黃河口沉積物動力學與地質災害
❶ 賈永剛的發表論文
單紅仙，劉曉磊，賈永剛（通訊作者），鄭傑文. 黃河口沉積物固結過程電阻率監測研究. 岩土工程學報，待刊
楊秀娟，賈永剛，單紅仙，吳? 瓊，劉? 輝，水動力作用對黃河口沉積物強度影響的現場試驗研究，岩土工程學報，2010，32（4）：
常方強，賈永剛，郭秀軍等，黃河口粉土液化過程的現場振動試驗研究，岩土工程學報，2009，31（4）：609~616
常方強，賈永剛，塗帆，波浪引起海床土體液化的概率研究，水利學報，2009，40（4）：449-456
常方強，賈永剛，張建等，黃河水下三角洲硬殼層特徵及其液化過程研究，工程地質學報，2009，，17（3）：349~356
常方強，賈永剛（通訊作者），常方偉，波浪作用下黃河口埕島海域海床非均勻液化研究，華東師范大學學報，2008全國博士生學術論壇（河口海岸方向），2009，3：83-89
常方強，賈永剛（通訊作者）. 黃河口埕島海域土性特徵的統計分析. 海洋地質與第四紀地質，2009，28（6）：35~39
張衍濤，常方強，孟祥梅，張建，賈永剛（通訊作者），黃河口埕島海域表層沉積物土性的區域變化及其機理分析，海洋科學進展，2009，27（3）：351-357
單紅仙，鄭傑文，賈永剛（通訊作者），張民生，劉曉磊. 黃河口粉質土沉積物侵蝕性動態變化試驗研究. 海洋學報，2009，31（4）：112~119
楊秀娟，賈永剛（通訊作者），劉紅軍，單紅仙. 黃河三角洲沉積物超固結特徵及其成因. 海洋地質與第四紀地質，29（5）：30~34
常方強，賈永剛（通訊作者），黃河水下三角洲海底管線差異沉降的安全性分析，中國海洋大學學報，2009,39(2)：281-284
楊秀娟，賈永剛（通訊作者）. 黃河三角洲粉質土前期固結壓力的探討. 華東師范大學（自然版），2009，（3）：146~152
常方強，塗帆，賈永剛，城市主幹道軟基處理的現場試驗研究，華僑大學學報，2009
陳友媛，趙文娟，賈永剛，許國輝，黏粒和有機體對黃河口潮間帶沉積物微團聚體的影響，海洋地質與第四紀地質，2009，29（1）：31-38
陳友媛，高麗，劉紅軍，許國輝，賈永剛，生物洞穴對黃河口土樣擾動試驗研究，中國海洋大學學報，2009，39（6）：1295-1300
郎印海，賈永剛，劉宗峰，高振會，王鑫平，黃河口水中多環芳烴（PAHs）的季節分布特徵及來源分析，中國海洋大學學報，2008，38（4）：640-646
侯曉東，郭秀軍，賈永剛，孟慶生，基於探地雷達回波信號獲取土壤中污染物含量的研究進展，地球物理學進展，2008，23（3）：962-968
賈永剛，侯曉東，郭秀軍，單紅仙，利用探地雷達確定土中污染物含量的研究，湖南大學學報，2008，35（11）：50-56
常方強，賈永剛，孟祥梅等，波浪引起埕島海域海床液化程度分區，海洋地質與第四紀地質，2008. 28(2)：37-43
常方強，孟祥梅，劉景昆，何峰，賈永剛，黃河口埕島海域土性特徵的統計分析，海洋地質與第四紀，2008，28（6）：35-42
張建，常方強，賈永剛，黃河水下三角洲海底管道沉降量確定方法研究，海岸工程，2008.27（3）：39-46
賈永剛，常方強，孟祥梅等，黃河口埕島海域海床波致液化模糊綜合評判，《工程地質學報》第八屆全國工程地質大會，2008
楊秀娟，賈永剛，遠航，張建，張衍濤，馮春健，黃河口裸置管線對海床土影響范圍實例研究，海洋地質與第四紀地質，2008，28（6）：27-33
黃河口海底裸置管線對海床土強度影響實例研究，楊秀娟，賈永剛，遠航，張建，張衍濤，馮春健，海岸工程，2008，28（6）27-34
單紅仙，劉濤，陳友媛，賈永剛，波浪載荷導致黃河口潮坪沉積物垂向運移現場觀測研究，工程地質學報，2008(16):216-222
戴茜、單紅仙、孟祥梅、夏欣、崔文林、賈永剛（通訊作者），基於電阻率測定海水懸沙含量試驗研究，海洋學報，2008，30（5）：137-142
常方強，塗帆，賈永剛，Verhulst模型在預測軟基路堤沉降中的應用，岩石力學與工程學報，2007.26增1：3122-3126
單紅仙、秦昊、賈永剛，黃河三角洲堤前泥沙起動現場觀測研究，中國海洋大學學報，2007（37）5：825－828
陳友媛、劉道彬、賈永剛、劉紅軍、劉小麗，生物活動對黃河口潮灘表層沉積物擾動作用的研究，中國海洋大學學報，2007（37）5：829－833
許國輝、尹曉慧、王秀海，淺表土體強度對黃河水下三角洲微地貌形成的控製作用，中國海洋大學學報，2007（37）4：657-662
賈永剛，董好剛，單紅仙，劉小麗，許國輝，黃河口海床硬殼成因機制研究，岩土力學，2007，28（10）：2029－2035
陳友媛，劉紅軍，賈永剛，循環荷載作用下海床結構性土的液化滲流機理定性研究，岩土力學，2007（28）8：1631-1635
張建民，單紅仙，賈永剛，劉紅軍，許國輝, 黃河口快速沉積海床土在波浪和潮波作用下的孔壓響應及固結過程試驗研究, 岩石力學與工程學報，2007（28）7：1369-1375
郭秀軍，張志闊，賈永剛，黃河口粉土的電性特徵及其工程地質意義，岩土力學，2007，28（3）：593－598
賈永剛 欒海晶，振動導致黃河口粉質土物理力學指標與起動流速的變化，岩土力學，2007，28（6）：1123－1128
鄭琳，崔文林，賈永剛，海洋傾倒導致生態環境變化實例研究，海洋環境科學，2007, 26(5):413-417
紀大偉、楊建強、高振會、賈永剛，萊州灣西部海域枯水期富營養化研究，海洋環境科學，2007, 26(5):427-430
張珂，賈永剛，劉正銀，黃河三角洲地區地基承載力的確定，岩土力學，2007（28）2：0420-0422
劉小麗，劉紅軍，賈永剛，黃河三角洲飽和粉土層地震液化判別方法及液化特徵研究，岩石力學與工程學報，2007(26)增1：1－7
馮玉岩，郭秀軍，賈永剛，魏麗，郭健，黃河口粉土層震動響應過程的電性變化反映，岩石力學與工程學報，2007(26)增1：3271-3276
孟慶生，楚賢峰，郭秀軍，高解析度數據處理技術在近海工程地震勘探中的應用，地球物理學進展，2007（22）3：1006-1010
馬志傑，孟慶生，賈永剛，循環荷載作用下黃河口海床土的動力響應數值模擬研究，中國水運，2007（7）4：68-70
顧瑩瑩，高孟春，賈永剛，王延敦，李丹，海綿鐵還原水中硝酸鹽的初步研究，環境污染治理技術與設備，2006，22（7）：1－4
董好剛，張衛明，賈永剛，循環荷載導致黃河口粉質土成分結構變異研究，海洋地質與第四紀，2006，26（3）：133－141
劉紅軍，張民生，賈永剛，波浪導致的海床穩定性分析，岩土力學，2006，27（6）：986－990
賈永剛，楊秀娟，安英傑，透水與隔水夾層對粉質土液化影響試驗研究，工程地質學報,2006,14(1):52-59
單紅仙，張建民，賈永剛，黃河口快速沉積海床土固結過程研究，岩石力學與工程學報，2006，25（8）：1676－1682
單紅仙， 段兆臣， 劉正銀， 賈永剛，黃河口潮坪粉質土重復振動液化與效果研究，水利學報,2006,37(1):75-81
周其健 賈永剛 馬德翠，黃河口潮灘粉土體固結非均勻性研究，岩土力學，2006，27（7）：1147－1152
馬安青，單紅仙，賈永剛，陳勇，基於VB的高速公路工程地質信息查詢系統的建立，遙感技術與應用，2006
馬安青，賈永剛，單紅仙，王一謀，基於GIS賀蘭山兩側沙漠邊緣帶近二十年來土地景觀格局變化研究，水土保持通報，2006，25（6）33－39
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賈永剛，賈信遠，方誌海，青島地鐵沿線花崗岩風化規律研究，青島海洋大學學報，1995，Vol.25，No.3，368～374.
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賈永剛，三峽及鄰區上限發震水平預測研究，青島海洋大學學報，1993，Vol.23,增刊，68～75.
賈永剛，三峽及鄰區潛在震源預測，青島海洋大學學報，1992，Vol.22，No.4，90～96.
賈永剛，三峽及鄰區現今構造應力場特徵成因，第四屆全國工程地質大會論文集，北京：海洋出版社，1992，34～38.
賈永剛，沈渭銓，黃河三角洲前緣的短周期內波，L.D.賴特，楊作升，B.D.博恩霍爾德等（譯文），河口沉積動力學研究文集（一）黃河口水下底坡不穩定性，青島：青島海洋大學出版社，1991，125～132.
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薄景山、李同錄、賈永剛，水庫地震研究的回顧與展望，長春地質學院學報(長江三峽工程專集)，1988，54～59.
譚周地、李同錄、劉樹田、賈永剛、薄景山，長江三峽水庫庫首區斷裂壤中汞氣分布特徵及斷裂活動性分析，長春地質學院學報(長江三峽工程專集)，1988，18～24.
❷ 2黃河三角洲鹽漬化嚴重的原因是什麼
1 土地鹽鹼化的地質環境因子
黃河三角洲是1855年黃河自銅瓦廂決口奪大清河改道以來,攜大量泥沙淤海造陸形成的,位於華北地台區濟陽坳陷的東北部,是中、新生代的一個沉降區,在第四系海相沉積物上覆蓋一層河相沉積物,這種二元結構沉積物特性,深刻影響該區土壤積鹽狀況和鹽鹼特性.
2 土地鹽鹼化的物質基礎
大氣降水、黃河水側滲、引黃水、海水侵染和風暴潮侵襲給黃河三角洲帶來大量的水分和鹽分,成為土地鹽鹼化的重要物質基礎.所有進入三角洲地區的水分和鹽分都經過土壤進入地下水系統,抬高了地下水位.由於地勢低平,區域徑流滯緩,在強烈的蒸發作用下,區域土壤向積鹽方向發展.
3 土地鹽鹼化的動力條件
黃河三角洲位於我國東部沿海季風盛行區,多年平均氣溫11.12.6℃,降水量530～630mm,蒸發量1750～2430mm,大氣蒸發可使土壤水分汽化,促使地下水補給土壤水,成為土壤水鹽向上運動的動力條件.黃河三角洲蒸降比達到3.5左右.蒸發量和降水量的比值大於1時,說明土壤水的毛管上升運動超過了重力下行水流的運動,土壤及地下水中的可溶性鹽類隨水流上升蒸發,濃縮、累積於地表.在一般情況下,氣候愈乾旱,蒸發愈強烈,土壤積鹽也愈厲害.
季風氣候最顯著的特點是一年內干濕交替,降水集中.從而引起土壤的季節性積鹽和脫鹽.春季乾旱多風,強烈蒸發,土壤表層鹽分大量積累；到了雨季,鹽分受降水的淋洗,土壤表層發生脫鹽；雨季過後,隨著蒸發的逐漸增強,土壤又開始下一周期的積鹽.從而造成土地鹽鹼化的年內動態變化.
降水不僅年內分配不均,年際變化也很大,平均相對變率為21%～23%,降水最多年為最少年的2.3.5倍,造成了黃河三角洲洪、澇災害頻繁,洪瀝頂托,加重土地鹽鹼化.
4 土地鹽鹼化的社會因子
黃河三角洲土地次生鹽鹼化的主要原因是水土資源的不合理利用導致的區域地下水位的升高,區域地下水位的抬高反過來又加劇了區域生態環境的惡化進程.黃河三角洲土地鹽鹼化的社會因子主要包括：盲目墾荒 粗放經營；植被破壞；灌溉用水浪費嚴重,導致地下水位抬高.
❸ 機構設置與學科結構
中國地質科學院是中國地質調查局直屬的國家公益性科學事業單位，主要開展地球科學知識創新與技術創新研究及國土資源地質調查研究，承擔公益性、基礎性地質工作和戰略性礦產資源勘查評價任務。中國地質科學院幾經改革、調整、發展，成為國家科技創新體系和中央公益性地質調查隊伍的重要組成部分，是國土資源部「科技興地」核心力量和中國地質調查局科技創新研究基地。
中國地質科學院目前由院部、地質研究所、礦產資源研究所、地質力學研究所、水文地質環境地質研究所、地球物理地球化學勘查研究所、岩溶地質研究所、國家地質實驗測試中心等8個事業單位組成，擁有8個部級重點實驗室和6個院級重點開放實驗室；設有研究生部、博士後流動站，擁有2個博士學位授權一級學科點，8個博士學位授予專業和11個碩士學位授予專業。聯合國教科文組織國際岩溶研究中心、中國國際地球科學計劃全國委員會秘書處、世界數據中心中國地質學科數據中心、國際地質科學聯合會地質遺產北京辦公室等國際地學組織與相關機構及中國地質學會、李四光地質科學獎基金會、全國地層委員會掛靠在中國地質科學院。
中國地質科學院通過科技體制改革和學科結構調整，將原有學科整合為5個學科群、25個重點研究領域及5項公益類工作。5個學科群包括：大陸地質與地球動力學、成礦作用和資源評價、地下水資源與表層動力學、地殼變形與地質災害動力學、應用地球化學與地球物理探測及分析測試技術。形成了10個優勢領域：①大陸動力學研究；②地球生命起源和古生物研究；③同位素地質研究；④成礦作用研究與礦產資源評價；⑤地應力測量與地殼穩定性評價；⑥地下水資源與地質環境調查評價；⑦實驗測試技術方法；⑧勘查地球物理；⑨應用地球化學；⑩基礎地質圖件編制。
裝飾—新的中國地質科學院辦公樓實景圖
（北京市西城區阜外百萬庄大街26號）
中國地質科學院年報.2008
中國地質科學院科學技術委員會
主任：陳毓川
副主任：董樹文李廷棟
委員：陳毓川李廷棟張宗祜肖序常袁道先許志琴盧耀如任紀舜鄭綿平趙文津楊文采朱立新董樹文吳珍漢尹明龍長興侯增謙耿元生王春書王瑞江毛景文石建省王弭力劉敦一王小鳳季強肖克炎楊振宇羅立強張永波劉再華呂國印
中國地質科學院第五屆學位評定委員會
主席：李廷棟
副主席：朱立新董樹文鄭綿平
委員：（按姓氏筆畫排序）
王安建王登紅龍長興毛景文石建省朱祥坤肖序常陳毓川吳珍漢吳淑琪吳樹仁楊經綏楊永亮楊振宇侯增謙姚建新袁道先聶鳳軍高銳韓子夜
❹ 地球的海洋環境
海洋占據地球71%的表面，環境動力狀況十分復雜，海洋對大陸、全球的氣象、環境有重要影響，隨著人類對海洋的開發利用能力的擴展，海洋環境的監測研究就更加重要。隨著地球動力學的新發展，已往很多問題就有待重新認識，尤其是要改變對海洋下墊面熱狀態的重新估價，已往認為廣大海洋基底是一種低熱能的、比較均勻的冷床底，經過近年的研究，發現在海洋基底中發現很多地內熱很強、很高的地帶、海溝火山帶、更多的散點狀地內高強熱力噴射口、海底地震、隱火山、地內強爆、海底煙囪，而且這些溢噴點的分布與已往的海底地質構造概念很不一致，萬裏海床並不像已往理解的那麼平靜、均勻、安靜，相反的是反差強烈、分布很不均勻的強熱動盪局勢，這就需要重新認識海洋環境的新地球動力學背景和理論基礎。
1.海洋基底的地質結構和熱動力存在強烈的反差是重新認識海洋環境的重要依據
隨著海洋地質調查的深入開展，近年來發現海洋地殼並不是很均勻的大洋玄武岩薄板塊，而是存在很多圓塊狀、孤島狀的花崗岩類團塊，特別在大洋海溝地帶發現了大量的火山、隱火山、深源強熱動力噴射口、海底煙囪，它們與海洋進行著強烈地熱能量物質交流，因而不斷形成火山、隱火山、地內強熱爆炸、地震、海嘯、海內不明潛浮物(USO)和海上不明飛行物(UFO)、海空罹難事件等。同時引起海水的劇烈運動，形成強風暴、涌浪、台風型海浪、氣旋型海浪、風暴潮、強沖涌流、垂直海水運動加強，海水溫度不均勻，再現瞬時的短期的高溫中心和低寒地段，引起台風、颶風或熱帶強氣旋、暴雨中心，不僅造成海洋地區的狂風巨浪，而且強烈沖擊著沿海地帶，以至全球的氣候、氣象環境，而且往往是強烈的、災難性的。這些進一步表明，海洋熱動力環境對全球氣象條件起著主導作用。
圖4-7，4-8，4-9所示的中國南海美濟礁島涌浪和內波就表明了該島的形成有著特定的海床地質動力背景，這一點狀動力源目前又造成強涌浪的動力背景。近海地帶復雜的洋流，河口交匯，形成了長江、黃河口不同程度的懸浮沙濃度(圖4-10;圖版43-14)。
圖4-7 南沙群島美濟礁ERS-2SAR影像(1998年9月25日)
圖4-8 南海北部內波ERS-2SAR影像
圖4-9 台灣東南部的海流與溢油ERS-1SAR影像
圖4-10 黃河口懸沙分級圖
海底的溫度是海水運動的主動力，決定了海流的主要形式，各時期各地段的海流都嚴格受海床溫度場的控制。而傳統的海流概念有待重新考慮。
海冰的旋渦流就顯示這種局部旋渦流的特點。大范圍的異常海潮流如厄爾尼諾、赤潮、暖流、寒流等也都源於海床溫度，後來才決定了海水溫度、鹽度和海陸氣象的。
2.海底海床的地質運動來源於地內熱動力沖擊
海底的地質塊體升降、移動、斷裂活動受到地內熱動力的沖擊，發生海底火山、岩漿侵入、塊體升降、旋轉。引起海底、崩塌、滑坡和濁流、泥沙蠕滑。廣大的海底海床地質環境亦如大陸一樣復雜，因此海底工程、海底礦產開發也需要重視對海底環境的研究。海岩帶和淺海地帶是海陸交互的地質環境敏感區，這里往往也是地內強熱動力的集中噴射區，地質構造環境動盪，活動頻繁，同樣影響著海岸和島嶼的海浪、潮汐、海蝕、海積。圖4-11就顯示了海岸帶到淺海的地形、地質復雜概況。
圖4-11 圓涌構造成礦、環境、災害系列示意圖
3.海洋的生態環境
由海洋地內熱導引出來的其他生態環境條件中也是與其地內熱地學環境相伴生地顯示出來。
海洋氣象是全球氣象的主體，瞬時的地內熱力場引起海水的溫度、鹽分、生物變化，形成了包括大陸在內的世界大氣動力局勢，支配著各類型的氣象環境和氣象災害、生物生態環境，這一點在每天每時的各類衛星遙感圖像中都可以看到，從地深內部，經過海洋層，到大陸，氣象的動力環境統一運動在不斷地進行著，表明地球的海洋、大陸、大氣層環境是一個密切相關的大系統。
海洋的人為污染雖然嚴重，但是源自地內部各種氣體、熱力、地球化學和電磁輻射等的污染程度和危害遠遠超過人為污染，需要重新評估，分析本底污染對生態環境的危害強度，客觀地評價造成各類海洋生態環境、海洋災害的兩類污染的影響程度。在海洋地帶的特殊生態環境經常發生各類海空罹難事故，已往人們對地內的地質動力因素注意不夠，而歸咎於技術原因，這是不客觀的。如果繼續忽視對地內災害點的探索監測，不去防災避浪，人類還將遭遇更難以預料的重大損失和危難。
❺ 黃河三角洲土壤鹽漬化自然原因
1 土地鹽鹼化的地質環境因子
黃河三角洲是1855年黃河自銅瓦廂決口奪大清河改道以來，攜大量泥沙淤海造陸形成的，位於華北地台區濟陽坳陷的東北部，是中、新生代的一個沉降區，在第四系海相沉積物上覆蓋一層河相沉積物，這種二元結構沉積物特性，深刻影響該區土壤積鹽狀況和鹽鹼特性。
2 土地鹽鹼化的物質基礎
大氣降水、黃河水側滲、引黃水、海水侵染和風暴潮侵襲給黃河三角洲帶來大量的水分和鹽分，成為土地鹽鹼化的重要物質基礎。所有進入三角洲地區的水分和鹽分都經過土壤進入地下水系統，抬高了地下水位。由於地勢低平，區域徑流滯緩，在強烈的蒸發作用下，區域土壤向積鹽方向發展。
3 土地鹽鹼化的動力條件
黃河三角洲位於我國東部沿海季風盛行區，多年平均氣溫11.7～12.6℃，降水量530～630mm，蒸發量1750～2430mm，大氣蒸發可使土壤水分汽化，促使地下水補給土壤水，成為土壤水鹽向上運動的動力條件。黃河三角洲蒸降比達到3.5左右。蒸發量和降水量的比值大於1時，說明土壤水的毛管上升運動超過了重力下行水流的運動，土壤及地下水中的可溶性鹽類隨水流上升蒸發，濃縮、累積於地表。在一般情況下，氣候愈乾旱，蒸發愈強烈，土壤積鹽也愈厲害。
季風氣候最顯著的特點是一年內干濕交替，降水集中。從而引起土壤的季節性積鹽和脫鹽。春季乾旱多風，強烈蒸發，土壤表層鹽分大量積累；到了雨季，鹽分受降水的淋洗，土壤表層發生脫鹽；雨季過後，隨著蒸發的逐漸增強，土壤又開始下一周期的積鹽。從而造成土地鹽鹼化的年內動態變化。
降水不僅年內分配不均，年際變化也很大，平均相對變率為21%～23%，降水最多年為最少年的2.7～3.5倍，造成了黃河三角洲洪、澇災害頻繁，洪瀝頂托，加重土地鹽鹼化。
4 土地鹽鹼化的社會因子
黃河三角洲土地次生鹽鹼化的主要原因是水土資源的不合理利用導致的區域地下水位的升高，區域地下水位的抬高反過來又加劇了區域生態環境的惡化進程。黃河三角洲土地鹽鹼化的社會因子主要包括：盲目墾荒 粗放經營；植被破壞；灌溉用水浪費嚴重，導致地下水位抬高。
❻ 主要環境地質和地質災害問題研究現狀
從廣義上講，環境地質問題包括地質災害在內。為了便於區分，把地質作用造成的災害如火山活動、地震等作為自然地質災害；而人類活動誘發的地質災害，如地面沉降，地下水污染等則納入狹義的環境地質問題的范疇。當然，自然規律是十分復雜的，有些地質災害是兩種作用，即地球的內、外動力作用，再加上人類活動的作用造成的。如地裂縫、滑坡等。因此這只是相對的區分，並不是在任何情況下都能截然分開的。
1）大江、大河開發中的環境地質問題
在大江、大河興建水利樞紐工程，使地質環境（岩土體環境、地應力環境、水環境）發生變化，導致庫岸崩塌、滑坡、浸沒、水庫滲漏、淤積甚至可能誘發水庫地震等及其它次生地質災害發生。目前世界上已有100餘座水庫發生了誘發地震。研究多圍繞災害的成因機制、預測評價進行。中國的長江、黃河，巴西的亞馬遜河、美國密西西比河、俄羅斯伏爾加河等的開發中，都曾有各自不同的環境地質問題發生。近年來開始重視對工程興建後造成流域內生態地質環境的變化。在第30屆國際地質大會上交流了這方面的研究成果。中國學者提出在江湖整治和長江中下游防洪中一個重大的環境地質問題是：洞庭湖地質環境系統由於受到構造沉降、沉積物的淤積和人為圍墾因素的相互作用，很可能湖區將會繼續逐漸縮小，以致消失。黃河三門峽水庫淤積造成環境惡化，無法達到原設計效益，雖然後來採取泄洪排沙等措施，但已造成很大的影響。這是個沉重的教訓。
2）核廢料處置的環境地質問題
核能的利用在各國能源結構中的比例近年來有所上升。現實的地質問題就是核電站的選址及核廢料的處置庫選址。對於後者，尤其是高水平放射性廢物處置庫的環境水文地質、工程地質條件要求很高。德國、中國、瑞士、日本等國都開展了這方面的研究工作。他們提出除了考慮場址的地殼構造穩定性，介質的低透水性和一定的對核素吸附滯留能力外，對地震的影響也要考慮。
高放核廢物的泄漏主要原因是和地下水接觸。在處置後長達104～106a內高放核廢物仍保持其有害性質。在此期間北半球有可能經歷幾次冰河期，地表水、地下水及其物化性質都將發生變化，對此英國學者作了重要的探索。Boulton G.S利用過去幾次冰河期的數據建立了冰河作用下岩石水力學和地球化學模式，重現了冰河期地表水加速入滲，地下水流速及物化性質的變化，並探討了處置庫主岩在冰河作用下的長期特性。King-ClaytonLouisa M等和瑞典合作，研究了今後100ka內北歐四次冰河對一個假設的瑞典南部深度為500m的核廢料處置庫的安全影響，進行了預測性的探討。這里涉及到全球和當地的海平面變化，冰蓋厚度、永久凍土厚度的變化以及地形變化等問題。美國新墨西哥州WIPP（Waste Isolation Pilot Plant）開展了軍用超鈾廢物處置庫的研究。處置庫主岩為岩鹽，深度300m左右，重點研究不同地質概念模式對處置庫性能預測的影響。
低滲透性介質一般選擇結晶岩、粘土和蒸發岩等。比利時、韓國學者對粘土的主要特性（如吸附性）以及處置的可行性和安全性進行了研究。中國從80年代中期開始研究高放核廢物的處置。
3）地質資源、礦業開發的環境地質問題
采礦活動不僅造成地表破壞，引起地面沉降、塌陷或邊坡崩塌、水土流失等災害，還因廢渣、尾礦堆放造成土壤和水以及大氣的污染。捷克西部波希米亞地區因采礦引起土壤、水和空氣的污染。從發電廠排出的廢物酸化了土壤和地表水，每燃燒1t煤就會向大氣釋放60kg的SO2。1987年捷克全國就有2.9×106t排放物，此外還有各種痕量金屬，結果之一是本地的雲杉完全枯萎，另一結果是當地地表水中鈹的含量增加。溶解法開采鈾已引起了嚴重而復雜的環境問題。烏茲別克地質科學院開展了對KEMIN采礦聯合體的多金屬礦、稀有金屬及稀土礦周圍地區被重金屬污染的研究。一些西方發達國家如加拿大80年代便開始重視礦業開發環境的研究，如減輕酸性排水和發展生物工程技術，從廢水中除硒、銅等，取得成效。美國、加拿大、澳大利亞等國還制定了相應的礦業環境法規以加強環境管理。德國學者指出，當今采礦搬運量為17.8km3/a，遠遠超過先前全球河流搬運物4.5km3/a。這說明人類采礦活動對環境影響是原來風化作用的4倍。據不完全統計，中國因采礦塌陷造成環境破壞的城市近40個。因采礦產生的大量廢水、廢液未經處理自然排放，處理率不到5%。固體廢物、尾礦的治理量也很低。礦山環境惡化趨勢尚未得到有效遏制。
工業區排放的大量工業廢氣，尤其是SO2,NO2等與水汽結合，降落成為含硫酸、硝酸腐蝕性很強的「酸雨」（pH＜5）。它不僅使地表水水質變壞，土壤酸化，還滲入地下污染地下水。世界現有三大酸雨區：北美酸雨區、歐洲（北歐）酸雨區以及中國西南華南酸雨區。前兩地區正在治理。中國SO2年排放量約1800×104t，超過美國現在水平（1600×104t），雨水中pH值已低於4.5。據1995年的分析觀測資料，我國酸雨面積逐漸擴大，已佔國土面積29%，出現頻率也在上升，個別南方省市還有年平均pH＜4.0的地區。
4）城市建設的環境地質問題
城市建設牽涉到土地利用、地下資源開發、水資源（主要是地下水）利用和環境污染等環境地質問題。香港、加德滿都和麥德林等城市，由於在不穩定斜坡上大量建築，發生滑坡和其它塊體運動，遭到很大損害。
現在世界各大城市如何安全處理大量的固體廢棄物（垃圾）、有毒廢液和工業廢料已成為一個重要問題。一些主要城市每天垃圾產生量東京高達3×104t，紐約、巴黎也各有1.4×104t和0.9×104t，不過這些都經過處理。北京日產垃圾量1.2×104t，只有部分處理，這就成為污染水源、土壤和大氣的重要來源。
當前側重研究的問題有：垃圾填埋場的選址，垃圾淋濾液的控制與調查，污染水暈的阻滲牆設計，廢液含水層注射以及廢物綜合利用等方面。國外在城市垃圾填坑設計和運轉方面防治環境污染的對策，主要採取沖洗－減緩法和包容方法，即填坑頂底部有蓋層和墊層。第30屆國際地質大會交流了對地質環境污染指數因子的研究，如澳大利亞利用瀉湖深部特殊沉積物（底棲有孔蟲）查明了人為污染來源。日本學者利用地質污染單元的概念，將地質環境污染劃分為地下空氣污染、沉積介質污染和地下水污染。由於有機物污染在治理上難度較無機物更大，現研究重點已逐漸由「無機污染」轉向「有機污染」，如研究地下水中非水相有機重液監控和有機物在含水層中的轉化程式等問題。
城市水源污染問題也日益嚴重。墨西哥城、聖保羅的飲用水源面臨工業廢物的污染。第30屆國際地質大會上，英、俄、南非、中國學者介紹了城市環境地質問題及評價方法，城市規劃中的土地利用、評價、水資源開發、地震等方面的研究現狀。會議認為目前大城市建設規劃只注意了地表條件，對於深層次的地質環境問題和地質災害問題重視不夠，導致許多環境與災害問題未能及早發現和治理。在城市地質研究中值得重視的是地質信息如何及時提取表述，以便規劃和決策者使用。這方面荷蘭De Mulder E.F.Jyz研製的「地下市政信息系統」（MUIS），存入了有關地質、環境及市政建設數據和圖形信息，使用很方便。國際地科聯地學環境委員會組織了國際城市地質工作組以推動城市地質學和城市地質工作的進展。
5）不合理的土地利用和水資源開發引起的環境地質問題
人類過度墾殖、放牧、砍伐森林、灌溉不善，造成土地荒漠化或水土流失的危害達到了驚人的程度。全球每年有600×104hm2土地變成沙漠，經濟損失每年約423億美元。中國荒漠化總面積已達國土總面積的8%。到80年代中國每年有2100km2淪為沙漠。據專家調查統計，中國北方土地沙漠化的成因類型中，有89.7%是由於過度放牧、開墾和樵採，有9.6%是由於水資源利用不當造成的。水土流失在歐洲各國中，以西班牙最嚴重，造成植被減少，農業產量降低，流入河中泥沙增多，導致洪水爆發頻率及嚴重程度的增加。中國水土流失面積達179萬km2，每年流失土壤總量達50×108t。黃河每年的泥沙攜帶量50年代為16×108t，實際上現已達到19.7×108t。這絕大部分是黃河上、中游水土流失造成的。
由於人類對地表水與地下水資源開發缺乏統一協調和綜合利用，使①有限的水資源嚴重浪費，大水漫灌，造成大面積的土壤鹽鹼化。如中國西北地區因此形成的土壤鹽鹼化面積達113×104hm2。新疆1/3以上耕地不同程度地發生鹽鹼化，寧夏灌區也存在類似問題。②流域上游大量消耗水資源、興建水庫等，造成下游水量減少，甚至河流斷流、湖泊乾涸、水質惡化、沙漠化、荒漠化現象擴展、地下水補給減少、泉水枯竭。如著名的黃河下游斷流已由1995年的122天延至1997年的226天。新疆的羅布泊湖現已全部乾涸，成為一片荒漠。據統計，近30年來全疆沙漠面積擴大了3.4萬km2，使333×104hm2土地和草原被沙漠所吞沒。
6）超采水資源（主要是地下水）造成的環境地質問題
超采地下水引起水位大幅度下降，導致水井變干，水質惡化，地面沉降，在沿海地區發生海水入侵等。中國長江三角洲平原及河北平原的區域性地面沉降就是由於大面積超采地下水造成的。前者在5000km2內的累計沉降量約1m。地處三角洲腹地的蘇錫常地區已沿滬寧線形成沉降窪地，地面沉降量大於0.3m的面積超過1000km2。地面沉降發展過程與地下水開采強度有關，其沉降量與地下開采量大小呈同步變化趨勢。河北平原以農業用水為主。70年代以來大量開發利用深層地下水，現累計沉降量超過0.1m的區域面積已達3.6萬km2。城市地面沉降影響損失更為突出。上海地區已下沉1～2m，天津50年下降了2.7m。地面沉降造成地裂縫、洪澇積水、工程破壞等危害。世界上不少城市，如休斯敦、威尼斯、曼谷、雅加達和加爾各答等，位於河流三角洲和濱海平原，都有嚴重的地面沉降。
沿海城市由於超采地下水還受到海水入侵的災害。主要表現在淡水資源日益短缺和地下水環境逐漸惡化。如中國，位於渤海的遼東灣、渤海灣、萊州灣，黃海的膠州灣、海州灣，都受到海水入侵的災害。其中尤以山東萊州灣最為嚴重，入侵面積1995年已發展到970km2。研究的內容側重海水入侵規律、水－岩作用及其數值模擬和水資源的開發、管理等。
7）主要地質災害問題
地質災害災種繁多，危害嚴重且突發性強的有地震、火山噴發、岩崩、滑坡、泥石流、地面塌陷、岩溶災害，還有煤礦突水、瓦斯爆炸等。
（1）地震災害。從地質角度當前主要側重研究其區域活動構造（特別是大陸內部的活斷層），古地震，破壞性大地震的地震地質構造以及與地震危險性評價有關的地震地質問題等熱點。在第30屆國際地質大會上探討了1995年日本阪神大地震的地震構造、地面斷層、活動斷裂、海下和城區活動層等問題，反映了在大城市附近的強破壞性地震的最新研究動向。
地震預報近期在國際上的新進展突出表現在空間技術的應用，從方法、機理到實際震例。地震前兆觀測還引進了地熱觀測，地氣（Hg、He等）觀測等新技術方法，反映了在地球物理、深部氣體地球化學等方面探索地震前兆的工作。地震預報的分析研究方法運用遺傳演算法、神經元方法、非線性理論等取得良好效果。俄羅斯提出多種前兆綜合時空動態圖像的分析方法，地下水應力場研究，以及地下水形變場的動力學研究都有較高的水平。
在地震災害方面正在執行兩個大型的國際合作計劃：「全球地震危險性評估計劃」（GSHAP）和「全球地震災害圖計劃」（WSRM）。印度、尼泊爾、巴基斯坦、中國協調合作研究喜馬拉雅地區地震災害定量分析時，建立了跨國家的地區級資料庫，並規劃了方法，這在以往研究中是不多見的。據陳祺福研究，關於全球地震損失估計的研究在科學上的重要突破主要表現在：發展了地震危險性評價的面源、潛在震源模型；提出了估計面源模型參數及其不確定性的新方法；得到了地震發生概率和超越概率之間關系的公式；用GDP作為表示社會財富的宏觀指標體系；首次得到了GDP－地震動－損失關系曲線；發展了估計未來地震災害損失基於GIS的計算機演算法。
（2）火山活動。第30屆國際地質大會反映了以中國吉林長白山天池近代火山活動為例的最新研究進展，如該火山噴發的年代學，噴發的物理過程及動力學，深部岩漿囊探測及大噴發觸發機制，火山噴發氣候效應等。
（3）海平面上升。全球性氣候變暖導致全球性海平面上升，而沿海地帶首當其沖受害：低地淹沒，風暴潮和海蝕加劇，鹹水入侵，河口生態環境發生變化。如淤積、倒灌、污染程度加重，沿海防禦工程抗災能力降低，需要提高設計標准。經過實地考察及有關資料綜合分析預測，中國學者對中國沿海三大三角洲地區，到2050年海平面可能上升的幅度作出評估：珠江三角洲地區50～60cm，長江三角洲地區60～80cm，天津地區70～90cm。沿海城市如上海、天津由於超采地下水形成的地面沉降幅度遠大於海平面上升率，因此相對海平面的上升還要疊加上地殼下沉的幅度。
（4）滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。這類地質災害突發性強，造成損失很大。據中國統計每年發生的滑坡數以萬計，泥石流溝有一萬多條，多集中在中部南北帶。40年研究結果表明，在時間上1954～1960年，1963～1975年，1980～1985年均為頻次高發期。泰國南部的山麓地帶由於花崗岩岩石風化形成1～10m厚的砂礫質土，坡度達35°以上，1988年發生大規模滑坡及泥石流，損失達2.5億美元。
當前在研究地區性滑坡及實例方面，對於其形成機制、穩定性分析、預測及控制措施問題，較廣泛採用模型模擬及數值模擬的方法。在災害區劃方面運用了遙感及地理信息系統（GIS）。在空間預測方面有採用人工神經網路方法的。在滑坡發生時間預測方面不少研究論文採用離散元分析、離散元與時序分析相結合的方法。在滑坡發生時間預報方面有用滑坡變形功率的新理論准確（僅差22h）預報甘肅永登黃泗滑坡的實例。黃泗滑坡總體積近6×106m3，居民因預先撤離，無一傷亡。這在世界滑坡預報史上是一個極為罕見的成功實例。
❼ 在地質災害評價與其他地質調查中的應用
一、地質災害評價與監測
地質災害主要指崩塌（含危岩體）、滑坡、泥石流、岩溶、地面塌陷和地裂縫等。災害的地質評價與監測的目的是為了科學地確定地質體特徵、穩定狀態和發展趨勢，為分析地質災害發生的危險性，論證地質災害防治的可行性和比選防治方案，最終確定是否要治理，採取躲避方案或實施防治工程對策提供依據。
地質災害勘查的任務與內容包括查明地質災害體的特徵及其地質環境以及自然演化過程或人為誘發因素；分析研究地質災害體的成因機制；勘查地質災害體的形態、結構和主要作用因素等，並評價其穩定性；預測地質災害體的發展趨勢，評價其危險性；和進行防治工程可行性論證，提出防治工程規劃方案。
1.工程建築場地的岩溶和洞穴的調查
對於機場、公路及大型工程建築場地，地下洞穴、人防工程嚴重威脅著地面建築的安全。由於地下洞穴或人防工程的存在，引起地表塌陷，地面建築遭受破壞的現象時有發生，這一現象已引起人們的高度重視，如我國北方的一些城市，廢棄的人防工程已經成為城市建設的主要地質災害之一。因此，在工程地質勘查中採用物探方法查明埋藏地下的土洞、人防工程等不良地質現象，對合理地進行地面建築設計和地基加固是十分必要的。
柳州機場在施工過程中發現有數處大小不一的土洞，為確保機場跑道的安全，在跑道位置進行了探地雷達探測。探測中採用了SIR-10型地質雷達，天線頻率為100 MHz。在跑道位置探查出三處洞穴異常。經開挖驗證，均發現有較大洞穴。洞穴在雷達圖像上的反映呈雙曲線形，圖5-4-1為土洞的地質雷達圖像，開挖驗證的實際洞穴如圖5-4-2。這一探測結果，排除了機場跑道的隱患。
溶洞是可溶岩的一種常見的地質現象，溶洞的存在對可溶岩區的工程建築有較大的危害。當岩面覆蓋為易被沖蝕的滲透地層，且岩溶與上覆地層存在水力聯系時，這種水力聯系加速了岩溶發育。當岩溶頂部變薄不能支持上方地層負荷時，就會發生塌落。
圖5-4-3為廣州花都市某地的開口溶洞的探地雷達圖像。該處覆蓋層為細顆粒粉砂，有一定滲透性，其下為灰岩。灰岩面附近岩溶發育，在灰岩面的地質雷達圖像中可見不規則強反射波。強反射波形成的區域內有一組周期短的弱反射波，其特徵與上覆地層反射波特徵類似，這表明灰岩中空洞已被上覆地層沖蝕的土體所充填。由於開口溶洞上方土體已遭沖蝕，因此，其反射波形態特徵與周圍土層的反射波形態特徵不同，表明上覆地層已受到擾動。擾動土層與充填溶洞構成了開口溶洞特徵。這類溶洞使上覆地層承載力明顯降低，容易引起坍塌。
圖5-4-1 柳州機場洞穴的雷達圖像
圖5-4-2 開挖驗證的實際洞穴圖像
唐山市坐落在斷裂活動帶和隱伏岩溶區，在自然和人為因素影響下曾多次發生岩溶塌陷、地面變形等地質災害，給人民生命、財產安全和經濟建設帶來巨大危害。為了查明第四系覆蓋層厚度並確定基岩中溶洞與斷層位置。在唐山市第十中學操場，對曾經發生過岩溶塌陷並已作填石處理的地段開展了人工地震勘探。縱波反射觀測採用1 m道間距，20 m偏移距，12 次水平疊加；橫波反射觀測參數採用1m道間距，20m偏移距，6次水平疊加。
圖5-4-3 某開口溶洞的地質雷達圖像
該區基岩為中厚微晶灰岩夾泥岩，埋深24.2 m。圖5-4-4為該測區縱波剖面圖，圖中，基岩反射波在已知塌陷坑處同相軸缺失，並有錯斷，反映了斷層破碎帶的形態。其他部位基岩反射波同相軸連續，是完整基岩的反映。
圖5-4-4 唐山市第十中學操場岩溶塌陷地震縱波反射剖面圖
2.地裂縫的物探勘查
西安市是地裂縫的多發區，近年來由於頻繁的構造運動及大量抽水等作用，地面及地下常出現地裂縫，嚴重地破壞了地面及地下的各種建築設施。查明地裂縫的存在與否及地裂縫的位置、埋深、下延深度及其走向延伸，對西安地區的城市規劃和建設有重要意義。
為了證實地裂縫是基底斷裂構造向上延展活動的成因機制，開展了淺層高解析度地震勘探，對展布在西安市的十條地裂縫帶布置了垂直地裂縫帶的地震測線，任務是探查地裂縫帶下是否有隱伏的第四紀斷層。
觀測系統為道間距5 m，最小偏移距220 m。儀器參數為：采樣間隔1 ms，記錄長度512 ms或1024 ms，低截頻率90 Hz。
在第四系平均厚度600 m的地層內，存在可連續追蹤的地震反射層有七組，按其反射時間由小到大標記為t1～t7，與鑽孔地質剖面對比，七組反射層與地質層位關系如表5-4-1。
表5-4-1 地震反射與地層關系表
地震勘查結果證明，跨越地裂縫帶的24條地震剖面，均存在有第四紀斷層，斷層面南傾，傾角較陡，南側的上盤下降，北側的下盤上升，其產狀和斷層特性與其上部地裂縫具有的正斷層式差異沉降特徵是一致的，即以地裂縫為界，南側的上盤土體相對下沉，北側的下盤土體相對上升（圖5-4-5）。
隨著反射層t1～t6深度逐漸加深，各反射層所對應的斷距逐漸加大，而不是所有反射層的斷距都相等。這種現象在所有地震剖面上都存在，它反映了第四紀斷裂是基底斷裂繼承性發展，地裂縫是第四紀斷層在地表的出露。
由於地裂縫具有寬度小、埋深變化大和走向延伸較長等特點，因此，高密度電阻率法對地裂縫探測也有較好的效果。西安工程學院採用中間梯度法和高密度電法相結合對西安市地裂縫進行實驗研究。圖5-4-6是在已知地裂縫上的電探綜合剖面圖，由圖可見，視電阻率高值帶不僅反映出地裂縫的位置，而且也反映出其傾向和位錯動情況。該處探槽可見地裂縫F1、F2寬度分別為1 cm和2 cm。可見，高密度電阻率法在地裂縫探測中有較高的解析度。
地質雷達方法對地裂縫的探測也十分有效（圖5-4-7）。地層受剪切和張力作用產生裂縫，造成地層某一位置錯斷。垂直裂縫走向布置地質雷達測量，地裂縫在雷達剖面上表現為同相軸錯斷，其錯斷程度與裂縫發育程度有關，若裂痕沿橫向發育，裂縫內物質電磁波的吸收，也往往造成此部位反射波同相軸局部缺失，其缺失的范圍與裂縫發育范圍有關。
圖5-4-5 跨越地表地裂縫的反射地震剖面
圖5-4-6 地裂縫上的綜合勘測剖面圖
3.滑坡的監測與調查
在滑坡動態監測中，根據岩土的動力學特徵的動態變化與地球物理場變化的相關性研究，可監測滑坡的形成與發展的動態過程，為災害的預測與防治提供參考資料。
滑坡是由岩石的突然崩塌或岩（土）體滑動造成，地質環境各異，成因各不相同。目前用於調查滑坡范圍及隨時間變化過程研究的地球物理方法較多，如用重力測量圈定滑坡范圍，自然電位監測滑坡動態，地溫測量監測與滑坡有關的地下水流動態。放射性、電法、地震、地質雷達測量也是滑坡調查中常用的方法。
圖5-4-7 地裂縫上的地質雷達剖面圖
此外，目前正在進行研究的有：利用岩石破碎時的聲發射與電磁脈沖輻射，採用聲波測量與電磁波測量監測滑坡動態；利用微動觀測監測滑坡體震動頻譜，確定滑坡滑動方向與滑動面蠕變等方法。
圖5-4-8 為電法和地震研究滑坡的實例，滑坡體靠近高加索，由砂質粘土組成，下部為泥岩風化殼。電測深結果將斜坡斷面分三層，上層為滑體（ρ1=13～29Ω· m），中層為風化泥岩，屬滑動面（ρ2=2～4Ω·m），下層是未風化泥岩組成滑床（ρ3=2～12Ω·m）。地震測量結果將滑坡分上、下兩層與滑體和滑動帶相對應（vP=340～360 m/s），下層與未風化泥岩頂部相符（vP=1360～1400 m/s），速度界面只有一個。在滑坡上部電法和地震的上界面十分吻合，而在滑坡底部速度界面高出電性界面，原因是未風化泥岩上部裂隙度增大造成，這種軟弱帶有可能產生新的滑坡。
圖5-4-8 根據地球物理研究結果綜合繪制的電性界面斷面圖
前蘇聯成功的採用氡氣測量判斷坡度的穩定性，圈閉滑坡體並監測滑坡發展的過程。圖5-4-9示出莫斯科列寧山滑坡地區氡氣測量結果，由圖可見，滑動地塊中氡的濃度通常高於周圍的穩定地段。因此，在不同時間系統進行氡氣測量將可監測滑坡從穩定地塊向活動地塊發展的過程，以及趨向穩定的轉變。
4.煤田陷落柱的調查
陷落柱是煤田開采中危害極大的地質災害之一，它通常是由於基底厚層灰岩中古溶洞的塌陷加上煤層蓋層塌落形成的。目前對陷落柱的調查中通常採用的地球物理方法有放射性、電法及人工地震等。
圖5-4-9 俄羅斯莫斯科列寧山一個滑坡上氡氣測量的結果
放射性方法調查陷落柱的根據是地下水在循環過程中由淺部氧化帶溶解的微量鈾，到達深部還原帶並沉澱在陷落柱的空隙帶中，使得鈾的含量高於周圍的岩石。鈾衰變為鐳後在還原條件下易溶於水，含鐳的地下水沿孔隙向上運移到達氧化帶又沉澱在土壤表面形成鐳暈，同時鈾、鐳衰變後形成氡氣異常，氡氣又衰變為210Po核素，因此，通過氡氣測量或210Po測量，可以間接調查陷落柱。通過氡氣測量或210Po測量，可以間接調查陷落柱。一般來講，210Po法在陷落柱上方的剖面曲線特徵為馬鞍形，即陷落柱邊緣上異常曲線出現高峰值，而在陷落柱的中間210Po值較低，但仍然高出正常值。
河北大油村煤礦陷落柱調查以210Po測量為主，配合電測深、甚低頻電磁法、伽馬測量等地球物理方法，取得較好結果。礦區第四紀地層厚80～120 m，其中河卵石厚30～50 m，下部為二疊紀砂岩、粉砂岩、泥岩互層及煤層，礦區已發現兩個陷落柱，其中DX-1已由巷道控制，DX-2剛開始揭露。210Po測量結果如圖5-4-10所示，210Po脈沖數為60的異常值圈定的結果與已知陷落柱的范圍相符，並圈出新的異常區DX-2的范圍。
5.采空區的調查
采空區是由人類活動引起的地質災害之一，它對地面建築和人身安全帶來嚴重隱患。為了研究對采空區的有效探測方法技術，近年來，煤炭科學研究總院和其他一些科研部門對此進行了大量的研究工作。研究成果表明，採用地震勘探、高密度電法、瞬變電磁、地質雷達、鑽孔彈性波CT、α卡法測量法等物探方法對探測采空區都具有一定的效果。由於每一種物探方法的應用都受到探測深度、地形地貌和岩土特徵的影響，因此，各種方法都有其適應范圍，在實際應用中，應根據具體的地質情況和方法的有效性實驗後選擇適用的物探方法。
圖5-4-10 大油村煤礦210Po異常平面圖
高密度電阻率法和地質雷達對埋藏較淺的采空區具有較好的探測效果。石—太高速公路山西平定境內遇有礬土采空區，由於工程治理的需要，在施工前需查明采空區的空間分布和規模。探測區段上部為第四系覆蓋層，以粘土為主，電阻率為20～30Ω·m，厚度為0～10 m不等。底部為石炭系地層，以粉砂岩和泥岩為主，電阻率為50～100Ω·m，厚度較大。采空區由於坍塌、充填物鬆散、潮濕或充水，電阻率與圍岩相比差異較大，呈低阻特徵。其中3號采空區由於採用旁柱式開采，截面積較大，其坍塌也更嚴重，埋深大約為20 m。
由於地形地表條件復雜，在高密度探測中採用了非正規測網，在120 m×100 m2，的范圍內共布設12條測線。點距2 m，極距a=（1～16）·x。圖5 4 11為3號采空區Ⅱ、Ⅲ測線的高密度測量結果圖。由圖可見，除地表局部地形和電性不均勻體形成的向上開口的「V」字型干擾異常外，在其深部（39點下方）有一低阻閉合圈異常，范圍較大，相應埋深也較大，與正常背景電阻率相差僅10Ω· m，在相鄰測線上連續出現類似異常，深度變化不大，該低阻異常由采空區形成，異常下方為采空區位置。
圖5-4-11 3號采空區Ⅰ、Ⅲ測線的高密度測量結果
地震勘探是采空區探測中應用廣泛的方法之一。由於采空區的存在，采空區周圍的應力平衡受到破壞，產生局部的應力集中，采空區圍岩在上覆岩層壓力作用下，經過一段時間後發生變形、破碎、位移和塌落，這使得采空區地震波的特徵與未開采區圍岩地震波的特徵相比發生較大的差異。圖5-4-12為徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖。
圖5-4-12 徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖
圖中可見，在采空區上地震剖面通常有如下特徵：反射波速度明顯降低；反射波（組）突然中斷，跨過采空區後又重新出現；反射波的波形發生紊亂。
α卡法探測采空區是通過測量地表氡射氣含量大小，區分出地質異常及其異常性質。實驗研究表明，地表氡射氣含量與地下構造有著密切關系，岩層的裂隙、斷層破碎帶、岩石風化帶和鬆散帶是氡氣向地表運移的良好通道，這為氡射氣探測地質問題提供了地球物理條件。在老窖采空區大都存在著一定程度的塌陷冒落和裂隙，采空區上方至地表將會形成裂隙發育帶和鬆散帶，成為氡氣上移的通道，通道上方將出現α粒子強度的明顯異常，依此可推斷采空區的位置及范圍。圖5-4-13為徐州某煤礦煤層采空區區段土氡射氣探測剖面圖，強異常出現在采空區上方。
圖5-4-13 徐州某煤層采空區區段土氡探測剖面圖
6.地震預報中的地球物理方法
地震頻繁發生的地區一般是地殼的薄弱帶和活動帶。深大斷裂是幔源物質上侵和地球脫氣的主要通道，是地震活動的發源地。地震活動又派生出新的構造運動，構造運動產生的裂隙帶是氣體上移的通道。利用地表自由逸出的氣體溶解於水中及吸附於土壤中氣體的濃度變化來監測預報地震，是當前國內外廣泛採用的地震預報方法。研究證實，地震前後由於地應力的變化，可引起地下水中化學成分的變化，特別是水中氣體成分對地應力的反應十分靈敏。因此，水中氣體成分的變化可作為地震發生過程的重要標志，其中汞是對地震前兆響應最為靈敏的有效指標。
1985年11月21日，北京西郊妙峰山發生4.1級地震，震中距北京火車站汞監測井40 km；同年11月30日河北巨鹿發生5.1級地震，震中距汞監測井125 km。據北京火車站觀測井的水汞含量觀測，水中汞濃度有明顯變化，正常情況下，水中汞的平均值為14 ng/L。妙峰山地震臨震前汞濃度達到629.3 ng/L，為平均值的42倍（圖5-4-14）。
圖5-4-14 京西妙峰山、巨鹿地震前後北京火車站觀測井水中汞量變化曲線
由於大地震的發生大多與斷層活動有關，而活動斷層是地表與地殼深部聯系的通道，在活動斷層附近，通過土壤中氡和水中氡測量，可以從地表直接獲得深部構造活動的信息。在山東菏澤，1987年發生7.0級地震，據劉西林和華愛軍1984年進行的8條剖面氡測量結果，認為1987年的7.0級地震和1983年的5.9級地震是北西向定陶—成武斷裂和北東向的解元集—小留集斷裂的共軛斷裂發震，並確定了其產狀和活動程度。
二、在考古研究中的應用
地球物理方法在考古中發揮著重要的作用。通過地面高精度磁測對古遺址分布區內與回填土的磁性差異的探測，可了解遺址的位置、邊界形態及鐵磁性器物的賦存特徵；通過電阻率法、激發極化法、自然電場法、地質雷達等手段了解不同岩土層及各種金屬器物和介質的電性差異；通過地震反射波和地震面波方法探測古墓與周圍介質的彈性差異，探索陵墓地宮的結構和深度的邊界及埋深；利用放射性勘測技術及天然氣態放射性元素氡濃度變化的測量，來了解某些陵墓區或古建築遺址地下結構的分布。物探方法用於考古工作，可實現對古文化的無損探測，提高了考古發掘的准確度。例如中科院地球物理所採用地震面波、高精度磁測、大地電場岩性探測和地球化學測汞對三峽庫區故陵楚墓的探測，准確地確定出故陵楚墓的位置和分布形態，證實了所推測的古墓的存在，為三峽庫區文物搶救保護解決了重要的難題。
1.高精度磁測在考古中的應用
地面高精度磁測是對古墓、古文化的分布探測中最主要的地球物理方法之一。古遺存或古人類化石本身及所處地層的磁性、磁化率、磁化率各向異性、剩餘磁化強度等與周圍環境存在的磁性差異是磁測考古的基礎。經有關學者研究得出如下結論：被火燒過的泥土製品、土壤、石頭等可獲得較強的磁性；有機質的腐爛使土壤獲得較高的磁性；人為翻動過的土壤或夯土、與周圍天然的沉積物之間有明顯的磁性差異；表5-4-2給出了不同考古材料的磁性參數。
表5-4-2 不同考古材料的磁性參數（據中國地質大學閻桂林）
考古對象的空間規模一般較小，形態復雜，埋深不一。考古對象與周圍物質間雖有一定的磁性差別，但磁性還是較弱，再加上人文干擾，所以，考古對象產生的磁異常，其特點是范圍小，強度低，梯度變化大，形態多樣，有時干擾嚴重。因而，在考古調查中必須採用高精度的質子磁力儀或光泵磁力儀。
地面磁測時測網的比例尺一般為1∶100～1∶200。儀器探頭距地面高度可為1 m至0.1 m。除觀測磁場強度ΔT外，還可觀測磁場的垂直梯度變化ΔTZ。河南新鄭某古墓的調查是磁法考古探測的成功實例之一。
該測區位於一戰國至漢代古墓葬區內，黃土覆蓋，土質均勻，地形平坦。墓葬區已經初步鑽探普查，磁力調查是作為詳查和核實。採用兩台MP 4 型質子磁力儀，一台用於地磁日變觀測。儀器探頭距地面高0.5 m。測網比例尺1∶200，線距2 m，點測1 m。觀測結果見圖5-4-15。由ΔT平面等值線圖可見，在已知墓葬A、B、C及大型陪葬坑上顯示出一定強度和輪廓明顯的磁異常。有些異常還勾繪出墓葬的形態及細節。如A異常清楚顯示該墓有一較長的南北向墓道，墓室南側有兩個小耳室。A墓引起的磁異常為20 nT左右。據其形態，考古工作者判定為漢代「甲」字型磚墓。B異常形態表明該墓為典型的「刀」字型磚墓。圖中黑粗線輪廓是根據磁異常推斷的結果。C異常較弱，對其墓的形態輪廓顯示不清楚，這表明該墓為一土坑墓，非磚結構。E、D異常反映的是兩個新發現的墓葬，沒有原始資料。陪葬坑的磁異常南、北部分有較大的區別，它表明坑內較多的陶器物品主要堆放在坑的南半部。該區這些異常推斷的遺存埋深為地下1～2m。實際鑽探資料證實了磁測結果的分析。
圖5-4-15 河南新鄭戰國至漢代某古墓的磁異常等值線圖
2.電法在考古中的應用
電法也是考古工作中常採用的地球物理方法。一般古墓多埋藏於第四系鬆散地層中，古墓上下及周圍應有厚度不等的青膏泥（粘土）填充，構成一個以厚層粘土包裹著的「古墓體」，此外，墓室有可能有地下水滲入。這就使得古墓與周圍地層存在一定的磁性與電性差異，為採用電法探測古墓提供了地球物理條件。
圖5-4-16是河南省某古墓地面磁測剖面平面圖。圖中各測線在22～26點和30～36點形成了兩個近EW向的條帶狀正異常（ΔZmax=53 nT），其間有一下降近20 nT的鞍部，其南、北、東三面均為負異常。結合地面情況推斷兩條正異常的鞍部為古墓位置，而南、北、東三面負異常為高差近20 m的人工開挖陡壁引起。
圖5-4-17是0號 剖面等視電阻率斷面圖。由圖可見，0線在三角點往西有ρs小於8Ω·m的極小值區，其他測線也有同樣反映。極小值出現在AB/2=40～100 m之間，以AB/2=65 m為中心部位。圖5-4-18是AB/2=65 m的等ρs平面圖。由該圖反映出ρs小於8Ω·m的極小值范圍為坐標原點往西11.2 m，坐標原點往南9.8 m。該范圍內ρs值均在7.2～7.65Ω· m內，且范圍外 ρs變化梯度較大。由此推斷 ρs小於8Ω·m的范圍為主墓葬的位置。本區電測深曲線類型以H型為主，按電性可分為三層：第一層為覆蓋層，第二層為「古墓體」，第三層為「古墓體」底板。由電測深曲線解釋得主墓頂部埋深為6.9 m，底板埋深為21 m。經挖掘驗證，基本與物探探測結果相符。
圖5-4-16 河南省某古墓磁測剖面平面圖
圖5-4-17 0線等ρs斷面圖
圖5-4-18 等ρs平面圖
3.地質雷達在古遺址探測中的應用
由於古遺址體與周圍介質在相對介電常數上存在有差異，為地質雷達方法探測古遺址提供了地球物理條件。對於埋深較淺的古遺址，採用地質雷達方法具有較好的探測效果。湖北大冶銅錄山古銅礦遺址是我國西周末期與春秋戰國時期的采礦遺址，該銅礦目前仍在開采，為了協調礦山開采與古銅礦遺址保護之間的關系，應用地質雷達探測了銅礦遺址的規模及其分布，取得了令人滿意的探測結果。
古銅礦遺址（稱老窿區）都形成於接觸破碎帶中相當於礦體的氧化次生富集帶中，鑒於當時開採的對象為高品位銅，因此老窿區發育地段首先要具備一定數量高品位銅礦可開采，二是當時用人力與較原始的工具挖掘，開采礦石的層位應該比較松軟，老窿區對應的是接觸破碎帶經強烈風化區，古礦坑內都有回填土充填，回填土與原狀土的差異明顯。因此調查中老窿區的探地雷達圖像應有如下特徵：①由於地層風化是逐漸加深，因此原狀土風化層應為一組均勻密集的窄反射波，同時地層風化進程是同步的，因此這些反射波的同相軸平整且可橫向追蹤；②老窿區現由回填土充填，而回填土與原狀土差異增大，並且老窿區應處在礦石高品位地段，雖然銅已被開采，但鐵礦石仍保留，因此反射信號強度大；③原狀大理岩或矽卡岩由於物性相對均勻，因此反射界面相對較少，基本無明顯的反射信號。
圖5-4-19 老窿區的探地雷達圖像
圖5-4-20 地質雷達與勘探結果對照圖
圖5-4-19為老窿區的地質雷達圖像。由圖可見原狀土為密集的窄反射波，而老窿區中的回填土為強反射波，橫向變化大且同相軸難以追蹤，原狀土與回填土兩者差異明顯。根據雷達剖面圖像我們構築了3個高程的老窿投影與勘探解釋進行對照。圖5-4-20為Ⅲ號遺址老窿投影的地質雷達與勘探結果對照圖。（a）是勘探結果，（b）是地質雷達解釋結果。由圖可見標高+53 m與+48 m老窿投影的地質雷達解釋結果與勘探結果基本一致，但標高+43 m的老窿區投影與雷達解釋結果有較大差異，這是因為在無鑽孔區地質人員往往採用外推法解釋。而這種解釋在不規則的老窿區會產生較大的誤差。
杭州雷峰塔始建於公元972年，於1924年倒塌，為了重建雷峰塔，浙江省考古所進行考古挖掘工作，為了確定雷峰塔是否存在有地宮，祝煒平等人開展了地質雷達方法探測工作，根據探測結果，明確了雷峰塔地宮的存在，提供了地宮的大致位置，為雷峰塔地宮的考古挖掘起到了指導作用。雷峰塔地宮探測中使用的地質雷達是瑞典瑪拉公司生產的RAMAC/GPR地質雷達，選用的工作天線的中心頻率為250 MHZ，在遺址上布置了四條呈「豐」字形地質雷達測線，測線間距為1.5 m，測點間距為0.03～0.05 m，採用剖面法測量。
圖5-4-21為雷峰塔塔基內的一條地質雷達探測剖面圖，橫坐標為1.0～2.8 m，縱坐標1.3～2.6 m處雷達波同相軸錯斷，橫坐標1.5～2.4 m，縱坐標2.6 m處有一雙曲線型拱起的反射波同相軸，塔基中心位置的雷達波圖像與周圍介質的雷達波圖像的差異明顯，因此，雙曲線型拱起異常應為地宮引起。地宮存在的范圍，測線1.0～2.8 m，埋藏深度1.3～3.1 m。考古挖掘表明，地質雷達探測的結果是准確的，水平位置1.0～2.8 m，縱向深度1.3～2.6 m處雷達波異常反射由夯土層引起，地宮大小為0.9×0.9 m，高0.5 m。圖5-4-22為地宮挖掘後繪制的地質剖面圖。
圖5-4-21 塔基內一條雷達探測剖面圖
圖5-4-22 地宮挖掘後繪制的地質剖面圖