CN108873075A - 一种断裂带的活动监测方法、勘探方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种断裂带的活动监测方法、勘探方法和装置。依据监测精度在预测量的目标地域设定多个监测点，对各个监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与带电粒子的特性相关的测量数据，分析测量数据，绘制出断裂带分布示意图。由于创新的提出监测地下溢出地表面的带电粒子的特性，进行断裂带分布的勘测和断裂带活动监测，在提高断裂带的勘探精度的同时也实现了无损勘探。不仅可以在野外和城市内进行断裂带的勘测，还能实现对已知断裂带的活动进行监测。

Description

一种断裂带的活动监测方法、勘探方法和装置

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种断裂带的活动监测方法、勘探方法和装置。

背景技术

断裂带(fault zone)亦称“断层带”。有主断层面和两侧破碎岩块以及若干次级断层或破裂面组成的地带。在靠近主断层面附近发育有构造岩，以主断层面附近为轴线向两侧扩散，一般依次出现断层泥或糜棱岩、断层角砾岩、碎裂岩等，再向外即过渡为断层带以外的完整岩石。目前采取分析地质结构及其演变来定义断裂带，具体方法主要是露头分析、钻井分析、震动分析、主动源信号的反射式勘探和高密度电法物探等。其中，露头分析方法受野外剖面出露条件等限制不能全面分析，同时野外露头经过较长时间的演变，其定义的断裂带结构与地下断裂带会存在一定程度的差异。钻井分析和震动分析等现行方法受限于分辨率等影响，其准确性也受到一定的限制。

发明内容

本申请提供一种断裂带的活动监测方法、勘探方法和装置。解决现有技术中在断裂带勘测的准确性受到限制的问题。由于采用监测地表溢出的带电粒子的特性，绘制断裂带分布示意图，提高了断裂带的勘探的精度。

根据第一方面，一种实施例中提供一种断裂带的勘探方法，包括：

依据监测精度在预测量的目标地域设定不少于两个监测点；

对所述监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与所述带电粒子的特性相关的测量数据；

分析所述测量数据，绘制出断裂带分布示意图。

根据第二方面，一种实施例中提供一种断裂带的活动监测方法，包括：

在已知断裂带分布的垂直方向上设定不少于两个宽度监测点；

对所述宽度监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与所述带电粒子的特性相关的测量数据；

分析所述测量数据，获取所述断裂带该垂直方向上的宽度数据。

进一步，还包括：

每隔单位时间获取一次所述宽度数据，依据所述宽度数据的时域变化，监测所述断裂带的活动。

根据第三方面，一种实施例中提供一种断裂带的勘探装置，包括永磁磁芯、线圈和信号采集电路；

所述线圈缠绕在所述永磁磁芯外周，所述线圈的两端分别连接所述信号采集电路的输入端；

所述线圈内部空间被地表溢出带电粒子穿过时产生感应电信号；

所述信号采集电路用于采集所述感应电信号。

进一步，断裂带的勘探装置还包括电场发生器，用于在所述线圈的周围产生一个稳定变化的电场，所述电场与所述线圈耦合。

依据上述实施例的断裂带的勘探方法、活动监测方法和监测装置，由于创新的提出基于地表溢出带电粒子的监测进行断裂带分布的勘测，在提高断裂带的勘探精度的同时也实现对断裂带的无损勘探，不仅可以在野外和城市内进行段裂带的勘测，还能对已知断裂带的活动进行监测。

附图说明

图1为断裂带地表溢出带电粒子溢出速度分布曲线；

图2为一种实施例的断裂带的勘探方法流程图；

图3为一种实施例中对目标地域设定监测点示意图；

图4为一种实施例中对目标地域进行区域划分示意图；

图5为一种实施例中在断裂带的垂直方向上设定多个宽度监测点示意图；

图6为一种实施例中断裂带的宽度测量示意图；

图7为另一种实施例中断裂带的活动监测方法的流程图；

图8为另一种实施例中断裂带的勘探装置的结构示意图；

图9为另一种实施例中断裂带的勘探装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

地球的构成包括地核、地壳和地幔，在地幔顶部还存在一个软流层，是放射性物质集中的地方，由于放射性物质分裂的结果，会有带电粒子从地壳表面溢出，如图1所示，为断裂带地表溢出带电粒子的溢出速度分布曲线图，由于断裂带的构造特性使带电粒子更容易从断裂带处溢出，由此我们可以通过监测地表溢出的带电粒子的特性，来反推断裂带的分布。如图1中所示，先获取断裂带地表溢出带电粒子的溢出速度分布曲线后，就可以判断断裂带的分布情况。其中，带电粒子包括重带电粒子(例如α粒子和裂变碎片)和轻带电粒子(例如快电子和β粒子)。具体的，可以获取地表溢出的带电粒子的电性、质荷比、溢出速度和粒子密度的相似度，来判断地裂带的分布情况。

在本实施例中，先依据实际勘测精度的要求在预勘探地区设置多个监测点，对监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与带电粒子的特性相关的数据，对数据进行分析处理后，绘制出断裂带分布示意图。

实施例一：

请参考图2，为一种实施例的断裂带的勘探方法的流程图。本申请公开了一种断裂带的勘探方法，包括：

步骤201、依据监测精度在预测量的目标地域设定多个监测点。即如图3所示，为一种实施例中对目标地域设定监测点示意图，曲线302圈定的范围为预测量的目标地域，标线303和标线304为定位精度P(单位米)的长和宽。依据监测精度在预测量的目标地域设定多个监测点301。

步骤202、对监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测。是应用带电粒子监测装置监测地表面溢出的带电粒子的特性。带电粒子监测装置具体包括能量转换器和信号采集电路。能量转换器用于将地表面溢出的带电粒子转变为电信号，信号采集电路是用于将能量转换器接收的电信号经放大、鉴别、记录，进行对比测量，从而得到带电粒子的计数率和能量分布等特性。带电粒子的特性还包括带电粒子的电性、质荷比、溢出速度和密度等。

具体可采用电磁测量法、电导率测量法和光学测量法进行监测所述带点粒子的特性。电磁测量法是根据带电粒子穿过闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电信号的原理。通过监测闭合线圈产生的感应电信号就可以获得穿过闭合线圈带电粒子的特性。光学测量法是根据带电粒子进入闪烁体，与之发生相互作用，闪烁体吸收带电粒子能量而使原子、分子电离和激发，受激原子和分子退激时发射荧光光子，利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上，由于光电效应，光子在光阴极上击出光电子，光电子在光电倍增管中倍增，进而电子流在阳极负载上产生电信号，在利用信号采集电路记录和分析电信号。电导率测量法是采用电容器收集带电粒子，根据电容电信号的变化来评估空间中带电粒子的特性。

进一步，可同时对各个监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，还可以依次对各个监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测。

步骤203、获取带电粒子的特性相关的测量数据。可利用电子测量仪器或信号采集电路记录由带电粒子的特性引起的电信号，进而获取带电粒子特征相关的测量数据。

步骤204、分析测量数据，绘制出断裂带分布示意图。采用包括波动程度算法和相似性算法分析测量数据，依据测量数据分析后的结果获得断裂带边界的定位点。具体是依据测量数据的数值相近性，对预测量的目标地域进行区域划分，通过划分后区域的边界确定断裂带的边界，进而确定断裂带的边界定位点，绘制出所述断裂带分布示意图。依据的原理是根据断裂带的构造特性，通过比较各个监测点的测量数据，根据测量数据的差异划分区域，由于断裂带内的地表面溢出的带电粒子的特性与位于断裂带外的地表面溢出的带电粒子的特性会有差异，进而判别监测点是位于断裂带内还是位于断裂带外。例如，断裂带内的地表溢出带电粒子的溢出速度一定与断裂带外的地表溢出带电粒子的溢出速度不同。断裂带内的地表溢出带电粒子的溢出密度一定与断裂带外的地表溢出带电粒子的溢出密度不同。或断裂带内的地表溢出带电粒子的质荷比一定与断裂带外的地表溢出带电粒子的质荷比不同。然后根据地表溢出带电粒子的这些特性所反映的电信号的相近性进行区域划分。

如图4所示，为一种实施例中对目标地域进行区域划分示意图，曲线401为预测量的目标地域，曲线403测量数据分析后获得的断裂带边界，监测点402就是边界定位点。

进一步，采用波动程度算法分析测量数据时，可以是依据数据数值的时域幅值变化和频域频率变化等所得量的时域特征或频域特征的一致性来进行区域划分。

步骤205、依据绘制出的断裂带分布示意图，确定断裂带的垂直方向。

依据绘制出的断裂带分布示意图画出断裂带的水平方向和垂直方向，由于断裂带的结构特性，是以带状分布，定义断裂带向两边的延伸方向为断裂带的水平方向，则与断裂带水平方向垂直的方向为断裂带的垂直方向。例如，如图5所示，为一种实施例中在断裂带的垂直方向上设定多个宽度监测点示意图，曲线501为预测量的目标地域的边线，标线504为断裂带的平行方向，标线503为断裂带的垂直方向。

步骤206、在断裂带的垂直方向上设定多个宽度监测点。

如图5所示，在标线503方向上设置多个宽度监测点502。

步骤207、监测宽度监测点处地表面溢出的带电粒子的特性。

采用步骤202所述的方法对宽度监测点地表面溢出的带电粒子进行监测。

步骤208、根据监测到的所述带电粒子的特性，输出与带电粒子的特性相关的测量数据。

步骤209、分析测量数据，获取断裂带宽度数据。

采用步骤204所述的方法分析测量数据，进而获取断裂带宽度数据。例如，如图6所示，为一种实施例中断裂带的宽度测量示意图，曲线601圈定的范围为预测量的目标地域，标线605为断裂带的平行方向，标线604为断裂带的垂直方向，还包括断裂带宽度的边界定位点603、宽度监测点602和断裂带宽度606。具体的，断裂带宽度W就是计算两个最远断裂带宽度的边界定位点603之间的距离得到的。

基于以上实施例，依据实际勘测精度的要求在预勘探地区设置多个监测点，对监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与带电粒子的特性相关的测量数据，对测量数据进行分析处理，绘制出断裂带分布示意图。由于创新的提出监测地下溢出地表面的带电粒子的特性，进行断裂带分布的勘测和断裂带活动监测，在提高断裂带的勘探精度的同时也实现了无损勘探。进而可以实现在城市内进行断裂带的勘测。

实施例二

请参考图7，为另一种实施例的断裂带的活动监测方法的流程图。本申请公开了一种断裂带的活动监测方法，包括：

步骤701、在已知断裂带分布的垂直方向上设定多个宽度监测点。依据已知断裂带分布示意图画出断裂带的水平方向和垂直方向，由于断裂带的结构特性，是以带状分布，定义断裂带向两边的延伸方向为断裂带的水平方向，则与断裂带水平方向垂直的方向为断裂带的垂直方向。

步骤702、对宽度监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测。是应用带电粒子监测装置监测地表面溢出的带电粒子的特性。带电粒子监测装置具体包括能量转换器和信号采集电路。能量转换器用于将地表面溢出的带电粒子转变为电信号，信号采集电路是用于将能量转换器接收的电信号经放大、鉴别、记录，进行对比测量，从而得到带电粒子的计数率和能量分布等特性。带电粒子的特性还包括带电粒子的电性、质荷比、溢出速度和密度等。

步骤703、根据监测到的带电粒子的特性输出与带电粒子的特性相关的测量数据。

具体是利用信号采集电路记录反映带电粒子特性的电信号。将电信号转化为带电粒子特征相关的测量数据。

步骤704、分析测量数据，获取断裂带该垂直方向上的宽度数据。采用包括波动程度算法和相似性算法分析测量数据，根据对测量数据处理后的结果获得断裂带宽度定位点。断裂带宽度数值是计算两个最远断裂带宽度的边界定位点之间的距离得到的。

进一步，每隔单位时间获取一次断裂带的宽度数据，依据断裂带的宽度数据的时域变化，监测断裂带的活动。

实施例三

如图8所示，为另一种实施例中断裂带的勘探装置的结构示意图。本申请公开了一种断裂带的勘探装置包括永磁磁芯804、线圈803和信号采集电路805。永磁磁芯804有磁性，线圈803缠绕在永磁磁芯804外周，线圈803的两端分别连接信号采集电路805的输入端。线圈803内部空间被地表溢出带电粒子801穿过时产生感应信号。信号采集电路805用于采集线圈803产生的感应电信号。永磁磁芯804的作用是增加线圈803的磁导率，使信号采集电路805更易于获得线圈803中的感应电信号。依据的原理是带电粒子通过线圈时，线圈中会产生感应电信号。磁导率是表征磁介质磁性的物理量，表示在空间或在永磁磁芯空间中的线圈流过电流后产生磁通的阻力或者是其在磁场中导通磁力线的能力。

将本实施例中的勘探装置放置于监测点，优选的将线圈803基本垂直于地表面放置，也就是永磁磁芯804的轴心垂直于地表面。由于地表溢出的带电粒子是近乎垂直于地面溢出的，线圈803基本垂直于地表面放置会有最大数量的溢出带电粒子穿过线圈803的内部空间。线圈803内部空间被地表溢出带电粒子801穿过时产生感应信号，感应电信号具体可以是感应电流，信号采集电路805采集线圈803内的电流信号，并记录电流信号的方向和大小。根据电流信号的方向和大小及线圈803匝数、带电粒子切割磁力线面积等参数就可以换算出地表溢出带电粒子的特性，例如，电性和溢出速度、粒子密度等。因而信号采集电路805采集的感应电流的大小，即电流值数据，就可以反应地表溢出带电粒子的特性，即与带电粒子的特性相关。在按照实施例一所述的方法，对多个监测点进行监测，在对各个监测点监测的电流值数据进行分析。对监测数据进行分析具体可采用包括波动程度算法和相似性算法分析电流值数据，根据对电流值数据处理后的结果，就可以绘制出断裂带的分布图。

进一步，如图9所示，为另一种实施例中断裂带的勘探装置的结构示意图。还包括电场发生器806，用于在线圈803的周围产生一个稳定变化的电场，该电场与线圈803耦合。由于线圈803与电场耦合，线圈803当被地表溢出带电粒子801穿过时，会影响线圈803与电场的耦合度，从而放大带电粒子穿过线圈803而产生的感应电信号的强度，提高信号采集电路805的灵敏度。

本实施例中，电场发生器806包括耦合永磁磁芯8063、耦合线圈8061和信号源8062。耦合永磁磁芯8063有磁性，耦合线圈8061缠绕在耦合永磁磁芯8063外周，耦合线圈8061的两端分别连接信号源8062的输出端。信号源8062通过耦合线圈8063在线圈803的周围产生一个稳定变化的电场且与线圈803耦合。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种断裂带的勘探方法，其特征在于，包括：

依据监测精度在预测量的目标地域设定不少于两个监测点；

对所述监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与所述带电粒子的特性相关的测量数据；

分析所述测量数据，绘制出断裂带分布示意图。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测包括：

采用电磁测量法、电导率测量法和光学测量法中至少一种方法监测所述带电粒子的特性。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述带电粒子的特性包括带电粒子的电性、质荷比、溢出速度和粒子密度中至少一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分析所述测量数据，绘制出断裂带分布示意图包括：

采用波动程度算法和/或相似性算法分析所述测量数据，依据所述测量数据的数值相近性，对所述预测量的目标地域进行区域划分，确定出断裂带的边界，绘制出所述断裂带分布示意图。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述监测点处地表面溢出的带电粒子监测包括：

同时对所述监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，或依次对所述监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

依据所述断裂带分布示意图，确定所述断裂带的垂直方向；

在所述断裂带的垂直方向上设定多个宽度监测点；

对所述宽度监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与所述带电粒子的特性相关的测量数据；

分析所述测量数据，获取所述断裂带垂直方向上的宽度数据。

7.一种断裂带的活动监测方法，其特征在于，包括：

在已知断裂带分布的垂直方向上设定不少于两个宽度监测点；

对所述宽度监测点处地表面溢出的带电粒子进行监测，并输出与所述带电粒子的特性相关的测量数据；

分析所述测量数据，获取所述断裂带该垂直方向上的宽度数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

每隔单位时间获取一次所述宽度数据，依据所述宽度数据的时域变化，监测所述断裂带的活动。

9.一种断裂带的勘探装置，其特征在于，包括永磁磁芯、线圈和信号采集电路；

所述线圈缠绕在所述永磁磁芯外周，所述线圈的两端分别连接所述信号采集电路的输入端；

所述线圈内部空间被地表溢出带电粒子穿过时产生感应电信号；

所述信号采集电路用于采集所述感应电信号。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括电场发生器，用于在所述线圈的周围产生一个稳定变化的电场，所述电场与所述线圈耦合。