CN107797152A - 一种盐湖卤水探测方法 - Google Patents

Abstract

一种盐湖卤水探测方法，包括收集遥感文、图资料，选择遥感数据源后获取遥感数据，对遥感数据进行预处理，对遥感数据进行数据纠正，对遥感数据进行遥感影像图制作，对遥感地质地貌进行解译，在遥感解译的基础上进行EH‑4探测工作，遥感解译圈定出异常区域(断层区域)，EH‑4在断层区域探测富水性，圈定富水性的点位，对富水点位置进行水文地质钻探和抽水试验验证等步骤，能够实现推断富水性区域，确定开采井位，利用水文地质钻探对确定的富水点进行验证，涌水量大，水质好。

Description

一种盐湖卤水探测方法

技术领域

本发明涉及探测领域，具体涉及一种盐湖卤水探测方法。

背景技术

钾是植物生长必不可少的三大主要肥料之一，我国拥有世界8％的耕地，而我国钾盐资源却不到世界钾盐资源量的2％，是当前世界上钾盐的第一进口大国，钾盐进口依存度超过50％。钾盐找矿与科研也一直被列为国家和地质矿产部重点攻关项目。迄今为止，我国已探明的钾盐储量绝大部分分布于青海省柴达木盆地和新疆罗布泊等几个现代盐湖中，且主要以液体卤水矿为主。由于液体卤水矿与一般淡水的形成机制与赋存条件不同，又因其密度大、矿化度高故一般淡水的探测方法对于盐湖卤水并不适用。

遥感解译：遥感技术在矿产勘查中的作用主要集中于遥感找矿信息提取、构建遥感地质找矿模型，以及将遥感找矿信息与地、物、化等多元信息进行综合分析，优选找矿靶区。对于遥感地质解译来说，目前，我们一方面利用雷达穿透性及干涉雷达的对隐伏活动构造的特性，进行构造及活动构造的解译；另一方面，利用卫星波谱数据所承载的波谱信息，在再现岩石与矿物精细波谱基础之上对膏盐类信息的直接提取；第三方面，利用卫星波谱数据所承载的波谱信息，实现岩石、地层与不同岩相的精细识别，对其进行直接提取与量化。特别是高分辨率遥感地质应用的不断发展和逐步完善以及3S技术(RS、GIS、GPS)的结合为矿产勘查与矿产资源评价提供了全新的技术手段。

现有技术中，CN104614782A也涉及一种盐湖卤水探测方法，其采用收集资料、遥感解译等步骤完成探测，可以提高矿区的生产能力，延长矿区的服务年限，但是其探测方法适用性不强，探测精度有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种推断富水性区域，确定开采井位，利用水文地质钻探对确定的富水点进行验证，涌水量大，水质好的盐湖卤水探测方法。

本发明提供了一种盐湖卤水探测方法，依次包括如下步骤：

(1)收集在时间上从新到老，比例尺从大到小的工作区地质、矿产、构造、地貌以及地球物理、地球化学方面的文、图资料，选择遥感数据源后获取所述遥感数据；

(2)对遥感数据进行预处理，对遥感数据进行数据纠正，纠正原始图像中的大气和几何变形，消除图像获取过程中产生的变形、扭曲、模糊及噪声：

1.1对涉及的遥感图像进行大气粗略校正，具体包括传感器的增益、径辐射、太阳高度角、太阳辐照度及日地距离的校正，最终得到每一像元地物的视反射率系数，计算公式为：

K＝GK·d²/(Sin(φ)·G)

其中，GK为增益系数，d为日地距离，φ为太阳高度角，G为灰度格值，取0.2％或0.25％；

利用图像处理中的掩膜mask处理方式处理各波段数据后再乘以视反射率系数，并把DN的值域[DN_min,255]平移到[0,(254-DN_min)]范围中，可得到准归一校正值；

1.2对遥感数据进行遥感影像的几何校正与几何配准；

1.3对遥感数据进行干扰去除；

(3)对遥感数据进行遥感影像图制作，利用彩色合成处理、数据融合、图像镶嵌和整饰与注记处理方式完成遥感影像图制作，并且进行遥感图像增强处理；

(4)对遥感地质地貌进行解译：具体为依次进行解译标志初建和遥感地质初步解译、野外踏勘和补充完善解译标志、全面详细解译、野外验证和综合分析、遥感地质图编制和解译说明书编写；

(5)利用EH-4电导率成像系统进行区域勘探：

(6)对富水点位置进行探测，完成抽水试验。

进一步地，遥感数据为ETM数据、ASTER光谱遥感数据、雷达数据和高分辨率数据。

进一步地，所述步骤1.1中利用公式L＝R·T(φ)·E₀·T(θ)·S·Cos(θ/π)+R·T(φ)·S·(ED/π)+S·LP计算遥感图像辐射值传至传感器的辐射亮度，其中第一项为入射光E₀穿过透过率为T(φ)的大气层，经过反射率为R的地物反射，又穿过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分，θ为入射方向的天顶角，S为系统增益系数因子，第二项为经大气散射后，以漫入射形式经地物反射，又经过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分，ED为漫入射部分，第三项为径辐射，是散射光通过大气直接进入到传感器的部分，LP为径辐射。

进一步地，所述步骤1.3对遥感数据进行干扰去除的具体包括去边框、去水体、去植被、去冰雪、去阴影和干扰窗的处理。

进一步地，所述进行遥感图像增强处理采用波谱特征增强和/或空间特征增强处理方式。

进一步地，所述步骤(5)利用EH-4电导率成像系统进行勘探具体步骤包括：

①开工前与收工后进行平行试验，确定仪器性能状况；

②野外工作测量布设时，水平方向上的电偶极和磁探头应相互垂直敷设，要求方位角偏差不大于1°，水平磁棒应距中心点8米以上；

③磁棒应水平放置，以水平仪较准；

④电极入土20—30cm，保证接地条件；

⑤尽量避开外界因素干扰；

⑥高频段采集人工场源信号，叠加次数14次，低频段采集叠加次数16次；

⑦现场观测视电阻率、相位随频率曲线连续无效频点不得大于3个，相关度值应大于0.5，保证有效频点数大于75％。

进一步地，所述步骤(6)具体包括：

①、稳定水位观测

在保证出水量基本为常量的前提下，按下列时间间距进行观测，记录观测数据：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每30分钟观测一次，三次0.5h/次所测数据相同或4小时内水位相差不超过2cm，即为稳定水位，稳定延续时间要求不少于8小时；

②、恢复水位观测

抽水试验结束或中途因故停泵，需进行恢复水位观测，观测时间间距为：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每隔30分钟观测一次，直至恢复至稳定水位，观测精度要求同稳定水位的观测；

③、抽水试验中进行两次降深，精确求取参数。

本发明的盐湖卤水探测方法，可以实现：

1)根据盐湖卤水赋存特点，采用遥感构造分析确定勘查范围，在选定的勘查范围内，利用EH4探测技术，圈定地层裂隙带，推断富水性区域，确定开采井位，利用水文地质钻探对确定的富水点进行验证；

2)经“遥感+Eh-4探测+水文地质钻探验证”确定的井位的抽水试验，涌水量大，水质好。通过采用先进的勘查手段寻找出了富水区段，经试验开采验证，水质水量远远超过预期设想，并及时进入了工业性开采，实践证明，通过“遥感+Eh-4探测+水文地质钻探验证”技术方法在承压卤水可采性试验研究取得的成效是非常显著的。

附图说明

图1为卤水探测方法流程图

图2为遥感地质解译技术流程图

图3为雷达数据处理流程

图4为遥感数据图像一

图5为遥感数据图像二

图6为41/Ⅳ点EH-4观测曲线

图7a为矿区北部靶区I剖面EH-4勘测结果

图7b为IA剖面EH-4勘测结果(I剖面1300-1775m段加密)

图7c为矿区北部靶区II剖面EH-4勘测结果

图7d IIA剖面勘测结果(IIA剖面1900m附近加密)

图8为盐湖卤水探测方法完整流程示意图

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。

采用遥感(雷达影像)构造分析确定试验研究靶区，EH4探测手段寻找富水区段，水文地质钻探验证，实践证明这套方法在马海钾矿区是行之有效的。

以遥感地质地貌解译、构造解译和构造应力场分析为基础，在充分利用已有遥感信息提取技术的基础上；以前人资料和以往工作为基础，圈定找矿靶区与资源远景区带；按照“典型解剖，面上展开，点面结合，目标突破”的原则，通过遥感地质解译和遥感信息提取，查明区域地质特征、成矿条件和成矿规律，圈定一批具前景的找钾远景区带，为钾盐矿产的评价与开采提供基础数据。

本发明中所用到的遥感数据类型主要有ETM+数据(美国的landsat7卫星美国的增强性主体成像传感器的数据。主要应用的波段是可见光-近红外的1-5波段、短波红外的7波段，其分辨率是30m；热红外的6波段，分辨率是60m；全色波段的8波段，分辨率是15m。每景标准幅宽是185Km)、ASTER数据是美国的terra卫星载的日本高级星载热辐射热反射探测仪获取的数据。ASTER数据涵盖近红外的三个波段，其分辨率是15m；一个近红外立体后视波段，其分辨率是15m；六个短波红外波段，其分辨率是30m；五个热红外波段，其分辨率是90m。每景标准幅宽是60Km。以及部分的雷达数据和高分辨遥感数据。综合考虑性价比以及图像处理、信息提取难易程度，首先对覆盖大范围的ETM+和ASTER遥感地质解译，雷达构造解译，在重点区融合运用高分辨率遥感数据进行解译。

1、资料收集与遥感数据源选择

前人资料是调查研究的基础和前提，在短时间内、面积大、任务重、经费少的条件下，完成整个研究区遥感地质解译和综合研究工作，前人资料的充分收集则事关重要，包括工作区地质、矿产、构造、地貌以及地球物理、地球化学等方面的文、图资料的收集。要特别注意工作区1:50000的地质调查成果资料的收集，其有利与遥感影像单元对比分析，合理建立编图单元。资料应在时间上从新到老，比例尺从大到小进行收集，以便删除那些过时的无参考价值的资料，保留那些有参考价值的资料。

2、遥感数据的预处理

根据任务目标和调查区区域地形地貌特点，主要采用ETM(TM)数据、ASTER光谱遥感数据、雷达数据和高分辨率数据。

搭载ETM的美国陆地卫星Landsat-7于1999年4月15日发射升空，由于优越的数据质量，以及与以前的Landsat系列卫星保持了在数据上的延续性，加之ETM具有从可见光、近红外、短波红外到热红外的波谱范围，能满足一定程度矿物、岩石的划分的需要，特别是对于提取膏盐类和蚀变类矿物的效果很好，现已成为进行遥感异常信息提取的重要数据源，为广大遥感地质工作者广泛应用。

美国陆地卫星Landsat-7的运行轨道为太阳同步的近极地圆形轨道，轨道倾角为98°22′，保证了北半球中纬度地区获得等太阳高度角的上午影像,且卫星通过同一地点地方时相同,每16覆盖地球一次(重复覆盖周期)，图像的覆盖范围为185×185km2。在数据产品方面，Landsat-7与Landsat-5的最主要差别有：在保证专题制图仪(TM)原有的7个波段分辨率为30m的基础上，增加了分辨率为15m的全色波段(PAN波段)；同时热红外波段6的数据又进一步分成低增益和高增益数据，分辨率从120m提高到60m。

搭载ASTER的美国陆地卫星于1999年12月从美国范登堡空军基地发射升空。ASTER是美国NASA(宇航局)与日本METI(经贸及工业部)合作并有两国的科学界、工业界积极参与的项目。它是Terra卫星上的一种高级光学传感器，包括了从可见光到热红外共14个光谱通道，可以为多个相关的地球环境资源研究领域提供科学、实用的卫星数据。

ASTER的主要目的是深入了解地球表面或近地面以及较低大气层发生的各种局部和区域尺度过程，其中包括地表和大气的相互作用。ASTER数据在冰川、水文、城市扩展、火山预报、蒸散/地表温度、地质等六个方面有着广阔的应用前景。

雷达数据选用L波段12.5米空间分辨率的PALSAR数据，采用两景重复覆盖，数据选择上要垂直基线和水平基线都低于1000米，每个条纹约为11.8cm的雷达侧视向形变。

高分辨率遥感数据选用一个波段的0.5全色和八个波段的2.5米多光谱的遥感数据，季节上选用无云、少雨的季节，保证图像的清晰和解译级别的提高。

1.1数据纠正

遥感数据处理指利用计算机对遥感数字图像的操作和解译，是遥感应用的基础部分。由于遥感系统受空间、波谱、时间以及辐射分辨率的限制，传感器很难精确地记录复杂的地表信息，因而误差就不可避免地存在于遥感数据获取的过程中，这些误差的存在降低了遥感数据的质量，所以，在数据处理、信息提取前，需要对原始数据进行预处理。遥感数据的预处理又称为数据纠正，其主要目的是纠正原始图像中的大气及几何变形，由此消除图像获取过程中产生的变形、扭曲、模糊及噪声。

大气对遥感图像辐射值的影响是多方面的，一方面来自地物目标的辐射能量到达传感器之前受到大气层的吸收、散射等衰减作用而降低；另一方面，大气散射、云层反射形成的光能会随地物目标的辐射能量一起进入传感器。受大气影响，实际到传感器的辐射亮度为：

L＝R·T(φ)·E₀·T(θ)·S·Cos(θ/π)+R·T(φ)·S·(ED/π)+S·LP

其中，第一项为入射光E₀穿过透过率为T(φ)的大气层，经过反射率为R的地物反射，又穿过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分。θ为入射方向的天顶角，S为系统增益系数因子。

第二项为经大气散射后，以漫入射形式经地物反射，又经过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分。ED为漫入射部分。

第三项为径辐射，是散射光通过大气直接进入到传感器的部分，LP为径辐射。

利用上述公式计算传至传感器的辐射亮度时，需要测定气溶胶的密度及水蒸气的浓度，由于这两个参数的精确测量的难度很大，因此为避免涉及到气溶胶的密度及水蒸气的密度的大气精校正，故对所涉及的图像仅进行大气粗略校正，包括传感器的增益、径辐射、太阳高度角、太阳辐照度及日地距离校正，称之为“准归一化”，所获得的结果称为“视反射率值”。

①径辐射校正

太阳光在到达地面之前被大气散射到传感器中的辐射亮度，通常称为径辐射，径辐射与地表物体的反射率无关。

若没有径辐射，则亮度对比度为

(DN_max-DN_min)/DN_max

径辐射的存在使得图像的任一像素的亮度都增加△，因此亮度对比度变为：

[(DN_max+△)-(DN_min+△)]/(DN_max+△)

比较可知由于径辐射的存在，图像的亮度对比度下降，致使图像质量下降。

②日地距离校正

日地距离为日心到地心的距离，日地距离的变化会引起太阳辐照度的变化。Landsat7的轨道告诉式705km，太阳同步轨道，倾角为98.2°，周期为98.9°，过赤道时刻为地方平均时上午10点。日地距离表中的时间为世界时，当确定某一景图的日地距离时，首先确定其经度属于哪个时区，中央经线7.5°范围为一时区，时区间隔为15°，得出获取该景数据时的格林尼治时刻。查日地距离表得出该时刻的日地距离

③增益校正

Landsat7中，为了保证地面数据的正常获取及充分利用，ETM传感器中设计了高增益和低增益两种工作状态，两种状态表现于像元亮度的变化，对每波段内的像元乘上增益系数即可实现增益校正，对任何景图像来说，每一波段在高增益、低增益状态中有固定的增益系数。

④太阳高度角引起的辐射校正

太阳并非垂直照射地面物体，因此需要将太阳斜射获取的图像(DN_斜)校正为太阳垂直照射获取的图像(DN_垂)，在此需要引进太阳高度角φ进行校正，DN_垂＝DN_斜/Sin(φ)。

⑤地物视反射率系数计算

经过上述的径辐射校正、日地校正、太阳高度角校正等步骤，即可最终得到每一像元地物的“视反射率值”，其地物视反射率系数计算公式为：

K＝GK·d²/(Sin(φ)·G)

其中，GK为增益系数，d为日地距离，φ为太阳高度角，G为灰度格值，一般取0.2％或0.25％。

经过“mask”处理的各波段再乘以视反射率系数，并把DN的值域[DN_min,255]平移到[0,(254-DN_min)]范围中，经过此步骤，即可得到准归一校正值。

1.2遥感影象的几何校正与几何配准

这是两个相关联但又不同的问题。为要使分析人员能够正确地显示图象数据，必须对卫星多光谱扫描的数据的几何特性进行校正。星下地球的自转、卫星的自身运动，都在遥感数据中引起几何畸变。我们从地面收录站购得的数据已经过初步几何校正，这包括：地球自转引起的数据排列“倾斜”、数据行长不相等、象元尺寸比的变化等(见R.D.里根等著美国勘探地球物理学家协会进修丛书“地球物理勘探遥感原理”)；据以往经验，用这种数据的几何定位与现场相应异常点上GPS定位基本一致，特别是一景ASTER数据图面仅为一景ETM数据图面的九分之一，其定位更为准确。故而仍将延用我们此前的做法为主，有两点应说明的是：应在图象处理系统(PCI、ENVI、SUPERMAP等)下，正确运用软件导入图象数据是带经纬度座标值的；另需注意的是，为了保证异常提取的质量，几何配准(如果需要)应放在提取异常之后，这是为了避免重新采样时对原始数据带来的变化。几何配准是指卫星数据与地图投影空间位置的配准，一般要求所用地图的比例尺要大一级，由于本设计的目标主要是1：10万的图件，而目标区没有1：5万比例尺的地图，甚至1：10万也不全，故而对遥感定位的依赖性就更大，必要时不得采用一些经过精纠正的ETM和ASTER数据。

工作区中大比例尺地形图难以得到，这是一个客观存在的问题。利用遥感进行综合资源评价，可以利用遥感数据本身带有的地理坐标系统进行几何校正，这存在着精度问题。从国家图像和测绘局(NIMA)美国宇航局(NASA)2000年航天飞机雷达拓扑测绘(SRTM)获取的立体相对全球DEM数据精度来看，实际精度是30米，公开数据精度是90米，利用ASTER做得DEM精度30米，现在军用的DEM精度达4米。这是高程上的精度，而在地理坐标上的精度更高，而且数据都是已经经过了畸变校正、几何校正及辐射校正后的数据，ETM能够保证10万比例尺的精度，而ASTER能够保证5万比例尺的精度，这样实际的矿床及异常野外查证相对应。

1.3遥感数据的干扰去除

遥感数据包涵地表的信息，遥感在地质方面的应用就是提取用户需要的信息，经过一系列的数学模型来提取矿化蚀变信息，处理计算过程也是各像素信息统计归类分析的过程，因此要选择干扰噪声小的数据，一般选择植被不发育、冰雪覆盖少、云少的数据。由于受地形地貌的影响，有些因素靠数据时相等的选择难以克服，例如阴影、河流水体、冰雪、白泥地等，因此要采用相应的处理方法来解决，使得干扰像素的数据不参与统计分析。

去除干扰首先要确定干扰成分的波谱特征，达到干扰被去除而不伤害岩石成分。以下部分简要叙述干扰去除的方法。

①去边框

有的ETM+数据，其各波段并不具有相同的起止行列数据，但是每波段的像元数时相等的，因此，首先要确定哪一波段的起始列最左(ETMa)，哪一波段的起始列最右(ETMb)，通过乘法(ETMa*ETMb)形成边框二值图像(0，1，0，255)，其物理含义是：当ETMa*ETMb＝0时，输出值为0，当ETMa*ETMb＞0时，输出值为255。通过乘法计算即可去掉东西两侧波段不全的像素值。

②去水体

总的来说，水体在ETM各波段中属于低反射率，比较各类地物的光谱曲线特征，选择ETM7的低值切割法，界值的选择要考虑不能伤及暗色岩石。

③去植被

无论是厚植被区还是薄植被区，其ETM4都表现为高值，即ETM4＞ETM3、ETM4＞ETM5，而岩性没有如此特点，因此可以用ETM3/ETM4来去除植被，界值选择时要考虑保存薄植被区。

④去冰雪

冰雪的反射率在ETM1、2、3、4表现为高值，因此可用高端切割法去除冰雪，当用ETM3时会伤及该波段亦为高值的浅色岩石，因此用ETM1做高端切割。

⑤去阴影

太阳光不是垂直照射地面物体，因此地形的起伏遮挡阳光照射，形成阴影区，阴影区分全阴影和半阴影，二者区别在于半阴影的像素内还有部分的有用岩性信息。

⑥干扰窗

然后把各干扰做掩膜(mask)处理。把掩膜与每波段做“and”处理，得到去除干扰地物后的数据。

3、遥感影像图制作

3.1影像图制作

①彩色合成处理

不同地物具有不同的电磁波谱特征，根据ETM各波段的光谱特征与应用范围及工作区实际特点，选择能较好地反映地质信息、均值相近、方差最大、相关系数最小且合成的色彩适合人眼识别的3个波段进行假彩色合成处理与直方图拉伸，以保证影像图上信息的丰富程度。

②数据融合

遥感数据融合是指采用一种复合模型结构，将不同传感器遥感影像数据源所提供的信息加以综合，以获取高质量的影像信息。同时消除各传感器信息间的信息面子冗余和矛盾，加以互补，降低其不确定性，减少模糊度，以增强影像中信息清晰度，提高解译精度、可靠性和使用率。就本次工作而言，数据融合的主要目的是用多光谱波段突出的地物边缘轮廓，用全色波段使地物纹理信息更加清晰，从而增强岩体、构造的可解性。

③图象镶嵌

当影像图包含2景以上的卫星图像时，必须对图像进行数字镶嵌处理，以获取制图范围内完整的图像。图像数字镶嵌的实质问题是图像间的几何配准和色调匹配。由于不同景图像成像时间不同，光照条件和地面景观的变化可能引起各景图像间有较大的色调差异，需采用几何匹配、亮度匹配等一系列技术措施，以确保镶嵌的质量。一般认为，镶嵌后的图像应达到：1)保证足够的几何精度，没有明显的几何错位现象；2)整个图面色调均匀，同类地物色调尽可能接近，信息丰富；3)接缝不明显。

④整饰与注记

将地图的数学基础(比例尺、坐标注记、公里格网、经纬网等)、图廊线整饰、地理要素(道路、居民地、河流、湖泊、山脉等)、人文要素(行政区划等)，按照下列制图图式要求叠加到图像上。同时进行必要的整饰，如标注路线、添加图例等。

3.2遥感图像增强处理

图像增强处理的目的是为了突出图像中的有用信息，扩大不同影像特征之间的差别，以便提高对图像的解译和分析能力。图像增强是相对的概念，增强效果与算法有关，更与图像本身的数据特征有关。图像增强处理有多种不同的方法，按照主要增强的信息内容可分为两大类，即波谱特征增强和空间特征增强。波谱特征增强主要是突出不同地物之间波谱特征的差别，在地质应用方面主要是为了便于识别不用地质体、岩石类型及地质异常；空间特征增强主要突出空间形态、边缘、线条及纹理结构特征等，如地质构造、线性体及地貌特征等。选用不同的图像处理方法，通过处理图像的对比分析与相互验证，以提高断裂构造信息提取的效果。

4、遥感地质地貌解译

遥感地质解译工作以编译方式为主，即在充分收集前人已有地质资料和对区域地质构造背景进行综合分析的基础上，以提供的1∶5万ETM遥感影像图作为底图，以区内1∶5万地质矿产图作为参考，采用目视解译与人机交互解译并重的方法进行修编解译。

解译过程中遵循宏观→微观→宏观的原则，从已知到未知、从简单到复杂、从可解译程度较高的区域到低的地区，循序渐进，反复解译，逐步深化。解译工作程序具体为：解译标志初建+遥感地质初步解译→野外踏勘+补充完善解译标志→全面详细解译→野外验证+综合分析→遥感地质图编制和解译说明书编写。其技术流程如图2所示。

利用雷达对地质构造的解译仍需要建立解译标志，根据雷达图像对地观测特征和断层对雷达回波的特征，通常断裂在遥感图像上显示出暗色线性的特征。一般在荒漠戈壁区，雷达图像显示的断裂特征非常明显。

干涉雷达利用两次过境时间差来识别地物，广泛的应用在形变监测、DEM生成、地质灾害、地面沉降、火山活动、冰川漂移、山体滑坡等众多领域中。在地质构造的解译中，特别是活动断裂，可以利用干涉条纹生成的细微的差别来进行地质构造的解译和断层的初步定性。

干涉雷达在活动断裂解译中，一方面考虑地质解译，一方面也可以进行断层的初步定性。

利用雷达遥感结合WorldView2遥感、ASTER遥感、ETM遥感和干涉雷达综合解译的结果，从结果中看，主断裂为东西向的断裂，而南北向的次断裂较少，为主要的地下卤水导水构造，整体的特征比较明显。东北部两条近东西向断裂是低山丘陵与高山、低山丘陵与平原的分界线，不管是雷达影像图还是WorldView2高分遥感图、ETM遥感图或者ASTER遥感图像上，构造特征都比较明显；南部为两条北北西-南南东的断裂，主要为压性断裂，断裂的位置确定主要依据了干涉雷达，其WorldView2高分遥感影像特征与多光谱遥感影像特征不明显；中部隆起为两条东偏北断裂相交，然后向北西方向延伸，推测为受构造应力场形成的断层走向，较厚覆盖区解译主要依靠干涉雷达，其WorldView2高分辨遥感影像特征与多光谱影像特征不明显，仅仅作为解译的参考。

如图4-5所示，从解译结果来看，北部山前分布着2条平行的北西-南东向的断裂，特征而且其干涉条纹分为两个级别，高山与低山、冲积扇区为一个级别分带，低山、冲积扇区与湖区一个级别分带，湖区与盆地一个级别分带，每个分带区域其条纹特征明显区别，湖泊区是明显的宽条纹北西走势的，推测反应了地下水水场的形态特征，低山、冲积扇区是北向的走势，应力应该分布在这个区是北向南挤压的应力场特征，高山区干涉条纹不明显，说明其变形不明显。西南侧为盐湖区与盆地区的一个区分，具有明显的界限。

根据前文遥感综合分析的内容，我们利用形变应力场建立了本区域的地下水水模型特征，从这个模型中可以看出，南北受到两条阻水断裂的作用在中间地带形成了卤水富集区，地下卤水在断裂断陷出露在地下一定深处的，也就是说通过断裂断陷把地下深处的卤水导入到浅表，由于断陷的特征是一个下落过程反应在形变应力场上是负形变，其特征为四层环状形变特征，推测了地下应有四层卤水的结构特征，以区域走滑断裂为界，其北侧是主要的富水地带，南侧具有2层卤水结构，可能需要根据断裂给出的地方进行卤水的开采。

如图5所示，地质构造分析区通过遥感解译，认为存在南北向、北东向两条断层，靶区位于两条断层之间及其周围。

EH-4勘探方法原理

音频大地电磁法(EH4电导率成像系统)是一种天然源或人工源的频率域电磁法。它通过在地表观测相互正交的电磁场分量来获取地下地电构造信息。由于观测到的电磁场中含有从高频到低频丰富的频率成分，而不同频率成分的电磁波具有不同的穿透(趋肤)深度，因而音频电磁法能达到测深的目的。

以AMT为代表的电磁类勘探方法，根据富卤区与其他区域的导电性差异(一般富卤区为低阻)来识别富卤区。电测井和探地雷达也能实现此功能，但前者探测仅局限于钻孔附近地层，后者只针对浅部地层有效(深度<50m)。

虽然此类方法在识别富卤区域方面存在优势，但随着探测深度的增加，其分辨能力降低；此外在构造、富卤条带规模小(<10m)时，电磁类方法不适用；电磁类方法较地震法分层能力差。

电磁类方法易受矿区电力干扰的影响。

观测装置

根据勘探度深度要求，采用EH-4低频测量装置，频率范围10Hz—100kHz，TM测量方式，点距50～100m电偶极距50m。加密时点距25m，电偶极距25m。也可采用点距15m，电偶极距15m，异常分辨率更高。

测网布设

测点的点位、相邻点距及其高程精度要求见下表：

表中各项精度均以中误差衡量,并以二倍中误差为限，本次进行EH-4测量，其平面定位误差极限分别5m，相邻点距(本次工作相邻点距为50m)相对中误差极限为2.5m。

测线布设是根据前期水文地质调查确定靶区，在拟定的两个靶区分别布设两条平行测线，测线方向北西西向，长度3～5km。

测点定位采用手持GPS定位测量。

野外工作技术要求

EH-4电导率成像系统野外工作主要方法技术如下：

①开工前与收工后应进行平行试验，确定仪器性能状况。

②野外工作测量布设时，水平方向上的电偶极和磁探头应相互垂直敷设，要求方位角偏差不大于1°，水平磁棒应距中心点8米以上。

③磁棒应水平放置，以水平仪较准。

④电极入土20—30cm，保证接地条件。

⑤尽量避开电力线等外界因素干扰。

⑥高频段采集人工场源信号，叠加次数14次，低频段采集叠加次数16次。实际工作时，根据采集信号的质量适当增加叠加次数。

⑦现场观测视电阻率、相位随频率曲线连续无效频点不得大于3个，相关度值应大于0.5，保证有效频点数大于75％。

数据处理

1、预处理

野外测量工作完成后，即进入原始资料的预处理阶段。在该阶段首先是对照野外原始记录检查各个测点的坐标及电极距的正确性；其次，重新回放每个测点的原始时序文件，并逐点、逐屏地对时序进行挑选，剔除那些存在明显干据信号的时间序列段，以减少随机干扰信号对数据的影响。最后，利用采集软件重新处理筛选过的时序资料，这样最大程度地保证了估计出的大地电磁响应的质量。

2、反演处理

在对预处理后的数据进行反演之前，首先对数据进行再整理，即在每个测点的视电阻率和相位曲线上删除那些连续性差、相干度低的异常点。然后，利用整理后的数据进行Bostick一维反演和EMAP拟二维反演。

3、资料分析

典型曲线分析

测区内主要曲线类型为KH型。

图6为41/Ⅳ点EH-4观测结果。图中自上而下为视电阻率～频率曲线、相位～频率曲线、相关度～频率曲线、Bostick一维反演电阻率～深度曲线。曲线类型指的是Bostick一维反演电阻率～深度曲线。

从图中可以看出，(视)电阻率曲线呈KH型四层电性层，即低-高-低-高变化，反映了地下主要的四层岩性特征。

曲线首枝第一低阻层，反映浅部潜卤水层，视电阻率小于1Ω·m，岩性为上。

更新统和全新统化学沉积的含粉砂的石盐、含粘土的石盐及石盐。

第二高阻层，反映潜卤水层底板隔水层，视电阻率大于1Ω·m。隔水层岩性为含石盐的砂质粘土、砂质粘土等。

第三低阻层，反映W_II含水岩组，视电阻率1Ω·m左右。岩性主要为上更新统含粉砂的石盐、含淤泥粘土的石盐、石盐等。

曲线末枝第四高阻层，反映W_Ⅲ、W_IV含水岩组，视电阻率大于1Ω·m，曲线呈上升趋势，视电阻率最高大于3Ω·m。两岩组含水层均为中更新统含粉砂的石盐、含粘土的石盐、含淤泥的石盐、含粉砂粘土之石盐，故二者界面难以区分。寻找这两个含水层中的裂隙发育带，地层结构不是主要因素。

由于岩性不均匀性及构造裂隙的影响，单点曲线间总有一定的差异。当潜水层底板较厚时，第二层曲线变宽，视电阻率升高。W_II含水岩组富水时，第三层曲线变宽，视电阻率降低。尤其是当W_Ⅲ、W_IV含水岩组裂隙发育富水时，曲线末枝变的平缓上升，剖面视电阻断面中呈现出纵向低阻异常，这是本次探测工作寻找裂隙富水区的主要依据。

北部靶区完成两条测线，剖面Ⅰ长度3200m，点距50m。剖面Ⅱ长度4500m，点距100m。工作开始时先进行剖面Ⅱ探测，分析探测结果认为点距100m较大，后来其它测线采用50m点距、50m极距连续剖面测量方式。

1.剖面Ⅰ视电阻率ρ_s解释

EH-4勘测结果见图7(a)-(d)所示。

1)地层结构

视电阻率纵向变化特征反映地层结构。从ρ_s断面图可以看出，纵向视电阻率从上至下呈低-高-低-高变化，反映出主要四层电性层，由此可以推断出地下主要的四层岩性结构。自上而下分别是：

上部低阻电性层，视电阻率小于1Ω·m，反映浅部潜卤水的电性特征，底界埋深几米至十几米。

第二层高阻电性层，视电阻率大于2Ω·m，反映潜卤水底板隔水层的电性特征。岩性以粘土为主。横向上厚度变化较大，如剖面900～1300m段厚度大，隔水性好。剖面200m附近厚度较小，上下的水力联系较强。

第三层低阻电性层，视电阻率一般小于1Ω·m，反映WII含水岩组的电性特征，底板最大埋深达50m。局部地段如剖面400～1000m段，视电阻率大于1Ω·m，反映该段富水性较差。

最下层高阻电性层，视电阻率呈上升趋势，视电阻率最高大于3Ω·m，反映WⅢ、WIV含水岩组的电性特征。从电性特征看，含水层总厚度不大。

2)地质构造

视电阻率横向变化特征反映断裂构造。在剖面1050m及2350m附近，视电阻率等值线横向突变，探测出F11和F12两条断层。

在剖面1400m、1650m、2100m及3100m附近，深度50m以下，出现纵向低阻异常带，探测为裂隙发育富水，这就是本次勘测的主要目的。

最后对剖面1400m、1650m附近异常进行加密探测，点距、极距圴为25m，探测结果见图7。从图中可以看出，原异常中心位于剖面1400m，加密后异常中心位于剖面1430m，偏离30m。剖面1650m附近异常前后差异不大。

2.剖面Ⅱ视电阻率ρ_s解释

EH-4探测结果如图7。在目的层内探测出F21、F22、F23三条断层，且裂隙发育富水带受断层控制。

剖面Ⅱ探测完成后，即对剖面1900m处异常采用点距15m进行加密探测，结果异常偏移至剖面1750m，详见图2-5。只是电偶极距15m较小，观测的电信号较弱，有效数据深度不足100m，后来剖面Ⅰ加密探测采用25m点距，更有助于保证资料质量。

剖面Ⅱ探测的裂隙富水异常主要受断层所控制，这是由于点距100m较大，而漏掉了小于100点距处的裂隙富水异常带。当剖面Ⅰ采用50m点距、50m极距时，远离断层仍能发现更好的异常。说明区内目的层卤水赋存的复杂性，构造控水是成立的。

本次EH-4探测所测得的断层均为同一尺度构造，按构造规模划分属于小型构造。

3.富水点位置探测

EH-4探测Ⅰ号剖面在1050m及2350m附近，探测出F11和F12两条断层。另外，在剖面430m处出现纵向低阻异常带，推测为裂隙发育富水(X：4247976，Y：16601423)。EH-4探测Ⅱ号剖面探测出F21、F22、F23三条断层，且裂隙发育富水带受断层控制。

抽水试验主要采用稳定流完整井抽水试验。

①、稳定水位观测

在保证出水量基本为常量的前提下，按下列时间间距进行观测，记录观测数据：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每30分钟观测一次。三次0.5h/次所测数据相同或4小时内水位相差不超过2cm，即为稳定水位。稳定延续时间要求不少于8小时。

②、恢复水位观测

抽水试验结束或中途因故停泵，需进行恢复水位观测。观测时间间距为：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每隔30分钟观测一次，直至恢复至稳定水位，观测精度要求同稳定水位的观测。

③、本次抽水试验要求两次降深，精确求取参数。

结果分析

抽水试验确定渗透系数的公式很多，本次计算按承压水完整井单孔抽水试验资料，远离补给边界和隔水边界：

影响半径计算采用如下公式：

式中：Q—抽水井流量(m³/d)；

M—含水层厚度(m)；

S—水位降深(m)；

k—渗透系数(m/d)。

R—影响半径(m)

r—抽水井半径(m)

2、计算成果

抽水试验成果下表。

经“遥感+Eh-4探测+水文地质钻探验证”确定的井位的抽水试验，涌水量大，水质好。在以往勘查认为承压卤水含水层涌水量普遍小、不具工业开采价值的区域，通过采用先进的勘查手段寻找出了富水区段，经试验开采验证，水质水量远远超过预期设想，并及时进入了工业性开采，实践证明，通过“遥感+Eh-4探测+水文地质钻探验证”技术方法在承压卤水可采性试验研究取得的成效是非常显著的。

尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种盐湖卤水探测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)收集在时间上从新到老，比例尺从小到大的工作区地质、矿产、构造、地貌以及地球物理、地球化学方面的文、图资料，选择遥感数据源后获取所述遥感数据；

(2)对遥感数据进行预处理，对遥感数据进行数据纠正，纠正原始图像中的大气和几何变形，消除图像获取过程中产生的变形、扭曲、模糊及噪声：

1.1对涉及的遥感图像进行大气粗略校正，具体包括传感器的增益、径辐射、太阳高度角、太阳辐照度及日地距离的校正，最终得到每一像元地物的视反射率系数，计算公式为：

K＝GK·d²/(Sin(φ)·G)

其中，GK为增益系数，d为日地距离，φ为太阳高度角，G为灰度格值，取0.2％或0.25％；

利用图像处理中的掩膜mask处理方式处理各波段数据后再乘以视反射率系数，并把DN的值域[DN_min,255]平移到[0,(254-DN_min)]范围中，可得到准归一校正值；

1.2对遥感数据进行遥感影像的几何校正与几何配准；

1.3对遥感数据进行干扰去除；

(3)对遥感数据进行遥感影像图制作，利用彩色合成处理、数据融合、图像镶嵌和整饰与注记处理方式完成遥感影像图制作，并且进行遥感图像增强处理；

(4)对遥感地质地貌进行解译：具体为依次进行解译标志初建和遥感地质初步解译、野外踏勘和补充完善解译标志、全面详细解译、野外验证和综合分析、遥感地质图编制和解译说明书编写；

(5)对遥感解译的断裂带，利用EH-4电导率成像系统进行区域勘探。

(6)对富水点位置进行探测，完成抽水试验。

2.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于：遥感数据为ETM数据、ASTER光谱遥感数据、雷达数据和高分辨率数据。

3.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于：所述步骤1.1中利用公式L＝R·T(φ)·E₀·T(θ)·S·Cos(θ/π)+R·T(φ)·S·(ED/π)+S·LP计算遥感图像辐射值传至传感器的辐射亮度，其中第一项为入射光E₀穿过透过率为T(φ)的大气层，经过反射率为R的地物反射，又穿过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分，θ为入射方向的天顶角，S为系统增益系数因子，第二项为经大气散射后，以漫入射形式经地物反射，又经过透过率为T(θ)的大气，最后进入到传感器的反射部分，ED为漫入射部分，第三项为径辐射，是散射光通过大气直接进入到传感器的部分，LP为径辐射。

4.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于：所述步骤1.3对遥感数据进行干扰去除的具体包括去边框、去水体、去植被、去冰雪、去阴影和干扰窗的处理。

5.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于：所述进行遥感图像增强处理采用波谱特征增强和/或空间特征增强处理方式。

6.如权利要求1所述的探测方法，其特征在于：所述步骤(5)利用EH-4电导率成像系统进行勘探具体步骤包括：

①开工前与收工后进行平行试验，确定仪器性能状况；

②野外工作测量布设时，水平方向上的电偶极和磁探头应相互垂直敷设，要求方位角偏差不大于1°，水平磁棒应距中心点8米以上；

③磁棒应水平放置，以水平仪较准；

④电极入土20—30cm，保证接地条件；

⑤尽量避开外界因素干扰；

⑥高频段采集人工场源信号，叠加次数14次，低频段采集叠加次数16次；

⑦现场观测视电阻率、相位随频率曲线连续无效频点不得大于3个，相关度值应大于0.5，保证有效频点数大于75％。

7.如权利要求6所述的探测方法，其特征在于：所述步骤(6)具体包括：

①、稳定水位观测

在保证出水量基本为常量的前提下，按下列时间间距进行观测，记录观测数据：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每30分钟观测一次，三次0.5h/次所测数据相同或4小时内水位相差不超过2cm，即为稳定水位，稳定延续时间要求不少于8小时；

②、恢复水位观测

抽水试验结束或中途因故停泵，需进行恢复水位观测，观测时间间距为：1、2、2、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30分钟，以后每隔30分钟观测一次，直至恢复至稳定水位，观测精度要求同稳定水位的观测；

③、抽水试验中进行两次降深，精确求取参数。