由于各种岩石或地质体在密度、磁性、导电性、弹性、放射性等物理性质上存在着差异，人们应用不同的地球物理方法和不同仪器，测量其天然或人工的地球物理场，并分析研究由于这些物理性质差异而引起物理场的变异，了解地下地质情况。目前常用的方法主要有工程地震、工程电法、工程电磁法、工程地球物理测井、核磁共振、探地雷达、放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。

工程地震勘探

通过研究人工激发的弹性波在地壳内的传播规律来勘探地质构造的方法。由锤击或爆炸引起的弹性波，从激发点向外传播，遇到不同弹性介质的分界面，将产生反射和折射，利用检波器将反射波和折射波到达地面所引起的微弱振动变成电信号，送入地震仪经滤波、放大后，记录在像纸或磁带中。经整理、分析、解释就能推算出不同地层分界面的埋藏深度、产状、构造等。常用于探测覆盖层或风化壳的厚度，确定断层破碎带，在现场研究岩土的动力学特性等，可分为折射波法和反射波法两种。

图1 折射波的传播示意图

图2反射波传播示意图

工程电法勘探

通过对人工或天然电场（或电磁场）的研究，获得岩石不同电学特性的资料，以判断有关水文地质及工程地质问题。目前，最常用的是直流电法勘探，主要研究岩石的电阻率和电化学活动性，可分为电阻率法（图3）、自然电场法和激发极化法等。

图3 电阻率法工作原理示意图

工程电磁法勘探

利用电磁感应原理，通过对地下电性分布的研究，获得地下电性结构，判断相关的工程问题，包括可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法等，主要用于探测第四纪覆盖层厚度、塌滑体、地下水等。

工程地球物理测井

工程物探中常用的有视电阻率测井、自然电位测井、天然放射性测井、声波测井等。综合分析几条测井曲线可划分钻孔地层岩性剖面。用中子－伽玛测井或声波测井方法可以测定地层的孔隙度。自然电位测井方法还可以在泥浆钻孔中分层测定地下水的矿化度。利用井液电阻率测井或井中流速仪可以研究钻井中地下水的运动。井中摄影和井中光学电视可以获得钻井剖面的实际图像，而超声电视测井则可以在泥浆中获得清晰的孔壁图像，可区分岩性、查明裂隙、溶穴、套管的裂缝等，甚至可以确定岩层的产状。不同测井方法的井下探测器各有其特点。但是所测量的参数均将转换成电讯号，通过电缆传输到地面测井仪中并记录在像纸、纸带或磁带上。

核磁共振

   又称地面核磁共振测深，是地球物理直接找水的新方法。测量的基本原理类似于核磁共振预极化测量技术，向地面线圈中供以氢原子在地磁场中进动的Larmor频率的脉冲电流，在线圈周围产生强的极化场，迫使质子沿该极化场进动。断开该极化场，质子将重新以地磁场为稳定磁场进行进动，利用线圈检测质子磁矩沿地磁场方向分量变化产生的自由感应电动势，从而获得核磁共振信号。如果没有地下水，则不存在核磁共振信号。

探地雷达

探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。

磁法勘探

根据岩石的磁性差异所形成的局部磁性异常来判断地质构造的方法。在工程勘察中，主要用于圈定岩浆岩体，特别是磁性较强的基性岩浆岩体，寻找有岩浆岩活动的断裂接触带，追索第四纪沉积物覆盖下的岩性界线等。大面积航空磁测资料可提供有关区域性的断裂构造、结晶基底的起伏等，为评价区域稳定性及寻找有利的储水构造提供依据。

微重力勘探

根据岩体密度差异所形成的局部重力异常来判断地质构造的方法。常用以探测盆地基底的起伏和断层构造等。采用高精度重力探测仪有可能探测一些埋深不大并且具有一定体积的地下空洞。

放射性勘探

在地面测量放射线强度以探查断层或进行环境放射性污染的检测。不同岩石所含放射性元素的含量不同。因此通过探测由放射性元素在蜕变过程中产生的 射线强度，可以区分岩性。近年来利用天然放射性测量探测基岩裂隙地下水（如用测量强度、能谱、径迹法等找水）获得成功。此外，放射性同位素常用作研究地下水及其溶质运动的示踪剂。