CN106383363B - 一种基于二维充电法的地质勘探方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于二维充电法的地质勘探方法。它通过充电法对一定范围内的地质进行探测获取二维充电法电位数据，对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据，通过异常场数据体现地质的实际分布情况。本发明采用充电法获得二维充电法电位数据后，对二维充电法电位数据中提取正常场后再获得对应的异常场数据，采用异常场数据对地质情况进行解释而不是采用原始数据进行解释，通过本发明的勘探方法得到的地质分布情况更精确。

Description

一种基于二维充电法的地质勘探方法
技术领域
本发明属于地质勘探技术领域，具体涉及一种基于二维充电法的地质勘探方法。
背景技术
一直以来充电法都以充电电位及其水平梯度作为研究参数，并进行定性与半定量解释。一维没有干扰的情况下，充电电位水平梯度剖面曲线的零值交点通常出现在充电导体的上方，可以根据零值交点来确定导体的位置；二维电位数据的等值线在没有异常情况下，理论上其电位等值线应为以供电点为中心、由供电点A往外的逐渐降低的同心圆，可以根据等值线凸起情况判断地下良导体的分布，但由于地质噪声、区域背景场的干扰，甚至当地下存在多个导电体时，由于在整个二维电位数据体中地下良导体引起的异常在理论电位值(正常场值)中不足以显现，故电位曲线很难直观给出异常体的分布，也就无法真实地体现地质分布情况。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于二维充电法的地质勘探方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于二维充电法的地质勘探方法，通过充电法对一定范围内的地质进行探测获取二维充电法电位数据，对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据，通过异常场数据体现地质的实际分布情况。
进一步地，所述对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据的方法为：
步骤1，将获取的二维充电法电位数据整理到同一直角坐标系中，得到直角坐标系数据体F(x,y)；
步骤2，将直角坐标系数据体F(x,y)转换到充电法中以供电点A为原点的极坐标系中，得到极坐标系数据体F(θ,r)；
步骤3，计算极坐标系数据体F(θ,r)中各坐标点的正常场值G(θ,r)；
步骤4，将极坐标系数据体中各坐标点的场值与对应的正常场值相减得到极坐标系异常场数据F'(θ,r)。
步骤5，将极坐标系异常场数据转换到直角坐标系中，得到直角坐标系异常场数据F'(x,y)。
进一步地，所述步骤3中计算极坐标系数据体中各坐标点的正常场值的方法为：在极坐标系数据体中，获取以待计算点(θ0,r0)为圆心、以所确定的圆形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值。
进一步地，所述L1的取值范围为5～10米。
进一步地，所述步骤3中计算极坐标系数据体中各坐标点的正常场值的方法为：在极坐标系数据体中，获取以待计算点(θ0,r0)满足|θ0-θ|<L2、|r0-r|<L3所确定的扇形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值。
进一步地，所述L2的取值范围为3°～5°。
更进一步地，所述L3的取值范围为5～10米。
本发明采用充电法获得二维充电法电位数据后，对二维充电法电位数据中提取正常场后再获得对应的异常场数据，采用异常场数据对地质情况进行解释而不是采用原始数据(二维充电法电位数据)进行解释，通过本发明的勘探方法得到的地质分布情况更精确。本发明中的数据处理技术回避了复杂的物理学电场计算，是从信号学去噪入手，结合充电法电位数据的特征规律，提出的一种数据处理技术，具有去噪的普适性，方法原理简单、实现过程简易。
附图说明
图1为本发明二维充电法电位数据的处理过程示意图。
图2为采用充电法得到的常规二维充电法电位数据成果图。
图3为采用采用本发明方法处理后的异常场数据成果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
充电法(mise-a-la-masse method)，是最早被实际应用的地球物理勘探方法之一，于1920、1932年由C.Schlumberger首先用于良导电金属矿脉探测和其他地质勘探工作以后得到较快发展。是利用被探测对象具有良好的导电特性,采用人工方法对被探测的对象进行充电,测量和研究被探对象等位场的分布及其特征,达到解决地质问题的目的。其方法是将供电电极A(正级)放于具有良好导电性的探测体上,供电电极B极(负极)置于相距较远的位置,测量电极MN电位和电位梯度。根据测量的电位曲线的极值或电位梯度曲线的零点确定良导体位置。
二维充电法(2D mise-a-la-masse method)通常情况下，充电法的测量点在垂直于供电电极AB的直线方向进行测线布置，数据采集后对单个测线上的数据进行分析，从而确定异常的位置及走向。时常在整个勘探范围内，通过若干条测线数据的整理即可形成关于相同供电点情况下的二维数据体，形成的二维数据体分为二维电位数据体和二维电位梯度数据两种，两者本质上是一致的。在二维情况下电位梯度没有解释价值，一般不做讨论，根据二维电位数据体的等值线分布情况可以判断地下良导体的发育状况。
本发明地质探测方法的过程为：通过充电法对一定范围内的地质进行探测获取二维充电法电位数据，对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据，通过异常场数据更为直观的体现地质的实际分布情况。
如上面所述，对二维充电法电位数据的处理目的是提取异常场数据，所以前提需要提取二维数据体的正常场数据，然后再将正常场数据从原始数据中减去。在整个数据处理过程中，正常场值的提取是关键。
正常场值提取：一是由于地形起伏，改变了地下电流场,使其分布规律不同于水平地电条件的均匀同心圆电流场；二是由于在起伏地形上观测，测点至场源的距离与水平地表条件下的情况不同，对观测结果产生影响；另外，在勘探范围内的地表水、居民用电等引起的自然电位变化均比较普遍。为了消除这些干扰，可以通过数据体在空间的分布特征进行入手，故本发明的思路为：先获取平面空间内某点一定范围内的平均值，将该平均值作为该点的正常场值，然后依次求出所有点的正常场值。
如图1所示，上述对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据的具体步骤如下：
步骤1，将通过充电法获取的二维充电法电位数据整理到同一直角坐标系中，得到直角坐标系数据体F(x,y)。勘探过程中，每个测量点都有对应的坐标和场值，在完成同一个供电点A的充电法二维电位数据采集后，根据测线的实际坐标将数据体整理在同一直角坐标系下，形成角坐标系数据体F(x,y)。
步骤2，将直角坐标系数据体F(x,y)转换到充电法中以供电点A为原点的极坐标系中，得到极坐标系数据体F(θ,r)，该步骤中，直角坐标系与极坐标系之间的转换为常规技术手段。
步骤3，计算极坐标系数据体F(θ,r)中各坐标点的正常场值G(θ,r)，具体地，若求点的正常场值，其方法有：
方法一：在极坐标系数据体F(θ,r)中，获取以待计算点(θ0,r0)为圆心、以所确定的圆形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值。在该过程中，L1为经验数据，一般情况下L1取整个勘探区域的直径的5％左右或者取5～10米之间任意值。
方法二：在极坐标系数据体中，获取以待计算点(θ0,r0)满足条件|θ0-θ|<L2、|r0-r|<L3所确定的扇形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值。在该过程中，L2和L3均为经验数据，L2的取值范围为3°～5°，L1取整个勘探区域的直径的5％左右或者取5～10米之间任意值。
步骤4，将极坐标系数据体中各坐标点的场值与对应的正常场值相减得到极坐标系异常场数据F'(θ,r)。
步骤5，将极坐标系异常场数据转换到直角坐标系中，得到直角坐标系异常场数据F'(x,y)。
某岩溶发育区发现存在暗河的发育，通过前提勘探确定其一处位置并打孔验证，需要进一步通过二维充电法确定其具体走向和详细的径流情况。在完成同一个供电点A的充电法二维电位数据采集后，根据测线的实际坐标将数据体整理在同一直角坐标系下，得到常规二维充电法电位数据成果图，如图2所示，从图中也可看出地下暗河的发育情况，但岩溶发育地区的暗河往往与众多岩溶串通，采用原始数据直接成图无法直观地分辨区域内岩溶分布以及与暗河的关系，不利于地表工程的设计。通过本发明的实施，获得细化的异常场分布图，如图3所示，从中可以直观地看到各个异常细节的分布情况，有助于暗河和与其串联岩溶的判识。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：通过充电法对一定范围内的地质进行探测获取二维充电法电位数据，对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据，通过异常场数据体现地质的实际分布情况；
所述对二维充电法电位数据进行数据处理，去除二维充电法电位数据中的正常场数据后获取对应的异常场数据的方法为：
步骤1，将获取的二维充电法电位数据整理到同一直角坐标系中，得到直角坐标系数据体F(x,y)；
步骤2，将直角坐标系数据体F(x,y)转换到充电法中以供电点A为原点的极坐标系中，得到极坐标系数据体F(θ,r)；
步骤3，计算极坐标系数据体F(θ,r)中各坐标点的正常场值G(θ,r)；
步骤4，将极坐标系数据体中各坐标点的场值与对应的正常场值相减得到极坐标系异常场数据F'(θ,r)；
步骤5，将极坐标系异常场数据转换到直角坐标系中，得到直角坐标系异常场数据F'(x,y)。
2.根据权利要求1所述的一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：所述步骤3中计算极坐标系数据体中各坐标点的正常场值的方法为：在极坐标系数据体中，获取以待计算点(θ0,r0)为圆心、以所确定的圆形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值，其中为待计算点的坐标值，为极坐标系内任意一点的矢量形式的坐标值。
3.根据权利要求2所述的一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：所述L1的取值范围为5～10米。
4.根据权利要求1所述的一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：所述步骤3中计算极坐标系数据体中各坐标点的正常场值的方法为：在极坐标系数据体中，获取以待计算点(θ0,r0)满足|θ0-θ|<L2、|r0-r|<L3所确定的扇形区域内所有坐标点的场值并取平均值，以该平均值作为待计算坐标点的正常场值。
5.根据权利要求4所述的一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：所述L2的取值范围为3°～5°。
6.根据权利要求4所述的一种基于二维充电法的地质勘探方法，其特征在于：所述L3的取值范围为5～10米。
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