CN110488366B - 一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,使用常规2D电阻率仪、稀疏大网度大极距电测深剖面组建三维电阻率数据体，电极排列为对称四极装置，使用最小二乘法进行了三维反演；该观测方法增大了探测深度，降低了成本，有效反映了地质体的空间特征，为钻孔布设提供了详细的资料。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘查技术领域，具体为一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法。
背景技术
高分辨率地质矿产三维勘探是电法发展的目标，采集高分辨率的电法三维观测数据以及开展三维反演是测区电阻率三维精细结构探测的关键。目前，电阻率测深三维观测方式是研究的重要方面，它不仅关系到野外观测的效率和成本，也关系到数据的分辨率和反演效果。
现有资料表明，常用电阻率三维反演仅能满足浅部三维勘探要求，多用于浅层水文、工程、环境勘察，Loke提出一种简单形式的三维观测方式，在分辨率未受到影响的情况下，数据点减少了三分之一，从而减少了野外工作量，也减少了计算量，仅需80486DX2/66型微机即可实施三维反演解释，应用前景较好。从满足矿产资源深部勘探来看，常用三维勘探深度难于满足要求，此时用大极距电测深数据做三维反演更切实可行。因为平面上测量的电测深数据是三维的，其野外观测易于实施，包括已有的大量电测深数据可重新利用。
3DRES用于处理三维电阻率成像测量(Li and Oldenburg 1992,White atal.2001)数据,它能根据所测数据自动形成三维电阻率模型。在这类测量中，电极按矩形网格排列。需要强调一点，三维电阻率成像测量并不仅仅是由一系列二维数据迭加而成，而是成熟的三维反演方法，有它自身的应用特点。实际工作中经常使用的三维电极排列，如pole-pole,pole-dipole和dipole-dipole等。其他排列因为有效数据覆盖范围较少而很少使用。当计算机拥有1.5GB RAM时，该程序支持的网度可达77×77(或5929)个电极点位(Loke 2002)。
试验证明，当采用简单的2D方法(或1D电测深)效果不好时，使用支持多重并行电缆线的高密度电法仪器和多次覆盖技术将2D测量可转换为3D测量，可获得明显的浅部三维反演模型。
为了能够降低成本，且能够增大探测深度，有效反映地质体的空间特征，为钻孔布设提供详细的资料，本发明提供了一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法，使用常规2D电阻率仪、稀疏大网度大极距电测深剖面组建三维电阻率数据体，电极排列为对称四极装置，使用最小二乘法进行了三维反演。该观测方法增大了探测深度，降低了成本，有效反映了地质体的空间特征，为钻孔布设提供了详细的资料。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,具体方法如下：
1)采用2D高密度电阻率仪，对布极方法进行改进；
2)在现有二维电测深剖面数据的基础上，构建三维不均匀测网电极排列方法及网格；
3)结合三维反演程序要求，进行二三维数据格式转换，编写不均匀测网三维反演数据格式。
作为优选，所述布极方法为：选定区域内布设对称四极电测深剖面5条，编号为41、45、46、48、49，剖面间距分别为400m、100m、200m、100m，测深点距20m，剖面方位均为58°，始终点号分别为17、89.5，剖面长度均为1450m，最小AB距＝100m，最大AB距＝2100m。
作为优选，所述构建三维不均匀测网电极排列方法及网格具体方法如下：
不均匀测网网格设置以对称四极测深等比排列AB、MN为依据
该区电测深AB、MN极距关系如下：
AB/2：50m，100m,150m,200m,250m,350m,500m,750m,850m,950m,1050mMN/2：10m,20m,30m,40m,50m,70m,100m,150m,170m,190m,210m
依此，三维电测深测量不均匀网格间距(各剖面电测深点对应A、B、M、N电极位置)设置为：以41号剖面起始测深点17号为坐标原点(0,0)，以每个测深点对应A、B、M、N电极位置为横坐标，以41、45、46、48、49号剖面间距400m、100m、200m、100m为纵坐标建立所有电极点位与电阻率、高程的对应关系，横坐标网格间距为：
网格间距对称排列为：50m 40m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m10m 40m 50m
纵坐标网格距为：400m 100m 200m 100m
作为优选，所述不均匀测网三维反演数据格式具体如下：由不均匀测网电极排列及网格间距，结合三维反演程序要求，编制不均匀测网三维反演数据格式转换软件，将高密度温纳数据格式转换为不均匀测网三维反演数据格式如下：
由不均匀测网电极排列及网格间距，结合三维反演程序要求，得出不均匀测网三维反演数据格式如下：
本发明带来的有益效果：使用常规2D电阻率仪、稀疏大网度大极距电测深剖面组建三维电阻率数据体，电极排列为对称四极装置，使用最小二乘法进行了三维反演。该观测方法增大了探测深度，降低了成本，有效反映了地质体的空间特征，为钻孔布设提供了详细的资料。不均匀测网观测系统适合于快速大极距三维测深反演技术，因仪器精度及施工条件限制了其应用效果，数据体经转换整理能满足三维反演要求，在加密剖面间距及极距的情况下，其反演结果更为准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明不均匀测网电测深剖面布置图；
图2是本发明三维电测深测量不均匀网格图；
图3是本发明三维反演成果图(一)；
图4是本发明三维反演成果图(二)。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
采用不均匀测网方式的三维数据格式无需遵循高密度电法温纳或等距四极排列的要求，只要电极的相对位置或坐标确定，就可以组成不均匀测网数据格式用于三维反演，电测深剖面可以等距或不等距排列。只是电测深剖面不可过于稀疏，这样会增大三维反演地质体边界误差。
请参阅图1-4所示，在本发明具体实施例中一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,具体方法如下：
1)采用2D高密度电阻率仪，对布极方法进行改进；
2)在现有二维电测深剖面数据的基础上，构建三维不均匀测网电极排列方法及网格；
3)结合三维反演程序要求，进行二三维数据格式转换，编写不均匀测网三维反演数据格式。
具体实施过程步骤如下：
1)如图1所示：布极方法为：以新疆某铜矿区为例，布设对称四极电测深剖面5条，编号为41、45、46、48、49，剖面间距分别为400m、100m、200m、100m，测深点距20m，剖面方位均为58°，始终点号分别为17、89.5，剖面长度均为1450m，最小AB距＝100m，最大AB距＝2100m。
2)在有关电阻率成像测量教程中提到，三维电极排列网格包括不同方位单极-单极测量、2D平行测线测量、折线网格测量、不同方位测线测量。本次定义为不均匀测网电极排列网格，如图2所示：
不均匀测网网格设置以对称四极测深等比排列AB、MN为依据。以新疆某铜矿区为例，该区电测深AB、MN极距关系如下：AB/2：50m，100m,150m,200m,250m,350m,500m,750m,850m,950m,1050mMN/2：10m,20m,30m,40m,50m,70m,100m,150m,170m,190m,210m
依此，三维电测深测量不均匀网格间距(各剖面电测深点对应A、B、M、N电极位置)设置为：以41号剖面起始测深点17号为坐标原点(0,0)，以每个测深点对应A、B、M、N电极位置为横坐标，以41、45、46、48、49号剖面间距400m、100m、200m、100m为纵坐标建立所有电极点位与电阻率、高程的对应关系，横坐标网格间距为：
网格间距对称排列为：50m 40m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m10m 40m 50m
纵坐标网格距为：400m 100m 200m 100m
3)不均匀测网三维反演数据格式
由不均匀测网电极排列及网格间距，结合三维反演程序要求，得出不均匀测网三维反演数据格式如下：
(4)不均匀测网三维反演案列
以新疆某铜矿床为例，该矿床分布在哈巴河复式杂岩体的西南侧，处于玛尔卡库里大断裂的东侧(上盘)，这个地带是阿舍勒矿田的范围。成矿主要发育在阿舍勒组第二岩性段(D2as2)，部分发育于阿舍勒组第一岩性段(D2as1)，较少发育于阿舍勒组第三岩性段(D2as3)，含铜褐铁矿化石英脉多见于玛尔卡库里断裂西侧附近向斜构造两翼及轴部中泥盆统阿舍勒组第三、四岩性段英安岩层和中泥盆统阿舍勒组第三岩性段火山集块岩层的分界及层内断层中。
该区中泥盆统托克萨雷组(D2t)电阻率值最高，平均值大于6000Ωm；含铜褐铁矿化石英脉的电阻率值居中，平均值为2580Ωm左右；中泥盆统阿舍勒组第三岩性段英安岩层(D2as2-1)电阻率值次之，平均值为1500Ωm左右；中泥盆统阿舍勒组第四岩性段(D2as4)电阻率值相对低，平均值为645Ωm左右。由岩矿石的物性特征来看，含铜褐铁矿化石英脉具有中高阻特征，与围岩差异明显。
在该区成矿有利地段稀疏布设了41、45、46、48、49号对称四极电测深剖面，剖面间距分别为400m、100m、200m、100m，测深点距20m，数据经格式转换后，使用瑞典RES3D软件进行了三维反演，在5条剖面的650-700m处地表以下均有低阻异常，推断为断层所致，断层中可能含有矿化蚀变带，见三维反演成果图3、4。在49号剖面700hm处布设ZK49-1验证钻孔一个(见图4)，于深50m见铜矿体，矿体厚度2m，取样分析Cu最低品位0.45％，最高品位1.13％，平均品位0.65％。
(5)精度误差分析
该区41、45、46、48、49号对称四极电测深剖面经电阻率二维反演，迭代次数最低为6次，最高达19次，均方误差最低为9.4％，最高为16.1％，平均均方误差13.32％，三维反演迭代次数为6次，均方误差19.2％，二者相差5.88％，见表1
表1精度误差统计表
由于迭代次数不同，反演均方误差不同，过高的迭代次数会导致反演不稳定，不均匀测网三维反演经6次迭代后反演即达到收敛。钻探验证说明三维反演经6次迭代后的结果反映了地质体的展布状况。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,其特征在于：具体方法如下：
1)采用2D高密度电阻率仪，对布极方法进行改进；
2)在现有二维电测深剖面数据的基础上，构建三维不均匀测网电极排列方法及网格；
3)结合三维反演程序要求，进行二三维数据格式转换，编写不均匀测网三维反演数据格式：
由不均匀测网电极排列及网格间距，结合三维反演程序要求，得出不均匀测网三维反演数据格式如下：
1 BLOCK
216 5
Nonuniform grid
x-location of grid-lines
0 50 100……800 840 850 860 880 890 910 930 940…960
980 990…2570
2590 2600…2670 2690 2700 2710 2750 2800 2850……3550
y-location of grid-lines
0 400 500 700 800
7
1650
1000 0 1100 0 1040 0 1060 0 690
950 0 1150 0 1030 0 1070 0 1132
900 0 1200 0 1020 0 1080 0 1350
……………………………………………………
Topography
2
911 905 911………………………………937
0
0
0
0
0。
2.根据权利要求1所述的一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,其特征在于：布极方法为：选定区域内布设对称四极电测深剖面5条，编号为41、45、46、48、49，剖面间距分别为400m、100m、200m、100m，测深点距20m，剖面方位均为58°，始终点号分别为17、89.5，剖面长度均为1450m，最小AB距＝100m，最大AB距＝2100m。
3.根据权利要求1所述的一种基于不均匀测网的三维电阻率测深应用方法,其特征在于：构建三维不均匀测网电极排列方法及网格具体方法如下：
不均匀测网网格设置以对称四极测深等比排列AB、MN为依据
电测深AB、MN极距关系如下：
AB/2：50m，100m,150m,200m,250m,350m,500m,750m,850m,950m,1050m
MN/2：10m,20m,30m,40m,50m,70m,100m,150m,170m,190m,210m
依此，三维电测深测量不均匀网格间距,各剖面电测深点对应A、B、M、N电极位置设置为：以41号剖面起始测深点17号为坐标原点(0,0)，以每个测深点对应A、B、M、N电极位置为横坐标，以41、45、46、48、49号剖面间距400m、100m、200m、100m为纵坐标建立所有电极点位与电阻率、高程的对应关系，横坐标网格间距为：
网格间距对称排列为：50m 40m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m 20m 10m40m 50m
纵坐标网格距为：400m 100m 200m 100m。
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