Navigation:  观察地下水 > 为什么要做物探？

地下介质的含水特性处处不同，但人们由于种种限制不可能处处打井，所以工程量小得多而且相对简便快捷的物探手段是钻探工作的有益补充。所谓物探，是地球物理勘探的简称。物探手段的最大应用领域是传统经济资源的勘察，如石油、天然气、矿床等。在过去的数十年中，在巨大经济利益的推动下，地球深部（1000米以深）物探技术（尤其是地震法）得到了突飞猛进的发展。而地下水主要蕴藏在地壳浅部，一般埋深在250米以内。相对而言，物探技术在地下水探查方面的应用发展比较缓慢。

多种物探技术已被证明可以有效识别含隔水层及其它重要构造的形态和位置，或者地下水的优先通道，甚至地下水的污染程度。但可惜的是，相当多的地下水科学家和工作者对物探的结果并不认可。造成这种现象的原因除了物探知识普及度不高等客观原因之外，更重要的是多数地下水工作者在其生涯中都或多或少的对物探结果产生过失望情绪，有时是由于物探队伍的水平不够；有时是由于物探的成效事先被片面夸大；有时则是因为其它的勘察方法都已被证明无效而物探方法只是被作为权宜之计。

我国的地下水调查工作通常有比较严格的预算制度控制，很多情况下，物探工作的列支只是充实工作预算的一种财务手段而并非严格论证后选用的技术方法。在这样的背景下，出现一些似是而非的低质量物探工作成果也就不足为奇了。

图中为分别采用地质雷达法、地震法、电阻率法对某地岩土（上图）进行勘察的结果，每种物探方法都能从某一方面反映当地的情况，研究者需要综合手中各种信息进行专业判断（图片来源：Bowling et al, 2007）

物探方法的原理多种多样，在不同场地效用也各有不同。如位场法和重力-磁法测量技术适宜于区域含水层勘察和盆地尺度勘察；地震法适合勘察基岩裂隙含水层；但最为常见的还是电磁类方法，因为地下水工作者们最为关注的还是含水层的渗透性和贮水性，而这二类性状都可很好的与电导率信号建立联系。

从传统意义上来讲，人们进行物探主要是为了避免打出干井，或出水量很小的井。但目前物探的目标已较为多元化，比如扩充钻孔中所得的地质信息进而支持地下水模型的构建，或是支持地下水污染勘察工作。常见的物探方法分类概述如下：

磁法：这是一种探测特定地质体或地质现象对地球磁场扰动的方法。早在二十世纪早期，这种方法就已经在矿产和油气资源勘探中广泛使用了，然而这种方法较少在地下水工作中使用，主因是地下水并不携带磁信号。相应的，磁法物探主要用于通过勘察含水层构造来间接推断地下水的性状。这种方法尤其适用于探测硬质地层（火山岩和变质岩）中的断层等地下储水构造。磁法在调查地下污染源时也有应用，比如用来探测地下埋藏的储油罐等金属物品。

重力法：地质体的密度变化会对重力场产生扰动，所以通过监测重力场的异常即可获得地质体异常的信息。这类方法在地下水工作中的应用也不算多，比较突出的案例是寻找夹在重质岩层中的轻质岩层（通常是沉积岩）；石灰岩就是一种沉积岩，而且容易发育含水构造。

电法：这是调查地下水时最常用的物探手段，因为岩层的电性质和它们的含水率之间通常存在较强的相关关系。多数电法都会使用电极接地通电以产生电场，然后通过测量其它位置的电势来推测地下地质体的电性质。一般来讲，泥质含量或含水量较高的地层会表现出更强的导电性。

核磁共振法：与其他物探方法探测含水构造不同，这是目前唯一的直接探测地下水的物探方法，近 20年来在国内外得到了迅速发展。它是利用一定的方法使地下水中氢核形成宏观的磁矩 ，这一宏观磁矩在地磁场中产生旋进运动，其进动频率为氢核所特有。用线圈拾取宏观磁矩进动产生的电磁讯号，即可探测地下水的存在。因为 核磁共振讯号的幅值与所研究空间内的水含量成正比（结合水和吸附水除外），因此它构成一种直接找水技术。与传统的地球物理勘测地下水的方法相比具有高分辨率 、高效率 、信息量丰富和解唯一性等优点。

甚低频法：全球有11个主要台站在不间断地发射甚低频电磁波，当这些电磁波在传播过程中遇到类似断层、岩脉、以及地层边界等垂向面状的地质现象时会被扰动从而产生信号，而这些地质现象常常对地下水的运动有直接影响。这种方法十分简便，可用来进行快速普测从而确定地质异常区域，当测线的布置方向与地质现象方向垂直时尤为有效。

电磁法：这一方法在近些年中得到了快速发展。与电法相比，电磁法无需向地面植入电极，可以在非接触状态完成测量，从而大大提高了工作效率。这种方法通过线圈在地面上方产生交变电磁场，它在通过地下介质时会激发出次生电磁场，通过监测次生电磁场的性状就可以获取对地下介质的了解。电磁法主要分两大类，时间域电磁法（TDEM）通常用于测量地质体的深度；频率域电磁法（FDEM）一般用于测量地质体电导率的突变情况。

地震法：声能量在地下传播的动态可以反映地下介质的属性。地下水工作中使用的地震法通常考察纵波在不同密度的地质界面上产生的折射作用；相对而言，石油勘探中使用的地震法通常考察纵波的反射作用。实际工作中，地震法常常被用来勘察松散层和基岩的界面。