部、地矿部和石油天然气总公司联合组建了中联煤层气公司（1996年）。召开了国内、国际煤层气发展战略和专业研讨会议。国家计委会同地矿部将《煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究》列入“八五”国家重点科技攻关项目。国家经贸部会同煤炭部、地矿部分别实施了“中国煤层气资源开发”（UNDP/CPR/92/G93）、“深层煤层气勘探”（UNDP/CPR/91/214）等联合国开发计划署资助的煤层气勘探开发项目。煤炭、地矿、石油等部门及地方省市在不同地区相继开展了煤层气勘探，同时还与美、澳等外国公司合作在河东、淮南等处开展了煤层气勘探，至2001年底在不同地区先后施工了200余口煤层气勘探井，对一些含煤-煤层气盆地或区块进行了预探评价，在河东、沁水、铁法等地区相继实现了勘探试验的突破。煤层气勘探、试验井主要部署在华北陆块和扬子陆块。分布在华北陆块的勘探、试验井有180口左右，其中鄂尔多斯盆地东缘50余口，沁水盆地东南缘近50口，还有近80口井分布在华北盆地的北缘及南缘。扬子陆块的13口煤层气勘探井分布在湘中涟邵、赣北萍乐盆地和六盘水。仅有5口煤层气井分布在准噶尔微陆块吐哈盆地和嫩松-佳木斯微陆块鹤岗盆地。从煤层气井的勘探层位来分析，部署在华北陆块的绝大多数井的目标层位是石炭系太原组和二叠系山西组，扬子陆块的目标层位是二叠系龙潭组，仅有吐哈盆地、鄂尔多斯盆地彬长地区目标层位为下中侏罗统，铁法、鹤岗盆地勘探目标层位是下白垩统。鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带的黄河以东地区（简称河东地区），联合国资助华北石油局实施的“深层煤层气勘探”项目评价了石炭系太原组和二叠系山西组煤层气成藏条件，在柳林试验区施工的井网于1994年8月排采获得成功，7口井全部出气，单井平均产量3000m3/d，柳5井最高产量达7050m3/d。近年在对外合作勘探开发区块离石鼻状隆起北翼碛口试验区5口井井网试获单井最高产量达5500m3/d。离石鼻状隆起北翼三交林家坪试验区9口井井网试获单井最高产量达7000m3/d。在沁水盆地南缘斜坡带固县枣园形成十口井井网进行排采试验。在沁水盆地南缘斜坡带，中联煤层气公司在潘庄区块164 km2控制面积取得402×108m3煤层气探明储量，并在TL-7井获16303 m3/d产气量。中国石油集团在樊庄区块六口煤层气井井网，22 km2控制面积取得26×108m3煤层气探明储量。同时，扬子陆块黔西盆地群盘关向斜（六盘水）对南方二叠系含煤岩系进行煤层气勘探试验，还在阜新盆地、铁法盆地对侏罗系、下白垩统含煤岩系进行勘探试验，并在铁法盆地取得成功，获取煤层气单井最高产量8928 m3/d。在加强煤层气勘探开发进程的同时，同步进行了煤层气勘探技术攻关和地质评价研究。新星石油公司华北石油局自20世纪80年代以来，系统地研究了国外煤层气勘探开发技术，首刊了《煤层气译文集》，90年代以来，对华北盆地石炭、二叠系煤层气赋存条件进行评价研究，撰写了“华北及邻区煤层气煤层气地质特征及评价选区研究”。与此同时，新星石油公司华北、西南、中南、华东、东北石油局分别对鄂尔多斯盆地、四川盆地、湘中南盆地群、下扬子地区、松辽盆地等进行煤层气赋存条件及评价选区研究，撰写了专项报告。华北石油局于九十年代初启动了“华北煤层气勘探开发试验”项目的同时，开始了“煤层气勘探开发评价选区及工程工艺技术攻关研究”国家重点科技攻关项目及“深层煤层气勘探”联合国开发计划署资助项目，通过三位一体项目实施，取得了一批国内领先水平的研究成果和资助项目的成功。与此同时，国内同行均在加快煤层气勘探的进程中，加强了煤层气地质理论及勘探技术方面的研究。中国石油集团煤层气勘探部及时勘探，及时总结，对大城、沁水、河东等区块勘探后均进行了总结评价，还结合国内外资料撰写了《煤层气地质与勘探技术》、《世界煤层气工业发展现状》、《中国煤层气地质》、《中国煤层气地质评价与勘探技术新进展》。西安煤炭研究分院1991年刊出《中国的煤层甲烷》（张新民、张遂安），中国煤田地质总局编写、编制了《中国煤层气资源》及《中国煤层气资源图》（1∶200万）。中联煤层气公司与国内研究部门合作，对沁水盆地、三江盆地、辽中地区及六盘水地区等煤层气勘探前景进行评价研究，并着眼于全国进行了选区评价研究，同时编写了《煤层气开发利用手册》（孙茂远等）。除此，还有《国外煤层气勘探开发研究实例》（王新民等），《煤层甲烷储层评价及生产技术》（秦勇等），《黔西滇东煤层气地质与勘探》（桂宝林）。中国煤层气勘探试验的突破具有重要的战略意义，说明在北美大陆板块地史上所发生的事件，在欧亚大陆中国板块也有类似的事件同时发生，进而证明了含煤-煤层气盆地和煤层气藏成生及演化的规律性有着全球意义。中国煤层气勘探试验的突破，鄂尔多斯盆地东缘柳林试验区勘探试验的成果，不单单证明鄂尔多斯盆地石炭、二叠系含煤岩系的煤层气勘探前景，它与沁水盆地勘探试验的成果，以及其它勘探成果，同时预示着华北陆块古生代以来的沉积盆地广泛分布的石炭、二叠系含煤岩系具有煤层气勘探前景。松辽盆地东南缘的铁法断陷盆地是在古老基岩上发育的中生代断陷，下白垩统有较发育的含煤岩系，也预示了松辽盆地同样具有良好的煤层气勘探前景。十五届世界石油大会上人们普遍关注由于石油短缺在未来世纪会出现能源危机，大会肯定了21世纪50年代前，石油、天然气等矿物燃料仍然是人类生存的主要能源。但是，人类也清醒地认识到在地球上石油、天然气、煤炭等等不可再生的矿物燃料终归是有限的。Marchctti（1979）编制的能源系统变迁和理论替代模式图，预示了自1850年至2050年200年间能源结构演变趋势。自从人类用矿物燃料替代了木质能源后，在2000年之前的一个半世纪中，煤炭（1920年）和石油（1980年）都曾上升为能源构成比率的高峰，转而走向低谷，天然气将于2020年达到顶峰，同时太阳能及核能渐趋上势。在未来世纪的能源构成中，煤炭所占比率将逐步缩小，但其采掘量的绝对值并不一定缩减，因此无论从煤炭采掘业需要不断地运用新技术加大对矿田巷道瓦斯的抽放，或是运用地面垂向钻井开采技术对未开采的煤层先期抽放或对已开采的巷道后期抽空，都是减少矿田瓦斯灾害不可缺少的措施，在加大科技进步保证矿业安全生产的同时，必然会促进煤层气工业的发展。中国是瓦斯排放量较高的国家之一，排放量占世界的1/3。为了将煤矿巷道瓦斯排放到大气中，不但造成严重的大气污染，还要耗费大量的动力资源。环球臭氧层的保护已经是人类关心自我生存环境的重大事件，甲烷（CH4）排放造成的温室效应高于二氧化碳的20倍，穿透臭氧层的能力高出7倍，为了维护生存环境保护地球大气圈的需要，人类要将煤层气的开发利用列入21世纪议程，也必然促使煤层气工业加快发展。在全球经济一体化的进程中，环境和资源都是重大命题，中国经济发展也必将顺应世界潮流，加快发展洁净能源，天然气必然是首选。中国能源资源评价预测：常规天然气远景资源量为38×1012m3，可采资源量为5×1012m3。1997年中国天然气产量近210×108m3/a，近几年一直维持在200×108m3/a左右水平，2000年产量262×108m3/a，预测2005年可达到500×108m3/a，2010年储量为（1～6）×1012m3，产量（660～770）×108m3/a，2020年储量（4～15）×1012m3，产量（970～1200）×108m3/a。预测2000年至2020年天然气储量将翻一番，产量增长2倍，是天然气工业高速发展的阶段。从中国国民经济对天然气需求预测：2010年天然气消费量需要增加50%～100%，2010年前消费量需要翻一番，2010年至2020年的十年间需要增加1000×108m3，天然气在能源消费中占10%。2020年我国天然气需求量将达到（1877～2088）×108m3/a。上述资料表明，根据国民经济增长预测的天然气需求量远大于资源预测的天然气工业增长的产量，可见发展天然气工业的市场潜力十分巨大。从异军突起的中国煤层气工业来看，2000年前实现了勘探试验的突破，开始进入区域勘探阶段，初步完成了高速发展前准备阶段的历史使命。可以设想，2000年至2010年是煤层气工业发展的关键时期，将由储量、产量的零点起步，实现由1×108m3/a—10×108m3/a—100×108m3/a两个数量级增长的飞跃，2020年再实现（200～300）×108m3/a产量的翻番。实现了这个目标，也就相当于天然气工业发展预测目标的（970～1200）×108m3/a总产量中包含的（150～230）×108m3/a煤层气和液化气份额值，也只有这样才能基本适应国民经济发展的需要。中国煤层气资源潜力巨大，远景资源量为20×1012m3，与美国煤层气资源量（32～24）×1012m3相当，是世界煤层气资源量240×1012m3的8%，相当于中国常规天然气远景资源量38×1012m3的一半，因此从资源保有程度而言，实现21世纪初期煤层气工业高速发展的设想目标是完全有条件的。

1 古代的勘查技术人类的生存与发展从一开始就和岩石、土壤、矿产、盐和水等自然资源的开发和利用息息相关。人类历史上的旧石器时代、新石器（包括粘土烧制的陶器的使用）时代、铜器时代、铁器时代的划分就是按照人类对矿产品的开发利用水平（生产力发展的标志）确定的。在各种矿产资源的开发利用过程中，勘查技术与工程也就逐渐形成了。我国是一个有五千多年悠久历史和文化的文明古国，勘查技术的发展具有很长的历史。公元前180年成书的《管子·地数篇》明确记载着：“山有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银；上有丹砂者，其下有金；上有慈石者，其下有铜金，此山之见荣者也。”它不仅揭示了矿床学上金、汞共生，铁、铜、金共生，铅、银共生的事实与规律，而且还为现代地球化学勘查采用指示矿物（指示元素）找矿提供了启蒙思想。我国西晋时期张华所著《博物志》中，有“积艾草三年后，烧，津液下流成铅锡，已有试验”的记述，实际上就是现代生物地球化学找矿的原始思路与方法（朱训《地质科学与地矿事业》，1997）。至于找地下水和取盐的钻掘技术则发展更早，成就更加辉煌。早在我国夏代就有“伯益作井”之说。到了北宋，为从地下采卤制盐，四川遂宁卓筒井的打井深度已达3000 m，发展出了一整套钻井工程、工艺及相关技术，并在自贡、遂宁，五通桥等地广为使用，世代相袭，至今仍保留着几十口这样的井。该项采盐钻井技术，被誉为“现代石油钻井之父”，“中国古代第五大发明”（《中国矿业》·四川卷，1998）。我国的战国时期已能利用天然磁铁磨制指南针，并产生了我国古代的四大发明之一的罗盘。这是人类对岩石磁性和地球磁场的早期认识和具体应用。后来英国伊丽莎白女王一世的医生（威廉·吉尔伯特）通过对罗盘指向北方的进一步研究，得出了地球本身是一个巨大而又非规则的磁体的结论。这一结论在某种程度上又启发了牛顿思考树上的苹果为什么要落地?他认为，一定是物体与物体之间有引力，最后产生了他著名的重力理论（AEMussett等，2000）。地球磁场和重力场理论的建立，奠定了现代地球物理重、磁勘探的基础。我国东汉时期著名学者张衡在公元132年发明了地震仪——候风地动仪，这是我国学者对地震、地震灾害的认识和地震观测技术发展的杰出贡献。图0-4是候风地动仪的外形和利用惯性原理使其中的倒立摆向着地震波传播方向摆动引发该方向龙嘴的小球吐出的原理图。2 近代勘查技术近代勘查技术是从19世纪末到20世纪初开始发展起来的。1888年，匈牙利学者 Baron Roland Von Eötvös发明了扭秤（torsion balance）；1900年在欧洲开始用扭秤进行地质构造图的绘制；1922年在美国得克萨斯州发现了盐丘构造的重力异常，并于1926 年首次用地球物理扭秤法发现了盐丘构造中的石油。图0-4 候风地动仪及原理图地震勘探方法是从地震波的理论研究、天然地震研究和声波等研究中发展起来的。1905年，LPGarret建议用地震折射波法寻找盐丘构造。1912年发生了英国的泰坦尼克号轮船在大西洋与水下冰山相撞沉没的惨痛事件之后，RAFessenden立即着手水下冰山的探测研究，于是产生了水下声波探测法，并获得了美国专利。该专利于1917年发布，是世界上用地震波进行勘探的首项专利。更有实际应用价值的地震勘探方法是德国学者Mintrop提出的，他于1914年发明了机械地震仪，以该仪器为基础，他在1919年申报了德国专利，名为“确定岩石构造的方法”。该专利于1926年发布，阐述了机械波可用人工爆炸产生震源，用地震仪器接收，通过分析各种地震波在地下传播的深度，走时和距离能够确定地层的厚度、密度以及地层构造的走向和倾角等等（RE谢里夫，1995），这几乎涉及到了现代地震勘探所有的重要内容。1879年，R萨伦教授出版了他的著作《用磁法找铁矿》，随后在瑞典成功制造了萨伦-堤伯格磁力仪和汤姆森-萨伦磁力仪，并形成了确定地下磁性岩脉埋藏深度、走向和倾角的实用方法（WMTelford等，1990）。电法勘探亦有较长的发展历史，1815年，R福克斯发现某些矿物具有自极化特性，并预言可利用这一效应寻找某些矿产。过了约100年相应的仪器才制造出来，1913年，C施伦伯格采用这种仪器发现了硫化物矿床，此后他还发明了有实际勘探价值的电阻率法和等位线法（MB多布林，1976）。在研究地壳物质的物理性质和结构的同时，人们对其化学成分亦十分重视，并对元素和元素的丰度进行了长期的研究。1889年，美国学者FW克拉克发表了《化学元素相对丰度》的著名论文，开创了现代地球化学研究的先河，目前人们通常把地壳中元素的丰度称为克拉克值。3 现代勘查技术及发展趋势现代勘探技术方法的形成与发展，在西方是从第二次世界大战后，在我国则是从1949年中华人民共和国成立之后开始的。按勘查技术的进步和应用领域的变化可将现代勘查技术的发展以上世纪80年代为界分为两个时期：第一个时期在20世纪40～80年代是勘查技术快速发展和成熟的时期，应用领域以矿产勘查为中心。第二个时期从20世纪80年代到现在是应用领域不断变化和扩大的时期。在以找矿为中心的第一个时期，勘查技术主要分为油气勘查技术和固体矿产勘查技术两种。油气勘查技术的典型代表是地震勘探和井下地球物理，通过它们的发展可了解整个油气勘查技术的发展进程和概貌，地震勘探的发展经历了如下三个阶段。第一阶段（上世纪40～50年代），地震仪器采用电子管元件，以光学照相的方式获取以专用相纸为介质的地震记录，用人工进行资料的整理、处理和解释，很多的大油田，包括我国大庆油田的发现，最初都是用这种仪器和技术方法发现的。这类设备的主要缺点是笨重，机动性差，资料不能重新处理，记录动态范围小（20 dB，只能识别10倍大小的振幅差别），资料处理效率低。第二阶段（上世纪50～70年代），地震仪器采用晶体管器件，以磁头录制的方式获取用磁带作介质的地震记录。这种记录可以反复回放处理，在处理中可使用模拟电子计算机处理，也可通过模数（A/D）转换后用数字计算机处理，记录的动态范围提高了1个数量级（40 dB，可识别相差100倍大小的信号）。磁带仪器的出现，使至今仍在有效使用的反射地震多次覆盖水平叠加技术得以应用与发展，大大提高了地震勘探的能力与效果。第三阶段（上世纪70～80年代），以数字磁带记录、数字电子计算机处理，超多道（千道以上）、高覆盖观测，大动态范围（100 dB以上，可识别强弱相差10万倍以上的信号）为特点。这推动了数字处理技术的迅速发展。世界各先进国家用于地震资料处理的电子计算机的运算速度之快，性能之优越，存储量之大与军事、气象部门是并驾齐驱的，或者说有过之而无不及。除地震勘探之外，为油气勘查服务的其他技术方法也有快速的发展，重力测量已不再使用笨重的扭秤，代之而来的是精度高、轻便的重力仪。它能在水下、井下和空中（航空重力）测量。地面重力测量精度可达微伽级，这样的高精度测量在其他方面亦很有用处，例如20世纪70年代初美国阿波罗-17登月飞船到达月球时所使用的月球-4号重力仪与勘查工作中所用的高精度重力仪出自同一公司的同一设计者（LaCoste），其精度就是微伽级的。实验目的是想把月球作为参照质量，在地球和月球上同时进行重力测量以证实爱因斯坦关于存在重力波的预言。可惜因为一些小的设计错误，这项实验未能成功，重力仪的精度和高分辨率是十分肯定的。这一时期的油气钻井技术工艺也发展很快，出现了深度7000 m以上的超深井、斜井、水平井和同一井位多方向钻进的丛式井，以及把钻头作为震源的随钻地震技术等等。在固体矿产勘查和其他方面的应用中，勘查仪器设备和方法向着轻便化、数字化、高精度和高效率的方向发展。20世纪50～60年代先后出现了航空核子磁力仪和更高精度的光泵型铯、铷蒸气磁力仪。航空磁测速度快、效率高，便于大面积测量，容易从事地面难以进入地区：沙漠、高山、极地和海洋等的勘查工作，对铁矿的勘查和含油气盆地基底的描绘发挥了重要作用。这一时期与航空磁测相媲美的还出现了遥感、航空摄影、卫星定位、航空电磁法、航空γ、航空重力等空中勘查方法和地面与井下的各种放射性、地球化学、电法、探地雷达等新方法、新技术和新仪器，整体上提高了矿产勘查技术水平，全面增强了勘查功能，扩大了找矿效果。从20世纪80年代起到现在是现代勘查技术工程发展的第二个时期，这个时期的方法和技术，在一定程度上也代表着勘查技术的发展趋势。其显著特点是在勘查技术继续发展的同时，其活动领域从找矿为中心扩大到既继续为资源、能源的勘查服务，又为生态环境建设、城镇建设和大型工程建设服务。活动领域的转变是由以下因素决定的。首先，人们逐步意识到环境保护的重要性，人类在开发利用大自然，享受用高科技创造的现代物质文明的同时，给大自然和生态环境带来了严重的破坏。环境问题引起世界各国重视，环境地球物理和环境地球化学等新的勘查技术工程的学科分支逐步调整自己的位置与方向。第二，大型工程的建设速度和规模不断扩大，这包括公路、铁路、地铁、机场、矿山、管道、水坝、大厦、核电站、码头的建设等等，这些设施的质量和安全及其相应的环境保护，成为人们空前关注的问题。因此，工程地球物理这个较老的学科也受到了特别的重视，环境工程地球化学新学科在20世纪90年代也开始出现。环境工程地球化学是利用地球化学作用改善环境的科学技术，主要任务有防止污染，改善岩石和土壤的物理、化学性质，改善水的质量。第三，城镇化进程加快，城市人口不断增加，为城镇建设服务的城市地球物理、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）和寻找地下水的水资源勘查技术的市场需求迅速扩大。由应用领域不同而出现的上述新的勘查技术方法仍由图0-2和图0-3的中部所示的那些方法组合而成，各种方法的适用范围仍应参考表0-1。该表主要是根据技术方法的性能确定的，实际应用中还应注意利用性能价格比来选择适当的方法，比值高的应当优先选择。各种方法在做同一工作的经济成本是有差别的。20世纪80年代以来，随着信息技术的进步和社会需求的变化，勘查技术有以下的主要发展趋势。充分利用和发挥信息、网络和计算机的作用，使勘查技术在数据的采集、传输、存储、处理、解释和显示等方面更加现代化。巨型并行计算机、海量存储器、网络数据的高速传输与通讯，各种解释工作站和三维可视化显示将普遍使用。勘查技术工程将按照研究对象的复杂性，继续提高自身解决复杂问题的能力。地球是一个复杂的巨大系统，目前只能用理想的、简单的数学物理模型去描述它，以这种理想化的模型为基础结合勘查技术工作者在地表或上空观测的有限数据去反演或解释地球内部是不精确的。它只能部分地解决某些简单的问题，如何将一个复杂的、真实的地球内部展示在人们的面前，将是一项困难和长期的任务。增强勘查技术的功能，调整投入结构。前面已经指出了勘查技术某些新的应用领域，如何在这些领域中取得实质性进展则是人们应着重思考的另一个问题。水资源的勘查就是一个紧迫的问题。世界各国对地下水勘查的投入（1991年）只占勘查总投入的1%（RESheriff，1995）。改变类似这样不合理的经费投入结构，可促进相应方向技术的发展。

（一）物探探测研究现状自20世纪60年代开始，我国科学家积极探索应用地面物探方法探测地下煤火技术，并取得较好效果。在磁法探测方面，1964年张秀山在新疆、宁夏等地使用ΔZ异常圈定着火区范围和采用定期观测同一条剖面磁异常特征点移动方法监测火区燃烧方向及速度。1996年，万兆昌、董守华采用二维最优化反演确定地下烧变岩分布，进而圈定火区边界。2001年，宁靖在宁夏利用高精度磁测剖面进行磁场磁导小波函数和磁导成像方法得到地下磁性体分布图像，并与已知火区分布相一致。在电法探测方面，1964年，张秀山通过样品试验及野外观测发现煤层高温燃烧区有明显的自然电位负异常。在放射性探测方面，主要采用测氡法。测氡法是核物探的一种，近年来在煤火探测方面很受欢迎。刘洪福等在20世纪90年代中期研究了测氡法探测煤层自燃火源位置及范围的机理；建立了天然放射性介质测氡试验台；研究了氡析出与温度之间的关系；开发出了CDTH（测氡探火）专用软件；并在山东枣庄矿业集团公司柴里矿等15个矿局推广应用。太原理工大学、原长春科技大学、宁夏煤炭地质勘查院河北邢台矿务局葛泉煤矿、石圪节煤矿等单位对测氡法圈定地下煤层着火范围做了不少研究，并在实际生产中取得了很好的效果。其他方面有效的方法有测温法，包括米测温和红外测温。测温法的主要优点是直观、易测。温度是火灾的敏感指标，它是着火区的直接反映，是一种较为有效的着火区测量方法。荷兰有关部分（ITC）和我国宁夏有关地质勘查部门合作在宁夏汝箕沟地区使用地面高分辨地电阻率法探测已燃烧区的空洞，取得了一些成果。Fugro公司曾经使用直升机电磁测量法进行过地下煤层自燃探测。德国地质调查局（BGR）从事地球物理勘探的技术人员在欧洲用地面少量物探剖面测量圈定煤层地下燃烧的范围，认为磁法和电法在确定死火区和活火区方面比较有效。（二）物探探测中存在的主要问题由于煤田火区地下情况十分复杂，煤层燃烧后塌陷严重，活火区温度往往达到几百度，地面勘探十分危险，大部分活火区无法进行地面物探工作。以往地面物探工作还存在一些问题：①矿区及科研院所基本是各自为战，缺少不同探测方法间横向对比。②国内外还没有在煤火探测方面投入比较多的物探工作量，区域性物探资料缺乏，获得的一些研究结果缺乏验证。