冻土空间差异性地球物理探测研究

摘要

冻土作为全球寒区广泛分布的特殊地质体，其空间结构、热状态与水-冰相变过程具有高度的异质性和动态性。准确刻画冻土的空间差异性对于理解寒区水文循环、碳循环、生态系统演变以及重大基础设施安全至关重要。地球物理探测方法凭借其非破坏性、高效率和连续性优势，已成为冻土研究的核心技术手段。本文系统综述了当前主流地球物理方法（包括电阻率法、探地雷达、地震波法、电磁法及新兴的分布式光纤传感技术）在冻土探测中的物理机理、适用条件与局限性。重点剖析了冻土空间差异性（如冻融界面起伏、冰透镜体分布、未冻水含量变化、热喀斯特地貌等）对地球物理响应特征的影响机制。在此基础上，本文深入探讨了多方法融合探测、时移监测与正反演建模等关键技术在提升冻土空间异质性表征精度方面的最新进展。最后，结合青藏高原、北极等典型冻土区的研究案例，展望了未来冻土地球物理探测在高分辨率成像、人工智能辅助解释、多物理场耦合建模以及应对气候变化挑战等方面的发展方向。本研究旨在为冻土科学、寒区工程与全球变化研究提供理论支撑与技术参考。