CN108957562B - 一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法。本方法采用多通道天然电场选频仪测量多个记录点的天然电场频率域信号，在测区内第一个排列的天然电场测量完毕后，后续每个排列测量时均对一个已完成天然电场测量的记录点进行重复测量，直至完成测区内所有记录点的天然电场测量工作；基于某个基准排列的记录点的检查数据对整个测区所有记录点的天然电场频率域信号进行校正处理，从而实现所有记录点天然电场数据的日变校正，减少由于天然电场的随机变化影响，提高天然电场勘探效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种勘查地球物理领域的基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法。
背景技术
在电法勘探中有一种采用测量天然电场进行地质勘探的选频法。该方法采用两个接地的测量电极直接测量大地的天然电场不同频率的电场信号强度，而无需测量大地的天然磁场，也无需布置人工电场，故该方法的工作效率较高、勘探成本低、抗人文电磁干扰能力强，在地质勘探中具有比较明显的优势。但由于形成大地的天然电场数据的激励源并不是稳定的，不但不同频率的激励源的信号强度不同，即使是相同频率的激励源的信号强度也会随着时间发生变化，故不同时刻获取的相同频率的天然电场数据强度不同；另由于人文电场干扰也随着时间发生变化；若对不同时刻获取的天然电场数据进行直接解译，则会由于不同时刻的激励源信号强度和人文电场干扰不同，导致不同时刻获取的天然电场数据可比性降低，从而影响该方法的勘探效果。这也是选频法目前更多的作为前期定性勘探的主要原因。
选频法目前主要用于一维环形勘探和二维剖面勘探，由于该方法存在不同测点的信号可比性不强，导致勘探成果精度不高。故需要针对选频法信号的变化，不同测点间信号可比性较低等情况，开展后续研究，提高其勘探精度。
基于目前天然电场方法所存在的上述问题，为提高该方法的勘探效果，故提出一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法。
发明内容：
本发明的目的是解决现有选频法存在不同记录点的天然电场数据可比性低、勘探效果较差等问题，提出一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法，提高天然电场的勘探精度和效果，特别是提高二维和三维勘探效果。
一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法，其具体步骤如下：
a)根据勘探目的、勘探要求选择并设置好多通道天然电场选频仪的测量频率数量和频率数值；在待测区布置好所有测点，并记录每个测点的编号和坐标；选择的频率数量越多，则纵向勘探精度越高，但勘探效率降低；频率越高，则勘探深度越浅；记录每个测点的坐标，便于对天然电场数据进行距离归一化处理。
b)采用多通道天然电场选频仪通过测点上的测量电极和导线对测区内测点开展天然电场数据测量，每个排列选择的测点数不少于3个，相邻两个测点形成为一个记录点，即每个排列的记录点不少于2个；每个排列选择的测点数与天然电场选频的通道数有关，通道数越多，野外工作效率越高。
c)除第一个排列的天然电场数据测量时不布置重复记录点外，后续每个排列的天然电场数据测量均在已经完成天然电场测量的记录点中选择一个记录点开展重复测量；后续每个排列的检查点选择可以优先选择与排列距离最近的已经完成天然电场测量的记录点，可以减少导线的长度，提高工作效率。
d)对所有天然电场数据根据相应测点之间的距离进行距离归一化处理；根据测点的坐标计算相应记录点的两个测点间的距离；若测区适合布置等间距的测点，则有利于后续数据处理；若测区内存在障碍物，则可以基于测区实际情况布置测点的间距；对天然电场数据进行距离归一可以减少由于测点间距的不同所导致的信号差别，提高勘探精度。
e)选择已经进行距离归一化处理的所有排列中开展过重复测量的记录点的第一次的天然电场数据UN(m，f)，与已经进行距离归一化处理的该记录点的重复测量的天然电场数据采用公式计算校正系数FN，l(f)，其中下标N为记录点编号，m和l为排列编号，f为频率值，上标 J为检查点的标识符；校正系数FN，l(f)中每个电场数据的频率值要相同，如果有多个频率，则需要对不同频率进行校正系数的计算。
f)选择第一个排列作为整个测区的基准排列，基准排列天然电场数据不进行校正；选择数据质量高、人文电场干扰少、地下地质情况相对已知的排列作为基准排列，有助于提高整个测区的勘探精度。
g)选择其他排列中的检查点为基准排列中的记录点的排列作为校正排列，采用公式对校正排列的非检查点的天然电场数据进行校正，获得校正后的天然电场数据其中UP(l，f)为排列编号为l、记录点编号为P、频率为f的天然电场数据；上标A为校正后的天然电场数据的标识符，下标N为校正排列中重复测量的记录点编号，下标P 为校正排列的记录点编号，l为校正排列编号，f为频率，FN，l(f) 为校正排列频率f的校正系数；
h)选择未进行天然电场校正排列的检查点属于已经进行天然电场数据校正的记录点的排列，采用公式进行天然电场数据校正，直至完成所有记录点的天然电场数据校正，获得所有记录点以基准排列为基准的校正后的天然电场数据其中为排列编号为m、记录点编号为N、频率为f的已经校正过的天然电场数据；为排列编号为l、记录点编号为N、频率为f的检查点的天然电场数据；UP(l，f)为排列编号为l、记录点编号为P、频率为f的天然电场数据；上标A表示校正后的天然电场数据的标识符，N为重复测量的记录点编号，P为记录点编号，m为已经开展过天然电场校正的排列编号，l为还未开展天然电场校正的排列编号，f为频率；
i)结合测点的坐标，对基准排列的天然电场数据以及其他排列的校正后的天然电场数据进行测区内所有记录点的电性特征分析，获取测区内所有记录点的电性异常体，实现剔除天然电场日变影响的天然电场勘探。
若测区内布置的测点呈单线，则对测区开展该方法的天然电场的二维勘探；若测区内布置网格状的测点，则对测区开展该方法的天然电场的三维勘探。
附图说明：
图1为本发明提出的一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法流程图；
图2为本发明提出的一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法野外布置示意图；
图2中C为3个通道的天然电场选频仪，d为导线，1～25为测点及编号。
具体实施方式：
以下参照图1、图2结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图2所示，需要对图2中的待测区内测点编号为1～25开展本发明所提出的天然电场勘探，具体步骤如下：
a)根据针对待测区的勘探目的、勘探要求选择并设置好天然电场选频仪C的测量频率数量和频率数值；本实施方式选择1个频率开展，频率数值为f；在待测区布置网格状测点1～25，并在待测区的所有测点1～25上布置测量电极，并记录所有测点 1～25的坐标。
b)本实施方式采用3个通道天然电场选频仪C通过测点1～25上的测量电极和导线对测区内测点1～25开展天然电场数据测量，及总计24个记录点的天然电场数据；除第一个排列的天然电场数据测量时不布置重复记录点外，后续每个排列的天然电场数据测量均在已经完成天然电场测量的记录点中选择一个记录点开展重复测量；本实施方式中以小号测点为记录点，第一个排列选择1、2、3、4号测点开展天然电场信号测量，即记录点为1、2、3；第二个排列选择3、4、5、6号测点开展天然电场信号测量，即记录点为3、4、5；第三个排列选择5、6、7、8号测点开展天然电场信号测量，即记录点为5、6、 7；第四个排列选择7、8、9、10号测点开展天然电场信号测量，即记录点为7、8、9；即后面一个排列的检查点均为前一个排列的最后一个记录点，以此类推，完成所有记录点的天然电场信号测量；以小号测点为记录点，则第二个排列中的3号记录点为检查点，第三个排列中的5号记录点为检查点，第四个排列以7号记录点为检查点，以此类推。
c)对以上所有天然电场数据根据相应记录点的两个测点之间的距离进行距离归一化处理；根据测点1～25的坐标计算相应记录点的两个测点间的距离；本实施方式选择每个测点间的距离相同，则只需要计算某个记录点的两个相邻测点之间的距离，对所有天然电场数据进行距离归一化。
d)选择已经进行距离归一化处理的所有排列中开展过重复测量的记录点的第一次的天然电场数据UN(m，f)，与已经进行距离归一化处理的该记录点的重复测量的天然电场数据采用公式计算校正系数FN，l(f)，其中下标N为检查点的记录点编号，m和l为排列编号，f为频率值，上标J为检查点的标识符；校正系数FN，l(f)中每个电场数据的频率值f相同；在本实施方式中第二个排列的校正系数为第三个排列的校正系数为第四个排列的校正系数为其他以此类推。
e)选择第一个排列作为整个测区的基准排列，基准排列天然电场数据不进行校正；选择数据质量高、人文电场干扰少、地下地质情况相对已知的排列作为基准排列，有助于提高整个测区的勘探精度；本实施方式中选择第一个排列为基准排列。
f)选择其他排列中的检查点为基准排列中的记录点的排列作为校正排列，采用公式对校正排列的非检查点的天然电场数据进行校正，获得校正后的天然电场数据其中UP(l，f)为排列编号为l、记录点编号为P、频率为f的天然电场数据；上标A为校正后的天然电场数据的标识符，下标N为校正排列中检查点的记录点编号，下标P为校正排列中的记录点编号，l为校正排列编号，f为频率，FN，l(f) 为校正排列的频率f的校正系数；本实施方式中第二个排列中的3号记录点为第一个排列的3号记录点的检查点，故第二个排列中每个记录点的校正后的天然电场数据为：3号记录点的校正后的天然电场数据为实质上该数据为第一个排列的3号记录点的实测数据，故3号记录点的天然电场数据无需进行校正，直接采用第一个排列的3号记录点的实测数据；4号记录点的校正后的天然电场数据为5号记录点的校正后的天然电场数据为
g)选择未进行天然电场校正排列的检查点属于已经进行天然电场数据校正的记录点的排列作为后续的校正排列，采用公式进行天然电场数据校正，直至完成所有记录点的天然电场数据校正，获得所有记录点以基准排列为基准的校正后的天然电场数据其中为排列编号为m、记录点编号为N、频率为f的已经校正过的天然电场数据；为排列编号为l、记录点编号为N、频率为f的检查点的天然电场数据；UP(l，f)为排列编号为l、记录点编号为P、频率为f的天然电场数据；上标A表示校正后的天然电场数据的标识符，N为排列中检查点的点编号，P为记录点编号，m为已经开展过天然电场校正的排列编号，l为还未开展天然电场校正的排列编号，f为频率；本实施方式中除第二个排列的检查点为及基准排列的记录点外，其他排列的检查点均不属于基准排列，故除第一个和第二个排列的记录点外，其他排列的天然电场数据均需要进行校正；按照上述规则，第三个排列的记录点的天然电场校正方式为：第三个排列的5号记录点为检查点，故无需校正，直接采用第二个排列中的5号记录点的已经校正过的天然电场数据；第三个排列的6号记录点的天然电场校正公式为；第三个排列的7号记录点的天然电场校正公式为；第四个排列的8号记录点的天然电场校正公式为；第四个排列的9号记录点的天然电场校正公式为；其他排列的记录点的天然电场数据校正方式以此类推；从而完成所有记录点的天然电场数据校正。
h)结合测点的坐标，对基准排列的天然电场数据以及其他排列的校正后的天然电场数据进行测区内所有记录点的电性特征分析，获取测区内所有记录点的电性异常体，实现剔除天然电场日变影响的天然电场勘探。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明内。
Claims (2)
1.一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法，其具体步骤如下：
a)根据勘探目的、勘探要求选择并设置好多通道天然电场选频仪的测量参数；在待测区布置好所有测点，并记录每个测点的编号和坐标；
b)采用多通道天然电场选频仪通过测点上的测量电极和导线对测区内测点开展天然电场数据测量，每个排列选择的测点数不少于3个，相邻两个测点形成为一个记录点，即每个排列的记录点不少于2个；
c)除第一个排列的天然电场数据测量时不布置重复记录点外，后续每个排列的天然电场数据测量均在已经完成天然电场数据测量的记录点中选择一个记录点开展重复测量；
d)对所有天然电场数据根据相应记录点的两个测点之间的距离进行距离归一化处理；
e)选择已经进行距离归一化处理的所有排列中开展过重复测量的记录点的第一次的天然电场数据UN(m，f)，与已经进行距离归一化处理的该记录点的重复测量的天然电场数据采用公式计算校正系数FN，l(f)，其中下标N为记录点编号，m和l为排列编号，f为频率值，上标J为检查点的标识符；
f)选择第一个排列作为整个测区的基准排列，基准排列的记录点的天然电场数据不进行校正；
g)选择其他排列中的检查点为基准排列中的记录点的排列作为校正排列，采用公式对校正排列的非检查点的天然电场数据进行校正，获得校正后的天然电场数据其中上标A为校正后的天然电场数据的标识符，下标N为校正排列中重复测量的记录点编号，下标Q为校正排列的记录点编号，l为校正排列编号，f为频率，FN，l(f)为校正排列校正系数；
h)选择未进行天然电场校正的排列的检查点属于已经进行天然电场数据校正的记录点的排列，采用公式进行天然电场数据校正，直至完成所有记录点的天然电场数据校正，获得所有记录点以基准排列为基准的校正后的天然电场数据其中为排列编号为m、记录点编号为N、频率为f的已经校正过的天然电场数据；为排列编号为l、记录点编号为N、频率为f的检查点的天然电场数据；UP(l，f)为排列编号为l、记录点编号为P、频率为f的天然电场数据；上标A表示校正后的天然电场数据的标识符，N为重复测量的记录点编号，P为记录点编号，m为已经开展过天然电场校正的排列编号，l为还未开展天然电场校正的排列编号，f为频率；
i)结合测点的坐标，对基准排列的天然电场数据以及其他排列的校正后的天然电场数据进行测区内所有记录点的电性特征分析，获取测区内所有记录点的电性异常体，实现剔除天然电场日变影响的天然电场勘探。
2.如权利要求1所述的一种基于多通道天然电场选频仪的天然电场勘探方法，其特征是，若测区内布置的测点呈单线，则对测区开展天然电场的二维勘探；若测区内布置网格状的测点，则对测区开展天然电场的三维勘探。
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