CN109375272A - 一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术 - Google Patents
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Abstract
一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术创造性地提出了一种新的任意双极源的三维激电工作方法技术，该方法技术能够在低阻厚覆盖区获得可靠数据，并能够进行500m—1000m的深部找矿工作；采用多采集道数、小面元网格、多点激发的方式，提高了三维激电勘查的效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及矿产资源勘查领域，具体为一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术。
背景技术
随着经济社会的发展和国家“三深一土”科技创新战略的实施，地质找矿工作亟需加强500m-1000m第二空间找矿工作，作为找硫化物矿体的一种有效的地球物理勘查方法，激电勘查技术亟需从传统的二维测量向三维测量发展，以满足大深度精细探测硫化物矿体的需要。
目前，在已公开的资料中（林品荣，2015；尹敏等，2016；李建华，2016；王珺璐等，2016；Wang Jun-Lu,2017），国内三维激电勘查主要是采用大极距的类中梯装置和类三极装置这两种方法，并取得了一定的找矿效果。但这些成功的三维激电勘查应用都是在没有覆盖层的地区完成的，并且勘查深度没有突破500m；而在我国的广大的东部地区，存在大面积的第四系低阻覆盖区，最大厚度可达200m，目前在国内，还没有见到三维激电在这些厚覆盖区进行500-1000m深部找矿的应用实例资料。
在执行国家重大科学仪器设备开发专项《大深度三维电磁探测技术工程化开发》的过程中，在安徽淮北地区进行了三维激电勘查找500m-1000m深部矿体的试验工作；依据国内公开资料，采用了类中梯装置的三维激电工作方法技术，但并没有取得合格的勘查数据，在排除了仪器设备、人为等可能因素后，确认原因是：在激电法工作过程中，除了激电效应外，还有电磁耦合效应，其对激电效应构成了一种干扰。
研究表明（李金铭，2004），大地电阻率越低，这种电磁耦合效应越强，而淮北地区第四系覆盖层厚度平均在100m左右，电阻率小于50欧姆米，因此，电磁耦合效应较强；同时在相同的地电条件和工作条件下，中梯装置的电磁耦合效应又是最强的，因此，在工作过程中，激电效应受到了电磁耦合效应的强烈干扰，无法获得合格的激电勘查数据。
因此，在类似安徽淮北这样的低阻厚覆盖区，以类中梯装置的三维激电勘查技术找500m-1000m的深部矿体是无法获得真实可靠的激电数据的，是不能实现找深部矿体这个目的的。
一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，需要针对现有的三维激电方法技术的局限性，根据方法原理和勘查目标，对三维激电工作方法技术进行改进和创新，使得新的三维激电工作方法技术能够在低阻厚覆盖区进行找500m-1000m深部矿体的工作。
一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，在低阻厚覆盖区进行三维激电深部找矿工作，需要解决以下两大问题：
1、降低在低阻厚覆盖区进行三维激电工作时的电磁耦合效应，使其不对激电效应构成干扰。
解决方法的原理：激电法是基于观测断电后的二次场的衰减，除激电效应外，电磁耦合也影响断电后的衰减过程，构成对激电法的干扰。李金铭在其著作《激发极化法方法技术指南》中指出了三大降低电磁耦合的方案：（1）合理布置导线，尽量使发射导线和接收导线分开；（2）选用合适的装置，偶极装置电磁耦合最小，三极次之，中梯或对称四极最大，在电阻率很小的地区，应选用偶极装置；（3）选择较小的电极距，较小的电极距，可起到明显的减小电磁耦合干扰的作用。 因此，采用较小极距的偶极装置。
2、提高三维激电勘查的效率，降低经济和时间成本。
解决方法的原理： 借鉴三维地震勘查的方式，采用多采集道数、小面元网格、多点激发的方式，提高三维激电勘查的效率和精度。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，提出的是一种分面元进行的任意双极源的三维激电工作方法和技术，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明基于上述两点提出：
1、常规工作布置：
安徽淮北地区属于典型的第四系厚覆盖区，该区的第四系厚度通常在100m-200m之间，第四系电阻率较低，一般低于100Ωm；该区的矽卡岩性铜铁矿规模较大，但埋深较大，一般在500m以下。
在实施国家重大科学仪器设备开发专项项目《大深度三维电磁探测技术工程化开发》的过程中，根据已有资料，三维激电的工作布置采用的是多个极距的中间梯度法的装置，即在目标勘查区位于供电电极的中间位置，供电电极从小到大依次增加；在工作中，测点的点距和线距为50m，布置了5组不同极距的供电电极，长度分别是2km，2.4km，2.8km，3.2km和3.6km。
三维激电的数据是否合格的首要标准是，采集的原始数据是正数，且符合二次场衰减规律，但采用上述工作装置时，没有采集到合格的激电数据，即不满足衰减规律，并且有很多的数据是负数；在排除了仪器设备、人为等可能因素后，确认原因有二：一是由于第四系低阻覆盖层较厚，造成了该区的平均电阻率较低，在进行三维激电工作时，会造成较强的电磁干扰；二是在相同的地电条件和工作条件下，中间梯度装置的电磁耦合效应又是最强的，且供电电极越大，干扰越强。因此，在的工作过程中，确认激电效应是受到了电磁耦合效应的强烈干扰，而无法获得合格的激电勘查数据。因此，在本区要采用类中间梯度的装置进行500m以下的深部三维激电勘查时不可行的。
2、选择用新的工作装置
（1）根据理论研究，当发射电极和接收电极之间的距离越大时，电磁耦合效应是变弱的。因此，选择发射电极和接收电极分开的双极源装置；在测区的中间位置，平行测线方向，布置14个发射电极，形成12组发射偶极，每个发射电极之间的距离是200m，一组发射偶极的偶极距为400m；为了获得理想的勘查效果，发射偶极要深入到勘查区域内，整体上形成一个任意双极源的收发装置。
（2）根据勘查目标及本区地质条件，垂直主要构造方向（北东45°方向），以线距50m、点距50m的网度，布置一1650m×950m的矩形区域作为勘查目标区，布置测线20条，每条测线测点34个，共680个测点；每个接收偶极子的长度为50m。
（3）将勘查区域分为16个小的矩形区域，每个矩形区域形成一个5线×9点（边缘为5线×7点）的接收参数；在一个小的矩形区域内，一次性布置45（或35）个接收装置，然后依次完成12组发射偶极的发射工作，依次，完成所有16个小矩形区域的测量工作。
（4）新的任意双极源装置的注意点：
由于任意双极源装置的信号是比较弱的，因此，为了获得可靠的数据，必须使用比常规类中间梯度装置装置更大的发射电流。
（5）按照上述工作装置，选用8s的供电周期，获得了合格的三维激电数据，将获得的数据进行整理，并通过专业软件进行反演和解释，获得极化率剖面图；将获得的极化率剖面图与已知钻孔对比，发现500m以下的高极化率区域与钻孔见矿或矿化的位置相吻合，勘查效果较好，见附图3；通过本发明所提出的工作方法，不仅在低阻厚覆盖区能够获得合格的激电数据，而且所获得的极化率剖面与已知矿体或矿化具有很好的对应性，具有很好的勘查效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、创造性地提出了一种新的任意双极源的三维激电工作方法技术，该方法技术能够在低阻厚覆盖区获得可靠数据，并能够进行500m—1000m的深部找矿工作；
2、采用多采集道数、小面元网格、多点激发的方式，提高了三维激电勘查的效率和精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为常规类中梯工作装置图。
图3为新的任意双极源工作装置图。
图4为已知剖面应用效果。
双极源装置1、勘察目标2、矩形区域3、8s的供电周期4。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的的其他实施例，均属于本发明保护的范围，另外，专利中设计到的所有联接/连接关系，并非单指构建直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少所有联接辅件，来组成更有的联接结构，为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图所示，一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，需要针对现有的三维激电方法技术的局限性，根据方法原理和勘查目标，对三维激电工作方法技术进行改进和创新，使得新的三维激电工作方法技术能够在低阻厚覆盖区进行找500m-1000m深部矿体的工作。
一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，在低阻厚覆盖区进行三维激电深部找矿工作，需要解决以下两大问题：
1、降低在低阻厚覆盖区进行三维激电工作时的电磁耦合效应，使其不对激电效应构成干扰。
解决方法的原理：激电法是基于观测断电后的二次场的衰减，除激电效应外，电磁耦合也影响断电后的衰减过程，构成对激电法的干扰。李金铭在其著作《激发极化法方法技术指南》中指出了三大降低电磁耦合的方案：（1）合理布置导线，尽量使发射导线和接收导线分开；（2）选用合适的装置，偶极装置电磁耦合最小，三极次之，中梯或对称四极最大，在电阻率很小的地区，应选用偶极装置；（3）选择较小的电极距，较小的电极距，可起到明显的减小电磁耦合干扰的作用。 因此，采用较小极距的偶极装置。
2、提高三维激电勘查的效率，降低经济和时间成本。
解决方法的原理： 借鉴三维地震勘查的方式，采用多采集道数、小面元网格、多点激发的方式，提高三维激电勘查的效率和精度。
本发明基于上述两点提出：
1、常规工作布置：
安徽淮北地区属于典型的第四系厚覆盖区，该区的第四系厚度通常在100m-200m之间，第四系电阻率较低，一般低于100Ωm；该区的矽卡岩性铜铁矿规模较大，但埋深较大，一般在500m以下。
在实施国家重大科学仪器设备开发专项项目《大深度三维电磁探测技术工程化开发》的过程中，根据已有资料，三维激电的工作布置采用的是多个极距的中间梯度法的装置，即在目标勘查区位于供电电极的中间位置，供电电极从小到大依次增加；在工作中，测点的点距和线距为50m，布置了5组不同极距的供电电极，长度分别是2km，2.4km，2.8km，3.2km和3.6km，工作布置图见附图1。
三维激电的数据是否合格的首要标准是，采集的原始数据是正数，且符合二次场衰减规律，但采用上述工作装置时，没有采集到合格的激电数据，即不满足衰减规律，并且有很多的数据是负数。在排除了仪器设备、人为等可能因素后，确认原因有二：一是由于第四系低阻覆盖层较厚，造成了该区的平均电阻率较低，在进行三维激电工作时，会造成较强的电磁干扰；二是在相同的地电条件和工作条件下，中间梯度装置的电磁耦合效应又是最强的，且供电电极越大，干扰越强。因此，在的工作过程中，确认激电效应是受到了电磁耦合效应的强烈干扰，而无法获得合格的激电勘查数据。因此，在本区要采用类中间梯度的装置进行500m以下的深部三维激电勘查时不可行的。
2、选择用新的工作装置
（1）根据理论研究，当发射电极和接收电极之间的距离越大时，电磁耦合效应是变弱的；因此，选择发射电极和接收电极分开的双极源装置；在测区的中间位置，平行测线方向，布置14个发射电极，形成12组发射偶极，每个发射电极之间的距离是200m，一组发射偶极的偶极距为400m；为了获得理想的勘查效果，发射偶极要深入到勘查区域内，整体上形成一个任意双极源的收发装置；见附图2 。
（2）根据勘查目标及本区地质条件，垂直主要构造方向（北东45°方向），以线距50m、点距50m的网度，布置一1650m×950m的矩形区域作为勘查目标区，布置测线20条，每条测线测点34个，共680个测点；每个接收偶极子的长度为50m。
（3）将勘查区域分为16个小的矩形区域，每个矩形区域形成一个5线×9点（边缘为5线×7点）的接收参数。在一个小的矩形区域内，一次性布置45（或35）个接收装置，然后依次完成12组发射偶极的发射工作。依次，完成所有16个小矩形区域的测量工作。
（4）新的任意双极源装置的注意点：
由于任意双极源装置的信号是比较弱的，因此，为了获得可靠的数据，必须使用比常规类中间梯度装置装置更大的发射电流。
（5）按照上述工作装置，选用8s的供电周期，获得了合格的三维激电数据，将获得的数据进行整理，并通过专业软件进行反演和解释，获得极化率剖面图；将获得的极化率剖面图与已知钻孔对比，发现500m以下的高极化率区域与钻孔见矿或矿化的位置相吻合，见附图3；通过本发明所提出的工作方法，不仅在低阻厚覆盖区能够获得合格的激电数据，而且所获得的极化率剖面与已知矿体或矿化具有很好的对应性，具有很好的勘查效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、创造性地提出了一种新的任意双极源的三维激电工作方法技术，该方法技术能够在低阻厚覆盖区获得可靠数据，并能够进行500m—1000m的深部找矿工作；
2、采用多采集道数、小面元网格、多点激发的方式，提高了三维激电勘查的效率和精度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术，其特征在于：包括：三维激电的工作布置采用的是多个极距的中间梯度法的装置，即在目标勘查区位于供电电极的中间位置，供电电极从小到大依次增加；在工作中，测点的点距和线距为50m，布置了5组不同极距的供电电极，长度分别是2km，2.4km，2.8km，3.2km和3.6km；三维激电的数据是否合格的首要标准是，采集的原始数据是正数，且符合二次场衰减规律，但采用上述工作装置时，没有采集到合格的激电数据，即不满足衰减规律，并且有很多的数据是负数；在排除了仪器设备、人为等可能因素后，确认原因有二：一是由于第四系低阻覆盖层较厚，造成了该区的平均电阻率较低，在进行三维激电工作时，会造成较强的电磁干扰；二是在相同的地电条件和工作条件下，中间梯度装置的电磁耦合效应又是最强的，且供电电极越大，干扰越强；因此，在的工作过程中，确认激电效应是受到了电磁耦合效应的强烈干扰，而无法获得合格的激电勘查数据；因此，在本区要采用类中间梯度的装置进行500m以下的深部三维激电勘查时不可行的。
2.根据权利要求1所述的一种新的在低阻厚覆盖区进行三维激电的工作方法和技术其特征在于：选择用新的工作装置：
（1）根据理论研究，当发射电极和接收电极之间的距离越大时，电磁耦合效应是变弱的；因此，选择发射电极和接收电极分开的双极源装置；在测区的中间位置，平行测线方向，布置14个发射电极，形成12组发射偶极，每个发射电极之间的距离是200m，一组发射偶极的偶极距为400m；为了获得理想的勘查效果，发射偶极要深入到勘查区域内，整体上形成一个任意双极源的收发装置；
（2）根据勘查目标及本区地质条件，垂直主要构造方向（北东45°方向），以线距50m、点距50m的网度，布置一1650m×950m的矩形区域作为勘查目标区，布置测线20条，每条测线测点34个，共680个测点，每个接收偶极子的长度为50m；
（3）将勘查区域分为16个小的矩形区域，每个矩形区域形成一个5线×9点（边缘为5线×7点）的接收参数；在一个小的矩形区域内，一次性布置45（或35）个接收装置，然后依次完成12组发射偶极的发射工作，依次，完成所有16个小矩形区域的测量工作；
（4）新的任意双极源装置的注意点：
由于任意双极源装置的信号是比较弱的，因此，为了获得可靠的数据，必须使用比常规类中间梯度装置装置更大的发射电流；
（5）按照上述工作装置，选用8s的供电周期，获得了合格的三维激电数据，将获得的数据进行整理，并通过专业软件进行反演和解释，获得极化率剖面图；将获得的极化率剖面图与已知钻孔对比，发现500m以下的高极化率区域与钻孔见矿或矿化的位置相吻合，勘查效果较好。
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