物探技术赋能基岩填图：提升勘察效率与精度

描述

基岩是指坚硬、致密的岩石，通常位于砂、冰碛物等松散表层物质之下，有时也会以露头形式出现在地表之上。基岩顶面（岩石露头顶部）的埋深差异极大，可从 0m（地表露头）到数百米不等；同时，基岩的地形形态与质地质量也存在显著差别。

对基岩的认知，对人类在地球上开展各类活动具有重要意义。其中，基岩的埋深及属性信息，更是以下领域的核心基础：

· 基础设施建设：可为建筑、桥梁、公路、铁路、机场等工程的安全稳定施工提供保障。除安全层面外，若未能准确探明基岩的埋深或质量，不仅可能导致工程成本大幅增加，还会造成严重的工期延误。

· 地下工程开发：包括在基岩内部修建隧道，或建造各类地下储库（如储存设施、水井等）。

· 资源开采：涵盖铁、铜、金等矿产资源，以及砂石骨料、煤炭、石油、天然气等化石能源的开采作业。

· 地下水资源研究：用于探明基岩地层中的地下水含水层特征，例如多孔砂岩或裂隙性结晶岩中的含水层分布与性质。

· 雨水管理规划：随着气候变化与降水量增加，基岩勘察可辅助划定适用于雨水管理的区域。

· 水文与环境分析：通过绘制基岩相关路径，为地下水流动及污染物迁移规律的分析提供依据。

目前，多数基岩勘察依赖挖掘或钻探等传统方法。但随着 3D 设计工具在基础设施建设、资源勘探等项目中的应用日益广泛，对勘察数据覆盖范围的需求不断提升。若仅依靠传统侵入式方法满足这一需求，成本将极为高昂；此外，如今地下空间的利用愈发密集，挖掘与钻探作业有时还会面临较大的环境风险与社会争议，因此这类方法的适用性逐渐受限。相比之下，各类地球物理探测技术能够助力构建更全面的基岩状况图景，成为当前基岩勘察领域的重要发展方向。

解决方案

Guideline Geo 拥有种类丰富的地球物理探测技术，能够解决引发各类基岩填图需求的常见问题。这些技术以无损、高成本效益的方式，助力人们更深入地了解地质条件，相比钻探、挖掘等传统的、离散的逐点岩土工程勘察方法，可实现更广泛的数据覆盖。

表 1 列出了最常见的基岩应用场景，以及适用于这些场景勘察的各类地球物理技术。其中，Guideline Geo 为基岩勘察提供了包括探地雷达、电阻率法、地震勘探法和瞬变电磁法（TEM）在内的多种解决方案。需注意的是，所有解决方案输出的数据均包含位置信息（XY 坐标）、深度信息（Z 坐标），并关联基岩埋深等其他参数 —— 这类数据可轻松导入GIS或CAD软件中使用。

利用探地雷达进行基岩填图

探地雷达适用于：

· 基岩面探测

· 基岩表面地形测绘

· 基岩内部洞穴探查

· 基岩中的裂隙探测（从地表、钻孔内，或隧道内部如洞壁和洞顶等位置开展）

Guideline Geo 为基岩相关应用提供了多种探地雷达解决方案，其中最常用的是 MALÅ GX系列和 MALÅ ProEx系列。针对采集到的数据，可根据具体应用场景，使用不同的软件包进行处理与解译，适用的软件包括 Reflexw和 GPR-Slice等。

利用电阻率法进行基岩填图

电阻率法适用于：

· 基岩埋深探测

· 基岩地形测绘

· 断裂与断层带识别

· 洞穴探测与填图

· 矿石/矿床探测

· 岩性或基岩类型及变化识别

利用地震勘探法进行基岩填图

地震勘探法适用于：

· 基岩埋深探测

· 基岩地形测绘

· 断裂与断层带识别

· 洞穴探测与填图

· 岩性或基岩类型及变化识别

· （基岩）力学（工程）参数测定

Guideline Geo 旗下的 ABEM Terraloc 系列产品具备极强的通用性，可通过配置满足几乎所有类型的地震数据采集需求；选择时仅需根据实际所需的测量通道数量，确定系统规模即可。此外，Guideline Geo 还提供种类丰富的第三方数据处理软件包，能够确保为您的特定应用场景找到最适配的解决方案。

利用瞬变电磁法进行基岩填图

瞬变电磁法（TEM）适用于：

· 基岩埋深探测

· 粗略基岩地形测绘

· 矿石 / 矿床探测

· 基岩类型及变化识别

Guideline Geo 提供的瞬变电磁法（TEM）解决方案具备可扩展性，能够通过配置定制化的软硬件组合，满足每位客户特定的勘察需求。

不同的硬件选项主要决定了系统的探测深度能力，这一能力取决于设备功率与线圈尺寸；同时，硬件还会影响现场作业的便捷性，例如部分硬件配备了机载自动数据处理与反演等功能，可提升现场工作效率。

软件方面，既有操作直观、处理快速的基础版软件 —— 仅支持一维数据的处理、分析与解译；也可配置进阶版软件，能够在一维、二维及三维空间内，实现瞬变电磁法数据及其他各类数据集的高级数据处理与可视化呈现。

应使用何种方法与技术？

要确定某个项目的合适解决方案，需考虑诸多因素，以下是其中一些核心要点：

· 探地雷达适合在非导电环境中使用（比如不含黏性土壤的地方），探测深度大约能到 30-50 米。

· 瞬变电磁法（TEM）在城市区域不适用，因为城市里有很多会干扰电磁信号的源头。

· 瞬变电磁法（TEM）适合深层探测（深度超过 500 米）：在这类场景下，电阻率法和地震勘探法可能会受限制 —— 比如场地难以进入、设备功率不够，或者整体勘探操作起来不现实。

· 电阻率法需要通过某种电极实现 “电接触”：但如果勘探环境里全是裸露的岩石或沥青，布设电极不仅困难，还很费时间。

· 如果要采用主动式地震勘探法（和 “被动式” 相对），得重点考虑 “震源” 的问题：震源的能量必须足够强，才能让信号传到目标深度并反射回来；而且，怎么设置震源还可能受法律法规或环境要求的限制。

· 做大范围初步勘探时，用瞬变电磁法（TEM）或垂直电测深法（VES）通常就够了；但如果需要更精细的结果，探地雷达（GPR）、高密度电阻率法（ERT）和地震勘探法是更好的选择。

· 地震勘探法能对地质体的 “强度” 和 “稳定性” 做出定量评估（也就是能算出具体数值，不是只靠定性判断）。

· 瞬变电磁法（TEM）不太擅长区分 “高电阻地质单元”：这种方法对导电性强的地层单元，探测效果会更好。

· 相比二维勘探法，一维勘探法（比如垂直电测深法 VES、瞬变电磁法 TEM、垂直地震剖面法 VSP）不适合识别 “受限制的地质体”—— 比如断裂带、侵入体。因为二维方法能提供地质体在 “横向”（水平方向）的细节，一维方法做不到这一点。

方法组合

由于覆盖层条件、基岩的物理分布状况或所需信息的详细程度不同，将多种地球物理方法结合使用，往往能更清晰、全面地呈现基岩情况，带来更好的勘探效果。具体例子如下：

· 若项目涉及的地理区域较广：在有冰碛物和砂土分布的高地地区，使用探地雷达效率更高；而在黏土和粉土占比高的低地地区，采用电阻率法进行勘探，成功率通常会更高。

· 当主要勘探方法（如高密度电阻率法或地震勘探法）无法探测到过深的基岩时，在这些区域补充使用瞬变电磁法进行测深，可能会起到很好的辅助作用，帮助获取更深层的基岩信息。

· 探地雷达能清晰呈现地层细节，明确不同地质单元之间的分界面位置；但如果要进一步判断这些地质单元由何种物质构成，就需要结合能提供更量化结果的方法（如电阻率法或地震折射法），这类方法的数据能为物质成分的解读提供有力支持。