Địa vật lý cận bề mặt và môi trường

Địa vật lý cận bề mặt điều chỉnh các phương pháp thăm dò để khảo sát lớp đất nông, lập bản đồ nước ngầm, ô nhiễm, các cấu trúc bị chôn vùi và điều kiện mặt đất cho các vấn đề kỹ thuật, môi trường và khảo cổ học.

Definition

Địa vật lý cận bề mặt và môi trường là việc áp dụng các phương pháp khảo sát địa vật lý vào lớp đất nông để đặc trưng hóa điều kiện mặt đất, nước ngầm, ô nhiễm và các đặc điểm bị chôn vùi cho các mục đích môi trường, kỹ thuật và khảo cổ học.

Scope

Chủ đề này bao gồm việc áp dụng các phương pháp địa vật lý cho vài chục mét trên cùng của mặt đất: radar xuyên đất, phương pháp địa chấn nông khúc xạ và sóng mặt, chụp cắt lớp điện trở suất, cảm ứng điện từ, và vi trọng lực và từ trường với độ phân giải cao. Nó đề cập đến việc sử dụng chúng để lập bản đồ nước ngầm và ô nhiễm, đặc trưng hóa địa điểm địa kỹ thuật, phát hiện các lỗ rỗng, tiện ích và vật liệu nổ chưa nổ, và thăm dò khảo cổ học. Trọng tâm là điều tra không xâm lấn, độ phân giải cao của lớp đất nông cho các mục đích môi trường và kỹ thuật.

Core questions

• Những phương pháp địa vật lý nào phù hợp để tạo ảnh nông độ phân giải cao?
• Radar xuyên đất được sử dụng như thế nào để lập bản đồ cấu trúc và vật thể nông?
• Nước ngầm và ô nhiễm được lập bản đồ địa vật lý như thế nào?
• Địa vật lý cận bề mặt hỗ trợ kỹ thuật và khảo cổ học như thế nào?

Key concepts

• Radar xuyên đất
• Phương pháp địa chấn nông khúc xạ và sóng mặt
• Chụp cắt lớp điện trở suất
• Lập bản đồ cảm ứng điện từ
• Đặc trưng hóa địa điểm không xâm lấn

Key theories

Tạo ảnh bằng radar xuyên đất

Các xung điện từ tần số cao phản xạ từ các tương phản nông trong các đặc tính điện môi, do đó radar xuyên đất tạo ra các hồ sơ độ phân giải cao của các lớp đất, mực nước ngầm, tiện ích bị chôn vùi, lỗ rỗng và các đặc điểm khảo cổ học trong đất có độ dẫn điện thấp.

Các phương pháp nông tích hợp

Vì mỗi phương pháp nông phản ứng với một đặc tính khác nhau và bị giới hạn bởi điều kiện địa điểm, các cuộc điều tra cận bề mặt kết hợp các khảo sát địa chấn, điện, điện từ và radar để đặc trưng hóa lớp đất dưới bề mặt một cách đáng tin cậy và không xâm lấn.

Mechanisms

Các mục tiêu nông như mực nước ngầm, các vệt ô nhiễm, đá gốc, lỗ rỗng và các vật thể bị chôn vùi tạo ra sự tương phản về vận tốc địa chấn, điện trở suất, hằng số điện môi hoặc mật độ; các phương pháp cận bề mặt phát hiện những điều này với độ phân giải cao bằng cách sử dụng bước sóng ngắn, khoảng cách trạm gần và triển khai trên bề mặt hoặc gần bề mặt, đánh đổi độ sâu xuyên thấu để lấy chi tiết tinh vi cần thiết trong công việc kỹ thuật và môi trường.

Clinical relevance

Địa vật lý cận bề mặt là nền tảng cho việc đánh giá tài nguyên nước ngầm và giám sát ô nhiễm, điều tra địa kỹ thuật cho xây dựng, phát hiện các mối nguy hiểm và tiện ích bị chôn vùi, và khảo sát khảo cổ học không phá hủy, làm cho nó trở thành một công cụ quan trọng để bảo vệ môi trường và cơ sở hạ tầng.

History

Các ứng dụng nông của điện trở suất và địa chấn khúc xạ có từ đầu và giữa thế kỷ 20, nhưng địa vật lý cận bề mặt đã mở rộng đáng kể từ những năm 1980 với radar xuyên đất giá cả phải chăng, hình ảnh điện trở suất đa kênh và nhu cầu ngày càng tăng về môi trường và kỹ thuật đối với điều tra địa điểm không xâm lấn.

Key figures

• John Reynolds
• Mark Everett
• Philip Kearey

Seminal works

• reynolds2011
• everett2013
• kearey2002

Frequently asked questions

Radar xuyên đất được sử dụng để làm gì?

Nó gửi các xung radar vào lòng đất và ghi lại các phản xạ từ các đặc điểm nông, tạo ra các hình ảnh độ phân giải cao được sử dụng để định vị các đường ống và cáp bị chôn vùi, lập bản đồ các lớp đất và mực nước ngầm, tìm các lỗ rỗng và mộ, và khảo sát các địa điểm khảo cổ mà không cần đào bới.

Địa vật lý cận bề mặt khác với thăm dò dầu hoặc khoáng sản như thế nào?

Nó nhắm mục tiêu vào vài chục mét nông nhất thay vì các bể chứa sâu, vì vậy nó ưu tiên các phương pháp di động, độ phân giải cao và chấp nhận độ sâu xuyên thấu hạn chế; các mục tiêu của nó thường là môi trường, kỹ thuật và khảo cổ học thay vì khám phá các nguồn năng lượng hoặc khoáng sản sâu.