CN109085653A - 一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法，包括发射装置向地下发送伪随机发射波形，经过地下介质传播回到地面，由接收机观测收集电磁场响应信号；分析接收机观测的电磁场响应信号与发射波形的相关性，反褶积辨识提取伪随机发射波形激励的大地脉冲响应信号，计算视电阻率和极化率相位；数据处理获得反映深部资源的高分辨率的极化率和电阻率的电性精细结构。本发明公开的探测方法，利用多通道电法仪的伪随机编码电流信号发射与对观测电磁场响应与发射电流信号反褶积消除干扰，计算视电阻率和激发极化法相位，以达到深部地质、硫化物矿体资源勘查探测，大大提高了了深部硫化物矿体的勘查准确度，有利于实际的推广应用。

Description

一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法

技术领域

本发明涉及探测技术领域，尤其涉及一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法。

背景技术

在地质矿体资源的勘查探测中，采用的方法通常包括电磁法和激发极化法。电磁法虽然可以进行勘查深度大于1000m的地质和矿体的探测，但无法探测与硫化物矿体相关的极化率信息，因此对于含浸染状的金属矿体的硫化物的探测，采用激发极化法进行勘查探测。目前，现有极化率探测仪器勘查深度浅，小于1000m，无法进行深部地质、硫化物矿体资源勘查探测，大大地影响了深部硫化物矿体的勘查效果，限制了实际应用。

因此，本领域技术人员致力于提供一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法，以解决上述现有技术存在的不足。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有极化率的勘查探测方法在探测地质、硫化物矿体资源时探测深度浅，小于1000m，无法进行深部地质、硫化物矿体资源勘查探测，大大地影响了深部硫化物矿体的勘查效果，限制了实际应用，不利于推广应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法，包括：

步骤1、发射装置向地下发送伪随机发射波形，经过地下介质传播回到地面，在地面由接收机观测收集电磁场响应信号；

步骤2、通过分析接收机观测的电磁场响应信号与发射波形的相关性，反褶积辨识提取伪随机发射波形激励的大地脉冲响应信号，计算视电阻率和极化率相位；

步骤3、数据处理与反演解释，获得反映深部资源的高分辨率的极化率和电阻率的电性精细结构。

进一步地，所述步骤1中，所述观测收集电磁场响应，是由多台接收机布设组成多道电场阵列式分布，每个接收机观测3道电场数据，接收电偶极距(MN)为数十米，发射电极距(AB)是接收电偶极距(MN)的2～6倍；

进一步地，所述多道电场阵列式分布接收系统布设好后固定不变，通过移动发射装置和发射电极距(AB)位置进行电流发射的同时所有接收机测量所有电道电场Ex信号时序测量；

进一步地，所述步骤2中，所述大地脉冲响应信号为在增加接收机与发射机之间距离(收-发距)时可观测的较弱有效信号；

进一步的，所述步骤2中，所述极化率相位为利用多通道电法仪的发射m序列伪随机波形和观测电场分量数据的反褶积，在计算出大地脉冲响应时获得频率域激发极化相位；

进一步地，所述步骤3中，所述数据处理为根据电场信号Ex时序测量与大地响应波形与相位激发极化法参数进行数据处理；

在本发明较佳实施方式中，所述步骤1中，所述观测收集电磁场响应采用偶极-偶极观测装置；

在本发明较佳实施方式中，所述步骤2中，所述极化率相位通过下式计算得到：

式中，G(iω)为系统频谱；

采用以上方案，本发明公开的一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法，具有以下优点：

本发明公开的探测方法采用多通道高密度频率域激发极化法测量方法，可弥补常规高密度电阻率法/极化率法的探测深度浅，利用多通道电法仪的伪随机编码电流信号发射与对观测电磁场响应与发射电流信号反褶积消除干扰，在大收发距即探测深度大时获取可靠的大地脉冲响应，并计算视电阻率和激发极化法相位，以达到探测不同埋深地质目标体的电阻率和极化率参数，提高高密度激发极化法探测深度和获取反映深部资源极化率信息，实现与极化率有关的深部资源直接精细测量，实现了深度大于1000m的深部地质、硫化物矿体资源勘查探测，大大提高了深部硫化物矿体的勘查效果，有利于实际推广应用。

以下将结合附图以及具体实施方式对本发明的构思、具体技术方案及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明深部地质、硫化物矿体资源探测方法工作原理示意图；

图2是本发明探测方法不同偏移距(R)接收发射波形示意图；

图3是本发明探测方法不同偏移距(R)的大地脉冲响应曲线示意图；

图4是本发明探测方法的二维反演电阻率断面示意图；

图5是本发明探测方法的二维反演极化率相位断面示意图；

图中，1、接收机1；2、接收机2；3、发射系统；4、矿体。

具体实施方式

以下参考本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例：

如图1所示，本实施例中的深部地质、硫化物矿体资源探测方法，工作原理为通过有限长接地导线电流源向地下发送伪随机编码电流信号，在发射源轴向上同时观测电磁场响应与记录发射电流，然后通过反褶积得到大地脉冲响应，并计算视电阻率，以达到探测不同埋深地质目标体的目的；

在多通道电法仪系统中，通常把大地看作线性时不变系统，接收的响应电压v(t)可以表示为发射电流与大地脉冲响应的卷积：

v(t)＝s(t)*g(t)+n(t) (a-1)

式中g(t)为编码电流、发射系统和收发距离有关的系统响应，包括发射设备电路、接地电极和连接接地电极的电缆等的响应；

g(t)为来自地质目标体的大地脉冲响应；

s(t)为通过记录源电流的方式或者在发射源附近采集电场信号的方式获得；

n(t)为噪声；

通过反褶积去掉噪声可求出大地脉冲响应，大地脉冲响应包含了发射机和接收机之间的大地电阻率信息；

对于均匀大地，大地脉冲响应的峰值时刻t_peak,r为：

t_peak,r＝μr²/10ρ (a-2)

式中，μ是介质的磁导率；

r是收发偏移距(m)；

ρ是大地电阻率(Ω·m)；

利用大地脉冲响应的峰值时刻转换为视电阻率ρ_a：

ρ_a＝μr²/10t_peak,r (a-3)

式(a-3)记录点位为收发偏移距的中点，通过发射点在整个剖面的不断移动与供电，获得不同偏移距的视电阻率和记录位置，得到整条剖面的视电阻率拟断面图，反映了剖面地下不同深度的地质信息。

本发明的相位激发极化法参数的大地脉冲响应，为从伪随机编码发射波形和大地响应波形的相关性计算，是将式(a-1)从时域转换为频域获得：

V(ω)＝S(ω)G(ω)+N(ω) (a-4)

脉冲响应g(t)的傅氏变换就是系统的频谱G(iω)，可获得相位：

在计算中对接收电场信号与发射电流反褶积，通过对两者的频谱积的反傅氏变换得到时间域的大地脉冲响应曲线，在接收电场信号与发射电流两者的频谱乘积的过程中利用零相位过滤消除噪声干扰；

从上述公式可以得出采用实测电场信号与发射波形反褶积和零相位过滤方法，可滤掉50Hz和其它干扰，获取高质量的视电阻率和激发极化法相位。

对上述计算数据进行质量评价，从大地脉冲响应g(t)曲线峰值时刻求得视电阻率，以脉冲响应g(t)的频谱可获得相位。从现有观测的30个周期观测数可分段求得视电阻率和激发极化法相位，由此可计算出重复叠加平均视电阻率和激发极化法相位，以此提高观测质量。以均方相对误差M衡量视电阻率和激发极化法相位观测质量；

视电阻率或激发极化法相位用均方相对误差按公式(a-6)计算：

式中：

m_i为第i次叠加计算的视电阻率或激发极化法相位相对误差；

m_i＝[(A_ai-A′_ai)/(A_ai+A′_ai)/2]×100％；

A_ai为第i次叠加计算的视电阻率或激发极化法相位；

A'_ai为1至第i次叠加的平均视电阻率或激发极化法相位；

n为采集周期数。

具体应用示例如下：

在河北省某地多通道电法仪试验中，接收机在测线的各测点记录电场信号的时候，有1台接收机在发射电偶极中心处同时观测电场信号，在数据处理时，将对应同一时间的在发射源中心接收的电场信号和接收点的电场信号做反褶积，求得大地脉冲响应；

如图2所示的本发明探测方法不同偏移距(R)接收发射波形示意图，是以600m点为发射源时，在距发射源不同偏移距R(60m至4500m)处接收到的电场信号，R＝0m时接收的波形是在发射电偶极中心处观测的电场信号，图最下方为发射的伪随机电压波形。偏移距R从60m至4500m，接收的电场信号由强逐渐减弱，偏移距R从60m至540m的电场信号基本为与发射的伪随机信号一致，但从1900m至3860m处的电场信号基本为50Hz电磁干扰信号，4500m处的电场信号表现为较强的脉冲干扰；

如图3所示的本发明探测方法不同偏移距(R)的大地脉冲响应曲线示意图，经过对接收电场信号与发射电流反褶积能有效地剔除50Hz干扰和脉冲干扰，尤其在偏移距大于1900m测点也求得较好大地脉冲响应；由此响应曲线的峰值时刻可以计算视电阻率；

如图4所示的本发明探测方法的二维反演电阻率断面示意图，由每个大地脉冲响应的峰值转换的视电阻率可以绘制视电阻率拟断面图，视电阻率反映为两层地电断面，浅部的低阻为风化的中太古界黄土窑岩组，深部的高阻为花岗岩的反映，与当地的地质情况相吻合；

如图4所示的本发明探测方法的二维反演电阻率断面示意图，对获取的视电阻率和极化率相位参数采用美国Zonge公司的Ts2dip.exe软件进行二维电阻率反演，浅部厚度约为50m的电性层(小于100Ω·m)对应着浅表第四系地层，其下面小于1500Ω·m的高阻电性层均为蚀变花岗岩的反映；

如图5所示的本发明探测方法的二维反演极化率相位断面示意图，为极化率相位反演断面图的高相位值与含矿体位置基本吻合。

从本实测数据计算大地脉冲响应曲线中，由于采用零相位过滤和实测电场信号与发射波形反褶积，以及多次叠加等方法，获得了较好大地脉冲响应和视电阻率与极化率相位。

本发明深部地质、硫化物矿体资源的探测方法采用大功率发射机发射伪随机编码电流，进行全波形数据采集；它借鉴油气勘探中的地震技术，用阵列式接收的方法，采用多次发射、阵列式多通道接收多次覆盖的全波场信息，对数据进行类地震偏移技术实现地下地质体成像，有效地提高了分辨率和勘探深度，在同等发射源强度的条件下，大幅度提高探测精度和深度，可使探测深度能达到4000米。可用于陆地和海洋开展深部资源勘查。。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种深部地质、硫化物矿体资源的探测方法，其特征在于，包括：

步骤1、发射装置向地下发送伪随机发射波形，经过地下介质传播回到地面，在地面由接收机观测收集电磁场响应信号；

步骤2、通过分析接收机观测的电磁场响应信号与发射波形的相关性，反褶积辨识提取伪随机发射波形激励的大地脉冲响应信号，计算视电阻率和极化率相位；

步骤3、数据处理与反演解释，获得反映深部资源的高分辨率的极化率和电阻率的电性精细结构。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1中，

所述观测收集电磁场响应，是由多台接收机布设组成多道电场阵列式分布，每个接收机观测3道电场数据，发射电极距是接收电偶极距的2～6倍；

所述多道电场阵列式分布接收系统布设好后固定不变，通过移动发射装置和发射电极距位置进行电流发射的同时所有接收机测量所有电道电场Ex信号时序测量。

3.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述步骤2中，

所述大地脉冲响应信号为在增加接收机与发射机之间距离时可观测的较弱有效信号；

所述极化率相位为利用多通道电法仪的发射m序列伪随机波形和观测电场分量数据的反褶积，在计算出大地脉冲响应时获得频率域激发极化相位。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3中，

所述数据处理为根据电场信号Ex时序测量与大地响应波形与相位激发极化法参数进行数据处理。

5.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤1中，

所述观测收集电磁场响应采用偶极-偶极观测装置。

6.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤2中，

所述极化率相位通过下式计算得到：

式中，G(iω)为系统频谱。