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航空地球物理勘探

標籤:勘察技術工程應用地球物理

航空地球物理勘探aerogeophysical prospecting~aapor'eo 簡稱航空物探,是物探方法的—種。它是通過飛機上裝備的專用物探儀器在航行過程中探測各種地球物理場的變化,研究和尋找地下地質構造和礦產的一種物探方法。

1介紹

發展情況
運用飛機(或其他飛行器)裝載物探儀器在飛行中進行地球物理勘探,簡稱航空物探。它的優點是短時間內能在大面積地區上(包括地面難以通行的地區,如沙漠、森林、海洋、高山區等)進行連續的測量,在許多情況下,經濟效益高、地質效果好。缺點是受飛機性能的限制,有些地區難以保證必須的低飛高度;並且需要有導航、定位設備,否則不能把空中測得的數據與地面位置聯繫起來,詳細勘查的精度在很大程度上取決於定位的精確度。
航空物探開始於20世紀30年代。1936年,蘇聯用旋轉線圈感應式航磁儀進行航空物探,靈敏度約達100納特。第二次世界大戰中,美國發明了靈敏度近1納特的磁通門式航空磁力儀,在海上偵察敵國的潛艇,1946年開始用於地質勘探。1948年,加拿大首先試驗航空放射性法成功,美國和英國同年也完成了類似的試驗。1950年,第一台航空電磁儀在加拿大試用成功。1955年,瑞典和美國相繼試驗成功新類型的航空電磁儀,各種航空物探方法相繼迅速發展。中國航空物探開始於1953年,首先應用航空磁法,以後陸續增加了航空放射性等方法,不斷有新的進展。航空物探綜合站現已進行工作。(見彩圖)

2方法

航空放射性法
航空物探中應用較早的一種方法,簡稱航放。用它直接普查放射性礦藏的效果是顯著的。
應用最多的儀器,是閃爍式γ能譜儀和多道能譜儀(見放射性勘探)。應用較廣的是四道能譜儀。它所測的元素和特徵譜線是:鉀道40K-1.46 MeV,鈾道214Bi-1.76 MeV,釷道208Th-2.62 MeV,總計數道0.4-3MeV。還有測五道、六道的。為了使每道都能有足夠的靈敏度,晶體體積必須足夠大,例如30000立方厘米或更大,從而使測量道能增加到500道以上,並且有微處理機安排分道取樣和數據收錄。  航放用於找尋放射性礦藏、含放射性礦物的非放射性礦和地質製圖。  找各种放射性礦  用航空放射性法找尋各類型鈾礦、鈾-釷礦、釷礦、釷-稀土礦的效果是顯著的。由於放射性強度在空氣中隨高度按指數衰減,因此要求飛機低飛,航測的有效高度與儀器的靈敏度(晶體的大小)和航速(必需的響應時間)有關,飛行高度一般要求在幾十至一百多米。  找非放射性礦  有些非放射性礦體含有某些放射性礦物,可根據航放異常找到它們。例如:稀土、稀有金屬,金、銀、鎢、錫、鋁、鋁土、汞、磷灰石、磷塊岩、多金屬、油頁岩等。金伯利岩上放射性強度低,航放可幫助分辨航磁異常。  地質製圖  按γ輻射的強度只能分辨少數幾種岩石。而γ能譜的數據經過各種改正和換算以後,可以得出地表物質中幾种放射性物質(鉀、鈾、釷)的百分比含量,從而可分辨各種岩石和進行地質製圖。因為迄今發現的有工業價值的鈾礦,都在「高鈾區」或其邊緣,用帶大晶體的γ多道能譜儀先以較寬的線距(5~8公里)和較高航高(120~150米)圈出「高鈾區」,它鑒別鈾、釷含量變化的能力可達1~2ppm,然後在最有遠景的地段布置大比例尺普查的航放工作。
硬架式和直升飛機電磁系統
飛機上帶有發射器,發射連續電磁波(一次場),另有接收器,用補償法去掉所接收到的一次場,接收從地面導體感應產生的二次場。一般把發射和接收線圈固定在硬架上,為取得更大的探測深度,二者相距要儘可能遠,因此安裝在飛機的頭尾或機翼的兩端。若用直升飛機,則採用特製的拖吊式大吊艙(長至 9米),在其兩頭安放發射、接收線圈,稱為直升飛機電磁系統,它可在山區作低飛勘探。測量與一次場同相(實)和異相(虛或正交)分量。為提高找礦效果,可同時發射和接收幾種頻率的電磁波。發射線圈和接收線圈有水平的或垂直的,或二者兼有,加上它們不同的組合方式,可以有許多變型,根據不同的探測目標和條件選用。
甚低頻和天然音頻電磁系統
甚低頻 (VLF)和天然音頻電磁系統 (AFMAG)  
飛機不帶發射裝置,只帶接收裝置,稱為被動式系統,是用世界各地的甚低頻(超長波)導航台或遠處雷電作為一次場源。也有用長波台或廣播電台的長波和中波系統的。因所測參數不同,可分為電相位、無線電相位、測磁等方法。這種電磁系統的成本最低,但它對不大的良導體(礦體)的反映時常比對大塊的導體(如含水的斷裂帶、電阻率低的岩石)的反映弱,所以通常只作為找礦的輔助手段,或用於找水和地質製圖。由於電磁波的趨膚效應,甚低頻所能反映的只是地表下數十米內的電磁性差異,中波反映的只幾米。天電法則因天電的規律較複雜,使用受到限制,應用不廣泛。
超導電磁系統
一個線圈既作發射用又作接收用。二次場的響應表現為線圈電阻的微弱變化。這種微弱變化只有在線圈本身處於超導狀態而電阻很小時才有可能被檢測出來。它可以避免上述各種發射和接收線圈間的許多複雜關係,且電耗小。但超低溫技術複雜,還處於試驗階段。
航空重力法
航空重力測量從1957年開始試驗以來,遇到了許多困難。首先要克服運動著的飛機所產生的擾動,這種擾動的加速度可以比有意義的重力異常值大10萬甚至 100萬倍。其次要作厄缶效應改正(即飛機繞地球飛行時產生的離心力的變化)。這種厄缶效應與飛行速度、航向和所處緯度位置有關。例如,在中緯度地區,當飛行速度為300公里/小時時,東西向飛行的厄缶改正值約1000毫伽,南北向飛行的厄缶改正值約130毫伽。因此航空重力法的觀測精度不高,而成本較高,除非很特殊的情況,一般還不能大面積應用。半航空的方法是較易實現的,一般將海底重力儀用直升飛機懸挂在選定的測點上,將重力儀吊落到地面進行讀數。在海濱、湖濱、沼澤地區試用已有成效,將來也可望在浩瀚的沙漠地區應用。
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