我国海洋地球物理探测技术发展现状及展望

海洋地球物理场是一个四维的动态复杂变化系统,涉及多物理场、多界面和多尺度问题,受内外因素的共同制约.基于海洋地球物理场特征,海洋地球物理探测是揭示地球内部构造与性质的重要技术手段.通过回顾国内外海洋科学研究历史以及海洋地球物理探测技术的发展历程,对我国海洋地球物理探测技术发展进行了分析,现今的技术发展受科技进步驱动,反映国家与时代发展的需求.探讨了技术发展与需求之间的关系,依据各种地球物理探测手段及其探测平台的特点,提出了以下技术展望:优化传统的海洋地球物理勘探技术;加速并完善多样式探测平台的建设和科学载荷的研究;构建"空-天-海-潜"海洋地球物理立体探测体系;海洋地球物理探测技术与"大数据"和"人工智能"等技术深度融合.     

资源与环境地球物理的前沿问题综述

2016年6月在北京召开了第七届环境与工程地球物理国际会议.会议的主题是地球物理与资源环境,会议论文涉及工程、环境、生态、水资源和灾害等领域的地球物理方法、技术和仪器等方面的最新成果与新进展,以及地球物理方法技术在重大工程中的新近应用成果,反映出国内外环境与工程探测领域的发展动态.结合本次会议,提出该学科主要前沿问题是:地球物理高端装备研发、地球物理大深度探测问题、矿区环境下的强噪声去除问题以及地下目标体的精细探测问题等.     

《中国地壳上地幔地球物理探测成果》一书评介

地壳上地幔探测是地球物理学的基楚工作,为了较全面系统地反映我国地壳上地幔地球物理探测成果,国家地震局组织多年从事地壳上地幔地球物理探测研究工作的专家和科技工作者编写了《中国地壳上地幔地球物理探测成果》一书。目前该书已由地震出版社出版。     

国家地球物理基础设施：意义和任务

本文简要阐述了国家层面的基础设施对地球物理学科发展的重要性，讨论了国家地球物理基础设施的建设和运行在当前时间的紧迫性.指出中国地球物理发展的三个主要任务：基础地球物理探测、基础地球物理检测、基础地球物理数据共享服务.国家层面的地球物理基础设施的建设能够为相关科研机构提供高科技含量的服务.     

大地电磁法在阿苏卫填埋场地下水污染检测的应用研究

城市垃圾填埋引发的地下水污染是一个危及国计民生的大问题，对垃圾填埋场地下水污染状况进行有效探测已成为环境治理工作面临的一项紧迫任务.本文通过应用大地电磁法对阿苏卫垃圾填埋场地下水污染的检测研究，揭示出该地区地下电性结构和地下水污染区的电性特征，并通过引入模糊数学的隶属函数理论，给出了地下水污染划分的量化指标，清晰、直观地显示出阿苏卫垃圾填埋场地下水污染状况.     

海洋地球物理研究与海底探测声学技术的发展

海洋地球物理以物理学的思维与方法研究占地球三分之二面积的海洋系统.20世纪地球科学迅猛发展，它的重大进展是海底扩张说与板块构造说的出现和海底大洋的发现，以及前者所引发的地球科学思想革命，从固定论向活动论的思维转变.海底研究对于20世纪地球科学发展的贡献极为巨大，而海洋地球物理是推动海底科学研究的重要原动力.海洋地球物理在20世纪地球科学的发展中有过辉煌的成就，占有十分重要的地位；在新的21世纪里，海洋地球物理研究仍然保持着前沿科学的地位，继续推动着地球科学的进展.目前的海底探测主要还是依赖于声学探测技术.水下声学定位技术是实现水下探测系统精确定位和海底高精度探测的基础.传统性的海洋地震探测技术是研究海底构造与海洋岩石圈深部结构和寻找海底矿产的主力技术，它近年来无论在海上采集技术还是数据处理技术方面都发展得很快.多波束测深、侧扫声呐测图和海底地层剖面测量等则是近数十年快速发展起来探测海底浅部结构信息的技术.这些技术已经在当代海底科学研究、海底资源勘查、海洋工程和海洋开发，以及海洋军事活动等方面发挥出极其重要的作用.     

我国考古地球物理学的发展

考古地球物理学是一门自然科学与社会科学交叉的边缘学科．从考古地球物理的社会需求及国外考古地球物理发展的状况出发，论述了我国考古地球物理学的发展历程和趋势．详细介绍了我国地球物理工作者结合长江三峡库区故陵楚墓的勘查，对考古地球物理的方法进行了大规模的试验研究，为解决楚故陵是否存在的问题提供了重要依据；也是一个以任务带学科发展的典型事例．     

中国岩石层结构研究的回顾与展望

总结近50年来中国岩石层结构研究的主要成果在全面回顾我国在深部地球物理探测和用天然地震资料进行岩石层结构研究工作的基础上，论述在大陆岩石层结构和地球动力学、强烈地震发生的深部构造环境以及与国民经济有关的深部构造问题等方面的新进展最后，提出这一领域进一步发展的关键问题，并展望前景     

地下工程灾害水源的磁共振探测研究

地面磁共振探测(Surface Magnetic Resonance Sounding,SMRS)是近年来发展起来的一种地球物理新方法,这种在地面直接探测地下介质中氢核丰度的技术,不仅可以用于缺水地区的地下水资源勘查与评价,还可以在地下水引起的堤坝渗漏、滑坡、海水入侵等地质灾害水源的探测预警中发挥独特的作用.本文首次提出了地下磁共振探测方法(Underground Magnetic Resonance Sounding,UMRS),将SMRS方法引入到地下工程领域,实现隧道工程和煤矿开采等地下狭窄空间极端环境的探测.为应用UMRS方法,需要深入研究地下水超前探测理论、准全空间处理与反演方法、旋转多匝小线圈探测模式,强电磁干扰环境自适应噪声压制策略、以及复杂地质环境磁共振与瞬变电磁联合探测关键技术等难题.论文还简要介绍了超导磁探测技术和工程盾构及掘进实时探测等新技术在地下工程生产安全探测预警中的应用前景.     

海底热流探测技术综述

热流探测是一项重要的基础地球物理调查项目,使用探针式热流计测量海底热流是常用的方法.自二十世纪中期以来,先后出现的三种主要的热流计:Bullard型、Ewing型和Lister型,使热流探测的精度和效率有了很大的提高.文中比较详细地介绍了这三种热流计的主要技术特点,分析了我国海底热流探测的现状与不足,并对热流探测技术未来的发展进行了展望.     

我国环境问题与环境地球物理学

从环境和环境问题出发，简述了环境地球物理学的形成过程，并定义环境地球物理学为：应用地球物理学的理论和方法，研究解决环境保护、改善和治理方面问题的一门地球物理分支学科．文章叙述了全球和我国当前的主要环境问题，论述了环境地球物理学在解决这些问题中所起的重要作用；介绍了我国环境地球物理学在研究解决某些环境问题中的应用事例；并在分析我国对环境地球物理的需求以及满足这种需求的能力之后指出，我国环境地球物理工作者必将为我国和世界环境问题的解决及学科的发展做出应有的贡献．     

Troubled waters: Environmental applications of electrical and electromagnetic methods

The relatively new subdiscipline of environmental geophysics has grown enormously in the last five years. The size and diversity of the field, and the associated literature, is such that it is extremely difficult to keep up with even a small portion of the field. Electrical and electromagnetic (E & EM) methods, including ground penetrating radar and time-domain reflectometry, play a central role in environmental geophysics. One reason for the utility of E & EM methods in groundwater studies is the similarity in the way that current flow and fluid flow depend on the connectivity and geometry of the pores in soils and rocks. Another reason is the influence of the pore water quality on the geophysical response. More than any other geophysical technique, E & EM methods are directly affected by the presence of conductive pore fluids in the subsurface, such as leachates from landfill sites and sea water invading a coastal groundwater supply that has been placed under stress because of population expansion. The chloride ion is one of the most electrically active of the naturally-occurring ions, and allows us to detect sea water incursion; leachates from landfill sites contain the by-products of organic decay, such as acetic acid, which are generally less conductive than chloride, but nonetheless enhance the pore water and formation electrical conductivities. Landfill leachate plumes are thus easily mapped. The shallow subsurface electrical and dielectric properties exhibit hysteresis due to seasonal changes in water content; the physical properties will be different for the same degree of saturation, depending on whether the water level is rising or falling. Topographic effects are also important; an empirical correction method works well to remove a background trend in the conductivity due to changes in elevation. Heterogeneity and anisotropy of the electric properties may be related to similar effects in the hydraulic properties. New technology and the adaptation of existing technology has lead to the development of fresh instruments, such as electrode arrays towed across the ground, resistivity logging while drilling, fast-rise time TEM, NMR combined with TEM, electric quadripole, et cetera. The applications of E & EM methods cover a wide range of geographic areas and groundwater problems, but have had particularly wide use for groundwater exploration in arid and semi-arid regions, for mapping and monitoring salt-water incursion in susceptible aquifers, and for mapping and monitoring contaminants.     

探地雷达:浅表地球物理科学技术中的重要工具

探地雷达(GPR)是浅表地球物理科学技术中的一项重要手段.其重要性体现在它的应用广泛性和有效性.在工程检测、环境保护、文物考古、灾害救援、反恐安检、资源勘探、水文水利等科学技术领域中探地雷达都在发挥着其他手段无法取代的重要作用.关于探地雷达发展历史、基本系统及原理、信号处理与成像等方面的综述性文章已经很多.本文将重点评述作为浅表地球物理观测技术重要手段的探地雷达在几个基础地学与工程技术领域中的应用.这些方面包括沙漠中高大沙丘的内部结构与形成机理,永久冻土的现状探测与演化预测,民用基础设施(公路、桥梁、大坝、堤防)内部或地基内空洞及软弱带的检测,以及地震灾害现场生命探测与救援.本文还将用一定篇幅评述探地雷达技术的变异形式(如钻孔雷达、探月雷达).评述将结合观测实例,尤其是在中国大陆的实例.最后将就探地雷达技术现存的问题及发展方向提出个人见解.需要强调的是,尽管本文以探地雷达的科研应用为主题,浅表地球物理科技成果在各个领域的成功应用绝对不可能倚赖任何单一手段或方法.所有成功的实例都证明一定要强调某一方法为主,其他手段为辅,多手段、多方法的有效配合,才有可能最大程度的减小探测结果的非唯一性,提高准确度和精确度.     

环境与工程地球物理的新进展

环境与工程地球物理是地球物理中的一个重要方向,并紧密与社会发展和人们生活各方面相结合,未来将倍受重视．本文在介绍2004年武汉召开的国际环境与工程地球物理学术会议(ICEEG)基础上,阐述了环境与工程地球物理领域的一些新进展和主要发展趋势．并有针对性地介绍了我国环境与工程地球物理现状。     

Quantifying preferential flow in soils: A review of different techniques

Preferential flow (PF) in soil has both environmental and human health implications since it favours contaminant transport to groundwater without interaction with the chemically and biologically reactive upper layer of soil. PF is, however, difficult to measure and quantify. This paper reviews laboratory and field techniques, such as breakthrough curves, dye tracing, and scanning techniques, for evaluating PF in soil at different scales. Advanced technologies, such as scanning techniques, have increased our capability to quantify transport processes within the soil with minimal soil disturbance. Important issues with respect to quantifying PF concern large-scale studies, frozen soil conditions, tracing techniques for particles and gases, a lack of simple mathematical tools for interpreting field data, and the lack of a systematic approach for comparing PF data resulting from different measurement techniques. Also, more research is required to quantify the relative importance of the various PF processes that occur in soil rather than the integrated result of all PF processes in soils.     

Groundwater exploration using integrated geophysical techniques

The integrated approach to solving complicated geological, hydrological and environmental problems is now widely used in geophysics. Among all the geophysical methods, electrical and electromagnetic techniques are the most popular in groundwater exploration due to the close relationship between electrical conductivity and some hydrogeological properties of the aquifer (e.g. porosity, clay content, mineralization of the groundwater and degree of water saturation). Case histories presented here show that by proper combination of different techniques such as conventional direct current (DC) resistivity as well as the more advanced electromagnetic (EM) methods and the most recent nuclear magnetic resonance (NMR) tomography, the reliability of interpretation as compared to that typical for the individual methods can be significantly improved.     

环境与工程地球物理的发展趋势

2006年6月在武汉召开了第二届环境与工程地球物理国际会议.会议围绕近年来兴起的近地表探测问题展开,涉及方法原理、仪器采集、资料处理等各个环节,反映出国内外环境与工程探测领域的若干前沿热点和发展动态.结合本次会议,可以看出该学科主要趋势为：应用领域不断扩宽,方法技术灵活多样,重视基础理论研究,开发新型（特种）仪器,通过高精度测量、延时测量、先进的数据处理技术和信息技术等手段改善探测质量.我国对环境与工程地球物理有很大的需要,应根据我国实际情况,吸收国外先进经验,积极开展自主创新.     

国外勘查地球物理工作现状和发展趋势

概略介绍了国外勘查地球物理工作的现状和某些发展趋势,其中着重介绍利用地球物理方法进行区域地质调查和地壳、上地幔调查、寻找深部隐伏矿床、计算矿产储量和研究环境地质问题.还提到勘查地球物理方法技术的重大进展.在介绍现状的同时,力图指出勘查地球物理的一些新的应用领域、新的方法技术和发展思路.     

The Basic Principles and Recommendations for the Assessment and Mapping of the Degree of Groundwater Protection against Pollution

It is shown that the interaction between subsurface hydrosphere and other environmental components and the possible extent of its pollution through these components can be characterized by the degree of groundwater protection against pollution and can be represented on appropriate maps based on simple model estimates of pollutant movement through the lithosphere serving as a protection zone. The principles and methods used in evaluating and different-scale mapping of groundwater protection degree and their vulnerability with respect to pollutants with different toxicity are discussed.