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什麼是地球物理勘探技術？
所謂的物理勘探，即物探，是為了測量地層物理量（如：速度、密度、電阻率等等），結合已知地質資料進行分析研究，達到推斷地質狀況的目的。
相比之下，通過地層的化學特性進行測量的，就是化探。打個比方，就像在醫院裡，檢驗科做X光、B超、核磁共振這些檢測，就是物探方法，而血檢和病理分析就是化探方法。
物理檢驗方法確定病灶位置，但是無法確認病灶的生理組織特性，而血檢和病理檢測分析，就能給出所有的指標的精確的值，以及組織特性。病人去醫院看病，醫生初步問診後，通常會選擇「物探」方法，然後再去做「化探」，因為物探簡單、快速、對病人無損害，也不會干擾病變組織。待精確確定病灶位置後，再進行病理檢測分析，進行精準定量檢測。
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物探技術的應用有哪些？
物探技術發展了近百年了，在礦產資源勘察和地勘領域，使用十分廣泛也很成熟。主要的方法有：電法、磁法、重力、地震和放射五大方法。我們把物探技術應用到環境工程領域，技術手段可以借鑑，但是對測量目標的理解卻是安全不同的，從測量維度、解析度、地層連續性等方面，都截然不同，因此無法簡單複製，需要做很多適用性的研究和開發。
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土壤及地下水汙染調查中常用的地球物理方法有哪些？
做土壤和地下水調查，我們常用的三把刀是：電阻率法（ERT，電阻率斷層掃描，類似於CT），探地雷達（GPR，類似於B超）和感應電磁（EM，類似於血氧儀和血壓計）
三種手段也各有長處和適用性，我們會根據場地的實際情況，儘量選擇至少2種方法做，既取各方法所長，也是為了不同方法的結果能相互印證，保證檢測結果的準確性。
這是電阻率法的測線布設，在測試斷面上布設一排電極，電極插入土壤中20-30cm即可。
電阻率法的優勢在於垂直斷面的測量，並且深度可達100米甚至更深。
這是感應電磁法（EM），測量電導率在場地平面的分布。測試效率很高，但是深度有限，只能到15-20米，並且對幹擾和噪聲很敏感。
這是探地雷達，通過測量地層的介電常數，確定不同介質的界面。測試效率也很高，但是深度也只能到5-10米，並且對數據處理和解讀的要求較高。
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電阻率和物理探勘又有什麼聯繫呢？通過電阻率怎麼去判斷性質呢？
我們腳底下的各種地層材料，一般來說，電阻率都會有差異，而同一種巖性的材料，含水率、溫度、是否被汙染等，也都會影響其電阻率，因此情況是很複雜的，這也是電阻率法和其他物探方法，無法定量的原因。
但是穩定的地層，是有一定的連續性的。如果不連續，通常也會表現為電阻率的不連續，因此我們可以藉助電阻率參數去探測地層的連續性以及不連續的異常（異常、異常，重要的事情講三遍哈！）在哪裡，並且需要去解釋這個異常。
有些專家會較真，說存在不同巖性但是電阻率完全相同的情況。不可否認，這種情況是存在的，但是概率極低。而且物探技術本身的一大挑戰，就是要去處理「多解性」的問題，所以我們需要「正演」、也需要「反演」進行印證；我們還會儘量用不同方法、多參數地去檢測，從而提高結論的準確性。
例如，有條件的情況下，我們會用電阻率法（看電阻率），再用雷達去推（看介電常數），也會用激電方法（看極化率）等等。
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電阻率法的基本原理是什麼呢？
電阻率法的基本原理，是下面的這個圖和公示：
就是傳統的四極法，也叫電阻率測深。即一對發射電極（我們成為AB極，圖上和國外通常稱為C1和C2極）向地下發射一個穩定的直流電流，同時通過中間布設的接收電極（我們成為MN極，圖上和國外稱為P1和P2極）測量兩點之間的電位差，最後通過下面的公式，計算出一個視電阻率值。
公式中的K值，和四個電極的位置有關，也有一個公式。而測量後計算出來的視電阻率值，反應的是P1和P2電極正中間往下一定深度位置的電阻率值，深度是C1到C2電極距離的1/2~1/6.
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電阻率成像又是怎麼樣生成的呢？
基於這個基本裝置和原理，我們只需要把這四個電極放到不同的位置、調整他們的間距，就能獲得不同位置、不同深度位置的巖性的電阻率值。如果測量的點（就比如是：像素）足夠密集，就能精準地刻畫地下地層的電阻率斷面圖，即tomograph。
實際測試過程中，不停地挪電極，我們叫做跑極。測試很快，但是跑極很慢，因此效率很低，所以我們發展了一次布設所有電極後，通過智能交換和開關裝置，進行連續自動測量的系統。
這就是我們所說的，高密度電阻率法（ERT，Electrical resistivity tomography），也叫電阻率斷層掃描。
目前除了少數要求深度過千米的測試之外，大部分場景用高密度電法（ERT）就夠了。一次布極測量一個斷面，幾千甚至上萬個點（像素），通常2-3個小時就完成了，效率很高。
通過這樣的方法就能夠得到如下圖所示的「擬斷面圖」，我們這裡直接測出來的， 是視電阻率，所以我們稱之為「擬斷面」，經過反演計算還獲得實際的電阻率後，就能得到電阻率剖面圖。
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通過電阻率方法做過哪些測試呢？
方法的基本原理就是這樣，結合不同的測試場景，我們開發出來了各種測試手段和電極排列（Array），比如跨孔測試，水上測試等一系列應用比如：農藥灌溉測試體量及不同時間的灌藥變化、測量垃圾填埋場的體量、管線洩漏檢測等
以下介紹一下我們做過的案例及測試方法：
我們用二維的ERT，要求三維的，我們用三維的ERT，有井的，我們用井下裝置，要求測兩口井之間的，我們用井下跨孔裝置，等等
比如，這種就是井下和跨孔的，不僅需要特殊的電纜系統，還需要特定的電極選定方式，也就是Array。
水上測試：
這是水面連續測量，等等，有很多不同的方式；
ERT方法非常好用，在很多應用場景，可以提供非常有價值的資料。
例如，這是在冶煉廠罐區旁邊測到的一組數據，可見地層2-6米深處，與多處不連續的烴類汙染羽。
這是在垃圾填埋場測到的一個斷面，可見填埋垃圾（低阻）和最下面背景地層之間的差異，其分層結構非常清晰。
跨孔裝置灌藥：
這是使用跨孔裝置測量的，修復場地灌注井藥劑灌注前後，地層電阻率演變的一個成果。
管線洩漏：
管線中有介質侵入地層後，一定會導致被汙染區域的電性，和背景地層之間越來越明顯的差異。所以根據介質的電阻率特性以及地層的電阻率斷面圖，可以判斷管線洩漏的位置。
未完待續......
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